机电一体化考试资料(完整答案版)

1.机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术、并将机械装置与电子设备以以及软件等有机结合而成的系统的总称。

2.工业三大要素：物质、能量和信息

3.机电一体化系统由机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统等五个子系统构成。

4.机电一体化系统设计流程：（1）根据目的功能确定产品规格、性能指标（2）系统功能部件、功能要素的划分（3）接口的设计（4）综合评价（5）可靠性复查（6）试制与调试

5.机电一体化系统设计的考虑方法：（1）机电互补法：利用通用或专用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能部件或功能子系统。（2）结合法：将各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件。（3）组合法：将用结合法制成的功能部件、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化产品。

6.机电一体化设计类型：（1）开发性设计：是没有产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的系统。（2）适应性设计：是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械机构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。（3）变异性设计：是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的要求。

7.机电一体化设计程序：（1）明确设计思想（2）分析综合要求（3）划分功能模块（4）决定性能参数（5）调研类似产品（6）拟定总体方案（7）方案对比定型（8）编写总体设计论证书

8.设计准则：在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。

9.设计规律：根据设计要求首先确定离散元素间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系，这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作。

10.绿色设计：在新产品的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。

11.传动机构的作用：传动机构的主要功能是传递转矩与转速。目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。

12.机电一体化对传动机构的基本要求：传动间隙小、精度高、体积小、重量轻、运动平稳、传递转矩大。

13.谐波齿轮传动具有结构简单、传动比大、传动精度高、回程误差小、噪声低、传动平稳、承载能力强、效率高等一系列优点。传动比:

14.导轨的主要作用：支承和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。导轨副主要由承导件和运动件两大部分组成。导轨副按其接触面的摩擦性质可分为：滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨。按其结构特点可分为：开式导轨和闭式导轨。

15.导轨副应满足的基本要求：导向精度高、刚性好、运动轻便平稳、耐磨性好、温度变化影响小以及结构工艺好。

16.轴系设计的基本要求：（1）旋转精度（2）刚度（3）抗振性（4）热变形（5）轴上零件的布置

17.执行元件分为：电气式、液压式和气压式（按使用能量不同分）

18.电气式执行元件优点：操作简便；编程容易；能实现定位伺服；响应快、易与CPU相接；体积小、动力较大；无污染。缺点：瞬时输出功率大；过载差，特别是由于某种原因而卡住时，会引起烧毁事故，易受外部噪声影响。

19.气压式执行元件优点：气源方便、成本低；无泄露污染；速度快、操作比较简单。缺点：功率小，体积大，动作不够平稳；不易小型化；远距离传输困难；工作噪声大、难于伺服。

20.液压式执行元件优点：输出功率大，速度快，动作平稳，可实现定位伺服；易与CPU相接；响应快。缺点：设备难于小型化；液压源或液压油要求严格；易泄露且有污染。

21.机电一体化对执行元件的基本要求：（1）惯量小、动力大（2）体积小、重量轻（3）便于维修、安装（4）宜于微机控制

22.步进电机的特点：（1）步进电机的工作状态不易受各种干扰因素的影响，只要在它们的大小未引起步进电机产生“丢步”现象之前，就不影响其正常工作（2）步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数以后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差变为“零”，因此不会长期积累（3）控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”。

23.步进电机的种类：可变磁组型、永磁型、混合型（旋转式步进电机的分类）

24.步进电机的工作原理：步进电机定子有六个均匀分布的磁极，每两个相对磁极组成一相，即有A-A`、B-B`、C-C`三相，磁极上绕有励磁绕组。假定转子具有均匀分布的四个齿，当

A、B、C三个磁极的绕组依次通电时，则A、B、C三对磁极依次产生磁场吸引转子转动。

25.步进电机步距角：α=360°/（zm） 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）

26.步进电机功放电路：单电压功率放大电路、高低压功率放大电路、恒流源功率放大电路、斩波恒流功率放大电路、调频调压功放电路。

27.脉宽调制直流调速驱动系统（PWM）原理：当输入一个直流控制电压U时就可得到一定宽度与U成比例的脉冲方波来给伺服电动机电枢回路供电，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，使直流电动机平滑调速。

28.交流电机矢量控制：就是要同时控制电动机输入电流I1的幅值和相位φ，以得到交流电动机的最佳控制。

29.从控制的角度出发，微机应能满足具有较完善的中断系统、足够的存储容量、完善的输入/输出通道和实时时钟等要求。（从不同的被控制对象角度而言，还应考虑几个特殊要求：字长、速度、指令。）

30.微型计算机的基本特点：小型化、超小型化，具有一般计算机的信息处理、计测、控制和记忆功能，价格低廉，且可靠性高、耗电少。选用要点：不同领域可选用不同品种、不同档次的微机。4位机常用于较简单、规模较小的系统，16位和32位机及64位机主要用于较复杂的大系统，8位机则用于中等规模的系统。单片机应用范围广，不但用于简单小系统，而且不断被复杂大系统所应用。

31.单片机具有：功能全、体积小、功耗低、价格便宜等优点。

32.机电一体化对检测传感器的基本要求：（1）体积小、重量轻、对整机的适应性好；（2）精度和灵敏度高、响应快、稳定性好、信噪比高；（3）安全可靠、寿命长；（4）便于与计算机连接；（5）不易受被测对象的影响，也不影响外部环境；（6）对环境条件适应能力强；（7）现场处理简单、操作性能好；（8）价格便宜。

33.稳态设计包括：使系统的输出运动参数达到技术要求、执行元件的参数选择、功率的匹配及过载能力的验算、各主要元部件的选择与控制电路设计、信号的有效传递、各级增益的分配，各级之间阻抗的匹配和抗干扰措施等，并为后面动态设计中的校正补偿装置的引入留有余地。

34.动态设计包括：设计校正补偿装置，使系统满足动态技术指标要求；通常要进行计算机仿真，或借助计算机进行辅助设计。

35.机电一体化伺服系统的稳态设计就是要从两头入手，即首先从系统应具有的输出能力及

要求出发，选定执行元件和传动装置；其次是从系统的精度要求出发，选择和设计检测装置及信号的前向和后向通道。

36.工业机器人一般由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成。

37.工业机器人的主要技术参数：握取重量、运动速度、自由度、定位精度、程序编制与存储容量。

38.自由度：确定工业机器人的末端执行器在运动空间的位置和姿态的、独立的变化参数就是工业机器人的自由度。一般具有4~6个自由度即满足使用要求。

39.工业机器人按坐标形式分为：直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型、SCARA型、多关节型。

41、绘制由光电编码器等组成的工作台闭环伺服系统框图。

42、有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给三相六拍通电的步进电机励磁绕组，测得步进电机的转速为100r/min，已知转子有24个齿，求：

（1）、步进电机的步距角

（2）、脉冲电源的频率

43、如图所示的机电传动系统，减速机构为两级减速箱，已知齿轮齿数之比为Z2/Z1=3，

Z4/Z3=5，减速机构的效率为η=0.92，各齿轮的转动惯量为J1 =29.4Nm2, J2 =78.4Nm2, J3 =49Nm2 , J4 =196Nm2 , 电动机转动惯量J m =294Nm2，负载惯量J L =450.8Nm2，负载转矩T2=470Nm ,试求：

（1）、折算到电机轴上的负载转矩

（2）、折算到电机的转动惯量。

1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。

2. 机电一体化系统（产品）是机械和微电子技术的有机结合。

3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。

4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。

5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。

6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口

7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。

8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。

9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。

10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：以能源转换为主和以信息转换为主

11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。

12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。

13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。

14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。

15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。

16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。

17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。

18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。

19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。

20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。

21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。

22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。

23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作方式决定的；为了进一步提高步进电机的控制精度，可以采用细分电路来提高控制精度。

24. 依据步进电机的工作原理，步进电机的驱动控制电路主要由：方向控制电路、环形分配电路、驱动放大电路等组成。

25. 机电一体化系统中，常用的微型计算机类型有：单片机控制系统、单板机控制系统、工业微型计算机控制系统三种。

26. 提高机电一体化控制系统工作可靠性的措施主要有：隔离技术、屏蔽技术和滤波技术

27. 常用传感器主要分为模拟信号检测传感器、数字信号检测传感器、开关信号检测传感

器三种形式。

28. 机电有机结合分析设计方法主要有稳态设计方法和动态设计方法两种。

29. 在机电一体化系统稳态设计的负载分析中，常见的典型负载形式有：惯性负载、外力负载、内力负载、弹性负载、摩擦负载等。

30. 在进行机械系统负载和转动惯量的等效中，遵循的基本原则是能量守恒定律

简述题

1. 机电一体化技术（或产品）的定义。

在机械的主功能，动力功能，信息功能，控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机的结合所构成的系统的总称。

2. 机电一体化系统或产品设计的目的是什么？

主要目的：增加机械系统或产品的附加值和自动化程度。

3. 机电一体化系统（产品）的主要构成单元或组成部分有哪些？

机械系统，电子信息处理系统，动力系统，传感系统，执行控制系统

4、简述机电一体化系统或产品的机电结合（融合）设计方法。

机电结合设计方法是将个组成要素有机的结合为一体而构成专用或通用的功能部件，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分

5、简述机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法，特点是什么？。

机电一体化系统的机电组合设计方法是将用结合法制成的功能部件，功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统，特点是可以缩短设计与研制周期，节约工装设备费用，且有利于生产管理，使用和维修。

6. 机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？

机械传动系统在机电一体化系统中的基本功能是传递力/转矩和速度/转速。实质上是一种转矩，转速变换器。作用是使执行原件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配

7. 简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要求。

功能：传递力/转矩和速度/转速

目的：使执行元件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。

基本要求：转动间隙小，精度高，体积小，重量轻，运动平稳，传动转矩大。

8. 机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相比，应具备哪些特殊要求？

1.较高的定位精度。

2.良好的动态响应特性－响应快，稳定性好，收敛时间合理。3。无间隙，低摩擦，低惯量，大刚度。4。高的消振频率，合理的阻尼比

9. 简述滚珠丝杠传动装置的组成，结构和应用特点。

滚珠丝杠传动装置的组成由带螺旋槽的丝杆，螺母，滚动元件，回珠装置组成。

结构：丝杆轻动时，带动滚珠螺纹滚道滚动，为阻止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端没有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，从而形成滚珠滚动的闭合通路。

应用特点：阻尼小，传动效率高，合理的结构设计，适应大刚度传递，可实现无间隙工作，不能自锁

10. 试分析齿轮传动中，定轴传动、行星传动、谐波传动的组成与传动特点。

定轴传动由圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动，蜗杆蜗杆传动。特点：结构简单。传递可靠，用几何特性来实现传动。行星传动主要是由传动齿轮，定位齿轮，行星轮和行星架组成。特点。结构紧凑，可实现传动比更大，几何特性＋机构传动原理来实现。谐波传动主要又钢轮，柔轮，波发生器组成。特点：结构紧凑，体积小，重量轻，充分发挥材料的特性，传动比可大，也相当可靠，几何特性＋材料弹性变化特性实现传动

11. 滚动导轨副应达到的基本要求。

高的导向精度，高的耐磨性，足够的刚度，良好的工艺性

12. 导轨的刚度所包含的主要内容有哪些？以及各部分对导轨副的导向精度影响如何？

静刚度－抵抗恒定载荷的能力。动刚度－抵抗变变载荷的能力。每一类刚度都包括：结构刚度，接触刚度，局部刚度

13. 机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求是什么？

1惯量小，动力大。2体积小，重量轻。3安装方便，便于维护。4易于实现自动化控制14. 机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求

1性能密度大。2快速响应性好。3位置控制与速度控制精度高，调速范围大，低速平稳性好，分辨率高以及振动噪音小。4能适应频繁启动，可靠性高，寿命长。5易于与计算机对接，实现计算机控制

15. 常用伺服电动机有哪些工作特点？

2个工作区。1恒转矩工作区，2恒功率工作区

16. 对于伺服电动机半闭环控制系统而言，控制系统的主要构成有哪些？

主要是指令控制器，反馈调节器，功率放大与整形电路，执行元件

17. 步进电机驱动控制电路设计的基本要求是什么？

提高驱动信号，控制有效，可靠性，整形抗干扰电路

18. 简述机电一体化系统（产品）对检测传感器的基本要求。

1体积小，重量轻，适应性好。2精度和灵敏性高，响应快，稳定性好，信噪比高。3安全可靠，寿命长。4便于与计算机对接。5不易受被检测对象和外部环境的影响。6环境适应

能力强。7现场安装处理简单，操作方便。8价格便宜

19. 简答通用微机控制系统核心部件，通用微机控制系统的构成与特点。

通用微型计算机的核心部件为可编程控制器和工业计算机。

构成;控制系统以通用微型计算机为核心，设计专用或选用通用的集成IC芯片，接口电路，执行元件，传感器，以及相互合理匹配元件，组成具有较好通用能力的控制器。软件采用通用平台软件系统。

20. 简答专用微机控制系统核心部件，专用微机控制系统的构成与特点。

核心部件为单片机和单板机

构成由专用IC芯片，接口电路，执行元件，传感器相互合理匹配成专用控制器。

特点：软件采用专用机器代码或语言，可靠性强，成本低，但适应能力差，用于大批量生产的机电一体化产品

21. 光电隔离电路的组成有哪些？主要作用是什么？

主要由光耦合器的光电转换元件输入电路，光源，光敏元件，输出放大电路组成

作用：1可将输入输出两部分的供电电源和电路的地线分离。2可进行电平转换，实现要求的电平输出，从而具有初级功率放大作用。3提高对负载的驱动能力

22.机电一体化系统设计中，驱动电路设计的目的和基本要求是什么？

目的：实现指令信号和执行驱动信号之间的有效匹配。要求：信号类型转换，能量放大，质量的保证

23. 研究机电一体化系统稳态设计方法的主要目的是什么？

主要目的是使控制被控制对象能完成所需要的机械运动即进行机械系统的运动学，动力学分析以及计算，保障整个机电一体化系统的整体性能

24. 在机电一体化系统的稳态设计中，分析研究机械系统的负载和惯性特征，进行等效负载和惯

原则：能量守恒。目的：为使选择的执行软件与被控对象的固有参数相匹配，将输出轴个部分的惯量和负载转换到执行元件的输出端，以便确定执行元件。

25. 机电一体化系统的动态设计的目的是什么？

机电一体化动态设计的目的；在稳态设计的基础上，保证系统的动态稳定性，过度过程的品质，动态稳定精度，动态响应特性指标参数。

26. 机电一体化系统的动态设计研究的主要性能指标参数有哪些？

主要有：响应时间，超调量，稳态误差，收敛时间。振荡次数，过度时间的位置误差。（动态误差和稳态误差等）

三、分析论述题

1. 简述如图2所示死杠螺母传动机构的特点。P24

A ：结构简单，传动精度高。螺母支撑丝杆可消除轴向蹿动，

刚性较差。B ：结构紧凑，丝杆刚性较高，要限制螺母移动，需

导向装置。C ：结构复杂，占用空间较大，传动时间需限制螺母

移动和丝杆转动。D ：结构简单，紧凑，丝杆刚性较高，但使用

不方便，使用较少。

2. 试分析单圆弧轨道和双圆弧轨道的结构特点（设计、制造、使用与维护） P25 单圆弧滚道：结构简单，传递精度由加工质量保证，轴向间隙小，无轴向间隙调整和预紧能力，加工困难，加工精度要求高，成本高，一般在轻载条件下工作。

双圆弧滚道：结构简单，存在轴向间隙，加工质量易于保证，在使用双螺母结构的条件下，具有轴向间隙调整和预紧能力，传递精度高。

3. 试分析图示消除滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧的工作原理与结构特点。P31 双螺母垫片调整预紧的工作原理：在丝杆固定不动的条件下，增加

垫片的厚度，可使两螺母产生相对位移，以达到消除间隙、产生预紧拉

力之目的。

结构特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整不方便。

4. 试分析图示消除滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的工作原理与结

构特点 P30

双螺母螺纹预紧调整的工作原理：右边螺母的外端有凸缘，

而左边螺母螺母的外端虽无凸缘，但制有螺纹，并通过两个圆

螺母固定。调整时旋转右侧调整圆螺母消除轴向间隙并产生一

定的预紧力，然后用左侧锁紧螺母锁紧。预紧后两个螺母中的

滚珠相向受力，从而消除轴向间隙。

结构特点：结构简单、刚性好、预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定位地进行调整。

5. 简述燕尾形导轨组合的特点和间隙调整 P53

特点：制造、调试方便。

间隙调整：镶条（垫片）方法同时调整垂直和水平两个方向的

间隙。

6、简述双三角形组合导轨组合的特点和间隙调整 P52

特点：同时起支撑和导向作用。结构对称，驱动原件可对

称地放在两导轨中间，并且两条导轨摩擦均匀，磨损后相对

位置不变，能自动补偿垂直和水平方向的磨损，故导向性和

精度保持性都高，接触刚度好。但工艺性差，对导轨的四个

表面刮削或磨削也难以完全接触。

间隙调整：上滑动面能自动补偿，下滑动面用镶条调节。

7. 简述步进电机的工作原理，并推导出步进当量的计算公式。P93

工作原理：步进电机定子有六个均匀分布的磁极，每两

个相对磁极组成一相，即有A-A`、B-B`、C-C`三相，磁

极上绕有励磁绕组。假定转子具有均匀分布的四个齿，当

A 、

B 、

C 三个磁极的绕组依次通电时，则A 、B 、C 三对

磁极依次产生磁场吸引转子转动。 8. 试分析如图所示步进电机驱动功率放大器的基本工作原理。P103

图中A 、B 、C 分别为步进电动机的三相，每相由一组放大器

驱动。放大器输入端与环形脉冲分配器相连。在没有脉冲输入

时，3DK4和3DD15功率放大器均截止。绕组中无电流通过。

电动机不转。当A 相得电，电动机转动一步。当脉冲一次加到

A 、

B 、

C 三个输入端时，三组放大器分别驱动不同的绕组，使

电动机一步一步地转动。电路中与绕组并联的二极管VD 分别

起续流作用，即在功放管截止时，使存储在绕组中的能量通过

二极管形成续流回路泄放，从而保护功放管。

9. 试述如图所示步进电机用功率开关细分驱动电路的基本工

作原理P107

采用多路功率开关器件。如图左，为给出五阶梯细分电路

原理。它利用五只功率晶体管VTd1~VTd5作为开关器件，其基

极开关电压U1~U5的波形图为图右所示。U1~U5的等幅宽度较

小。

在绕组电流上升过程中，VTd1~VTd5按顺序导通。每导通一个，绕组中电流便上升一个台阶，步进电动机也跟着转动一小步。在VTd1~VTd5导通过程中，每导通一个，高压管都要跟着导通一次，使绕组电流能快速上升。

n n 1

3

2

4A A B B C C C B 423A C 1A B 23B A C

A C 14B

在绕组电流下降的过程中，VTd1~VTd5按顺序关断。为了使每关断一个晶体管，电流都能快速下降一个台阶，在关断任一低压管前，可先将剩下的全部关断一段时间，使绕组通过泄放回路放电，然后再 重新开通。

10. 试分析如图所示光电的基本工作原理和特点，在本电路中各元气件

的作用是什么？P164-165

原理：165第一段

控制输出时，如图所示可知，微机输出的控制信号经74LS04非门反

相后，加到光电耦合器G 的发光二极管正端。当控制信号为高电平时，经

反相后，加到发光二极管正端的电平为低电平，因此，发光二极管不导通，

没有光发出。这时光敏三极管截止，输出信号几乎等于加在光敏三极管集

电极上的电源电压。当控制信号为低电平时，发光二极管导通并发光，光敏三极管接收发光二极管发出的光而导通，于是输出端的电平几乎等于零。作用：1可将输入输出端两部分电路的地线分离，各自使用一套电源供电。2可进行电平转换，实现要求的电平输出，从而具有初级功率放大作用。3提高对负载的驱动能力。

特点：完成信号转换的同时，隔离干扰。

11. 如图所示机电传动控制系统，在无外界干扰的假设条件下，试分析各组成部分的作用是什么？并写出该系统的传递函数数学模型。P223

式

6-19

图6-4下面的作用 K a------前置放大器增益；K A ------功率放大器增益；K m ------直流伺服电动机增益；K V ------速度反馈增益；T m ------直流伺服电动机时间常数；i 1,i 2------减速比；K r ------位置检测传感器增益；V i (s)------输入电压的拉氏变换；错误!未找到引用源。i (s)------丝杠输出转角的拉氏变换。

12. 试分析论述机电一体化系统稳态设计、动态设计的目的；重点研究哪些重要指标参数？（23/24/25）P231

机电一体化系统稳态设计主要目的是使控制被控制对象能完成

所需要的机械运动即进行机械系统的运动学，动力学分析以及计

算，保障整个机电一体化系统的整体性能

机电一体化动态设计的目的：在稳态设计的基础上，保证系统的

动态稳定性，过度过程的品质，动态稳定精度，动态响应特性指标

去微机Vc+a)

参数。

重点研究的重要指标参数主要有：响应时间，超调量，稳态误差，收敛时间。振荡次数，过度时间的位置误差。（动态误差和稳态误差等）。

10. 在机电一体化系统动态设计中，叙述所增加PID调节器内各环节的调节特点，试分析控制系统中增加PID调节器的主要作用是什么？

答：①比例(P)调节：调节作用的大小主要取决于增益KP(比例系数)的大小。KP越大，作用越强，但是存在调节误差，且KP太大会引起系统不稳定。②积分(I)调节：可以减少或消除误差，但积分调节器响应较慢。③比例—积分调(PI)节：既客服了单纯比例调节有调节误差的缺点，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。

④比例—积分—微分(PID)调节：

主要作用：不但能改善系统的稳定性能也能改善其动态性能，但是，由于它含有微分作用，在噪声比较大或要求响应快的系统中不宜采用；PID调节器能使闭环系统更加稳定，其动态性能也比用PI调节器时更好。

机电一体化技术—考试题库及答案

------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分.

收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.

机电一体化期末总复习试题含答案

填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械技术和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为外循环和内循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推——单推式、双推——双推式、双推——简支式、双推——自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩工作阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式（变磁阻式）步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。

机电一体化答案

习题三（盐城工学院B机电081） 1.机电一体化系统中的机械装置包括那些内容？ 主要包括传动、支承、导轨等 2.机电一体化传动系统有哪几种类型？各有什么作用？ (1) 齿轮传动是机电一体化系统中常用的传动装置，它在伺服运动中的主要作用是实现伺服电机与执行机构间的力矩匹配和速度匹配，还可以实现直线运动与旋转运动的转换。(2) 螺旋传动是机电一体化系统中常用的一种传动形式。它是利用螺杆与螺母的相对运动，将旋转运动变为直线运动(3) 滑动摩擦导轨直线运动导轨的作用是用来支承和引导运动部件按给定的方向作往复直线运动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。 3.齿轮传动间隙对系统有何影响？有那些方法可以消除该因素引起的系统误差？ （1）偏心轴套调整法(2) 双片薄齿轮错齿调整法(3) 垫片调整法(4) 轴向压簧调整法 (5) 周向弹簧调整法 4.消除直齿间隙的常用方法有哪些？各有什么特点？ 偏心轴套调整法: 这种方法结构简单，但侧隙调整后不能自动补偿。双片薄齿轮错齿调整法: 这种错齿调整法的齿侧间隙可自动补偿，但结构复杂。 5.导向机构都有哪几种类型？各有什么特点？ 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。 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：①摩擦系数小，并且静、动摩擦系数之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；②定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为0.1～0.2μm，而滑动导轨的定位误差一般为10～20μm。因此，当要求运动件产生精确微量的移动时，通常采用滚动导轨；③磨损较小，寿命长，润滑简便；④结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；⑤对脏物及导轨面的误差比较敏感。液体静压导轨的优点是：①摩擦系数很小（起动摩擦系数可小至0.0005），可使驱动功率大大降低，运动轻便灵活，低速时无爬行现象；②导轨工作表面不直接接触，基本上没有磨损，能长期保持原始精度，寿命长；③承载能力大，刚度好；④摩擦发热小，导轨温升小；⑤油液具有吸振作用，抗振性好。 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

机电一体化重点及复习资料

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

机电一体化考试答案

《机电系统设计》复习题 一、填空 1、机电一体化系统由机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、传感检测系统（传感器）、动力系统、执行元件系统等五个子系统组成。 2、机电一体化系统（产品）的设计类型大致有开发型设计、适应性设计和变异性设计等三种。 3、常用的机械传动部件有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动部件等。 4、导向支承部件的作用是支撑和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。 5、执行元件根据使用能量的不同，可以分为电动势、液压式和气压式等类型。 6、步进电动机是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。从励磁相数来分有三相、四相、五相、六相等步进电动机。 7、单片机应用系统中，常使用LED(发光二级管) 、CRT 和LCD(液晶显示器)作为显示器件。 8、工业机器人一般应由机械系统、驱动系统、控制系统、检测传感系统和人工智能系统等组成。 9、CNC机床按工艺用途分类可分为普通数控机床、机械加工中心、多坐标数控机床。 10、机电一体化系统设计的一般方法包括机电互补法、融合（结合）法、组合法。 11、机座或机架既起支承作用，承受其它零部件的重量及在其上保持相对的运动，又起基准作用，确保部件间的相对位置。 12、对伺服系统的基本要求有精度要求更高、可靠性更好、响应速度更快。 13、交流伺服电机消除“自转”现象的解决办法是。 14、两相交流伺服电动机的控制方法有三种：①幅值控制；②相位控制；⑧幅值—相位控制。机电一体化系统中应用较多的控制方法是。 15、步进电机步距角是指在一个脉冲作用下（即一拍）电动机转子转过的角位移，失调角是指转子轴上袈加一负载转矩时转子齿中心线与定子齿中心线所错过的电度角，最大静转矩是指失调角=正负90度。 16、按照校正装置在系统中的联接方法，可把校正分为有源校正和无源校正。 17、常用的执行元件是电气执行元件，其输入是电能，输出为机械能。 18、按刀具相对工件移动的轨迹分类，数控机床可分为点位控制数控机床、点位直线控

机电一体化系统设计期末复习题

机电一体化系统设计期末复习题

机电一体化系统设计期末复习题 一、选择题（每题2分，共50分） 1.那些不是结构型传感器 A.弹簧管 B.双金属片 C.水银温度计 D. 电感电容 2.那些不是物理型传感器的特点 A.无中间转换机构 B.固体传感 C.集成 D.体积大 3.哪一项不是传感器指标 A.类型 B. 容量 C.体积 B.线性度 4.下列哪项对热电偶的说法不正确 A.不能测量绝对温度 B.利用的是温差效应 C.铂电阻属于热电偶 D.需要冷端补偿 5.传感器的环境参数不包括什么 A.环境温度 B.湿度 C.冲击 D.噪音 6.传感器的基本性能参数不包括什么 A.量程 B. 灵敏度 C.动态特性 D.尺寸 7.半闭环伺服结构的特点不包括： A.系统简单 B.稳定性好 C.调试困难 D.成本较低 8.际转速1350r/min、电源频率50Hz的交流感应电动机，其转差率是多少？ A.0.05 B.0.1 C.0.15 D.0.2 9.某步进电动机三相单三拍运行时步距角为3°，三相六拍运行时步距角是多少？

A. 3° B. 6° C. 2° D.1.5° 10.采用PWM驱动系统的优点不包括 A.频率高、频带窄 B.电流脉动小 C.电源的功率因数高 D.动态硬度好 11.设丝杠导程5mm，2/4相步进电机的步距角为1.8度，半步驱动时的脉冲当量为多少？ A. 0.00625mm B.0.0125mm C.0.025mm D.0.05mm 12.下列哪一项不是机电一体化系统的主要构成装置 A.电子装置 B.控制装置 C.驱动装置 D.机械装置 13.下列把一项是出现低速爬行现象不稳定的主要原因 A.电压不稳定 B.非线性摩擦力 C.负载扭矩不稳定 D.润滑不良 14.滚动导轨预加负载的目的是什么 A.防止超速 B.消除间隙 C.降低噪音 D.提高刚度 15.哪项不是滚珠丝杠副的主要尺寸参数 A.公称直径 B.长度 C.导程 D.行程 16.哪项不是机械传动要满足伺服控制的主要要求 A.传动精度 B.寿命长 C. 稳定性 D.快速响应性 17.下列哪一项属于变异性设计 A.没有参照样板的设计 B.根据故障查找故障原因 C.部更改，适应性变动 D.适应于量的方面变更要求，方案功能结构不变 18.哪项不是机电一体化产品概念设计的核心内容

机电一体化测验及答案

检测题 一、填空题： 1.机电一体化是指机和电融合为一体的有机结合。 2.机电一体化的产品或设备，都是一个有机械零件和电子元 件组成的一个有机的整体。 3.工业三大要素是物质、能量、信息。 4.机电一体化实现三大功能应具有的两个重要特征：以能源转换为主和以信息转换为主。 5.机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 6.接口有传递信息和物质的功能。 7.机电一体化系统的构成要素是：机械本体部分、计算机控制部 分、检测及传感器部分、执行机构部分。 8.机电一体化技术使机械的传动部件减少，因而是机械磨损大大减少。 9.机电一体化的产品或设备一般都具有自动保护的功能，可避免或减少事故发生的可能行。 11.机电一体化的产品开发是复杂，使用时简便、有柔性。 12.接口方式有直接式接口和间接式接口。 13.接口的类型有机械接口、电气接口、机电接口、软件接口、人-机-环接口等。 14.根据不同的动力源，执行机构有电动、气动和液压三类。 二、判断 （x）1、机电一体化、机械电子技术应用和机电技术应用是三个不同含义的名称。 （v）2、机电一体化是指机和电融合为一体的有机结合，不是两者简单相加。 (x) 3、用继电器进行控制的自动机或自动装置属于机电一体设备。 (v) 4、机电一体化技术是同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术的一 种复合技术。 (x) 5、目前，机电一体化技术主要只用于机械行业。 (v) 6、机械本体是机电一体化技术的载体。 (x) 7、检测部分只检测信号不转换信息。 (x) 8、所有的自动控制系统是机电一体化系统。 (x) 9、一般的自动控制系统和机电一体化系统一样，都使用了计算机。 (x) 10、机电一体化设备的机械结构更加复杂、但操作性能很好。 三、选择题： 1.机电一体化系统的基本功能要素之一：接口的基本功能是（C ） A．交换 B.放大 C.传递 D.以上三者 2.“机电一体化”这一名词产生20世纪，其产生的年代为（A ） A．70年代 B.50年代 C.40年代 D.80年代 3.“机电一体化”在国外被称为（C） A．Machine B.Electronics C.Mechatronics D.A+B 4. Mechatronics是两个不同学科领域名称的组合，这两个不同的学科是（B） A．机械学与信息技术 B.机械学与电子学 C.机械学与自动化技术 D.机械学与计算机 5．标志着机电一体化技术出现的第一台机器人是由( A ) A、美国人在20世纪50年代 B、日本人在20世纪70年代 C、英国人在 20世纪50年代 6．机电一体化的英语词汇Mechatronics是由(B )创造的。 A、美国人 B、日本人 C、英国人 D、中国人 7．下列不属于机电一体化产品的是( A ) A、电机 B、数控机床 C、自动电梯 D、电脑打印机 8．处理各种信息并作出相应的判断、决策和指令的是( B ) A、机械本体 B、计算机控制部分 C、检测及传感器部分 D、执行机构部分 9．下列构件属于检测及传感器的是( C ) A、离合器 B、单片机 C、热电偶 D、变频器 10、下列哪一个不是机电一体化技术的特点( C ) A、简化了机械结构和操作 B、增加了功能，提高加工精度 C、安全、 可靠但寿命短D、使用简便、有柔性 11、不仅能够传递信息和数据而且能对信息和数据进行处理的接口形式是 ( B ) A、直接接口 B、间接接口 C、机械接口 D、电气接口

机电一体化复习题(附答案)

机电一体化复习题(附答案)

机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。 （×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（×） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）

（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1

机电一体化期末复习资料

第一章 1、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，并将机械装置与微电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。可以说，机电一体化是机械技术、微电子技术及信息技术相互交叉、融合（有机结合）的产物。 2、机电一体化系统的五大要素及其相应的五大功能 3、机电一体化的目的是提高系统（产品）的附加价值，所以附加价值就成了机电一体化系统（产品）的综合评价指标。 4、机电一体化系统的设计类型:（1）开发性设计它是没有参照产品的设计，仅仅根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品（系统）。（2）适应性设计它是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品在性能和质量上增加某些附加价值。（3）变异性设计它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求。 5、机电一体化系统的设计准则主要考虑人、机、材料、成本等因素，而产品的可靠性、适用性与完善性设计最终可归结于在保证目的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本。 6、并行工程与串行工程的差异就在于在产品的设计阶段就要按并行、交互、协调的工作模式进行系统（产品）设计，就是说，在设计过程中对系统（产品）生命周期内的各个阶段的要求要尽可能地同时进行交互式的协调。 7、简述计算机辅助设计与并行工程、虚拟设计、快速响应设计、绿色设计、反求设计等的含义。答：1、计算机辅助设计是设计机电一体化产品的有力工具，用来设计一般机械产品的CAD的研究成果。2、并行工程是把产品的设计、制造及其相关过程作为一个有机整体进行综合协调的一种工作模式。3、虚拟设计是虚拟环境中的产品模型，是现实世界中的产品在虚拟环境中的映像，是基于虚拟现实技术的新一代计算机辅助设计。4、快速响应设计是实现快速响应工程的重要环节，快速响应工程是企业面对瞬息万变的市场环境，不断迅速开发适应市场的新系统，快速响应设计的关键是有效开发和利用各种系统信息资源。5、绿色设计是从并行工程思想发展而出现的一个新概念。绿色设计就是在新系统的开发阶段，就考虑其整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费、使用安全和人类健康等所产生的副作用。6、反求设计是以现代设计理论、方法和技术为基础，运用各种专业人员的工程设计经验、知识和创新思维，对已有的系统进行剖析、重构、再创造的设计。 7、网络合作设计是现代设计最前沿的一种方法。其核心是利用网络工具来汇集设计知识、资源以及知识获取的方法进行设计。 第二章 1、机械传动部件通常有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动

机电一体化试题及答案汇总

目录 机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 6单片机 7 接口 8 通道 9 串行通信 10直接存储器存取（） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中通道就是接口。（×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（×） 6 无条件方式常用于中断控制中。（×） 7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误

（1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√） （4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1

A.插补 B.切割 C.画 线 D.自动 四、填空题 1. 在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：串行通信和并行通信。 2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括模拟量输入通道模拟量输出通道、数字量输入通道数字量输出通道四种通道。 3. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和精度并尽量高伺服系统的响应速度。 4. 一般来说，伺服系统的执行元件主要分为电磁式液压式气压式和其它等四大类型。 5. 在变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波是正弦波 6.异步交流电动机变频调速： a)基频（额定频率）以下的恒磁通变频调速，属于恒转矩 调速方式。 b)基频（额定频率）以上的弱磁通变频调速，属于恒功率 调速方式。 7. 开环步进电动机控制系统，主要由. 环形分配器功率驱动器步进电机等组成。

机电一体化系统设计试题及答案

一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、测量 2、灵敏度 3、压电效应 4、动态误差 5、传感器 二、填空题(每小题2分,共20分) 1、滚珠丝杆中滚珠的循环方式: _内旋换与外循环 2、机电一体化系统,设计指标与评价标准应包括___ _______, __________, __________ , __________。 3、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统, 顺序控制器通常用________。 4、某光栅的条纹密度就是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0、001孤度, 则莫尔条纹的宽度就是_______________________。 5、连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动,必须同时控制 每一个轴的______________________,使它们同步协调到达目标点。 6、某4极交流感应电机,电源频率为50Hz,转速为1470r/min,则转差率为_____________。 7、齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8、累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9、复合控制器必定具有__________________________________。 10、钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题(每小题2分,共10分) 1、一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A、产大 B、减小 C、不变 D、不定 2、加速度传感器的基本力学模型就是( ) A、阻尼—质量系统 B、弹簧—质量系统 C、弹簧—阻尼系统 D、弹簧系统 3、齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A、有关 B、无关 C、在一定级数内有关 D、在一定级数内无关 4、顺序控制系统就是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统,顺序控制器通常用( ) A、单片机 B、2051 C、PLC D、DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节与检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节就是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较,以获得输出与输入间的偏差信号。( ) 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力,并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电 机等。( ) 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移,步距角越小,位移的控制精度越低。( ) 5、伺服电机的驱动电路就就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控制装置,也称其为变流器,它包括电压、 电流、频率、波形与相数的变换。( ) 五、问答题(每小题10分,共30分) 1、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2、什么就是步进电机的使用特性? 3、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、就是人们借助于专门的设备,通过一定的方法对被测对象收集信息,取得数据概念的过程。 2、指在稳态下,输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3、某些电介质,当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时,内部就会产生极化现象,同时在它的两个表面上将产生 符号相反的电荷。当外力去掉后,它又重新恢复到不带电的状态,这种现象被称为压电效应。 4、动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态误差。

机电一体化复习资料(汇总完整版)

1、机电一体化：在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能上引进了电子技术、并将机械装置与电子设备以以及软件等有机结合而成的系统的总称。 2、机电一体化目的提高机械系统的附加价值（多功能，高效率，高可靠性，省材料省能源）附加价值是机电一体化系统的综合评价指标。 3、机电一体化发展条件：短期或中期普遍需要，具有显著的经济效益，具备或经过短期努力能具备必须的物质技术基础。 4、五个子系统：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。 5、从自发状况想自为方向发展。 6、接口的分类：1）变换、调整：零接口、无源接口、有源接口、智能接口。 2）输入、输出：机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7、1）机电互补法：利用通用或专用电子部件取代传统机械产品中的复杂机械功能部件或功能子系统。 2）结合法：各组成要素有机结合为一体构成专用或通用的功能部件。 3）组合法：用结合法制成的功能部件、功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化产品。 8、机电一体化系统的功能：变换、传递、存储。工业三大要素：物质、能量、信息。 9、接口的性能决定了机电一体化系统的性能。 10、机械部分具备要求：低摩擦、无间隙、低惯量、高刚度、高的消振频率、适当的阻尼比、高的定位精度。措施：低摩擦、短传动链、最佳传动比、反向死区小、高刚性。 11、传动机构的作用：传递转矩与转速。使执行元件与负载之间在转矩与转速得到最佳匹配。 传动机构的要求：精密化、高速化、小型轻量化；转动间隙小，精度高，体积小，重量轻，运动平稳，传动转矩大。 12、滑动丝杠：结构简单，加工方便，制造成本低，具有自锁；摩擦阻力距大，传动效率低。 13、滚动丝杠：摩擦阻力距小，传动效率高，轴向刚度高，运动平稳，传动精度高，不易磨损，使用寿命长；结构复杂，制造成本高，不能自锁，具有运动可逆性，便于消除轴向间隙。 14、滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类，按滚珠的循环方式分为 内循环：滚珠循环过程中始终与丝杠表面保持接触，滚珠循环回路短，流畅性好，效率高，螺母的径向尺寸较小，但反向器加工困难，装配调整也不方便。 外循环：螺旋槽式、插管式、端盖式；滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹轨道，在螺母体内或体外循环运动。 主要尺寸参数：公称直径d o、基本导程P o、行程λ 精度等级：1、2、3、4、5、7、10七个等级，1级最高，10级最低。 15、滚珠丝杠副在负载时，滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形，换向时其轴向间隙会引起空回，这种空回是非连续性既影响传动精度又影响系统的稳定性，单螺母丝杠副的间隙消除相当困难。 预紧方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。 16、齿轮传动间隙调整：偏心套调整、轴向垫片调整、双片薄齿轮错齿调整。 17、滚珠丝杠副的支承方式：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。 18、导轨的主要作用：支承和导向（限制运动部件按给定运动要求和规定的运动方向运动。） 基本要求：导向精度高、刚性好、精度保持性好（耐磨性）、运动轻便平稳、温度变化影响小以及结构工艺好。（常用材料：铸铁、钢、有色金属、塑料、复合材料。）导轨精度：在水平、垂直平面内的直线度及两导轨面间的平行度。（压板、镶条） 耐磨性：合理的导轨材料及热处理；减小导轨面压强；保证良好润滑；提高导轨精度。

机电一体化期末考试试题及答案

1.什么是“机电一体化”？以打夯机为例，内含机械与电器，问这是不是机电 一体化产品？ 答：机电一体化又称机械电子工程，是机械工程与自动化的一种，英语称为Mechatronics，它是由英文机械学Mechanics的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。 打夯机不属于机电一体化产品。因为打夯机只是普通的机械加电器，它属于硬连接或者称为机械连接只能应用在就地或者小范围场合使用，不能满足大面积和远程控制。而机电一体化就不一样了，它不光有硬连接、机械连接还有软连接。机电一体化属于同时运用机械、电子、仪表、计算机和自动控制等多种技术为一体的一种复合技术。它不光可以就地操作，小范围应用，还可以大面积使用操作，远程监测、控制。 2.机电一体化的技术构成是什么？ 答：机械技术、微电子技术、信息技术 3.产品实现机电一体化后，可以取得那些成效？ 答：产品实现机电一体化后可以取得的成效：产品性能提高、功能增强、结构简化、可靠性提高、节约能源、改善操作、提高灵活性等。 4.数字量传感具有哪三种类型？他们有什么区别？ 数字传感器按结构可分成三种类型： 1.直接式数字量传感器——其分辨率决定于数字量传感器的位数。 被测物理量→数字编码器→信息提取装置→数字量输出 2.周期计数式数字传感器 它的结构示意图如下图1所示。此种结构的位移分辨率对低精度的周期计数式数字传感器而言，仅由周期信号发生器的性质决定。例如，光栅当长1mm有100条刻线时，其分辨率即为0.01mm;对高精度的周期计数式数字传感器而言，还要考虑到电子细分数。如在100倍电子细分数下，此光栅的分辨率就是0.1μm。此种结构属于增量式结构，结构的特点(位移方向的要求)决定它不但备有辨向电路，而且周期计数器还具有可逆性质。 图1 周期计数式数字量传感器的结构方框图 3.频率式数字传感器 其结构示意图如下图2所示。按振荡器的形式，可将此种数字传感器分成带有晶体谐振器的和不带晶体谐振器的两种。前者，按被测量的作甩点，又分作用在石

机电一体化试卷及答案

1、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，光电耦合器的作用有哪些 1. （1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A → AB → B → BC →C → CA →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 在一个周期T 内闭合的时间为τ，则一个外加的固定直流电压U 被按一定的频率开闭的开关S 加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U 、宽度为τ，如右图所示。电枢两端的平均电压为： U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比） 。 当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时，Ud 由零连续增大到U 。 5．传感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量 的测量装置。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ）是由两台或两台以上加工 中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 ２、伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动 力输出电动机 1．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响 解答：

机电一体化复习题(含答案)

一、名词解释 1、机电一体化：机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的系统工程技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化。 3、传感器：传感器适机电一体化系统中不可缺少的组成部分，能把各种不同的非电量转换成电量，对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测，将其变成系统可识别的电信号，传递给控制单元。 4、伺服电动机：伺服电动机又称控制电机，其起动停止、转速或转角随输入电压信号的大小及相位的改变而改变。输入的电压信号又称控制信号或控制电压，改变控制信号可以改变电动机的转速及转向，驱动工作机构完成所要求的各种动作。 5、感应同步器:感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 6、人机接口：人机接口（HMI）是操作者与机电系统（主要是控制微机）之间进行信息交换的接口，主要完成输入和输出两方面的工作。 7、PLC：可编程控制器（Programmable Logical Controller）简称PLC.是一种在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来，并逐渐发展成为以微处理器为核心，把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置，广泛应用在各种生产机械和生产过程的自动控制中。 8、变频器：变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置，能实现对交流异步电机的软起动、变频调速、提高运转精度、改变功率因素以及过流/过压/过载保护等功能。 9、通信协议：通信协议是指通信双方就如何交换信息所建立的一些规定和过程，包括逻辑电平的定义、应用何种物理传输介质、数据帧的格式、通信站地址的确定、数据传输方式等。 10、MPS系统：模块化生产加工系统（Modular Production System）简称MPS系统，它是德国FESTO公司结合现代工业的特点研制开发的模拟自动化生产过程，集机械、电子、传感器、气动、通信为一体的高度集成的机电一体化装置。 二、填空题 1、电感式传感器是一种把微小位移变化量转变成电感变化量的位移传感器。 2、光电编码器根据结构可分为增量式和绝对式。 3、热电阻温度传感器的工作原理是基于金属的热电阻效应。 4、热电偶温度传感器的工作原理是基于物体的热电效应。 5、对伺服系统的技术要求是系统精度、稳定性、响应特性、工作频率。 6、液压系统一般包括动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件四个部分。 7、典型的气动驱动系统由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件组成。 8、机电控制系统的机械装置主要包括传动机构、导向机构和执行器三个部分。 9、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节：静态设计、动态设计。 10、欠电流继电器利用其常开触点串接在被控线路中起欠流保护。 11、过电流继电器利用其常闭触点串接在被控线路中起过流保护。 12、接口的基本功能主要有数据格式转换、放大、通信联络。 13、伺服系统的基本组成包括控制器、执行环节、检测装置、比较环节。 14、工作接地分为一点接地、多点接地。 15、机电一体化产品按用途可以划分为办公机电一体化产品、产业机电一体化产品和民

机电一体化系统设计试题及答案

机电一体化系统设计试题 课程代码：02245 一、单项选择题(本大题共14小题，每小题1分，共14分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称( ) A.顺序控制系统 B.伺服系统 C.数控机床 D.工业机器人 2.齿轮传动的总等效惯量随传动级数( ) A.增加而减小 B.增加而增加 C.减小而减小 D.变化而不变 3.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( ) A.内循环插管式 B.外循环反向器式 C.内、外双循环 D.内循环反向器式 4.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是( ) A.100mm B.20mm C.10mm D.0.1mm 5.直流测速发电机输出的是与转速( ) A.成正比的交流电压 B.成反比的交流电压 C.成正比的直流电压 D.成反比的直流电压 6.电压跟随器的输出电压( )输入电压。 A.大于 B.大于等于 C.等于 D.小于 7.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为( ) A.1450［r/min］ B.1470［r/min］ C.735［r/min］ D.2940［r/min］ 8.右图称( ) A.直流伺服电动机调节特性 B.直流伺服电动机机械特性 C.直流伺服电动机动态特性 D.直流伺服电动机调速特性 9.计算步进电动机转速的公式为( ) A. B.T sm cos C. D. 180°- 10.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整 时间t s( ) A.增大 B.减小 C.不变 D.不定 11.已知f(t)=a+bt，则它的拉氏变换式为( ) A.+b B. C. D. 12.连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的( )使得它们同步协调到达目标点。 A.位置和加速度 B.速度和加速度 C.位置和速度 D.位置和方向 13.图示利用继电器触点实现的逻辑函数为( ) A.(A+)2(+B) B.A2+2B C.(A+B)2(+) D.A2B+2 14.累计式定时器工作时有( ) A.1个条件 B.2个条件 C.3个条件 D.4个条件 二、名词解释题(本大题共5小题，每小题2分，共10分)

机电一体化复习资料

名词解释 1.三相六拍通电方式：如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单双相轮流通电方式。如A→ AB→ B→ BC→C → CA→… 2.伺服电动机：伺服电动机是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位 置、速度及动力输出电动机，以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机3.伺服控制技术：一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及 动力输出的自动控制系统。 4.变频调速：采用改变电机通电频率的方式来改变电机的转速的调速方式 5.响应特性：指的是输出量跟随输入指令变化的反应速度，决定了系统的工作效率。 6.中断：为了提高CPU的效率和使系统具有良好的实时性，采用中断方式CPU就不必花费 大量时间去查询各外围设备的状态了。而是当外围设备需要请求服务时，向CPU发出中断请求，CPU响应外围设备中断，停止执行当前程序，转去执行一个外围设备服务的程序，中断处理完毕，CPU又返回来执行原来的程序。 7.动态误差:动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态 误差。 1.机电一体化技术是以（电子）技术为核心，强调各种技术的协同和集成的综合 性技术。 2.以下除了（继电器控制系统），均是由硬件和软件组成。 3.机电一体化技术是以（机械）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合 性技术。 4.在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的基本要求足( 精度、稳定性、 快速响应性 )。 5.在机械传动系统中，用于加速惯性负载的驱动力矩为( 电机力矩与折算负载力矩 之差)。 6.在下列电机中，( 交流同步伺服电机 )既可通过闭环实现速度或位置控制，又可 作步进方式运行，且电机转速不受负载影响，稳定性高。 7.在开环控制系统中,常用（步进电动机）做驱动元件。 8.导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则工作台与工件折算到丝 杠上的等效转动惯量为（ 97 ）kg?mm2。 9.导程L0=8mm的丝杠的总质量为6kg，标称直径为40mm，则其转动惯量为（ 1200 ） kg·mm2。 10.机械系统的刚度对系统的动态特性主要影响表现为( 固有频率、失动量、稳定性 ) 等方面。 11.为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法( 增大系统刚度 )。 12.传动系统的固有频率对传动精度有影响，(提高 ) 固有频率可减小系统地传动误 差， ( 提高)系统刚度可提高固有频率。 13.多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按( 重量最轻原则(小功率装 置) )设计的传动链。 14.多级齿轮传动中，各级传动比“前大后小”的分配原则适用于按( 重量最轻原则(大 功率装置) )设计的传动链。 15.闭环控制的驱动装置中，齿轮减速器位于前向通道，所以它的( 回程误差不影响 输出精度，但传动误差影响输出精度 )。 16.闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的( 回程误差和传 动误差都会影响输出精度 )。