机电一体化

1是说明较为人们所接受的机电一体化的含义？

答：机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、和控制功能上引进的微电子技术，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。

2. 机电一体化系统有哪些基本元素组成？分别实现哪些功能？

答:机电一体化系统是由机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、动力系统（动力源）、传感器检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）五个子系统组成。

变换（加工、处理）功能；传递（移动、输送）功能；储存（保持、积蓄、记录）功能。

3.设计机械传动部件时，为确保机械系统的传动精度和工作稳定性，常提出哪些要求？答：常提出低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当的阻尼比的要求。

4丝杠螺母机构的传动形式及选择方法是什么？

答：一、螺母固定、丝杠转动并移动（行程较小的场合）

二、丝杠转动、螺母移动（需要限制螺母的传动、形成较大的场合）

三、螺母转动、丝杠移动（需要限制螺母的移动和丝杠的转动）

四、丝杠固定、螺母转动并移动（极少使用）

5各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则是什么？

答：（1）重量最轻原则。（2）输出轴转角误差最小原则.(3)等效转动惯量最小原则

各级传动比应按先小后大的原则分配，以降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误差对输出转角精度的影响

6.导轨的截面形状及其特点是什么？

答：三角形导轨（磨损后能自动补偿、导向精度较高）

矩形导轨（结构简单，制造、检验、和修理方便，导轨面较宽，承载能力大，刚度高）7.简述机电一体化系统执行元件的分类及特点。

答：电动势执行元件（可使用商用电源；信号与力的传动方向相同；有交流和直流之别，应注意电压的大小）

气动式执行元件（空气压力源的压力为（5~7）

5

10

⨯Pa;要求操作人员技术熟练）

液动式执行元件（要求操作人员技术熟练；液压压力为（20~80）

5

10

⨯Pa）

8机电一体化系统对执行元件的基本要求是什么？

答：（1）惯量小、动力大（2）体积小、重量轻（3）便于维修、安装（4）易于微机控制

9简述控制伺服电动机的功率密度及比功率的定义.

答：电动机的功率密度PGP/G.电动机的比功率dp/dtdTw/dtTs/dtttnTn2/Jm 其中Tn----电动机的额定转矩NM Jm——电动机转子的转动惯量kgm2

10从控制的角度出发所选择的微机应能满足哪些要求？

答：（1）较完善的中断系统（2）足够的存储容量（3）完备的输入/输出通道和实时时钟12.是说明8031单片机的输入输出及存储器的扩展方法。

答：

11机电一体化系统的操作过程控制目的是什么？

答：其一是根据操作条件的变化，制定最佳操作方案；其二是对操作过程进行自动检测和自动控制，提高控制性能，实现规定的目的功能。

12为什么说以反馈控制理论为基础的控制理论是机电一体化不可缺少的基础理论？

答：对被控对象来说，系统的各构成要素的特性参数比较容易掌握，而随操作条件和环境条件变化的过程控制较难掌握。

13简述采样定理

答：在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max 大于信号中最高频率fmax 的2倍时(fs.max>=2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的5～10倍

14数字控制系统中信号采样和复现是如何实现的?画原理图

答：对信号的采样和复现分别由模/数（A/D ）和数/模（D/A ）装置实现的。

15何谓数控（CNC ）机床

答：是由计算机或者其他专用控制装置控制的高效自动化机床，是综合应用计算机，自动控制，精密机械设计以及精密测量等技术的典型机电一体化产品。

16.MC 、FMC 、FMS 、FA 、CIMS 的含义是什么？

答：机械加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统、自动化工厂、计算机集成系统。

17.从数控（CNC ）伺服控制系统的控制方式来看，控制方式有哪几种？

答：开环控制系统。闭环控制系统。和半闭环控制系统。

18直线插补与圆弧插补有何区别？何为插补？

答：在零件的轮廓上的已知点之间，用通过有规律的分配X 轴Y 轴Z 轴折线轨迹逼近所要加工的曲线。

直线插补 给出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具与工件的相对运动，使其按规定的直线加工出理想曲面的一种插补方式。

圆弧插补 给出两端点间的插补数字信息，借此信息控制刀具与工件的相对运动，使其按规定的圆弧加工出理想曲面的一种插补方式。

19.简述机电一体化系统的数学模型建立过程及主谐振频率的计算方法。比例调节（P ）、积分调节（I ）比例-积分调节（PI ）和比例-积分-微分调节（PID ）各有何优点？

答：在稳态设计的基础上，利用所选元部件的有关参数，可以绘制出系统框图，并根据自动控制理论知识建立各环节的传递函数，进而建立系统传递函数。 eq m eq

n J J KJ 1=ω

（P ）P K 越大，调节作用越强。

（I ）减少或消除误差

（PI ）克服了单纯比例环节有误差的缺点，又避免了积分环节响应慢的弱点，既能改善系统的稳定性能，又能改善其动态性能。

(PID)不但能改善系统的稳定性，也能改善其动态性能。

20在闭环之外的动力传动链齿轮传动间隙对系统的稳定性有无影响?为什么？

答: ：有。由于动力传动链存在齿轮传动间隙，当电动机在齿隙范围内运动时，被控对象不转动，没有反馈信号，系统暂时处于开环状态。当电动机转过齿隙后，主动轮于从动轮产生冲击接触，此时误差角大于无齿轮加你时的误差角，因此从动轮以较高的加速度转动。又因为系统具有惯量，当被控对象转角c θ等于输入转角r θ时，被控对象不会立即停下来，而靠惯性继续转动，使被控对象比无间隙时更多地冲过平衡点，这又使系统出现较大的方向误差。如果间隙不大，且系统中控制器设计得合理，那么被控对象摆动的振幅就越来越小，来回摆动几次就停止在cr θθ=平衡位置上。如间隙较大，且控制器设计得不好，那么被控对象就会反复摆动，即产生自激振荡。因此，闭环之内动力传动链中的间隙会影响伺服系统的稳定性

21.采用微机实现传统机床的机电一体化改造的方法有哪两种？