考研机械原理复试

1. 步进电动机的原理答：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环控制元步进电机件。

通常电机的转子为永磁体，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场。

该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。

当定子的矢量磁场旋转一个角度。

转子也随着该磁场转一个角度。

每输入一个电脉冲，电动机转动一个角度前进一步。

它输出的角位移与输入的脉冲数成正比、转速与脉冲频率成正比。

改变绕组通电的顺序，电机就会反转。

所以可用控制脉冲数量、频率及电动机各相绕组的通电顺序来控制步进电机的转动。

2. 间歇机构和间歇机构的原理答：有些机械需要其构件周期地运动和停歇。

能够将原动件的连续转动转变为从动件周期性运动和停歇的机构，称为间歇运动机构。

例如牛头刨床工作台的横向进给运动，电影放映机的送片运动等都用有间歇运动机构。

常见的间歇运动机构有：棘轮机构、槽轮机构、连杆机构和不完全齿轮机构。

间歇运动机构可分为单向运动和往复运动两类。

凸轮机构、平面连杆机构、不完全齿轮、槽轮机构、棘轮机构、双向棘爪机构。

3. 三极管的工作原理答: 三极管，全称应为半导体三极管，也称双极型晶体管,晶体三极管，是一种电流控制电流的半导体器件•其作用是把微弱信号放大成辐值较大的电信号，也用作无触点开关。

晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把正块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区，排列方式有PNP和NPN两种。

晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。

而每一种又有NPN和PNP 两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。

两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。

对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。

当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Ebo。

在制造三极管时，有意识地使发射区的多数载流子浓度大于基区的，同时基区做得很薄，而且，要严格控制杂质含量，这样，一旦接通电源后，由于发射结正偏，发射区的多数载流子（电子）及基区的多数载流子（空穴）很容易地越过发射结互相向对方扩散，但因前者的浓度基大于后者，所以通过发射结的电流基本上是电子流，这股电子流称为发射极电流了。

由于基区很薄,加上集电结的反偏，注入基区的电子大部分越过集电结进入集电区而形成集电集电流Ic，只剩下很少（1-10%）的电子在基区的空穴进行复合，被复合掉的基区空穴由基极电源Eb重新补给，从而形成了基极电流Ibo.根据电流连续性原理得：Ie=Ib+Ic这就是说，在基极补充一个很小的Ib，就可以在集电极上得到一个较大的Ic，这就是所谓电流放大作用，Ic与Ib是维持一定的比例关系，即：β1=Ic/Ib式中：β1--称为直流放大倍数，集电极电流的变化量△Ic与基极电流的变化量△Ib之比为：β= △Ic/△Ib式中β--称为交流电流放大倍数，由于低频时β1和β的数值相差不大，所以有时为了方便起见，对两者不作严格区分，β值约为几十至一百多。

三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。

三极管放大时管子内部的工作原理1、发射区向基区发射电子电源Ub经过电阻Rb加在发射结上，发射结正偏，发射区的多数载流子(自由电子）不断地越过发射结进入基区，形成发射极电流Ie。

同时基区多数载流子也向发射区扩散，但由于多数载流子浓度远低于发射区载流子浓度，可以不考虑这个电流，因此可以认为发射结主要是电子流。

2、基区中电子的扩散与复合电子进入基区后，先在靠近发射结的附近密集，渐渐形成电子浓度差，在浓度差的作用下，促使电子流在基区中向集电结扩散，被集电结电场拉入集电区形成集电极电流Ic。

也有很小一部分电子（因为基区很薄）与基区的空穴复合，扩散的电子流与复合电子流之比例决定了三极管的放大能力。

3、集电区收集电子由于集电结外加反向电压很大，这个反向电压产生的电场力将阻止集电区电子向基区扩散，同时将扩散到集电结附近的电子拉入集电区从而形成集电极主电流Icn。

另外集电区的少数载流子（空穴）也会产生漂移运动，流向基区形成反向饱和电流，用Icbo来表示，其数值很小，但对温度却异常敏感。

4. 中断的含义及功能答：中断装置和中断处理程序统称为中断系统。

中断系统是计算机的重要组成部分。

实时控制、故障自动处理、计算机与外围设备间的数据传送往往采用中断系统。

中断系统的应用大大提高了计算机效率。

中断是实现多道程序设计的必要条件。

中断是CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应。

引起中断的事件称为中断源。

中断源向CPU提出处理的请求称为中断请求。

发生中断时被打断程序的暂停点称为断点。

CPU暂停现行程序而转为响应中断请求的过程称为中断响应。

处理中断源的程序称为中断处理程序。

CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。

而返回断点的过程称为中断返回。

中断的实现实行软件和硬件综合完成，硬件部分叫做硬件装置，软件部分称为软件处理程序。

5. 自激震荡答：如果在放大器的输入端不加输入信号，输出端仍有一定的幅值和频率的输出信号，这种现象叫做自激振荡。

可以采用频率补偿（又称相位补偿）的方法，消除自激振荡。

常用补偿方法有：（电容滞后补偿：在放大电路中选择时间常数最大的回路内对地并联一个小电容，这样当相移处于180度时，其高频放大倍数幅值下降到0以下，由于这种补偿是该频率所对应的相位滞后，故称滞后补偿。

其他还有RC滞后补偿和密勒效应补偿）；6. 微机原理与接口答：“微机原理与接口技术”课程主要有基于51 系列单片机和基于80x86CPU的两种模式，两种模式各有所长。

考虑到以Intel CPU 为核心的PC系列微型计算机结构的完整性和应用普及性，同时考虑到原理性课程的讲解平台不宜太复杂，本书选用以8086/8088CPU为主来介绍微型计算机工作原理、汇编语言及接口技术。

除了该课程的基本内容外，本书还增加了现代PC常用的总线技术、存储器管理、80x86/Pentium微处理器的发展等内容。

特别是考虑到PC作为上位机广泛应用于各种监测、控制、网络通信等场合，其在接口的应用方式上与芯片级接口有很大不同，本书从PC系统应用的需求出发，增加了PC的软件体系与软件接口基础知识、基于PC的应用系统设计举例。

这样，读者在学习传统的微机硬件系统工作原理的基础上，也学习到更实用的总线技术，了解PC系统软件体系及接口，为进一步理解和应用纷繁复杂的微型计算机新技术打下基础。

7. 自动控制装置有哪些部分组成答：由执行元件、测量元件和控制元件三部分组成。

执行元件用于改变被控量，如电机作为执行元件可以改变机械臂的角度；测量元件用于测量被控量，如采用旋转变压器或者码盘等角位置测量元件可以检测机械臂的转角；控制元件用于实现闭环控制，改善被控系统性能，一般采用模拟电路、DSP、PLC或者计算机等部件实现，可以校正被控对象，改变系统开环传递函数，使闭环系统满足一定的性能指标要求。

8. 时间常量T是什么答：9. PID控制包括哪些环节，以及各参数对系统的影响答：当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。

反馈理论的要素包括三个部分：测量、比较和执行。

测量关心的变量，与期望值相比较，用这个误差纠正调节控制系统的响应。

PID（比例（proportion）、积分（integration）、微分（differentiation））控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，现在仍然是应用最广泛的工业控制器。

PID控制器简单易懂，使用中不需精确的系统模型等先决条件，因而成为应用最为广泛的控制器。

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。

它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。

PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。

它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。

这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改。

二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。

PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。

两种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。

但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。

现在一般采用的是临界比例法。

利用该方法进行PID控制器参数的整定步骤如下：（1）首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；（2）仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；（3）在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。

此条应该不属于大的，抽象的PID控制理论的内容了，而是PID理论的具体应用。

10. 反接制动与能耗制动有什么区别答：反接制动是电机的一种制动方式，它通过反接相序，使电机产生起阻滞作用的反转矩以便制动电机。

所谓能耗制动，即在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用已达到制动的目的。

能耗制动是把动能转变为电能，在把电能转变为热能消耗掉、来达到制动的目的。

反接制动是通过改变电机输入电源的相序（ABC）相、即改变电机旋转方向来达到制动的目的，制动太硬。

能耗制动节能科学、整流管也好买。

反接制动除了控制电路简单外没有什么优势。

11. 三极管属于电压控制器还是电流控制器答：电流12. 异步电机的启动方法答：鼠笼式1、直接起动，电机直接接额定电压起动。

2、降压起动有：（1）定子回路串对称三相电阻获电抗器降压起动；（2）星形-三角形启动器起动；（3）软起动器起动；（4）用自耦变压器起动。

绕线式：1主机切除启动电阻法2转子回路串频敏变阻器启动法13. 数学期望、方差、随机变量、正态分布答：数学期望，离散随机变量的一切可能取值与其对应的概率P的乘积之和称为数学期望，记为E. 连续型随机变量X的概率密度函数为f(x),若积分绝对收敛，则称此积分值为随机变量X的数学期望，记为：方差是各个数据与平均数之差的平方的和的平均数。