第一篇：機電一體化試卷

1.機電-體化技術是以()部分為主體，強調各種技術的協同和集成的綜合性技術。A.自動化 B.電子c.機械

D.軟件

2.導程 Lo =8mm 的絲杠的總質量為 6峙，標稱直徑為 40mm，則其轉動慣量為(kg.mm 2 0 A.1200 B.480C.120 D.48 3.需要消除斜齒輪傳動的齒側間隙，采取調整法使得調整過程中能自動補償齒側 間隙。A.偏心套 B.軸向墊片c.薄片錯齒

D.軸向壓簧錯齒

4.幅頻特性和相頻特性是模擬式傳感器的()。A.靜態特性指標 B.動態特性指標

c.輸入特性參數 D.輸出特性參數

5.閉環控制的驅動裝置中，絲杠螺母機構位于閉環之外，所以它的（）。A.回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度 B.傳動誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度 c.回程誤差和傳動誤差都不會影響輸出精度 D.回程誤差和傳動誤差都會影響輸出精度

6.PID 控制算法中，積分調節器的主要作用是()。A.消除靜差 B.加快響應 c.減小振蕩 D.提高穩定性

7.不進行參數的變換與調整，僅作為輸入/輸出的直接接口的是()。A.零接口 B.被動接口 c.主動接口 D.智能接口

8.HRGP-1A 噴漆機器人中的活塞式液壓缸屬于系統中的()。A.能源部分 B.測試傳感部分 C 驅動部分 D.執行機構

1.以下產品屬于機電一體化產品的是()。A.游標卡尺 B.移動電話

C.全自動洗衣機 D.非指針式電子表

2.為提高機電一體化機械傳動系統的固有頻率，應設法()。A.增大系統剛度 B.增大系統轉動慣量

C.增大系統的驅動力矩 D.減小系統的摩擦阻力

4.光柵傳感器的光柵是在一塊長條形的光學玻璃上密集等間距平行的刻線，刻線數為 100 線/mm，經四倍細分后，記數脈沖為 400，光柵位移是()mm。A.1 B.2 C.3 D.4 5.以下可對交流伺服電動機進行調速的方法是()。A.改變電壓的大小 B.改變電動機的供電頻率 C.改變電壓的相位 D.改變電動機轉子繞組臣數 7.以下()不屬于系統功能結構圖的基本結構形式。A.串聯結構 B.并聯結構 C.環形結構 D.星形結構

8.旋轉變壓器是機器人電液伺服系統中的(A.驅動元件 B.能量元件 C.檢測元件 D.控制元件

1.以下產品不屬于機電一體化產品的是(A.機器人 B.移動電話 C 數控機床 D.復印機

2.滾珠絲桿的滾珠在整個循環過程中始終與絲杠表面保持接觸為(A.插管式 B.端蓋式)。

c.內循環式 D.外循環式

3.下列哪個不是傳感器的動態特性?()A.幅頻特性 B.臨界頻率 C.相頻特性 D.分辨率

4.在傳感器的使用中，模擬式傳感器與計算機進行接口必須用的器件為()。A.A/D 轉換器 B.D/A 轉換器 c.緩沖器 D.隔離器

5.閉環控制的驅動裝置中，絲杠螺母機構位于閉環之外，所以它的（）。A.回程誤差不影響輸出精度，但傳動誤差影響輸出精度 B.傳動誤差不影響輸出精度，但回程誤差影響輸出精度 c.回程誤差和傳動誤差都不會影響輸出精度 D.回程誤差和傳動誤差都會影響輸出精度

6.針算機控制系統實際運行時，需要由用戶自行編寫()，具有實時性、針對性、靈活 A平臺軟件 B.開發軟件 C系統軟件 D.應用軟件

7以下 C)不屬于系統功能結構!型的基本結構形式。A.串聯結構 B.并聯結構 Cm 環形結構 D.星形結構

8.噴漆機器人中的手部屬于系統中的()。A能源部分 B.測試傳感部分 C驅動部分 D。執行機構

2.為提高機電一體化機械傳動系統的固有頻率，應設法(A.增大系統剛度 B.增大系統轉動慣量

c.增大系統的驅動力矩 D.減小系統的摩擦阻力

4.以下可對交流伺服電動機進行調速的方法是()。A.改變電壓的大小 B.改變電動機的供電頻率 C.改變電壓的相位 D.改變電動機轉子繞組臣數

5.計算機控制系統實際運行時，需要由用戶自行編寫)，具有實時性、針對性、靈活 性和通用性。

A.平臺軟件 B.開發軟件 C.系統軟件 D.應用軟件

6.以下()不屬于系統功能結構圖的基本結構形式。A.串聯結構 B.并聯結構 C.環形結構 D.星形結構

7.含有微處理器，可進行程序編制或適應條件變化的接口是()。A.零接口 B.被動接口 C.主動接口 D.智能接口

8.HRGP-1A 噴潦機器人中的活塞式液壓缸屬于系統中的()。A.能源部分 B.測試傳感部分 C.驅動部分 D.執行機構

9.機電)體化產品與傳統的機電產品相比，機電一體化產品一般都具有自動監視、報警、自動診斷、自動保護等功能。(Y)10.機電一體化系統的機械系統與傳統的機械系統相比，除了要求較高的制造精度外，還 應具有良好的動態響應特性和穩定性。(Y)11.滾珠絲桿副的行程是指絲杠相對于螺母旋轉 3600 時，螺母上基準點的軸向位移。(X)12.傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環境的各種參 數轉換成便于測定的某種物理量。(Y)13.實際上傳感器的響應總有一定延遲，希望延遲時間越短越好，傳感器的頻率響應高，可測的信號頻率范圍就寬。(Y)14.脈寬調制(Pulse Width Modulator，簡稱 PWM)控制就是通過脈沖寬度進行調制的技術，即通過改變脈沖寬度改變輸出的平均電壓。(Y 15.自動控制是在人直接參與的情況下，通過控制器使被控對象或過程自動地按照預定 的規律運行。(X)16.在確定計算機控制系統的控制周期時，從執行元件的要求來看，理論上需要輸出信號 的周期越小越好。(X)17.虛擬設計是一種以先進產品設備的實物、樣件、軟件或影像作為研究對象，應用產品 設計方法學、系統工程學、計算機輔助設計的理論和方法進行系統分析和研究，探索掌握其關鍵技術，進而開發出同類的或更先進的技術。(X)18.在數控設備中，計算機數控裝置是設備的核心部分，→般由專用計算機(或通用計算 機)、輸入輸出接口以及驅動控制裝置等部分構成。(Y)

9的機電一體化是一個新興的交叉學科，是機械和傲電子技術緊密集合的一門技術，機電 一體化產品具有智能化、人性化等特征，(Y)10.機電一體化產品的機械系統包括傳動機構、導向機構、執行機構、軸系、機座或機架 5 大部分，是實現產品功能的基礎。(Y)1 1.機電一體化系統要求傳動機構具有剛度大、摩擦小、轉動慣量小、阻尼合理、抗振性好 和可靠性高等特性。(Y)12.精密機械技術作為機電一體化系統的基礎，為機電一體化系統提供了精密的機械本體，并為機電一體化系統提供了可靠、靈敏的驅動裝置。(x)13.在機電一體化機械系統中，滾珠絲杠副是最常用的運動轉換機構，在實際工程運用 中，滾珠絲桿副只能將回轉運動轉換為直線運動。(x)14.位移傳感器還可以分為模擬式傳感器和數字式傳感器，模擬式傳感器輸出是以幅值 形式表示位移的大小，數字式傳感器的輸出是以脈沖數量的多少表示位移的大小。(Y)15.脈寬調制 CPulse Width Modulator，簡稱 PWM)控制就是通過脈沖寬度進行調制的技術，即通過改變脈沖寬度改變輸出的平均電壓。(Y)16.自動控制是在人直接參與的情況下，通過控制器使被控對象或過程自動地按照預定 的規律單行。(x)17.PID 調節器由比例調節器、積分調節器和加法調節器通過線性組合而構成。(x)18.概念設計是指在確定任務之后，通過抽象化，擬定功能結構，尋求適當的工作原理及 其組合等，(Y)9.機電一體化系統是以機械裝置為主體電子技術為核心，強調各種技術的協同和集成的 綜合性技術。(Y)10.產品的組成零部件和裝配精度高，系統的精度一定就高。(X)11.齒輪傳動系統中各級傳動比的最佳分配原則中等效轉動慣量最小原則是使所設計的 齒輪傳動系統換算到該齒輪傳動系統輸出軸上的等效轉動慣量為最小。(X)12.傳感器的敏感元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分。(Y)13.傳感器的靜態特性是特指輸入量為常量時，傳感器的輸出與輸人之間的關系。(X)14.開環系統沒有反饋回路，只能依據時間和邏輯順序決定被控對象的運行方式，開環系 統簡單、穩定、可靠，但精度較低，無自動糾偏能力。(Y)15.直流伺服電動機和永磁同步交流伺服電動機都可以采用 PWM 控制方式進行調速控 制。(Y)16.PID 調節器由比例調節器、積分調節器和加法調節器通過線性組合而構成。(X)17.綠色設計是對已有的產品或技術進行分析研究，進而對該系統(產品〉進行剖析、重構、再創造的設計。(X)18.在數控設備中，計算機數控裝置是設備的核心部分，一般由專用計算機、輸入輸出接口 以及機床控制器等部分構成。(Y)9.系統論、信息論、控制論是機電一體化技術的理論基礎，是機電一體化技術的方法論(Y)10.進行機械系統結構設計時，由于阻尼對系統的精度和快速響應性均產生不利的影響，因此機械系統的阻尼比 E 取值越小越好。x 11.滾珠絲杠垂直傳動時，必須在系統中附加自鎖或制動裝置。y 12.采用虛擬樣機代替物理樣機對產品進行創新設計測試和評估，延長了產品開發 增加了產品開發成本，但是可以改進產品設計質量，提高面向客戶與市場需求能力。（x)13.傳感器的轉換元件是指傳感器中能直接感受或響應被測量的部分。(x)14.步進電動機的轉動慣量越大，同頻率下的起動轉矩就越小。（y)15.脈沖分配器的作用是使步進電機各個繞組的通電順序按一定規律變化。（y)16.一般說來，全物理仿真與計算機仿真相比較，在時間、費用和方便性上都具有明顯的優點，是一種經濟、快捷與實用的仿真方法。（x)17.現場總線系統采用一對一的設備連線.按控制回路分別進行連接，打破了傳統控制系統的結構形式。(x)18.數控機床中的計算機屬于機電一體化系統的控制及信息處理單元，而電機則屬于系統 的驅動部分。(y)

19.步進電動機的輸入信號是什么?如何實現對其轉速和旋轉方向的控制? 答:步進電機的輸入信號是脈沖序列。步進電機的步矩角 α 與運行拍數 m、通電方式 k(m=k.N，單拍時 k=l，雙拍時是 =2，N 為定子繞組的相數〉、轉子的齒數 z 有關。步進電

機定子繞組通電狀態的改變速度越快，其轉子旋轉的速度越快，即通電狀態的變化頻率越高，轉子的轉速越高。改變步進電機定子繞組的通電順序，轉子的旋轉方向隨之改變。20.機電一體化系統仿真在系統設計過程中所起的作用是什么? 答:在進行項目的設計和規劃時，往往需要對項目的合理性、經濟性等品質加以評價;在系統實際運行前，也希望對項目的實施結果加以預測，以便選擇正確、高效的運行策略或提前消除設計中的缺陷，最大限度地提高實際系統的運行水平。采用仿真技術可以省時、省力、省錢地達到上述目的。21.PLC 控制系統有何優越性? 答 :PLC 主要具有可靠性高、環境適應性強、靈活通用、使用方便、維護簡單，PLC 提供標準通信接口，可以方便地構成 PLC-PLC 網絡或計算機-凹>C 網絡，PLC 應用程序的編制和調試非常方便，PLC 具有監控功能。

19.什么是步進電機的步距角?它由哪些參數確定?.答 z 定子繞阻的通電狀態每改變一次，它的轉子便轉過一個確定的角度，即步進電機的 步距角a

20.機電一體化系統仿真的模型主要有哪幾種?分別應用于系統設計的哪個階段? 答:機電一體化系統的仿真模型主要有 物理模型、數學模型和描述模型。當仿真模型

是物理模型時，為(全〉物理仿真;是數學模型時，稱之為數學(計算機〉仿真。用己研制出來的系統中的實際部件或子系統代替部分數學模型所構成的仿真稱為半物理仿真。計算機仿真、半物理仿真、全物理仿真分別應用在分析設計階段(軟件級)、部件及子系統研制階段(軟件一 硬件級〉實時仿真、系統研制階段(硬件級)實時仿真階段。21.何謂概念設計?簡述概念設計的設計過程。

.答:概念設計是指在確定任務之后，通過抽象化，擬定功能結構，尋求適當的作用原理 及其組合等，確定出基本求解途徑，得出求解方案。設計過程 設計任務抽象化，確定系統的總功能→將總功能分解為子功能，直到功能元→尋找子功能(功能元)的解→將原理解進行組合，形成多種原理解設計方案→對眾多方案進行評價決策，選定最佳方案→概念產品。19.完善的機電一體化系統主要包括哪幾部分? 答:機械本體、動力系統、檢測傳感系統、執行部件、信息處理及控制系統五部分相互 協調，共同完成所規定的目的功能。

20.齒輪傳動的齒側間隙的調整方法有哪些? 答:齒輪傳動的齒側間隙的調整方法有 圓柱齒輪傳動 偏心套軸向墊片雙片薄齒輪 錯齒調整法(軸向拉簧式、可調拉簧式);斜齒輪傳動:墊片錯齒調整。21.計算機控制系統由哪幾部分組成?每一部分的作用是什么?.答:計算機控制系統由硬件和軟件兩大部分組成。其中，硬件主要由計算機主機、接 口電路、輸入/輸出通道及外部設備等組成

(1)計算機是整個控制系統的核心。它接收從操作臺傳來的命令，對系統的各參數進行巡 回檢測，執行數據處理、計算和邏輯判斷、報警處理等，并根據計算結果通過接口輸出控制(2)接口與輸入/輸出通道是計算機與被控對象進行信息交換的橋梁。

(3)計算機控制系統中最基本的外部設備是操作臺，它是人機對話的聯系紐帶，通過它可 發出各種操作命令，顯示系統的工作狀態和數據，并可輸入各種數據。

22.設有一大功率電動機驅動的二級齒輪傳動減速傳動系統如圖所示，假設齒輪箱的傳 動效率為 100%，齒輪箱的總傳動比 i=3.2，己知齒輪采用相同材料，寬度 b 相同，各齒輪的模數 m=3，主動齒輪的齒數 Zj =20、Z3 = 25，請根據重量最小原則設計齒輪傳動系統，推導并計算各級齒輪傳動比和齒輪 2、齒輪 4 的齒數。

23.某部門欲開發一款用于焊接印刷電路板芯片的機械手，請制訂出該款機械手產品的 開發設計流程。

第一階段:產品規劃階段。進行需求分析和需求設計，以明確設計任務。例如: 機械手的用途:焊接芯片。工作方式:手動、自動方式。主要技術參數 :3 自由度等等。使用環境要求:生產線。(2 分)第二階段:概念設計階段。在功能分析的基礎上，優化篩選取得較理想的工作原理方案。(2 分)第三階段:詳細設計階段。對各功能模塊進行細部設計，繪制相應的工程圖。該階段的工 作量既包括機械、電氣、電子、控制與計算機軟件等系統的設計，又包括總裝圖和零件圖的繪

制。(2 分)第四階段:設計實施階段。首先根據機械、電氣圖紙和算法文件，制造、裝配和編制各功能 模塊;然后進行模塊的調試;最后進行系統整體的安裝調試，復核系統的可靠性及抗干擾性。(2 分)第五階段:設計定型階段。對調試成功的系統進行工藝定型，整理設計資料。小批量生 產、試銷。(2 分)22.現有如下圖所示的雙螺母齒差調整預緊式滾珠絲杠，其基本導程為 lo=6mm、左端齒 輪齒數為 100、右端齒輪齒數為 98.當兩端轉向相同時，一端的外齒輪相對于另一端的外齒輪轉過 2 個齒時，試求兩個螺母之產生的相對軸向位移?

23.答:(1)中央處理器 CPU PLC 的運算和控制核心，控制其它所有部件的運行，功能 當于人的大腦。(3 分〉

(2)存儲器用來存儲數據和程序，包括隨機存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)，存儲系 程序和用戶程序。(3 分〉

(3)輸人/輸出 0/0)單元是 CPU 與現場 1/0 設備或其它外部設備之間的連接部件。(3 分〉(4)電源包括系統電源和后備電池，其中后備電池可在停電時繼續保持幾十小時的供電。

22.一個四相八拍運行的步進電機，轉子齒數為 50，則其步距角為多少?如要求步進電機 秒鐘轉 10 圈，則每一步需要的時間 為多少?

19.滾珠絲杠副消除軸向間隙的調整預緊方法有哪些? :攘珠絲杠副消除軸向間隙的調整預緊方法有 螺紋預緊調隙式、雙螺母差齒預緊

調隙式、雙螺母墊片預緊調隙式、彈簧式自動調整預緊式、單螺母變位導程自預緊式。20.什么是傳感器的校準?并簡述如何進行校準? 答:傳感器在使用前、使用中或擱置一段時間再使用時必須對其性能參數進行復測或 做必要的調整和修正，以確保傳感器的測量精度，這個復測調整過程稱為校準。

為了對傳感器有一個長期的、穩定的和高精度的基準，在一些測量儀器中特別是內部裝有 微處理器的測量儀器中，很容易實現自動校準功能。對傳感器進行校準時，需要精度比它高的基準器，這種基準器受時間的推移和使用的磨損等因素的影響，參數會隨之改變。因此對這種基準器還要用更高精度的基準器來定期校準。

21.步進電動機的輸入信號是什么?如何實現對其轉速和旋轉方向的控制?.答:步進電機的輸入信號是脈沖序列。

步進電機的步矩角 與運行拍數、通電方式 k(m=k.，單拍時 k=l 雙拍時 k=2 為定子繞組的相數)、轉子的齒數 有關。步進電機定子繞組通電狀態的改變速度越快，其轉 子旋轉的速度越快，即輸入脈沖頻率越高，轉子的轉速越高。改變步進電機定子繞組的通電順序，轉子的旋轉方向隨之改變。

22.已知某四級齒輪傳動系統，各齒輪的轉角誤差為.6.rtl =.6.rtz =…=.6.如 =0.004 弧度，各級減退比相同，即 =iz =i =2.求該系統的最大轉角誤差 ectmax 綜合題：根據機電一體化中計算機控制系統的設計思路，論述計算機控制系統設計步驟和關 鍵問題。

(1)確定系統的整體控制方案(2 分)首先應了解被控對象的控制要求，構思計算機控制系統的整體方案，確定整體方案后，畫 出系統組成的初步框圖，并附以說明，以作為下一步設計的基礎和依據。(2)確定控制算法(2 分)在對任何一個具體的計算機控制系統進行分析、綜合或設計時，一般都首先建立該系統的 數學模型，確定其控制算法。(3)選擇微型計算機(2 分)主要確定①較完善的中斷系統，②足夠的存儲容量，③完備的輸入/輸出通道和實時時鐘。還應考慮字長、速度、指令等特殊要求。

選擇計算機時，還應考慮成本高低、程序編制難易以及擴充輸入/輸出接口是否方便等因 素，從而確定是選用單片機、PLC，還是選用微型計算機系統。(4)系統總體設計(2 分)系統總體設計主要是對系統控制方案進行具體實施步驟的設計，其主要依據是上述的整 體方案初步框圖、設計要求及所選用的計算機類型。(5)軟件設計(2 分)軟件設計主要是應用軟件設計。(6)系統調試(2 分)計算機控制系統設計完成以后，要對整個系統進行調試。調試的步驟為:硬件調試→軟件 調試→系統調試。

第二篇：機電一體化四月自考試卷

您好，歡迎你光臨中國自考人.cn,請問有什么可以幫到您?

機電一體化系統設計、現代設計方法、計算機軟件基礎、英語

（二）。

我自考 機電一體化，你們這個網站上沒有我的專業。很遺憾

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第三篇：機電一體化

只要你學會了機電一體化的所有課程已經很不錯了，機電一體化課程畫法幾何與機械制圖、工程力學、電工電子技術、機械設計基礎、液壓傳動、金屬材料與金屬工藝學、微機原理與接口技術、C語言程序設計、自動控制原理、機床電氣控制、機電一體化系統設計、數控系統及應用、可編程器原理及應用、計算機輔助設計與制造等，你是學習上面這些內容嗎？如果是的話，就可以找機電廠，電廠，電氣控制設備廠，或普通工廠的機電維修等工作，在工作中，就學點電氣自動化的知識，這樣深化你的機電一體化的知識。只要你認真領會了機電一體化化的實踐知識，去到那里都會很容易找到工作的。因為現在的社會都是機電自動化的社會了。現在中型的小工廠都會用得上 機電一體化，只要有控制機械的工廠都可以去實踐學習。剛開始就是不求工資的高低，只要在實踐中深化自己，有了第一次的就業經驗，第二次就也就會很容易了，因為招聘的人一般都會問你第一次在那里工作。工作的情況，經驗的，你就要好好展示你的才華了。

管理員也可以呀，專門搞畫法幾何與機械制圖、工程力學，C語言程序設計等工作，專門專業是很不錯的，將來社會所有工廠都會陸續進行改造為機電一體化控制。前景無限呀。

至今機電一體化發展已成為一門有著自身體系的新型學科,隨著科學技術的不但發展,還將被賦予新的內容。對機電一體化技術的基本與成長進行了簡要介紹,并闡述了機電一體化的發展進程及未來的發展趨勢。機電一體化是現代技術的必然結果,機電一體化技術是現代科技發展的核心技術,機電一體化專業人才也是現代社會不可或缺的核心人才。現從機電一體化技術的發展、現狀、前景等方面談機電一體化技術以及培養適應現代社會工業發展需要機電一體化專業高職人才的必要性。機電一體化是我國制造業發展的重要基礎專業之一.但我國目前這個專業高層次人才奇缺,高精尖方向大部分都被國外控制.因此,如果想在這個方面發展,如果有碩士研究生學歷,并有實踐經驗,甚至是博士研究生,那么前途無量的.機電一體化的未來發展趨勢探析

【論文關鍵詞】：光機電一體化；技術特征；發展

【論文摘要】：介紹了光機電一體化技術特征，研究了國內外技術現狀和發展趨勢，指出了未來發展前景和一些重要技術熱點。

近些年來，光機電一體化技術得到迅猛發展，在民用工業和軍事領域得到廣泛地應用。因此，光機電一體化技術成為當今機械工業技術發展的一個主要趨勢。

1.光機電一體化技術特征

光機電一體化系統主要由動力、機構、執行器、計算機和傳感器五個部分組成，相互構成一個功能完善的柔性自動化系統。其中計算機軟硬件和傳感器是光機電一體化技術的重要組成要素。與傳統的機械產品比較，光機電一體化產品具有以下技術特征。

1.1 體積小，重量輕，適應性強，操作更方便

光機電一體化技術使得操作人員擺脫了以往必須按規定操作程序或節后頻繁緊張地進行單調重復操作的工作方式，可以靈活方便地按需控制和改變生產操作程序，任何一臺光機電一體化裝置的動作，可由預設的程序一步一步控制實現，甚至實現操作全自動化和智能化。

1.2 功能增加，精度大幅提高

光機電一體化系統包括以激光、電腦等現代技術集成開發的自動化、智能化機構設備、儀器儀表和元器件。電子技術的采用使得包饋控制 水平提高，運算速度加快，通過電子自動控制系統可精確按預設動作，其自行診斷、校正、補償功能可減少誤差，達到靠單純機械方式所不能實現的工作精度。同時，由于機械傳動部件減少，機械磨損及配合間隙等引起的誤差也大大減小。

1.3 部分硬件實現軟件化，智能化程度提高

傳統機械設備一般不具有自維修或自診斷功能。光機電一體化技術使得電子裝置能按照人的意圖進行自動控制、自動檢測、信息采集及處理、調節、修正、補償、自診斷、自動保護直至自動記錄、顯示、打印工作結果。通過改變程序，指令等軟件內容而無需改動硬件部分就可變換產品的功能，使機械控制功能內容的確定和變化趨勢向“軟件化”和“智能化”。

1.4 產品可靠性得到提高，使用壽命增長

傳統的機械裝置的運動部分，一般都伴隨著磨損及運動部件配合間隙所引起的動作誤差，導致可動摩擦、撞擊、振動等加重，嚴格影響裝置壽命、穩定性和可靠性。而光機電一體化技術的應用，使裝置的可動部件減少，磨損也大為減少，像集成化接近開關甚至無可動部件、無機械磨損。因此，裝置的壽命提高，故障率降低，從而提高了產品的可靠性和穩定性。

1.5 融合了多種學科新技術，衍生出許多功能更強、性能更好的新產品

光機電一體化產品的研究開發涉及到許多學科和專業知識，包括數學、物理學、化學、聲學、機械工程學、電力電子學、電工學、系統工程學、光學、控制論、信息論和計算機科學等。例如人們很熟悉的靜電復印機、彩色印像機等，就是一種由機、電、光、磁、化學等多種學科和技術復合創新的新型產品。光機電一體化技術將光電子技術、傳感器技術、控制技術與機械技術各自的優勢結合起來，衍生出許多功能更強、性能更好的新一代技術裝備。

1.6 產品系統性增強，各部分系統間協調性要求提高

光機電一體化是一門學科的邊緣科學技術，多種技術的綜合及多個部分的組合，使得光機電一體化技術及產品更具有系統性、完整性和科學性。其各個組成部分在綜合成一個完整的系統中相互配合有嚴格的要求，這就要求各種技術揚長避短，提高系統協調性。

2.研究現狀和發展趨勢

2.1研究現狀

自從我國實行改革開放以來，科技領域急起直追，我國的光機電一體化技術已取得明顯的成效，數控產品有了很大的提高，尤其是經濟型靈敏數控裝置發展很快，是我國特有的經濟實用產品，不但適用國內市場的需要，部分產品還隨主機配套出口。國內的機械產品采用可編程控制器（PC）和微電子技術控制設備也越來越多，覆蓋面也日益擴大，從紡織機械、軸承加工設備、機床、注塑機到橡膠輪胎成型機、重型機械、輕工業機械都是如此，我國自行研制和生產的光機電設備，在質量上也有重大突破，為今后的推廣應用打下了良好的基礎。

2.2 發展趨勢

光機電一體化技術已經滲透到各個學科、領域，成為一種新興的學科，并逐漸成為一種產業，而這些產業作為新的經濟增長點越來越受到高度重視。

從世界科學技術的發展情況來看，光機電一體化技術的未來技術熱點主要包括：

（1）激光技術

1）高單色性，利用激光高單色性作精密測量時，可極大地提高測量精度和量程。

2）高方向性，因具有很遠距離傳輸光能和傳輸控制指令的能力，從而可以進行遠距離激光通信、激光測距、激光雷達、激光導航以及遙控。

3）高亮度性，利用激光的高亮度特性，中等亮度激光束在焦點附近可產生幾千到幾萬度的高溫，可使照射點物體熔化或汽化，對各種各樣材料和產品進行特種加工。

4）相干性，由于激光速頻率單

一、相位方向相同。適用于激光通信、全息照相、激光印刷以及光學計算機的研制，而在實際運用中也會通過一些激光技術改變激光輻射的特性，應用范圍更廣。

（2）傳感檢測技術

1）激光準直，能夠測量平直度、平面度、平行度、垂直度，也可以做三維空間的基準測量。

2）激光測距，其探測距離遠，測距精度高，抗干擾性強，體積小，重量輕，但受天然影響大。

3）光纖探測器，在目標很小，間隔受限或危險的環境中，最常選用的是光纖探測器。

其他還有激光打孔、刻槽=標記、光化學沉積等加工技術。

（3）激光快速成型技術

激光快速成型是利用計算機將復雜的三維物體轉化為二維層，將熱塑性塑料粉末或膠粘襯底片材紙張燒結，由點、線構造零件的面（層），然后逐層成型。激光快速成型技術可使新產品及早投放市場，極大地提高了汽車生產企業對市場的適應能力和產品的競爭能力。

（4）光能驅動技術

利用光致變形材料可制作光致動器和光機器人。現已研制成功一種光致動器，其工作原理是將光照在形狀記憶合金上，反復地通、斷使材料伸縮，再利用感溫磁性體的溫度特性，將材料末端吸附在襯底上。利用材料本身的伸縮和端部的吸附特性，加上光的通斷便能實現所要求的動作。實驗驗證，該致動器能可在頂面步行。這種狀態目標處于初級階段，如果能發現具有優異光作用特性的動態物質，則可使光能驅動技術廣泛應用。

3.結語

技術上的改革和與之相配套的技術支持是創新技術的基礎。開發光機電一體化產品有不同的層次和靈活的自由度。在機械技術中恰當地引入電子技術，產品的面貌和行業的面貌就可以迅速發生巨大變化。產品一旦實現光機電一體化，便具有很高的功能水平和附加價值，將給開發生產者和用戶帶來巨大的社會經濟效益。

參考文獻

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梁進秋.微光機電系統國內外研究進展.光機電信息，2000（8）

宋云奪編譯.光機電一體化業的未來.光機電信息，2003（12）

左鐵釧、施定源、陳鎧.激光加工技術的優勢及在工業生產中的應用.激光雜志，1999（4）

王家淳.激光焊接技術的發展與展望.激光技術，2001（2）

第四篇：機電一體化

第四章機電系統教學試驗臺

1、機電系統教學實驗臺的用途（教學實驗設備）。

2、機電系統教學實驗臺的特點（模擬的自動化生產線，集機械、氣動、PLC控制、交流調速和傳感器等技術為一體）。

3、機電系統教學實驗臺的轉臺上設四個工位（第一工位:機械手上下料）；（工位二至四工位:加工工位）。

4、機電系統教學實驗臺的自動循環過程:

阻擋塊升起→機械手卸料 →阻擋塊下降→機械手取料 →機械手上料→ 刀具旋轉、快進→ 刀具工進 →延時停留→ 刀具快退、停轉 →工作臺定位銷松開→ 工作臺旋轉90°→工作臺定位銷定位鎖緊→推料缸出料。

1）卸料阻擋定位塊升起。2）機械手爪抓取已加工工件、提升、旋轉至卸料位，松開工件，工件由坡形滑道滑入工件箱內。3）卸料阻擋定位塊下降。4）機械手爪轉至取料位、下降、抓取工件、上升并旋轉至工作臺的上料位、下降、放入待加工工件。5）刀具旋轉、快進。6）刀具工進。7）刀具延時停留。8）刀具快退、停止。9）旋轉工作臺定位銷松開。10）工作臺旋轉90°11）工作臺定位銷定位鎖緊。12）推料缸送出一個工件至取料位。

5、機電系統教學實驗臺由主要的（加工單元）、（旋轉工作臺）、（搬運機械手）和（料庫部分）部件組成。

6、刀具旋轉由一臺（220V、6W的交流電動機）驅動。

7、氣缸的類型有（導桿氣缸）、（普通氣缸）、（旋轉氣缸）、（薄形氣缸）和（手指缸）五種類型。

8、電磁換向閥使用（匯流板）安裝，選用了（兩位五通電磁閥）、（三位五通電磁閥）和（兩位三通電磁閥）。

9、采用的普通的（空氣壓縮機），經三聯件向系統供給壓力空氣。

10、常用的空氣過濾器有（一次過濾器）和（二次過濾器）兩種類型。

11、一次空氣過濾器也稱（簡易濾器）作用：多接于干燥器之后，由（濾網）、（毛氈）、（硅膠）、（焦炭）等材料起吸附過濾作用。

12、二次空氣過濾器作用：（各種分水濾氣器）附過濾作用。

13、（分水濾氣器）與（減壓閥）、（油霧器）一起稱為氣動三大件。

14、油霧器的選用主要根據氣動系統所需氣體流量（選定通徑）及油霧粒徑大小來確定。

15、一次油霧器的油霧粒徑約辦（25~35μm）。

16、二次油霧器的油霧粒徑可達（5μm）。

第五篇：機電一體化

1, 國內外數控技術發展狀況

世界制造業在20世紀末的十幾年中經歷了幾次反復，曾一度幾乎快成為夕陽工業，所以美國人首先提出了要振興現代制造業。90年代的全世界數控機床制造業都經過重大改組。如美國、德國等幾大制造商都經過較大變動，從90年代初開始已出現明顯的回升，在全世界制造業形成新的技術更新浪潮。如德國機床行業從2000年至今已接受3個月以后的訂貨合同，生產任務飽滿。

20世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的發明與應用，計算機及控制技術在機械制造設備中的應用是世紀內制造業發展的最重大的技術進步。自從1952年美國第1臺數控銑床問世至今已經歷了50個年頭。數控設備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數控制造設備家族，每年全世界的產量有10～20萬臺，產值上百億美元。

世界制造業在20世紀末的十幾年中經歷了幾次反復，曾一度幾乎快成為夕陽工業，所以美國人首先提出了要振興現代制造業。90年代的全世界數控機床制造業都經過重大改組。如美國、德國等幾大制造商都經過較大變動，從90年代初開始已出現明顯的回升，在全世界制造業形成新的技術更新浪潮。如德國機床行業從2000年至今已接受3個月以后的訂貨合同，生產任務飽滿。

我國數控機床制造業在80年代曾有過高速發展的階段，許多機床廠從傳統產品實現向數控化產品的轉型。但總的來說，技術水平不高，質量不佳，所以在90年代初期面臨國家經濟由計劃性經濟向市場經濟轉移調整，經歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產能力降到50％，庫存超過4個月。從1995年“九五”以后國家從擴大內需啟動機床市場，加強限制進口數控設備的審批，投資重點支持關鍵數控系統、設備、技術攻關，對數控設備生產起到了很大的促進作用，尤其是在1999年以后，國家向國防工業及關鍵民用工業部門投入大量技改資金，使數控設備制造市場一派繁榮。從2000年8月份的上海數控機床展覽會和2001年4月北京國際機床展覽會上，也可以看到多品種產品的繁榮景象。但也反映了下列問題：

（1）低技術水平的產品競爭激烈，互相靠壓價促銷；

（2）高技術水平、全功能產品主要靠進口；

（3）配套的高質量功能部件、數控系統附件主要靠進口；

（4）應用技術水平較低，聯網技術沒有完全推廣使用；

（5）自行開發能力較差，相對有較高技術水平的產品主要靠引進圖紙、合資生產或進口件組裝。

當今世界工業國家數控機床的擁有量反映了這個國家的經濟能力和國防實力。目前我國是全世界機床擁有量最多的國家（近300萬臺），但我們的機床數控化率僅達到1．9％左右，這與西方工業國家一般能達到20％的差距太大。日本不到80萬臺的機床卻有近10倍于我國的制造能力。數控化率低，已有數控機床利用率、開動率低，這是發展我國21世紀制造業必須首先解決的最主要問題。每年我們國產全功能數控機床3000～4000臺，日本1年產5萬多臺數控機床，每年我們花十幾億美元進口7000～9000臺數控機床，即使這樣我國制造業也很難把行業中數控化率大幅度提上去。因此，國家計委、經貿委從“八五”、“九五”就提出數控化改造的方針，在“九五”期間，我協會也曾做過調研。當時提出數控化改造的設備可達8～10萬臺，需投入80～100億資金，但得到的經濟效益將是投入的5～10倍以上。因此，這兩年來承擔數控化改造的企業公司大量涌現，甚至還有美國公司加入。“十五”剛剛開始，國防科工委就明確提出了在軍工企業中投入6．8億元，用于對1．2～1．8萬臺機床的數控化改造。

數控技術經過50年的2個階段和6代的發展：

第1階段：硬件數控（NC）

第1代：1952年的電子管

第2代：1959年晶體管分離元件