第一篇：機電一體化選擇題

機電一體化習題

一、名詞解釋

1機電一體化 2伺服控制 3閉環控制系統 4逆變器 5 SPWM 6單片機I/O接口I/O通道串行通信

10直接存儲器存取（DMA）

二、判斷題：

在計算機接口技術中I/O通道就是I/O接口。（×）2 滾珠絲桿不能自鎖。（√）無論采用何種控制方案，系統的控制精度總是高于檢測裝置的精度。（×）4 異步通信是以字符為傳輸信息單位。（√）5 同步通信常用于并行通信。（×）6 無條件I/O方式常用于中斷控制中。（×）7從影響螺旋傳動的因素看，判斷下述觀點的正確或錯誤

（1）影響傳動精度的主要是螺距誤差、中徑誤差、牙型半角誤差（√）（2）螺桿軸向竄動誤差是影響傳動精度的因素（√）

（3）螺桿軸線方向與移動件的運動方向不平行而形成的誤差是影響傳動精度的因素（√）（4）溫度誤差是影響傳動精度的因素（√）

三、單項選擇題

1.步進電動機，又稱電脈沖馬達，是通過（B）決定轉角位移的一種伺服電動機。A 脈沖的寬度

B 脈沖的數量

C 脈沖的相位

D 脈沖的占空比

2.對于交流感應電動機，其轉差率s的范圍為（B）。

A.1

B.0

C.-1

D.-1

A.機器人

B.計算機集成系統

C.脈寬調制

D.可編程控制器 4.PD稱為（B）控制算法。

A.比例

B.比例微分

C.比例積分

D.比例積分微分 5.在數控系統中，復雜連續軌跡通常采用（A）方法實現。

A.插補

B.切割

C.畫線

D.自動

四、填空題

1.在計算機和外部交換信息中，按數據傳輸方式可分為 ： 串行

通信和 并行 通信。2.微機控制系統中的輸入與輸出通道一般包括

模擬量輸入通道

模擬量輸出通道、數字量輸入通道

數字量輸出通道

四種通道。

3.在伺服系統中，在滿足系統工作要求的情況下，首先應保證系統的穩定性和精度并盡量高伺服系統的響應速度。

4.一般來說，伺服系統的執行元件主要分為電磁式

液壓式 氣壓式和其它 等四大類型。5.在SPWM變頻調速系統中，通常載波是等腰三角波，而調制波是正弦波

6.異步交流電動機變頻調速：

a)基頻（額定頻率）以下的恒磁通變頻調速，屬于恒轉矩

調速方式。b)基頻（額定頻率）以上的弱磁通變頻調速，屬于恒功率調速方式。

7.開環步進電動機控制系統，主要由.環形分配器

功率驅動器 步進電機等組成。8.實現步進電動機通電環形分配的三種常用方法是：1）計算機軟件

2）

硬件分配，3）專用環形分配器

9.根據計算機在控制中的應用方式，把計算機控制系統分為四類： 1）操作指導控制系統2）直接控制系統 3）監督計算機控制系統4）分級計算機控制系統

10．應用于工業控制的計算機主要有：

1）單片機 2）PLC，3）總線工控機等類型。

11.干擾傳播途徑有二種方式，其中傳導耦合方式：干擾信號能量以

電壓或電流的形式，通過金屬導體傳遞。

12.抑制電磁干擾的常用方法有屏蔽、隔離

濾波 接地合理布局和軟件抗干擾技術。

13.電場屏蔽----通常用銅、鋁等導電性能良好 的金屬材料作屏蔽體，并應保持良好接地。14．根據頻率特性解釋下列濾波器的作用：

1）低通濾波器：只讓低頻成分通過，而高于截止頻率成分受到抑制、衰減，不讓通過。2）帶通濾波器：只讓某一頻帶內的成分 通過，而低于上截止頻率成分和高于_下截止頻率成分的成分抑制,不讓通過。

五、簡答題

1.試簡述光電式轉速傳感器的測量原理。

2.試述可編程控制器的工作原理。

3.在模擬輸入通道中，采樣/保持器有什么作用？是否模擬輸入通道中必須采用采樣/保持器？為什么？

4.柔性制造系統的主要特點有哪些？ 5 步進電動機是什么電機？它的驅動電路的功能是什么? 6.伺服控制系統一般包括哪幾個部分？每部分能實現何種功能？

六、解答題(每小題5分，共40分)1．簡述一個典型的機電一體化系統的基本組成要素。

2．直齒圓柱齒輪傳動機構中消除齒側隙的常用方法？

3．簡述機電一體化對機械系統的基本要求及機械系統的組成。

4.簡述在微機控制系統中I/O控制方式及I/O接口的編址方式。5．簡述伺服系統的結構組成。

6．DAC0832有哪三種輸入工作方式？有哪二種輸出工作方式？

7.有一脈沖電源，通過環形分配器將脈沖分配給五相十拍通電的步進電機定子勵磁繞組，測得步進電機的轉速為100r/min，已知轉子有24個齒，求：

1）步進電機的步距角；

2）脈沖電源的頻率。

8.測量某加熱爐溫度范圍為100~1124℃，線性溫度變送器輸出0~5V，用ADC0809轉換器輸入到微機控制系統中，試求測量該溫度環境的分辨率和精度。

七、計算題

1.某光柵傳感器，刻線數為100線/mm，設細分時測得莫爾條紋數為400，試計算光柵位移是多少毫米？若經四倍細分后，記數脈沖仍為400，則光柵此時的位移是多少？測量分辨率是多少？

2.若12位A/D轉換器的參考電壓是 ± 2.5V，試求出其采樣量化單位q。若輸入信號為1V，問轉換后的輸出數據值是多少。

八、綜合應用題(每小題15分，共30分)1.分析下圖調整齒側間隙的原理 1、4－錐齒輪 2、3－鍵

5－壓簧 6－螺母 7－軸

2、周向彈簧調整法

2.分析下圖差動螺旋傳動原理

設螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相同，且導程分別為Ph1和Ph2。2為可動螺母

機電一體化復習題參考答案 一

名詞解釋 機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測技術、電力電子技術、接口技術及系統總體技術等群體技術，以系統為出發點的最佳功能價值的系統工程技術。伺服控制系統是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確的位置、速度及動力輸出的自動控制系統。閉環控制系統是指具有反饋的控制系統。4 逆變器是將直流電變成交流電的電路。SPWM是指脈沖的寬度按正弦規律變化而和正弦波等效的PWM波形。它是把組成微機的CPU、存儲器I/O接口電路、定時器/計數器等制作在一塊集成芯片上構成一個完整的計算機。I/O接口電路也簡稱接口電路。它是主機和外圍設備之間交換信息的連接部件（電路）。它在主機和外圍設備之間的信息交換中起著橋梁和紐帶作用。I/O通道也稱為過程通道。它是計算機和控制對象之間信息傳送和變換的連接通道。9 串行通信是數據按位進行傳送的。在傳輸過程中，每一位數據都占據一個固定的時間長度，一位一位的串行傳送和接收。串行通信又分為全雙工方式和半雙工方式、同步方式和異步方式。硬件在外設與內存間直接進行數據交換（DMA）而不通過CPU

五、簡答題

1.光電式轉速傳感器是一種角位移傳感器，由裝在被測軸(或與被測軸相連接的輸入軸)上的帶縫隙圓盤、光源、光電器件和指示縫隙盤組成。光源發生的光通過縫隙圓盤和指示縫隙照射到光電器件上。當縫隙圓盤隨被測軸轉動時，由于圓盤上的縫隙間距與指示縫隙的間距相同，因此圓盤每轉一周，光電器件輸出與圓盤縫隙數相等的電脈沖，根據測量單位時間內的脈沖數N，則可測出轉速為

式中

Z——圓盤上的縫隙數；

n——轉速(r／min)；

t——測量時間(s)。

2.可編程控制器有兩種基本的工作狀態，即運行（RUN）和停止（STOP）狀態。不管是在哪種狀態，PLC都是反復不斷地重復進行，直至PLC停機。在每次循環中，若處于運行（RUN）狀態，可編程控制器完成5個階斷，如圖所示。若處于停止（STOP）狀態，PLC也要循環進行內部處理和通信服務。

3.由于任何一種A/D轉換器都需要有一定時間來完成量化及編碼操作，因此，在轉換過程中，模擬量不能發生變化，否則，將直接影響轉換精度。采樣/保持器（SamPLE/Hold）就是使在A/D轉換時，保證輸入A/D轉換器的模擬量不發生變化。模擬輸入通道中不一定非得采用采樣保持器。當輸入的模擬量信號變化緩慢時，也可省去采樣/保持器。

4.（1）柔性高，適應多品種中小批量生產；（2）系統內的機床工藝能力上是相互補充和相互替代的；（3）可混流加工不同的零件；（4）系統局部調整或維修不中斷整個系統的運作；（5）多層計算機控制，可以和上層計算機聯網；（6）可進行三班無人干預生產。

5.步進電動機又稱電脈沖馬達，是通過脈沖數量決定轉角位移的一種伺服電動機，成本較低，易于采用計算機控制，且比直流交流電動機組成的開環控制系統精度高，因而被廣泛應用于開環控制的伺服系統中。步進電動機驅動電路實際上是一個功率開關電路，為使步進電動機能輸出足夠的轉矩以驅動負載工作，提供的足夠功率的控制信號。

6.伺服控制系統一般包括控制器、被控對象、執行環節、檢測環節、比較環節等個五部分。比較環節是將輸入的指令信號與系統的反饋信號進行比較，以獲得輸出與輸入間的偏差信號，通常由專門的電路或計算機來實現；

控制器通常是計算機或PID控制電路；其主要任務是對比較元件輸出的偏差信號進行變換處理，以控制執行元件按要求動作；

執行元件按控制信號的要求，將輸入的各種形式的能量轉化成機械能，驅動被控對象工作，機電一體化系統中的執行元件一般指各種電機或液壓、氣動伺服機構等。

被控對象是指被控制的機構或裝置，是直接完成系統目的的主體，一般包括傳動系統、執行裝置和負載；

檢測環節指能夠對輸出進行測量，并轉換成比較環節所需要的量綱的裝置，一般包括傳感器和轉換電路。

六、解答題(每小題5分，共40分)1．

1）機械本體2）動力與驅動；3）傳感測試部分；4）執行機構 5）控制及信息處理單元

2．1）、偏心軸套調整法

2）、雙片薄齒輪錯齒調整法 3．

對機械系統的基本要求：高精度；快速響應；良好的穩定性。機械系統的組成：傳動機構；導向機構；執行機構。4.程序控制方式、中斷控制方式、直接存儲器存取方式。

獨立編址；與儲存器統一編址。

5．1)比較環節；2)控制器；3)執行環節；4)被控對象；5)檢測環節。6．輸入工作方式：（1）直通方式（2）單緩沖方式（3）雙緩沖方式

輸出工作方式：（1）單極性輸出

（2）雙極性輸出 7.1)

K=2;M=5, Z=24;α=360/2*5*24=1.5o 2)

f=400Hz 8.4 ℃;+2℃。

七、計算題

1)100：1=400：х

x=4 mm 四細分：400：1=400：х

x=1mm 分辨率：1÷400=2.5(μm)2)q=fmax－fmin/2i=5/212=0.00122

n=3.5/0.00122=2869 2869化為二進制為101100110101

八、綜合應用題(每小題15分，共30分)1.在錐齒輪4的傳動軸7上裝有壓簧5，其軸向力大小由螺母6調節。錐齒輪4在壓簧5的作用下可軸向移動，從而消除了其與嚙合的錐齒輪1之間的齒側間隙。

1、4－錐齒輪 2、3－鍵

5－壓簧 6－螺母 7－軸

2.當螺桿轉動 角時，可動螺母2的移動距離為

（1）

如果Ph1與Ph2相差很小，則 L很小。因此差動螺旋常用于各種微動裝置中。若螺桿3左、右兩段螺紋的旋向相反，則當螺桿轉動 角時，可動螺母2的 移動距離為

（2）

可見，此時差動螺旋變成快速移動螺旋，即螺母2相對螺母1快速趨近或離開。這種螺旋裝置用于要求快速夾緊的夾具或鎖緊裝置中。

機電一體化技術試題

一、填空(每空2分，共20分)1.機電一體化產品按用途可以劃分為

和

2．控制及信息處理單元一般由控制計算機、——和——組成。

3．在小功率傳動鏈中，為使總的折算慣量最小，各級傳動比分配應遵守————原則。4．典型的可編程控制器由編程器、微處理器、貯存器、——和——等部分構成。5．傳感器的靜態特性能數主要有——、——二——————、遲滯和重復精度。第一章

1.什么是機電一體化？各國的主要觀點有哪些？(P1~3)答：機電一體化技術綜合應用了機械技術、微電子技術、信息處理技術、自動控制技術、檢測技術、電力電子技術、接口技術及系統總體技術等群體技術，在高質量、高精度、高可靠性、低能耗意義上實現多種技術功能復合的最佳功能價值的系統工程技術。

2.試述機電一體化技術與傳統機電技術的區別。(P2)答：傳統機電技術的操作控制主要以電磁學原理的各種電器來實現，如繼電器、接觸器等，在設計中不考慮或很少考慮彼此間的內在聯系。機械本體和電氣驅動界限分明，整個裝置是剛性的，不涉及軟件和計算機控制。機電一體化技術以計算機為控制中 心，在設計過程中強調機械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個裝置在計算機控制下具有一定的智能性。

3.試分析機電一體化系統的組成及相關技術。(P1~3)答：機電一體化系統是多學科技術的綜合應用，是技術密集型的系統工程。其技術組成包括：機械技術、檢測技術、伺服傳動技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術和系統總體技術等。現代的機電一體化產品甚至還包含了光、聲、化學、生物等技術等應用。

4.一個典型的機電一體化系統，應包含哪些幾個基本要素？

答：機電一體化系統，應包含以下幾個基本要素：機械本體、動力與驅動部分、執行機構、傳感測試部分、控制及信息處理部分。我們將這些部分歸納為：結構組成要素、動力組成要素、運動組成要素、感知組成要素、智能組成要素；這些組成要素內部及其之間，形成通過接口耦合來實現運動傳遞、信息控制、能量轉換等有機融合的一個完整系統。

5.試述機電一體化系統的設計方法。

答：機電一體化系統的設計過程中，一直要堅持貫徹機電一體化技術的系統思維方法，要從系統整體的角度出發分析研究各個組成要素間的有機聯系，從而確定系統各環節的設計方法，并用自動控制理論的相關手段，進行系統的靜態特性和動態特性分析，實現機電一體化系統的優化設計。

6.試述現代設計的概念。（P4）

設計這個詞有兩種概念。廣義的概念是指發展過程的安排，包括發展的方向、程序、細節和達到的目標。狹義的概念指的是將客觀需求轉化為滿足該需求的技術系統的活動，各種產品包括機械產品的設計即屬此類。

現代設計是過去長期的傳統設計活動的延伸和發展，是隨著設計實踐經驗的積累，由個別到一般、具體到抽象、感性到理性，逐步歸納、演繹、綜合而發展起來的。由于科技進步的速度日益增快，特別是計算機技術的高速發展，人們在掌握事物的客觀規律和人的思維規律的同時，運用相關的科學技術原理，進行過去難以想象的綜合集成設計計算，使設計工作包括機械產品的設計過程產生了質的飛躍。

8.現代設計方法有哪些？（P3～13）

現代設計方法門類眾多且不斷出新。可按所研究解決的問題性質分為總體問題和個別性能問題兩大類：

1.研究總體設計的現代設計方法

(1)設計方法學

(2)價值工程設計(3)優勢設計（4)綠色設計(5)計算機輔助設計(6)并行工程設計

(7)虛擬設計

(8)反求工程設計

(9)優化設計及其發展

(10)創新設計技術

2．研究產品性能的現代設計方法

(1)工業產品藝術造型設計(2)模塊化設計

(3)相似性設計

(4)摩擦學設計

(5)三次設計

(6)人機工程設計

(7)智能設計

(8)動態設計

(9)可靠性設計

(10)有限元法

(11)機械疲勞設計

9.何為機電一體化系統的四視圖設計？（P13）功能視圖、結構視圖、控制視圖和信息視圖

第二章

1.什么技術系統？什么是技術過程？什么是作業對象？(P27)例如，為了得到某種復雜形狀的金屬零件，可通過編程在加工中心上對坯料進行加工。壞料是作業對象，加工中心是技術系統，所完成的加工過程是技術過程。作業對象一般可分為三大類：物料、能量和信息

2.確定技術過程的一般步驟是什么？(P27)1)根據信息集約和調研預測的資料，分析確定作業對象以及主要轉換要求。2)分析比較傳統的和現代的理論和實踐，確定實現主要轉換的工作原理。

3)明確實現技術過程的環境和約束條件。環境是與技術系統發生聯系的總和，包括經濟條件、生產條件、技術條件、社會條件等。

4)確定主要技術過程和其他輔助過程。

5)根據高效、經濟、可靠、美觀、使用方便等原則，初步規定技術系統的邊界及工作范圍。

3.試述功能設計方法和主要步驟。(P28~30)功能是對技術系統中輸入和輸出的轉換所作的抽象化描述。只有用抽象的概念來表述系統的功能，才能深入識別需求的本質，辨明主題，發散思維，啟發創新，總功能逐步分解為比較簡單的分功能，一直分解到不能再分解的功能元，形成功能樹(一)功能分析(二)功能元求解 1．選擇工作原理 2．構思功能載體(三)方案綜合

4.功能設計的工具有哪些？（P30）1．設計目錄

(1)對象目錄

(2)作業日錄

(3)解法目錄

2．知識庫

(1)數據庫

(2)設計詞典

(3)手冊

5.試分析設計與技術系統的關系。

設計若是為了對作業對象完成某種技術過程，設計對象就是人造技術系統。

第三章

1.結構設計有哪些內容？（P78）

宏觀地看，結構設計大致有以下三方面內容:

(1)功能設計 以各種具體的結構實現機電一體化系統的功能要求。

(2)質量設計 兼顧各種要求和限制，提高機電一體化系統質量和性能，(3)優化設計和創新設計

充分應用現代設計方法系統地構造設計優化模型，用創造性設計思維方法進行機電一體化系統設計的優化和創新。

2.機電一體化系統中運動聯系結構的基本單元有哪些？(P87)

需要聯軸器、減速、變速裝置及運動換向與轉換裝置等基本傳動結構

3.滾動導軌副的品質用那幾方面來衡量？(P108)

(1)導向精度

導向精度是導軌副最基本的性能指標。移功件在沿導軌運動時，不論有無載荷，部應保證移動軌跡的直線性及其位置的精確性。各種設備對導軌副的平面度，垂直度及等高、等距的要求都有相應的規定或標準可以參照。

(2)耐磨性

導軌副應在預定的使用期內，保持其導向精度。精密滾動導軌副的主要失效形式是磨損。因此，耐磨性是衡量滾動導軌副性能的主要指標之一。

(3)剛度 為了保證足夠的剛度，應選用最合適的導軌類型、尺寸及其組合。選用可調整間隙和能夠預緊的導軌副可以提高剛度。

(4)工藝性

導軌副要便于裝配、調整、測量、防塵、潤滑和維修保養。

4.結構設計品質是指在那些方面應注意的問題？（P116）

結構設計品質是指結構強度和靜剛度、結構動剛度、結構熱穩定性和結構工藝性等四大方面應注意的問題

第四章

1.機電一體化系統中控制器的作用是什么？它的基本功能應包括那些？(P149~150)機電一體化機械的控制器是一個以計算機為核心的測量和控制系統它將來自各傳感器的檢測信號與外部輸人命令進行集中，存儲、分析、轉換，根據信息處理結果，按照一定的程序和節奏發出相應的指令，控制整個系統有目的的運行。它的基本功能應包括以下幾點: 1)實時的信息轉換和控制功能。2)人機交互功能。

3)和機電部件接口的功能。4)對控制軟件運行的支持功能。

2.單板機模式的控制系統有哪些特點？(P150)

1)結構形態的隨意性。

2)空間位置的隨意性。

3)形態規模的隨意性。

4)最佳的經濟性。

3.組合模式的控制系統有哪幾種模式？(P150~151)

采用商品化硬件模塊通過總線母板組合成控制系統．具有多種靈活的組成模式，它可以自成系統，即采用獨立模式；也可以方便地作為其他小型、微型計算機的前端控制機，或者組成分布式系統的典型的分散系統。

4.在工控機中對存儲器有哪些要求？(P153)

像個人計算機存儲代碼和數據供CPU或其他設備讀寫

(1)可靠性高

即抗干擾能力強，能在惡劣的工業現場環境下準確進行讀寫操作。

(2)實時性好

能滿足工業控制系統對存儲器訪問的要求。(3)功耗低

降低自然發熱造成的溫升，并可用電池供電。

(4)數據存儲器非易失性

這并不是對全局存儲器的要求，但系統中至少有局部非易失數據段或程序代碼段，以便能長期保存數據，并在系統突然停電后再重新啟動時能迅速恢復現場運行

5.I/O子系統的作用是什么？按其物理量的形式分成哪兩大類？(P153~154)

控制器除了基本系統以外，還應包括各種檢測、控制量的輸入輸出接口，這部分功能稱為I/O子系統。按其物理量的形式來分，一般可分成開關量(數字量)I/O即DI／DO、模擬量I/O即AI/AO兩大類。

6.什么是總線？控制系統中包括哪些總線？各總線作用是什么？(P154~155)所謂總線是指一組信號線的集合，是一種按規定協議傳送信息的公共通道，由數據總線、地址總線、控制總線和電源總線組成。

7.簡述控制系統的基本組成。（P152～155）

(一)中央處理單元(CPU)(二)存儲器

(三)機電一體化控制系統的I/O子系統(四)人--機接口(五)系統支持功能(六)總線

8.什么是計算機數控系統(CNC)？(P155)計算機數控系統簡稱CNC系統，它是用計算機通過執行其存儲器內的程序來完成數控要求的部分或全部功能，并配有接口電路、伺服驅動的一種專用計算機系統。

9.計算機數控系統(CNC)由哪幾部分組成？(P155)CNC系統由程序、輸入輸出設備、計算機數字控制裝置(CNC裝置)、可編程序控制器(PLC)、主軸驅動和進給驅動裝置等組成，第五章

1.根據自動化機械的基本模型，簡述信息流主要集中在那些子系統中？(P195)信息流主要集中在人機界面、檢測機構和控制器。

2.現代機械和傳統機械最本質的區別是什么？(P195)現代機械和傳統機械最本質的區別是現代機械中具有信息流。信息系統保證了機電一體化系統基本單元(MEE)的正確運行，也使許多基本MEE耦合組成復雜的機電一體化系統。

3.在機電一體化系統設計中信息流的作用是什么？(P196)

信息系統保證了機電一體化系統基本單元(MEE)的正確運行，也使許多基本MEE耦合組成復雜的機電一體化系統。

信息流是軟件總體設計的基礎。

4.信息流是如何分類的？(P196)從信息流的形態來分，信息流可以是借助于機、光、聲、電等介質傳輸的信號，也可以是語言、文字、圖表、圖像等抽象的信號，在計算機內部則是數據表示的數據流。從信息流的功能來分，有控制信息流、檢測信息流、數據信息流、顯示信息流等。以信息流的流向來分，可分為輸入信息流、變換信息流、輸出信息流等。

5.分析信息流和數據流有什么意義？(P196)

1)對機電一體化系統的工作原理和工作過程有深刻理解。

2)可對系統進行深入的總體分析與規劃，以達到解耦與集成的目的。

3)信息流是軟件總體設計的基礎。按軟件工程方法，從數據流可確定軟件的結構，并定義此結構中包含的程序模塊。同時也可以定義數據庫項、格式、規模和存取方法。特別是“全量程”的定義，即用于兩個以上的程序模塊內的那些量的定義.6.分析信息流的基本工具有哪些？(P196～198)

(一)信息流的基本環節

(二)數據流程圖

(三)信息流和軟件結構

7.人機輸入界面的基本硬件有哪些？(P204)

其基本硬件是鍵盤、開關(包括操作按鈕和觸摸屏等)，并通過CRT實現人機交互。

8.輸出界面的信息流中對執行機構的控制信息輸出有哪幾種形式？(P215)1)直接開關量的輸出。

2)脈沖序列和運動方向控制標記。3)直接數字輸出。4)模擬量輸出。

5)其他控制器控制執行機構

第六章

1.簡述機電一體化可重構系統設計提出的背景。(P229～230)1)新產品不斷涌現，產品更新換代加快。

2)社會對產品的需求趨于多樣化、個性化和動態化，順應客戶愛好(也稱客戶化或定制)、多品種中小批量生產已成為生產方式的主流。

3)市場對企業的要求從原來的對質量、成本的要求演變為現在的對時間(Time)、質量(Quality)、成本(Cost)、創新(Innovation)、服務(Service)和環境(Environment)等諸多方面的要求，時間已成為競爭力的第一要素，能否在最短的時間內開發出最新的產品并推向市場，是贏得市場競爭的關鍵。

4)可持續發展的理念及對生態環境方面的關注，使人們在生產過程和消費過程中更注意生態和環境方面的相容性和友善性，綜合考慮產品的環境影響與資源效率已成潮流。

2.什么是可重構制造系統（RMS）?(P230)可重構制造系統(Reconfigurable Manufacturing System，RMS)是指能夠通過對制造系統結構及其組成單元的快速重組或更新，及時調整制造系統的功能和生產能力，以迅速響應市場變化及其他需求的一種制造系統。

3.可重構制造系統（RMS）的重構分為哪幾個層次？(P230)1)制造系統級的重構。2)制造設備級的重構。3)子系統或部件層的重構。

4.對于可重構制造系統（RMS）而言，可重構控制系統的技術基礎是什么？(P230)開放式結構控制器是可重構控制系統的重要基礎技術。

5.機電一體化可重構系統設計的目標是什么？(P231)1)低的生產成本和重構成本的綜合值(cost)。2)短的設計建造時間和斜升時間（Time)。

3)最大限度地利用已有的資源（Resource)。4)在公共地基上達到物流最優(Stream)。

6.機電一體化可重構系統的特征是什么？(P231～232)1)模塊性(Modularity)

2)可集成性(Integrability)

3)可轉換性(Convertibility)4)可診斷性(Diagnosability)

5)客戶化性(Customization)

7.可重構機床設計的主要目的是什么？可重構機床包括那些內涵？(P232)

主要目的是使機床能快速低成本地適應被加工零件的各種變化。

1)可重構機床綜合了流水線機床和數控機床的優點，它每次提供給客戶確定的、滿足其當前需要的功能和生產能力，同時當客戶的需求發生變化時，可快速改變機床的硬件和軟件結構，以較低的成本在一個零件族內快速調節／升級生產能力和功能性。2)可重構機床由可重構的硬/軟件組成。

3)可重構機床必須設計開始就考慮可重構性，而且必須由基本的硬／軟件模塊創建，能夠通過所設計的接口快速集成。

4)可重構機床是開放的、模塊化結構。

8.機械加工中常用的三類機電一體化系統是什么？(P232)

DML、FMS和RMT三類機電一體化系統

第二篇：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）

第三篇：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）。

第四篇：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

第五篇：機電一體化

機械電子工程專業

【簡介】

機械電子系統早已在我們的日常生活中廣泛應用。如果沒有多項技術的面向未來的技術和知識交流，那么就不會產生安全氣囊、防滑剎車系統、復印機、CD機、行駛模擬裝置和自動售票機等一系列運用了機械電子技術的產品。機械電子是工程科學中的一個跨學科專業，在機械制造、電子工程和計算機科學等學科的基礎上建立起來的。必須繼續結合這些傳統學科的方法和工具，才能繼續發展機械電子的產品、系統和制造方式。只有這樣，才有可能將傳感器、執行元件和信息處理融和在一個機械設計中，從而使用其產生的協同工作效果。電子工業、微電子技術和計算機科學的迅猛發展擴大了機械電子系統的運用。機械電子不僅僅局限于機械制造某個固定的方向，它同時還受到該領域所有分支學科的影響。1993年，波鴻應用科學大學才把機械電子作為一個專業獨立出來。在此之前，機械電子只是機械工程的一個專業方向和重點課程，現在這種情況仍舊廣泛存在，甚至被劃分在精密儀器技術專業中。迄今為止，已經有幾所綜合性大學和約30所應用科學大學將其列為獨立的專業學科。機械電子的工程師必須對專業有全面和系統的認識，并且與機械制造、電子工程和計算機科學領域的專家合作。與這些專家不同的是，機械電子的工程師應該具有通才的素質，對項目和問題有決策和協調的能力。如前所述，本專業由三個學科的內容交叉而成，課程的設置也是如此，包括了上述三個傳統專業的課程。機械電子專業可細分為機械電子系統（傳動和模擬技術，機器和設備，機械人技術及其運動系統，傳感和執行元件技術，測量技術和圖像處理等），微型，超微型機械（微系統技術，微型和精密儀器的功能組，微系統的測量技術等）和生物機械（機器人技術，生物系統，仿生執行技術，控制和設計，控制系統等）。不同大學的專業設置不一樣，取決于專業的具體方向和培養重點的不同。

【定位】

機械電子工程專業培養具有機械電子工程專業基礎知識與專業技能，能在生產一線從事機械電子工程專業產品的設計制造、控制開發、應用研究和生產管理等工作的應用型高級專門人才；培養能在中、高等職業教育領域從事機電一體化專業的理論教學、專業實踐指導和學生管理工作的復合型職教師資。

【培養目標】

本專業以培養能適應社會需求的計算機測控與儀器領域的高級工程技術人才為目標。畢業生具備儀器設計制造以及測量與控制方面的基礎知識與應用能力，能在測控技術、電子信息技術、自動化儀表、智能設備、計算機應用等方面從事設計制造、科技開發、應用研究、運行管理等方面的工作。

【培養特色】

教學注重學生的工程實踐能力和創新能力的培養，依托光、機、電、計算機、信息控制等方面的綜合優勢，提供計算機測控系統、自動化儀表及裝置、機電工程智能檢測、光電轉換與通信技術等系列選修課程，供學生自主選讀。使學生能綜合運用所學知識設計、開發各行業所需的測控系統及測試儀器。兼顧工程科學教育與工程實踐訓練，以培養個性健全、情操高尚、基礎扎實、知識面廣、應用能力強、具有創新精神的應用型高級工程技術人才。

【主要課程】

專業核心課程：高等數學、工程數學、工程力學、工程圖學、機械設計基礎、機械制造技術基礎、機械CAD/CAM一體化技術、機電裝備設計、電路原理、模擬電子技術、數字電子技術、微機原理與應用、機電傳動控制、數控技術、液壓與氣壓傳動、控制工程基礎、工程測試技術、數字化設計與制造技術、現場總線技術等等。

【核心課程】

工程力學、計算機技術、電工與電子技術、微機原理與接口技術、計算機應用與程序設計、、機械制造工程學、、數控技術、精度與測量、液壓傳動、機電一體化技術、機電控制技術、塑性成形與模具技術、專用機械原理與設計等。

【實訓課程】

金工實習、電工實習、課程設計、制造工藝實習、機械制造工程學綜合實驗、精度與公差實驗、工程材料及熱處理實驗、數控原理實驗、數控線切割實驗、機械創新設計實驗、機械零件測繪、機械產品三維造型與快速原型制造實驗、機器人控制實驗、科技活動、畢業實習與畢業設計等。

修業年限

授予學位：工科學士

就業前景

畢業生可到公司企業從事機電一體化產品和系統的制造、使用維護和開發工作；能從事技術經濟分析、質量管理和生產組織管理工作。

相近專業

機械設計制造及其自動化、自動化、先進裝備制造技術、PLC電氣工程等。開設院校：

沈陽工業大學、鞍山科技大學、遼寧工程技術大學、遼寧工業大學、遼寧師范大學、機械電子工程專業俗稱機電一體化，是機械工程與自動化的一種，也是最有前途的一種方向。機械電子工程專業包括基礎理論知識和機械設計制造方法，計算機軟硬件應用能力，能承擔各類機電產品和系統的設計、制造、試驗和開發工作。

【畢業生知識和能力結構】：本專業以力學、機械工程、電子科學與技術、控制科學與工程為主干學科。學習機電系統設計、控制系統設計等學科方向所需要的基礎理論和專業知識，以及計算機應用等現代科技和設計手段；強調堅實的理論基礎、創新的思維方法、熟練的計算機應用技能。

【就業前景】：畢業后能從事機電工程領域的機電系統制造、科研開發、應用研究、技術管理等工作。優秀畢業生可以推薦或報考校內外農業電氣化與自動化專業碩士點繼續深造，也可推薦與國外院校聯合培養、出國深造。