机电一体化重点及答案

1. 机电一体化的定义。

机电一体化技术是从系统工程观点出发，应用机械、电子、信息等有关技术，对它们进行有机的组织和综合，实现系统整体的最佳化。

2. 简述机电一体化系统的组成及各组成部分的功能。

机电一体化系统的组成：A机械本体、B动力单元、C传感检测单元、

D执行单元、E驱动单元、F控制及信息处理单元这六部分组成。

各成分的功能如下：

1、机械本体：使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安置（装配连接）在一定位置上，并保持特定的关系。

2、动力单元：按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保证系统正常运行。

3、传感检测单元：对系统运行过程中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。

4、执行单元：根据控制信息和指令在驱动单元的驱动下完成所要求的动作。

5、驱动单元：在控制信息作用下，在动力单元的支持下，驱动各种执行机构（执行单元）完成各种动作和功能。

6、控制及信息处理单元：将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制信号，通过输出接口送往驱动单元和执行机构，控制整个系统有目的地运行。

3. 机电一体化系统有哪些设计方法？分别举例。

机电一体化系统有以下三种设计方法：

A.取代法，如用电气调速系统取代机械式变速机构等；

B.整体设计法，如某些激光打印机的激光扫描镜；

C.组合法，如设计数控机床时使各个单元有机组合融为一体。

4. 转动惯量、刚度、阻尼的折算公式。

另附资料。

5. 传动链精度对开环伺服系统、闭环伺服系统精度的影响。

开环伺服系统中，传动链的传动精度不仅取决于组成系统的单个传动件的精度，还取决于传动链的系统精度。

闭环伺服系统中的传动链，虽然对单个传动件的精度要求可以降低，但对系统精度仍有相当高的要求，以免在控制时因误差随机性太大不能补偿。

6. 举例说明缩短传动链的三种方式。

A. 伺服电动机；

B.直线电机；

C.电主轴。

7. 简述传动系统的转动惯量、摩擦、阻尼比、刚度、谐振频率、间隙对机电一体化系统性能的影响。

1、转动惯量：在满足系统刚度的条件下，机械部分的质量和转动惯量越小越好。转动惯量大会使机械负载增大，系统响应速度变慢，灵敏度降低，固有频率下降，容易产生谐振。同时，转动惯量增大会使电器驱动部分的谐振频率降低而阻尼比增大。

2、摩擦：引起动态滞后和稳态误差，同时还会造成低速爬行。

3、阻尼比：实际应用中一般取0.4--0.8的欠阻尼，既能保证振荡在一定的范围内过渡过程比较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度。

4、刚度：对于伺服系统的失动量来说，系统刚度越大，失动量越小，对于伺

服系统的稳定性来说，刚度对开环系统的稳定性没有影响，而对闭环系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。

5、谐振频率：当外界的激振频率接近或等于系统固有频率时，系统将产生谐振而不能正常工作。

6、间隙：使机械传动系统中间隙产生回程误差，影响伺服系统中位置环的稳定性。

8. 低速爬行产生的原因。

1进给传动系统的刚度K越小，越容易产生爬行；

2静摩擦力与动摩擦力之差，差值越大，越容易产生爬行；

3摩擦力曲线为副斜率，容易产生爬行；

4移动速度小于临界速度vt 时，容易产生爬行现象。

9. 齿轮传动刚性消隙和柔性消隙的区别。

刚性消隙法是在严格控制轮齿齿厚和齿距误差的条件下进行的，调整后齿侧间隙不能自动补偿，但能提高传动刚度。柔性消隙法是指调整后齿侧间隙可以自动补偿（一般采用弹簧机构利用弹性力把消隙补偿）。

10. 锥齿轮、斜齿轮消隙的原理。

锥齿轮消隙的原理：将齿轮的分度圆柱改为带锥度的圆锥面，使齿轮的齿厚在轴向产生变化，装配时通过改变垫片的厚度，来改变两齿轮的轴向相对位置，以消除侧隙。

斜齿轮消隙的原理：通过改变垫片的厚度使两齿轮的螺旋面错位，两齿轮的左右齿面分别与宽齿面接触，以消除齿侧间隙。

11. 丝杠螺母传动系统的调隙一般采用什么结构，齿差调隙原理。

丝杠螺母传动系统的调隙一般采用双螺母结构。

齿差调隙原理：在两螺母的凸缘上分别切出齿数差为1的两齿轮，并分别与固定在外套两端面上的两内齿圈啮合。转动其中一个螺母，改变两螺母的轴向相对位置，以调隙和预紧。

12.如何按照负载角加速度最大原则选择总传动比。

13. 齿轮传动各级传动比分配的原则有哪些，各自遵循什么分配原则。（1）最小等效转动惯量原则：小功率传动装置和大功率传动装置的传动比分配均为前小后大；

（2）质量最小原则：小功率传动装置的各传动比相等，大功率传动装置的传动比分配为前大后小；

（3）输出轴的转角误差最小原则：A.从输入端到输出端各传动比按照前小后大原则排列；B.应减小传动级数；C.使末级齿轮的传动比尽可能大，制造精度尽量高。

14. 如何设计齿轮传动机构间隙输出轴转角误差。

A.从输入端到输出端各传动比按照前小后大原则排列；

B.应减小传动级数；

C.使末级齿轮的传动比尽可能大，制造精度尽量高。

15. 谐波齿轮传动的结构、原理及特点。

结构：谐波齿轮传动由A.刚轮、B.柔轮和C.谐波发生器这三部分组成。

原理：谐波齿轮传动是一种新型传动，利用机械波使柔性齿轮产生可控制的弹性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。

特点：A.传动比大；B.承载能力大；C.传动精度高；D.齿侧间隙小；E.传动平稳；F.结构简单、体积小、重量轻。

16. 永磁测速电机输出电压与转速和外负载的关系。

当负载电阻趋于无穷大时，其输出电压U与转速n成正比，随负载电阻变小，其输出电压下降，而且输出电压与转速之间并不能严格保持线性关系。

17. 简述光电转速传感器的原理。

光电式转速传感器是由装在被测轴上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝隙盘组成。光源发生发的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上，当缝隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同。因此圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲。根据测量时间t内的脉冲数N，则可测出转速n=60N/Zt（Z为圆盘缝隙数）。

18. 接近式位置传感器按工作原理分为哪几种类型？

接近式位置传感器按工作原理可分为这五种类型：A.电磁式；B.光电式；C.静电容式；D.气压式；E.超声波式。

19. 分析透光型光电传感器接口电路，解释反射型光电传感器的应用。

在透光型光电传感器中，发光器件和受光器件相对放置，中间留有间隙。当被测物体到达这一间隙时，发射光被遮住，从而接收器件（光敏元件）便可检测出物体已经到达。

反射型光电传感器发出的光经被测物体反射后再落到检测器件上，由于是检测反射光，所以得到的输出电流Ie较小。另外，对于不同的物体表面，信噪比也不一样，因此，设定限幅电平就显得非常重要。

20. 测量放大器的特点。