机电一体化复习

1、机电一体化设计简答题一、4A革命：工厂自动化、办公自动化、家庭自动化、社会服务自动化。二、典型机电一体化系统有：1、机械手关节伺服系统；2、数控系统；3、工业机器人；4、自动导引车；5、顺序控制系 统；6、数控自动化制造系统a、柔性制造系统；b、计算机集成制造系统；7、微机电系统。三、机电一体化系统结构和模块：1、控制模块一一接口模块，软件模块，微计算机模块， 通信模块；2、驱动模块；3、测量模块；4受控模块。四、设计思想和方法：1、系统的设计思想；2、机和电融合的设计思想a、替代机械系 统，b、简化机械系统，c、增强机械系统，d、综合机械系统；3、注重创新的设计思想 a、工作原理的创新，b、

2、技术方案的创新，c、结构的创新，d、用材和制造工艺的创新，e、 控制方面的创新，f、驱动和传动方面的创新，g、功能方面和产品外观造型方面的创新。五、设计过程：1、市场调研、需求分析和技术预测；2、概念设计；3、可行性分析；4、编 制设计任务书；5、初步设计（方案设计）6、方案设计评估和优化；7、详细设计和参数核 算；8、完成全部设计文件。六、齿轮副间隙的消除：1、钢性调整法一一包括调整中心距法、选择装配法、带锥度齿轮 法及斜齿轮法。2、柔性调整法一一主要通过在双齿轮中间加入弹性元件，使双齿轮分别贴 紧其啮合齿轮的两侧，以消除啮合间隙。如拉簧消除间隙结构和压簧消除间隙结构。这种方 法在齿厚和调节

3、有差异的情况下，仍可保持无间隙啮合，但将影响其传动平稳性，传动刚度 较低。七、滚珠丝杠螺母副间隙消除及预紧方法：1、双螺母齿差式;2、双螺母螺纹式；3、双螺母 垫片式；4、单螺母变位导程自预紧式。八、滚珠丝杠螺母副的支承要求主要是约束丝杠的轴向窜动和径向窜动。支承结构形式有 /： 1、两端固定（双推双推，FF）； 2、一端固定一端游动（双推简支，F S）； 3、两端均为单向推力（单推一一单推，JJ）； 4、一端固定一端自由（双推一一自 由，FO）。九、液体动压支承工作原理是斜板承载机理：若两平面之间的油液成楔形，二者相对运动时 将产生压力，从而可以承载。液体静压支承的工作原理:在油压的作用下，

4、轴套内孔壁上的油腔与运动表面之间形成油膜。 当轴的重量忽略不计时，油膜四周厚度相同，油腔没有压力差存在。当轴在径向载荷作用下， 轴心下移，上油膜厚度大于下油膜，油腔产生压力差，将轴托起，使之回到平衡位置。十、机械受控模块含机械传动装置与支承导向等部件，在机电一体化系统中具有传递运动和 负载、匹配转距和转速、隔离环境温度和震动，以及支承和防护等特殊的作用和功能。 十一、机械传动主要有齿轮、蜗杆传动，丝杠螺母传动和谐波传动三种形式。十二、在设计机械传动装置时除了常规的功能和强度，以及形位公差等有关静态性能指标的 参数以外，有关系统动态性能的参数设计原则要求如下：1、足够高的谐振频率；2、高刚度和低

5、转动惯性；3、适当的阻尼比；4、尽可能小的传动间 隙；5、良好的磨擦特性。十三、根据励磁绕组供电电压形式的不同，感应同步器分为鉴幅和鉴相测量两种方式。感应 同步鉴相测量方式可分为位移-相位变换、相位-脉冲变换、脉冲计数。十四、增量式编码器是指旋转的码盘给出一系列脉冲，然后根据旋转方向由计数器对这些脉 冲进行加减计数，以此来表示转过的角位移量。其测速方法有测量码盘脉冲频率法和测量码 盘脉冲周期法两种。十五、直流测速发电机实际上是一台微型直流发电机，输出是与转速成正比的直流电压。根 据定子励磁方式的不同，直流测速发电机分为电磁式和永磁式两种。十六、码盘式转速成传感器采用增量式编码器直接连接到转轴上

6、，产生一系列脉冲，从而得 到数字式速度信号。十七、选择数据采集卡要注意的指标和问题包括：分辨率、最高采样速率、通道数、数据接 口类型、精度和支持的软件。十八、测量模块功能：采集有关系统状态和行为的信息；由传感器、调理电路及变换电路组 成。十九、驱动模块作用：是改变系统的运行状态和产生所希望的运动输出。广义的驱动模块通 常由伺服放大器、电动机、机械传动装置（减速器）以及功率源及被控对象等组成。一般驱动模块则不包括机械传动和功率源在内。二十、功率管的保护：在PWM放大器中，由于功率管工作在开关状态，其开通时的通态电 阻非常小，一旦出现短路、桥臂共态导通等情况时，功率管将流过极大的电流而烧毁。而且

7、一般功率管耐受过电流的时间仅几十微秒，不可能用熔断器等慢速器件进行保护，必须设置 相应的保护电路。根据晶体管导通电压会随电流增大而升高，尤其是过电流时，导通电压会 急剧升高。利用这一特性可以在晶体管导通时检测其导通压降。当高于某设定值时便关断晶 体管。二十一、直流伺服电动机是一种受输入电信号控制，并作出快速响应的电动机。堵转转距与 控制电压成正比，转速随转距的增加而近似线性下降，调速范围宽，当控制电压为零时能立 即停转。二十二、位移传感器包括电位器、旋转变压器（多级精度可达5”-30”）、感应同步器（精度可 达微米级）、光电编码器（测角精度为数秒X光栅（精度长光栅可达正负1微米，圆光栅测 角可

8、达正负1”）、差动变压器、电涡流传感器等。二十三、测量转速的传感器包括测速机、码盘式转速传感器、测速桥等。二十四、1、反应式步进电机结构简单，启动和运行时频率较高.缺点是消耗功率较大,断电时 无定位转距.2、永磁式步进电机定子极上有两相或多相控制绕组，转子为一对或多对极永久 磁钢，断电时有定位转距,消耗功率较小，但步距角较大,启动和运行频率较低，并需要正、负脉 冲供电。3、混合式步进电机又叫永磁感应式步进电机，步距角可以做得较小，起动和运行 频率较高，消耗功率较小，断电时有定位转距。但制造工艺较复杂。二十五、1、单极性驱动电路是最基本的驱动电路形式，功率晶体管的导通与关断由脉冲分 配器产生的脉

9、冲控制，从而使各相绕组的电流导通或截止。适用于反应式步进电机。2、双 极型驱动电路选用4只晶体管作为开关元件来控制相绕组电流，这不仅可以控制相绕组电 流的导通和截止，还可以控制相电流的方向。适用于永磁式步进电机或混合式步进电机。 二十六、所谓DAA法就是采用数字量（整数）表达加速度、速度和位置坐标，将加速度到 速度和速度到位置的积分表达式，采用求和的方法进行近似值积分，从而产生增量式运动控 制指令。驱动步进电机实现要求的运动。二十七、闭环伺服系统是反馈控制系统，由控制器、受控对象、反馈测量装置和比较器等组 成。二十八、插补的概念就是产生一系列固定长度的步距，近似不能直接到达的几何图形，使得 刀

10、轨路径的最大偏差保持在一个步长之内。插补方法有脉冲增量插补和数据采样插补两大 类。二十九、描写顺序控制的方法包括：语句表、流程图、梯形图、顺序功能图、状态图、过程 定时图以及逻辑语句。三十、PLC顺序控制主要用于自动化机器操作和制造过程控制。其组成是中央处理器和存 储器是PLC的核心，（I/O）模块联结PLC和受控机器或过程。编程器用于编制和调试程序。 三十一、在机械工业应用中主要控制系统类型有伺服控制系统，顺序控制系统，过程控制系 统。三十二、为何要进行系统建模和仿真？答：1、建立控制系统的数学模型并在此基础上对控 制系统进行分析、综合，是机电一体化系统重要的分析和设计方法。系统数学模型既是

11、分析 系统的基础，以是综合设计系统的依据。2、系统数学模型建立起来后，通常利用计算机对 机电一体化系统进行仿真，更好地分析和设计综合系统。三十三、系统从广义上定义为两个或两个以上事物组成的相互依存，相互作用，共同完成某 种特定功能或某种事物现象的一个统一整体的总称。三十四、机电一体化的涵义是机械与电子的集成技术，机电一体化是微电子技术、信息技术 的快速成发展并向传统机械产品渗透与融合的结果。三十五、开发机电一体化系统产品的依据一是需求牵引，二是技术推动；其中主要由市场导 向，其次才是技术导向。三十六、谐波齿轮传动的特点：1、结构简单，体积小，重量轻，传动效率高。主要构件有 波发生器、柔轮和刚轮

12、。2、传动比范围大。3、同时啮合的齿多，运动精度高，承载能力大。 4、运动平稳，无冲击，噪声小。5、齿侧间隙可以调整。6、可实现向密闭空间传递运动及 动力。7、高实现高增度运动。8、方便地实现差动传动。三十七、1、直流服伺电动机的机械特性：保持控制电压恒定时电动机转矩与转速的关系曲 线。2、直流服伺电动机的调节特性：电磁转矩恒定时电动机转速随控制电压变化的关系曲 线。三十八、伺服系统的刚度定义为输出轴单位位置误差所能承受的负载转矩。三十九、常见的布线图是各种元件的物理安排及相互之间的连接，是供电气技术人员实际制 作控制柜用的。而梯形逻辑图是一种原理图，将控制电路的每一个分支画成分开的一个水平

13、行，目的在于强调每一个分支的功能和产生的操作顺序。四十、线性系统是一数学模型，是指用线性运算子组成的系统机电一体化设计常用公式1、波/刚/柔其中一个固定时：柔固定：N波/N刚=z冈”&刚-Z柔）刚固定：N波/N柔/ 柔/（Z柔-Z刚）波固定：N柔/N刚之刚/Z柔；N刚街柔/柔/Z刚2、其中两个同时作用输入另一个输出时，传动比（输入比输出）为两个分别作用之和。3、 步距角 0=360/mzc;n=60f/mzc;裕量角 0r=180-360/mc4、Tst=TsmCOS180/mc5、V线二角R6、UI=Tw;转速方程n=Av.T/AT T为转矩7、电磁转矩Tem=Ki,电枢反电势Ea=kw，其中K为系数，i为电枢电枢电流，w 为角速度。r/min=2H/60=0.105rad/s.8、 Atvx=3|Ax|/2vxmax,Atvy=3|Ay|/2vymax Atax=V6|Ax|/axmax, Atay=6|Ay|/aymax At=以上四个中最大的。则三项样条函数指令 为：X (t)=X0+3Ax(t/At) 2-2Ax(t/At) 3 Y(t)=y0+Ay(X(t)-X(0)/Ax9、W=p/0，莫尔宽度=栅距/夹角10、E=eA+eB=KUaCOSe-KUbSINe，定