机电一体化基础知识考试复习总结

第一章绪论

●机电一体化是指机械装置和电子设备适当地组合起来，构成机械产品或机电一体与机信一体的新趋势。

●机电一体化是把机械学和电子学有机地结合起来，提供更加优越技术的一种技术。

●机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能节省材料、省能源，使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化，自动化需求。

机电一体化基本结构要素：

1．机械本体包括机身、框架机械联接等在内的产品支持结构属于基础部分，实现产品的构造功能。

2．动力源向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能。

3．检测与传感装置包括各种传感器及其信号检测路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。4．控制与信息处理装置主要是指由计算机及其相应硬、软件所构成的控制系统。

5．执行机构包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。是机电一体化产品中最重要的组成要素之一。

机电一体化产品可划分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。1．功能附加型产品：主要特征是在原有机械产品基础上，采用微电子技术，使产品功能增加和增强，性能得到适当的提高。经济型数控机床、电子秤、数显量具、全自动洗衣机等都属于这一类机电一体化产品。

2．功能替代型产品：主要特征是采用电子技术及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能或主功能，使产品结构简化，性能提高。柔性增加，如电子缝纫机、自动照相机等用微电于装置取代了原来复杂的机械控制机构；线切割加工机床、激光手术器等则用因微电子技术的应用而产生的新功能，取代了原来机械的主功能。

3．机电融合型产品：主要特征是根据产品的功能和性能要求及技术规范，采用专门设计的或具有特定用途的集成电路来实现产品中的控制和信息处理等功能，因而使产品结构更加紧凑、设计更灵活、成本进一步降低。传真机、复印机、摄象机、磁盘驱动器、CNC数控机床等都是这一类机电一体产品。

机电一体化共性关键技术

一、机械技术机械技术是机电一体化的基础。机电一体化产品中的主功能和构造功能，它主要是以机械技术为主实现的。

二、计算机与信息处理技术实现信息处理的主要工具是计算机。计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络与通信技术、数据库技术等。在机电一体化产品中，计算机与信息处理装置指挥整个产品的运行。计算机应用及信息处理技术已成为促进机电一体化技术

和产品发展的最活跃的因素。

三、检测与传感技术检测与传感技术的研究对象是传感器及其信号检测

装置。机电一体化产品中，传感器作为感受器官，将各种内、外部信息通过相应的信号检测装置反馈给控制及信息处理装置。因此检测与传感是实现自动控制的关键环节。

四、自动控制技术自动控制技术范围很广，包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。自动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化。

五、伺服驱动技术伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动

装置。执行元件有电动、气动、液压等多种类型，因此伺服驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产品的动态性能、稳态精度、控制质量等具有决定性的影响。

六、系统总体技术系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系的若干功能单元，然后再把功功能和技术方案组合成方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。

机电一体化设计突出体现在两个方面：一方面，当产品的某一功能单靠某一种技术无法实现时，必须进行机械与电子及其它多种技术有机结合的一体化设计；另一方面，当产品某一功能的实现有多种可行的技术方案时，也必须应用机电了体化技术对各种技术方案进行分析和评价，选择最优的技术方案。因此，机电一体化设计必须充分考虑各种技术方案的等效性、互补性及可比性。

机电一体化产品设计一般可分为三种类型：

（1）开发性设计一个从无到有的创造过程，是在没有任何样板可供参考的情况下，根据功能和性能要求所进行的设计。开发性设计要求设计者具备敏锐的市场洞察力、丰富的想象力和广泛而扎实的基础理论知识。

（2）适应性设计在原有产品总的方案基本不变的情况下，对产品的某些局部加以变动或改进，以增加功能、提高性能和质量或降低成本为目的生所进行的设计。适应性设计要求设计者对原有产品及相关的市场需求变化和技术进步有充分的了解和掌握。

（3）变异性设计在设计方案和功能结构不变的情况下，通过改变改变尺寸、速度、力或功率等参数，以满足市场对产吕规格方面的需求进行的系列化设计。变异性设计比较容易，但设计中必须注意采取措施防止因参数变化可能对产品性能产生的影响。

第二章机械系统设计

一、机电一体化对机械系统的基本要求．

1．高精度精度直接影响产品的质量，如果机械系统的精度不能满足要求，则无论机电一体化产品其它系统工作再精确，也无法完成其预定的机械操作。2．快速响应要求机械系统从接到指令到开始执行指令指定的任务之间的时间间隔短。

3．良好的稳定性要求机械系统的工作性能不受外界环境的影响，抗干扰能力强。

二．机械系统的组成

1.传动机构以满足整个机械系统良好的伺服性能。要满足传动精度的要求。

2.导向机构其作用是支承和导向。

3.执行机构具有较高的灵敏度、精确度，良好的重复性和可靠性。

一、传动机构性能要求

1．转动惯量小转动惯量大会对系统造成不良影响，机械负载增大；系统响应速度降低，灵敏度下降；系统固有频率减小，容易产生谐振，在设计传动机构时应尽量减小转动惯量。

2．刚度大刚度是使弹性体产生单位变形量所需的作用力。大刚度对机械系统而言是有利的。

3．阻尼合适要求摩擦小、抗振性好、间隙小。

二、无侧隙齿轮传动机构

（一）直齿圆柱齿轮传动机构1．偏心轴套调整法2．双片薄齿轮错齿调整法(二) 斜齿轮传动机构1．垫片调整法 2.轴向压簧调整法

（三)锥齿轮传动机构1．轴向压簧调整法2．周向弹簧调整法（四)齿轮齿条传动机构1双片薄齿轮错齿调整法2双齿轮调整法