华东交通大学机电一体化期末考试重点

1.机电一体化系统的概念，尤其是其英文概念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。

Mechatronics 是mechanics（机械学）与electronics（电子学）。

2、分析了它的五大构成要素和五大功能。

要素：机械系统（机构）信息处理系统（计算机）动力系统（动力源）传感检测系统（传感器）执行元件系统（电动机）功能：主功能：实现系统“目的功能”必需的功能。

动力功能：向系统提供动力、让系统得以运转的功能。

计测功能：对系统内部信息和外部信息进行检测与计算处理的功能。

控制功能：对整个系统进行控制，使系统正常运转以实施目的功能”。

构造功能：使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系所必需的功能控制器【控制（信息存储、处理、传送）】2•检测传感器【计测（信息收集与交换）】3•执行元件【驱动（操作）】4动力源【提供动力（能量）】5•机构【构造】3、各要素之间通过接口进行联结，不同的分类有不同的接口。

（1）根据接口的变换、调整功能。

①零接口②无源接口③有源接口④智能接口⑵根据接口的输入/输出功能①机械接口②物理接口③信息接口④环境接口4.机电一体化设计与现代设计方法（6种）⑴计算机辅助设计与并行工程⑵虚拟产品设计⑶快速响应设计⑷绿色设计⑸反求设计⑹网络合作设计5•滚珠丝杠副（丝杆螺母）轴向间隙调整预紧的方法⑴双螺母螺纹预紧调整式⑵双螺母齿差预紧调整式⑶双螺母垫片预紧调整式⑷弹簧式自动预紧调整式⑸单螺母变位导程预紧式与单螺母滚珠过盈预紧式6•滚珠丝杆副中滚珠的循环方式有哪些？内循环和外循环内循环的优点：滚珠循环的回路矩，流畅性好，效率高，螺母的径向尺寸较小，其不足是反向器加工困难，装配调整也不方便———反向器式P27外循环：1）螺旋槽式2）插管式：结构简单，容易制造但是径向尺寸较大，弯管端部用做挡珠器比较容易磨损。

3）端盖式7.滚珠丝杠副的支撑方式有哪些？1）单推—单推式：特点：轴向刚度高，预拉伸安装时预紧力较大，但寿命比双推—双推式低2）双推—双推式：适合于高刚度，高转速，高精度的精密丝杠传动系统3）双推—简支式：双推端可预伸拉安装，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速，传动精度的长丝杠传动系统4）双推—自由式：轴的刚度和承载能力低，多用于轻载，低速的垂直安装的丝杠传动系统8.滚珠丝杆副的选择要包含哪些计算？P38⑴承载能力选择⑵压杆稳定性核算⑶刚度的验算8.谐波齿轮传动—工作原理、组成、减速比的计算。

P42 工作原理：依靠柔性齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递动力和运动的。

组成：波发生器（主动件）、刚轮、柔轮9.齿轮传动间隙的调整方法圆柱齿轮传动：⑴偏心套（轴）调整法⑵轴向垫片调整法⑶ 双片薄齿轮错齿调整法斜齿轮传动—垫片调整和轴向压簧错齿调整10.列取哪些是挠性传动部件？哪些是间歇传动部件？了解其工作原理挠性传动部件：同步带传动、钢带传动、绳轮传动工作原理：主动轮回转时，依靠挠性传动部件把运动和力传递给从动件。

间歇传动部件：棘轮传动机构、槽轮传动机构、蜗形凸轮传动机构工作原理：将原动机构的连续运动转换为间歇运动。

11.导轨副的组成、种类及其应满足的要求，爬行现象。

⑴组成：承导件、运动件⑵种类①按其接触面的摩擦性质分为：滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨②按其结构特点分为：开式导轨、闭式导轨⑶应满足的基本要求：导向精度好、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小和结构工艺好。

⑷爬行现象：在低速运行时往往不是作连续的匀速运动，而是时走时停。

主要原因：摩擦系数随运动速度变化和传动系统的刚性不足。

12.常用的导轨副间隙调整方法有压板和镶条。

导轨副的截面形状及其特点:三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨导轨副的组合形式：①双三角②矩形和矩形组合③三角形和矩形组合④三角形和平面组合⑤燕尾形导轨及其组合线运动物休的转动惯呆丝杠惯St折姑到堆杠轴上的总转动惯量■/J = (1 叫 +齿轮齿条传动折算到齿轮轴上的总转动惯量』~1~ ~rf / \x\ ~J=(mi +m2)r 2 + Jc齿轮■■惯里4传动帯转动惯量折算到驱动轴上的总餐动惯阜■/工件齿条齿轮3■齿轮转动惯量14.控制用电机的基本要求、种类、特点P96⑴基本要求①性能密度大②快速性好，即加速转矩大，频响特性好③位置控制精度高，调速范围宽，低速运行平稳无爬行现象，分辨力高，振动噪声小④适应启、停频繁的工作要求⑤可靠性高、寿命长⑵种类、特点①DC伺服电机a）高响应特性b）高功率密度c）可实现高精度数字控制d）接触换向部件需要维护②晶体管式无刷直流伺服电机a）无需换向部件b）需要磁极位置检测器c）具有DC伺服电机的全部优点③AC伺服电机a）对定于电流的激励分量和转矩分量分别控制b）具有DC伺服电机的全部优点④步进电机a）转角和控制脉冲数成比例，可构成直流数字控制b）有定位转矩c）可构成廉价的开环控制系统15.步进电机的类型：_变磁阻型 ______ : 永磁型：混合型16•掌握步进电机的工作原理-步进电机环形脉冲分配方式（例如，步进电机为三项，分别是A、B、C,写出其三相单三拍、三相双三拍、三相六拍的环形分配方式。

）①三相单三拍：A-B-C-A-B-••…..②三相双三拍：AB-BC-CA-AB-••…③三相六拍：A-AB-B-BC-C-CA-A….-步距角的计算（非常重要！）步距角=360 ° / （z m）式中：z-转子齿数；m-运行拍数，通常等于相数或相数整数倍，即m=KN（N为电动机的相数，单拍时K= 1,双拍时K= 2）。

17.步进电机的驱动电源由脉冲分配器、功率放大器组成。

18.步进电机功率放大器有哪些？P117步进电机所使用的功率放大电路有电压型和电流型。

电压型又有单电压型、双电压型（高低压型）。

电流型中有恒流驱动、斩波驱动等。

19.直流伺服电机的驱动一一脉宽调制直流调速驱动系统的原理直流电机PWM调速也称脉宽调速，串联并与电流相连，功率晶体管在直流电源，通过控制关断和接通占空比可调节直流电机转速。

当输入一个直流控制电压U时，就可得到一定宽度与U成比例的脉冲方波给伺服电机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而得到不同大小的电压值Ua,使直流电机平滑调速。

20.PLC的定义？可编程逻辑控制器PLC是一种专用工业控制计算机系统，在硬件上它能与执行机构”直接”连接，在软件上提供了更直接的适用于控制要求的用户编程语言。

21 PLC的分类、特点、基本组成、内部器件、工作方式与运行框图、工作的全过程、工作_________ 原理，输出电路类型有哪几种？（不全考，但是肯定会考其中2-3个点）⑴PLC的基本组成：CPU模块、输入/输出模块、编程器⑵特点：程序可变、抗干扰能力强、可靠性高、功能强、体积小、特别是易于编程、操作方便、便于维修、价格低廉。

⑶内部器件：PLC的内部器件实际上是PLC用户功能存储器中的一些内存单元。

⑷工作方式：采用不断循环、顺序扫描”工作方式CPU从第一条指令开始顺序逐条地执行用户程序，直到用户程序结束之处。

然后返回第一条指令开始新的一轮扫描。

PLC就是这样周而复始地重复上述的扫描循环。

执行用户程序时，需要各种现场信息，这些现场信息已接至PLC的输入端。

PLC采集现场信息（采集输入信号）有两种方式：（1）定时采集成批传送方式：一般在扫描周期的开始或结束将所有输入信号（输入部件的通、断状态）采集并存放在功能存储器的某一区域，一般称为输入状态表即记忆输入模块输入状态的存储器。

执行用户程序所需输入状态都在输入状态表中取用，而不直接到输入模块去取用。

（2）直接传送方式：执行直接输入指令”时,随程序的执行，需要哪一个输入信息就直接从输入模块取用这个输入状态。

此时输入状态表内容不变化，要到下次定时采集时才变化。

⑸工作的全过程：①读取现场信息②执行用户程序③输出控制信号⑹输出电路类型①继电器输出型②可控硅（SCR和固态继电器（SSR输出型③ 晶体管输出型22•光电隔离电路的应用⑴采用光电耦合器可以将微机与前向、 后向通道以及其他相关部分切断与电路的联系， 从而有效地防止干扰信号进入微机。

⑵为了减少通道及电源的干扰， V/f 转换器的频率输出可采用光电耦合隔离23•光栅位移传感器工作原理，根据光栅指标及计数脉冲数计算位移在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间 隙，并使两者的栅线保持很小的夹角，这是在指示光栅上就出现几条较粗的明暗条纹，称 为莫尔条纹。

当主光栅水平方向正反移动时，莫尔条纹上下移动，借助莫尔条纹对栅距的 放大作用，摩尔条纹距离为 L ,光敏元件将莫尔条纹转换为脉冲信号，每移动一个栅距，即 产生一个脉冲信号。

光栅莫尔条纹的特点是起放大作用，用 W 表示条纹宽度（mm ）,P 表示栅距（mm ），a 表示光栅条纹间的夹角，W=P/a24•掌握传感器的倍频计数倍频技术屣在不増加光扫刻线数及 价格的摘况下握高光栅的分辨力®细 分前』光栅的分辨力只有一个栅距的 大小“采用4倍频找术后，计数脉冲的 频率提高了 4信，相当于原光栅的分辨 力提离了 3倍，测量步距是原来的 1/4,较大地提高了测呈精度= 有一直线光厠，每辜米刻线叛为 50 细分数为4细分「贝山分■力 A -=lk' /4 = （ lbiin/50^ /4 —0.005nim=5 U m采用细分技术』在不壇加光栅刻 线数（成本）的怙况下.将分辨力提 高了 3倍.25•编码器的种类？工作原理？其数字测速的计算方法（在透鹹直线删中」…把主为 摊/鉉光姬刻线面疲境竝 光栅指标：线/mm如100线/mm ,则栅距 若计数脉冲1000,则光枷移动距离为（HH X 1000=10mm腰动。

因岌摩尔条纹「V 距的放大 作用，摩尔条纹距离対丄（£» 护），光敏兀ft 狠摩尔条纹豈勅L脉独信号—每移动一■«距,即产4—±Ki4diS.-M 法和T 法）两責的極线保按退小融題。

SE 光栅的刻线重食处」从缝隙透HVVWVVVVWH |,^vwwwvMU,^u ，!WW ，¥VVvW l FWWW wv*aw^MsrwaAwwwvWVWWW开处，由于弗互挡光作It 血形成暗 董..该亮瞳萤称摩尔条纹。

光栅水 平方向正支移动盯，摩尔条纹上下轴式和套式编码器输出的代码信息是位置或位移，位置是指规定坐标中的坐标值，即到固定原点的距 离（或角度），也可以称为绝对位置。

位移指的是被测对象从任一位置到另一不同位置所移动 的距离（或角度）。