机电一体化总复习试题及答案

一、名词解释：

1．机电一体化产品：是指按机械系统和微电子系统有机结合，从而产生新功能和新性能的新产品。

2．香农采样定理：对于一个有限频率的连续信号，当采样频率fs≥2fmax时，采样函数才能不失真地恢复原来的连续信号。

3．采样/保持器：计算机系统模拟量输入通道中的一种模拟量存储装置

4．传感器：是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

5．热电阻效应：测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。

6．热电效应：当受热物体中的电子（空穴），因随着温度梯度由高温区往低温区移动时，所产生电流或电荷堆积的一种现象。

7．可编程控制器：指可通过编程或软件配置改变控制对策的控制器。

8．步进电机：用电脉冲信号进行控制，将电脉冲信号转换成相应的角位移或线位移的微电机9．热电效应：将两种不同材料的导体或半导体焊接起来，构成一个闭合回路，当导体的两个连接点之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。

10．柔性制造系统：由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的自动化机械制造系统

11．计算机集成制造系统：是在信息技术、自动化技术、管理与制造技术的基础上，通过计算机及其软件的辅助将分散在产品设计和制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用与多品种、小批量生产，实现整体效益的集体化和智能化制造系统

二、简答题

1.机电一体化系统与传统机电系统的区别是什么？简述机电一体化系统的共性关键技术。答：传统机电技术的操作控制主要以电磁学原理的各种电器来实现，如继电器、接触器等，在设计中不考虑或很少考虑彼此间的内在联系。机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机控制。机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定的智能性。

共性关键技术：机械设计和制造技术，微电子技术，传感器技术，软件技术，通信技术，驱动技术，自动化技术，系统技术

2.机电一体化系统包含哪些基本要素？

答；机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。

3.简述滚珠丝杠的工作原理及特点。

答：传动效率高，定位精度高，使用寿命长，传动可逆，同步性能好。

4.简述滚珠丝杠的安装方式的类型及其特点。

答：单推-单推式；特点：轴向刚度较高，预拉伸安装时预紧力较大

双推-双推式；特点：刚度最高，使用与高速，高刚度、高精度的精密丝杆传动系统。

双推-简支式; 特点：双推端可拉伸安装，预紧力小，轴承寿命较长

双推-自由式；特点：轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装丝杠传动系统

5.为什么要消除齿轮副间隙？常用什么方法消除间隙？

答：齿轮副间隙影响传动精度最终影响加工精度；斜齿圆柱齿轮传动常采用轴向垫片调整法和轴向压簧调整法消除间隙，直齿圆柱齿轮传动常采用中心距调整法，双片薄齿轮错齿调侧隙法，轴向垫片调整法

6.导向机构都有哪几种类型？各有什么特点？

答：1）滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触。其优点是结构简单、接触刚度大；缺点是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象。

2）滚动摩擦导轨是在运动件和承导件之间放置滚动体（滚珠、滚柱、滚动轴承等），使导轨运动时处于滚动摩擦状态。滚动导轨的特点是：摩擦系数小，驱动功率小，定位精度高，能无间隙运动，机械性能好，结构复杂，加工困难，成本较高

3）静压导轨的缺点是：结构较复杂，需要一套供油设备，油膜厚度不易掌握，调整较困难。摩擦系数极小，适用于精密、轻载、高速的场合。

7.简述机电一体化系统的分类。

答：1）基于PC的控制系统2）基于微处理器的控制系统3）基于PLC的控制系统4）其他控制系统

8.工控机的接口卡有哪些类型，各有什么功能？

答：模拟量输入/输出卡：主要作用是处理模拟信号的输入和输出。

数字量输入/输出卡：实现各类开关信号的输入输出控制。

运动控制卡：使用伺服机构来控制机器的位置和速度。

RS-232/RS-485模块：用于串行通信的标准接口卡。

CAN总线接口卡：具有多主控协议、实时能力、纠错功能和强抑噪能力。

9.简述工业控制计算机的硬件组成结构及其作用。

答：主板：将采集到的实时信息按照预定程序进行必要的数值计算、逻辑判断、数据处理、及时选择控制策略并将结果输出到工业过程。

系统总线：分为内部和外部总线，内部总线是工控机内各组成部分之间进行信息传送的公共通道；外部总线是工控机与其他计算机和智能设备进行信息传送的公共通道。

输入/输出接口：是工控机和外部设备或生产过程之间进行信号传递和变换的连接通道。

入机接口：用于操作员与计算机之间进行嘻嘻交换。

通信接口：是工控机与其他计算机和智能设备进行信息传送的通道。

系统支持：功能主要包括监控定时器、电源掉电监测、后备存储器和实时日历时钟。

磁盘系统：存储的载体。

10.简述工业控制计算机的软件组成及其作用。

答：系统软件：管理工控机的资源，并以渐变的形式向用户提供服务。

工具软件：是技术人员从事软件开发的辅助软件，以提高软件生产效率和改善软件产品质量。应用软件：是系统设计人员针对某个生产过程而编制的控制和管理程序。

11.模拟数据采集系统通常由那几部分组成，各有什么作用？

答：传感器：把被测的物理量（如压力、温度等）作为输入参数，将其转换为电量（电流、电压、电阻等）后输出。

多路模拟开关：将多路模拟信号分别与A/D转换器接通，逐一进行A/D转换，以达到分时享用A/D转换器的目的。

放大器：运算放大。

采样/保持器：保持在A/D转换过程中信号的电压不变，以保证转换精度，以及在A/D转换完成后跟踪信号电压的变化。

A/D转换器及其单片机接口：将模拟信号转变为数字量。

12.功率输出的常用接口方式有哪些？

答：功率晶体管接口、光电耦合器隔离、双向晶闸管接口

13.机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，请问光电耦合器的作用有哪