机电一体化系统设计知识点整理

1、什么是机电一体化？机电一体化系统的功能构成和定义是什么？机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。机电一体化系统的功能构成：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。机械本体：系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、联接等。动力与驱动部分：按照系统控制要求，为系统提供能量和动力使系统正常运行。执行机构：根据控制信息和指令，完成要求的动作。传感测试部分：对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，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。控制及信息处理部分：将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的地运行。简要叙述机电一体化系统的共性关键技术。机械设计技术、计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术3、试举出十例典型的机电一体化产品。数控机床、工业机器人、发电机控制系统、全自动洗衣机、线切割机、电火花加工机床、超声波加工机、激光测量仪、自动探伤机、CT扫描诊断机、自动售货机、传真机、录音机、复印机、磁盘存储器。常用的机械传动机构有哪些？各有何特点？传动机构种类：齿轮传动副、滚珠丝杠副传动系统、同步齿形带、谐波齿轮减速器、软轴传动、联轴器、滚珠花键等机构。滚动丝杠副的特点：传动效率高、摩擦损失小。定位精度高，刚度好。运动平稳，无爬行现象，传动精度高。运动具有可逆性。磨损小，使用寿命长。制造工艺复杂。不能自锁。同步带传动的特点能方便地实现较远中心距的传动；工作平稳，能吸收振动；不需要润滑，耐油、水、耐高温，耐腐蚀，维护保养方便；强度高，厚度小，重量轻；中心距要求严格，安装精度要求高；制造工艺复杂，成本高。谐波齿轮传动的特点传动比大。承载能力大。传动精度高。可以向密封空间传递运动或动力。传动平稳。传动效率高。结构简单、体积小、重量轻。柔轮和波发生器制造复杂。传动比下限值较高。不能做成交叉轴和相交轴的结构。5、滑动导轨和滚动导轨各有何特点?滚动导轨的特点：①摩擦系数小（0.003-0.005），运动灵活。②动、静摩擦系数基本相同，启动阻力小，不易产生爬行现象。③可以预紧，刚度高。④寿命长。⑤精度高。⑥润滑方便，一次装填润滑脂，长期使用。滑动导轨的特点：①摩擦系数大，运动不灵活。②易产生爬行现象。③刚度低。④承载能力小。⑤耐磨性较差。⑥结构工艺性好。画图分析说明三极管型光电耦合隔离器的工作原理,并分析说明光耦隔离器的主要功用。光电耦合隔离器的输入输出存在着截止区、饱和区与线性区三部分。利用光耦隔离器的开关特性（即光敏三极管工作在截止区、饱和区），可传送数字信号而隔离电磁干扰，简称对数字信号进行隔离。应用：

数字量输入输出通道中及模拟量输入输出通道中的A/D转换器与CPU或CPU与D/A转换器之间的数字信号的耦合传送。对比分析说明三极管输出驱动、继电器输出驱动与固态继电器输出驱动电路的特点。三极管输出驱动：适用低压小电流开关量，输出电流就是输入电流与三极管增益的乘积。继电器输出驱动：控制电流一定要大于继电器的吸合电流固态继电器驱动电路：体积小、开关速度快、无机械噪声、无抖动和回跳、寿命长等光栅莫尔条纹是怎样产生的？它具有哪些特点？将标尺光栅和指示光栅重叠在一起，并使他们的刻线之间形成一个很小的夹角，由于遮光效应，在黑光栅相交处，刻线聚集较密，形成暗带，其他刻线较稀，形成亮带，在光栅垂直方向上出现明暗相间的条纹，就形成了光栅莫尔条纹。特点：放大作用，使栅距的节距误差平均化；莫尔条纹的移动与栅距成正比；根据莫尔条纹的移动方向可以辨别光栅的移动方向。9、常见机械位移传感器主要有哪些？并简述各自特点。电阻式线位移传感器：电感式线位移传感器：动态范围宽，分辨率高，线性度好，回程误差较大等特点。电容式线位移传感器：结构简单，动态特性好，灵敏性高等特点。编码式线位移传感器：分辨率不高，易于造成编码错误。电阻式角位移传感器：结构简单、动态范围大、输出信号强、在圆弧形电阻器各段电阻率不一致，易于造成误差。旋转变压器角位移传感器：精度高、可靠性好。电容式角位移传感器：检测精度高磁电式角位移传感器：１０、设计一步进电机开环控制的系统，已知系统的脉冲当量为0.01MM,采用步进电机直接联丝杠的驱动方式.丝杠的螺距为6MM,试问:（10分）（1）步进电机的步距角选多大为佳?（2）当采用五相十拍的混合步进电机时,如果要使工作台的移动速度达到2米/分,步进电机的运行频