机电参考资料一体化复习提纲

1、机电一体化复习提纲1、什么是机电一体化产品？机电一体化系统的 基本结构要素有哪些？机电一体化系统中的 机械系统通常由哪 些部分组成？答：（1）机电一体化产品（或系统）是指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）机电一体化系统的基本结构要素由机械本体（机构）、动力（动力源）、检测传管（传感器）、信息处 理（计算机）、执行与驱动（如各类电机）等五大部分组成。（3）机械系统由传动机构、支撑与导向机构、执 行机构及机架等组成。3、机电一体化对机械系统的基本要求是什么？答：（1）基本要求：高精度，快速响应，良好的稳定性、抗干扰能力强、环境适应性好。4、 机电一体化系统中的 传

2、动系统应满足 哪些性能要求？为确保机械系统的传动精度和工作稳定性， 在设计中 需满足哪些要求，为达到这些要求，主要采取哪些措施？答：（1）足够的刚度、惯量小、阻尼适中。（2）满足无间隙、低摩擦、低惯量、高刚度、高谐振频率、适当 的阻尼比等要求，为满足这些要求采取的措施：采用低摩擦阻力的传动部件和导向支撑部件缩短传动链， 简化传动系统的机械结构提高传动与支撑刚度选用最佳传动比，以达到提高系统分辨率、减少到执行元 件输出轴上的等效转动惯量，尽可能提高加速能力缩小反向死区误差改进支撑及架体的结构设计以提高 刚性、减少震动、降低噪声。5、滚珠丝杠螺母副中 滚珠循环装置 有哪些？滚珠丝杠 支承方式有哪些

3、？具有最大刚度的的支承方式是什么？ 答：（1）循环装置有内循环及外循环方式。（2） A单推一单推式，B双推一双推式，C双推一简支式，D双推 自由式，（3）具有最大刚度的支撑方式是双推一双推式。6同步带传动有何优点？答：与一般带传动相比，同步带传动的传动比准确，传动效率高，工作平稳，能吸收振动，噪音小，速比范 围大，允许线速度高，传动结构紧凑，适宜多轴传动，不需润滑，耐油、耐水、耐高温、耐腐蚀，维护保养 方便，但中心距要求严格，安装精度要求高，制造工艺复杂，成本高。7、为什么要消除齿轮副间隙？常用什么方法消除间隙？齿轮传动时*为了形成润滑袖膜利避免轮齿摩擦发热膨胀，齿堀之间必颔貂冇齿側间隙，简称

4、侧晾*但悌隙会产生齿间冲击，應咆传动的平稳性（出现传动死区人 若死区在闭环系统屮，则町能导致系统不檎定，使系统产业低频振荡.适当控制恻瞭可以提高齿轮传动的梢用口常用的调推齿侧阿甜的方法有氐下几种：（1）直齿圆柱齿轮侧间隙的调整 A中心距调整法B双片薄齿轮错齿调侧隙法 C轴向垫片调整法 斜齿轮侧隙的调整A轴向垫片法B轴向压簧法8、滑动摩擦导轨的特点 是什么？滑动摩擦导轨截面的常用形式有 哪些？滚动摩擦导轨有什么样的特点？ 答：（1 ）滑动摩擦导轨的特点是运动件与承导件直接接触。（2 ）对黠三:ffi闿站 4卯*2-1滑动庫接辱執謎面的常用附式（3）滚动导轨的特点是：摩擦系数小，并且静、动摩擦系数

5、之差很小，故运动灵便，不易出现爬行现象；定位精度高，一般滚动导轨的重复定位误差约为0.10.2卩m而滑动导轨的定位误差一般为 1020卩m。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；磨损较小，寿命长，润滑简便；结构较为复杂，加工比较困难，成本较高；对脏物及 导轨面的误差比较敏感。9、机电一体化对控制系统的基本要求是什么？机电一体化系统中的控制系统根据所选用的控制器的不同，般可分为哪些?答：（1）基本要求为A稳定性B快速性C精确性；（2） 一般分为基于PC的控制系统、基于微处理器的控制系 统、基于PLC的控制系统和其他控制系统。10、工控机的接口卡有哪些类型，各有什么功能？什么

6、叫ISA总线和PCI总线？答：1、类型：（1）模拟量输出入/输出卡，主要作用是处理模拟信号的输入和输出；（2）数字量输入/输出卡， 他将被控对象数字信号或开关状态信号送给计算机，或把双值逻辑的开关量变换为计算机可接收的数字量；（3）运动控制卡，具有A速度控制B点位控制，实现点到点的运动轨迹和运动过程中的速度控制C电子齿轮（或电子凸轮），即从动轴位置在机械上跟随主动 轴位置的变化，等功能；（4） RS 232/RS 485模块，（5） CAN总线接口卡，具有：完成对通信数据的成帧处理使网络内的节点个数在理论上不受限制可在各节点之间实现自由通信 结构简单 大的传输距离和速率，等功能。2、通常把8位

7、和8位/16位兼容的AT总线称为ISA总线。3、PCI是由In tel公司1991年推出的一种局部总线。从结构上看，PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口 以协调数据的传送。11、 在计算机和外部交换信息中，按 数据传输方式可分为哪两种？串行通信接口除了 RS-422还有哪些？ 答：（1）分为串行通信和并行通信。（2）还有RS-232C RS-485o12、什么叫传感器？传感器输出的信号通常是什么类型的？如果连接到计算机，传感器的信号必须经过什么 步骤处理？传感器有哪些 分类方法？答：（1）传感器是一种以一定的精确度将被测

8、量（如位移、力、速度等）转换成与之有确定对应关系的、易 于处理和测量的某种物理量的测量部件或装置。（2）传感器输出的信号类型通常是电压、电流、电阻、电容、电感、频率等。（3）传感器把被侧物理量转换成电参量，电参量在通过中间电路转换成电压电流等电信号， 电信号有可以转换成统一的模拟电压信号，开关量、编码数字和脉冲序列经处理可转换成通一的数字编码信 号，数字信号通过三态缓冲器、模拟信号通过A/D转换后才能和计算机相连。（4）分类方法：A根据被测对象的不同B根据传感器的工作原理（主要是一些物理效应、物理现象等）C根据传感器输出信号的类型。13、常用的位置、位移、速度、加速度、力等传感器有哪些？答：常

9、用的传感器：位置传感器，如微动开关和光电式接近开关；位移传感器，如电阻式、应变式、电 感式位移传感器速度传感器和加速度传感器，如常见的速度传感器有测速电机、电涡流式传感器、霍尔元 件等，常见的加速度传感器有电阻应变式加速度计和压电式传感器等。力、压力、力矩传感器、如力传感 器有电阻应变式力传感器、压电式力传感器，压力感受元件有膜片、波纹管、波纹膜片、弹簧管等，力矩传 感器有电阻式扭矩传感器和压磁式扭矩传感器；温度传感器，如水银温度计和热电阻、热电偶等；视觉 传感器，如CCDS和CMO型固体视觉传感器。14、什么叫光电编码器？光电编码器 根据结构可分为哪些？答：（1）光电编码器，是一种通过光电转

10、换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器（2）可分为增量式和绝对式光电编码器。15、什么是压电效应？压电式传感器目前多用于 测量什么？答：（1）某些物质，当沿着一定方向对其加力而使其变形，在一定表面上将产生电荷，当外力去掉后，又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。（2）多用于测量动态的力或压力16、什么是热电偶？热电偶中产生热电势的条件 是什么？答：（1）热电偶是温度测量仪表中常用的测温元件，它直接测量温度，并把温度信号转换成热电动势信号， 通过电气仪表（二次仪表）转换成被测介质的温度。（2） 一是要有接触电位差二是要有温度差（条件是热敏电阻因温度变化引起阻值变化）17、应

11、变片的工作原理 是什么？应变片加速度传感器利用的具体原理是什么？答：（1）将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。（2）当传感器随被测物体运动时的加速度为 a时，在质量块m上产生惯性力F=m*a， 受惯性力F作用，悬臂梁产生变形，通过应变片可以测量出悬臂梁的变形量，进而可以间接得到加速度a的数值。18、常见的速度传感器 有哪些？答：常见的速度传感器有测速电机、电涡流式传感器、霍尔元件等19、电涡流的工作原理 是什么？如何通过电涡流测

12、量速度的？图&-1】所示为电融式传楡黝世转速的飙叭当有齿的鉞慎盘随轴-眸转 时*置于旁边的电隅碱式善感器则笹出一牛周期性信号"暫过放光' 發形得到一卒序列凍 冲对眛冲逬行廿敷或计频就可测壌出晞連。若金嵐圆盘上的齿数为恥测量时内输 出脉冲的个數为*输出脉冲施率为HHA,则转速n = X60=X&0（6-320、压电陶瓷有什么效应，压电陶瓷传感器可以测量什么量?答：压电效应，可以测量流量21、加速度传感器 通常利用物理效应来工作？常用的加速度传感器有哪些?答: （1）通常利用惯性质量受加速度作用所产生的惯性力而造成的各种物理效应来工作，比如压电效应；（2） 常用的

13、加速度传感器有应变式、压电式和电磁感应式传感器等22、传感检测装置在机电一体化系统中的作用是什么？传感检测装置的组成是什么？机电一体化系统中的常 用传感器有哪些（通过举2-3例说明）？机电-体化系统对械揑对象实施持确控制时，必须战确解系统和环境状态的变换情 况。传感检测装置作为机见一体化系统的感觉器官.主要用于狡取系统内部和外部的信息"传感检测装徃逋过相应的接口对信息戟适当处理后（如变换、放大*滤披）.将它们传 送到控制单元进行显示或用于实现控制。1非电議电量.输 出 接 口111枝测对二 mfg常用的传感器：位置传感器，如微动开关和光电式接近开关；位移传感器，如电阻式、应变式、电感

14、式位移传感器速度传感器和加速度传感器，如常见的速度传感器有测速电机、 电涡流式传感器、霍尔元件等，常见的加速度传感器有电阻应变式加速度计和压电式传感器等。力、压力、 力矩传感器、如力传感器有电阻应变式力传感器、压电式力传感器，压力感受元件有膜片、波纹管、波纹膜 片、弹簧管等，力矩传感器有电阻式扭矩传感器和压磁式扭矩传感器；温度传感器，如水银温度计和热电 阻、热电偶等；视觉传感器，如 CCD型和CMOS型固体视觉传感器。23、什么叫步进电机？步进电机有哪些类型？步进电动机的速度、转向和转角大小 分别和哪些因素有关？答:（ 1）步进电机是用电脉冲信号进行控制，江电脉冲转换成相应的角位移或线位移的微

15、电动机。（2）按其电磁转矩的产生原理，可分为三大类：反应式（又称磁阻式）步进电动机永磁式步进电动机混合式步进电动机。（3）步进电机转速与输入脉冲频率成正比 ;n= B x60° f/360 ° =B f/6 n= 电机转速（r/min ）f=控制脉冲频率（HQ;转向与脉冲信号的相序有关；转角与输入脉冲数完全成正比，9 =NB 9 =电机转动角度（°）、N=控制脉冲数、B =步距角（°）。24、什么叫晶闸管？晶闸管主要有哪三种基本类型？晶闸管的导通条件是什么？答: （1）晶闸管又称可控硅，是一种具有半控特性的大功率器件，只能控制电路的导通，而不能控制电路的

16、 关断，具有耐压高、通流能力强、导通电阻小、导通压降低的特点，其控制电流可从数安培到数千安培，由三个级组成，分别称为阳极 A、阴极K及控制级G （又称门级）。（2）晶闸管主要有单向晶闸管 SCR双向晶 闸管TRIAC和可关断晶闸管GTO等三种基本类型，此外还有光控晶闸管、温控晶闸管等特殊类型。（3）晶闸管的导通条件为：在阳极上加正向电压，同时在控制级上加正向电压。晶闸管的关断条件为：当流过晶闸管 的电流小于保持晶闸管导通所需的电流即维持电流时，晶闸管关断。25、机电一体化系统与传统机电系统的区别 是什么？机电一体化系统的 共性关键技术 有哪些？答：（ 1）机电一体化系统与传统机电系统相比，其主

17、要特点是实现了机电系统在微电子技术基础上的信息驱 动，在工作过程中可以对本身和外界环境的各种信息进行采集、处理和分析，系统的行为则完全取决于在信 息分析基础上所做出的控制决策。机电一体化技术的发展最终将使机电产品向多功能化、高效率化、高度自 动化、高智能化、高可靠性、省材料和省能源的方向发展。（2）共性关键技术：精密机械技术、信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服驱动技术、系统总体技术。26、可编程序控制器 有哪些分类方法？ 可编程序控制器的 工作机制是什么？可编程序控制器的 编程语言有哪 些？ PLC 中存储器的作业是什么 ？答：（1）按I/O点规模分类按结构特点分类分为箱体式、模块

18、式和基板式（ 2）PLC的工作机制是周期循 环扫描机制。（3） PLC编程语言有梯形图、指令表、顺序功能图、功能模块和高级语言。 用于存储、运行 系统和用户程序。27、功率输出的常用接口方式 除了有双向晶闸管接口，还要哪两种？答：还要晶体管驱动继电器和光电耦合器隔离两种28、机电一体化控制系统有哪些分类方法 ？根据所选用的控制器的不同分成哪些？答：（ 1）机械手关节伺服系统；数控机床；工业机器人；自动导引小车；顺序控制系统；数控自动化制造系 统；微机电系统。 一般分为基于PC的控制系统、基于微处理器的控制系统、基于 PLC的控制系统和其他 控制系统。29、自动化加工设备 主要有哪些？ 自动化制

19、造系统的常见类型 有哪些？答：（ 1）加工设备主要有组合机床、数控机床、车削中心及加工中心。（ 2）常见类型：刚性半自动化单机、刚性自动化单机、刚性自动线、刚性综合自动化系统、一般数控机床、加工中心、混合成组制造单元、分布 式数控系统（DNC）、柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、柔性制造线、计算机集成制造系统。30、机电一体化系统设计原则 是什么？机电一体化系统 设计的方法通常有哪些？设计类型可以分为哪些？ 答: （1）设计基本原则：机电互补原则功能优化原则自动化、省力化原则效益最佳原则开放性原则（2）设计方法有机电互补法机电结合法组合法（3）类型可分为开发性设计适应性设计变异性

20、设计31 、名词解释放大器：放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件 组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。因A/D转换霊耍一矩的时间+为了棵证转换精度在A/D转换的过程中，要求信号的电压保持不变，在丸/D转换完成后，又要能跟踪信号电压的变化.能完述这个功能的采样/ 保持器：一J.心UIl I .1A/D转换器：模数转换器即A/D转换器，或简称ADC通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件，其主要指标是分辨率。BCD码：亦称二进码十进数或二-十进制代码。用4位二进制数来表示1位十进制数中的09这10个数码。 是一种二进制的数

21、字编码形式，用二进制编码的十进制代码。BCD码这种编码形式利用了四个位元来储存一个十进制的数码，使二进制和十进制之间的转换得以快捷的进行。D/A转换器：数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关格雷码：在一组数的编码中，若任意两个相邻的代码只有一位二进制数不同，则称这种编码为格雷码(GrayCode)，另外由于最大数与最小数之间也仅一位数不同，即“首尾相连”，因此又称循环码或反射码光电耦合器：光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电一光一电转换器件。发光部分和受光部分没有电 的联系，具有很

22、高的绝缘电阻，能避免输出端对输入端的电磁干扰。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=2f信max时，采样函数才能不失真地恢复原来的连续信号。柔性制造系统：柔性制造系统是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 (Flexible Manufacturing System)，英文缩写为FMS热电阻效应：物质的电阻率随温度变化而变化的特性称为热电阻效应。单片机：是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM只读存储器ROM多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能

23、(可能还包括显示驱动电路、脉 宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，功率晶体管：从原理上讲与普通三极管是一致的，主要在大功率领域内应用。可以实现导通控制和关断控制， 是全控元件，开关速度远大于晶闸管，从功能上讲，可看作是一个在开关状态下的大功率三极管。IGBT: IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)，绝缘栅双极型晶体管，是由BJT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和 GTR的低导通压降两方面的优点斩波器：是一种将

24、负载与电源接通继而又断开的晶闸管通断开关，其作用是把固定的电源电压转化成满足负 载变化要求的可变电压PWM f =1/T保持斩波周期不变，只改变晶闸管的导通时间ton。这种方法称为脉冲宽带调制可编程序控制器：可编程序控制器是一种专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用 可编程序存储器作为内部指令记忆装置，具有逻辑、排序、定时、计数及算术运算等功能，并通过数字或模 拟输入/输出模块控制各种类型的设备和生产过程。32、PLC编程：交流电机启保停控制电路、电动机丫-减压起动，交流电机正反转控制(正反直接+延时切换)、 送料小车控制、交通灯(b)互锁B 5 - fin 左流电机启探再控制Ml廊图5-17交流电机正反转控制（止停一反PLQ接线图i.送輯小车控制某生产纯上有&牛工位送料小车往返于5个工悅之间送料*累统如