第一篇：機電一體化考試參考

一

1機電一體化的五大組成要素:機械本體 動力與驅動部分 傳感檢測部分 執行機構 控制與信息處理單元

2機械固有的參數:轉動慣性(越小越好)摩擦（靜摩擦盡可能小，動摩擦盡可能小的正斜率）阻尼（阻尼比在0.4-0.8之間）

3傳動比的設計原則：等效轉動慣量最小原則導向裝置 執行裝置

5電感測位移主要測：直線位移傳感器主要用于測：位移 速度 壓力 轉矩 加速度主要有 敏感元件 轉換原件基本轉換電路組成6傳感器的性能參數：精度 分辨力 線性度 遲滯 穩定性

7工控機包含：單片機 可編程序控制器 工業控制計算機

8計算機控制系統分為：操作指導控制 控制系統 分布式控制系統 現場總線控制系統

9校正的方法：串聯校正（比例校正比例—積分校正比例—微分校正比例—積分—微分校正）并聯校正（前反饋校正 后反饋校正 硬校正 軟校正）

10PLC的組成：CPU儲存器 輸入輸出接口 電源 編程器 擴展接口

11PLCX內部繼電器類型：輸入繼電器 輸出繼電器 輔助繼電器 狀態繼電器 定時器 計數器 定時器

12步進電機的驅動方式：恒流軌波 單電源驅動 雙電源驅動 常用的伺服電動機有：步進電動機 直流伺服電動機 交流伺服電動機。

13步進電機的通電方式：三項單拍 三項雙拍 三項六拍

14干擾三要素：干擾源 傳播途徑 接受載體

傳播途徑： 輻射方式傳播傳導方式傳播

耦合類型： 靜電干擾 磁場耦合干擾 漏電耦合干擾 共陰抗干擾，電磁輻射干擾

干擾存在的形式：共模干擾 串模干擾 抗干擾措施：屏蔽 隔離 濾波 接地 軟件抗干擾技術

15機電一體化的應用：數控機床 工業機器人

16工業機器人按構型分為：直角坐標系型 圓柱坐標系型 坐標系型 多關節型

17機電一體化設計的四個階段：準備階段 理論設計階段 設計實施階段 定型階段 二

1機電一體化：是在機械主功能動力功能 信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子設備以及相關軟件有機結合而構成系統的總稱 2爬行： 在滑動摩擦副中從動件在勻速驅動和一定摩擦條件下產生的周期性時停時走或時慢時快的運動現象

3空回：當螺旋機構中存在間隙，若螺桿的轉動方向改變，螺母不能立即產生反向運動，只有螺桿轉動某一角度后才能使螺母開始反向運動，這種現象就為空回

4滾動化:就是把絲杠和導軌的滑動摩擦變成滾動摩擦

5無隙化：就是消除機械傳動中的間隙，使傳動沒有間隙 6壓電效應：某些物質當受到外壓力作用時內部出現極化現象，使其表面出現電荷形成電場，當外力撤消時物質恢復原來狀態

7霍爾效應：當電流垂直于外磁場通過導體時在導體的垂直于磁場和電流方向的兩個端面之間出現電勢差，這種現象就是霍爾效應 8渦流效應：電感線圈產生的磁力線經過金屬導體時，金屬導體就會產生感應電流且成閉合回路，類似于水渦流形狀，稱為電渦流。

9電機矩頻特性：步進電機運行時輸出轉矩與輸入脈沖頻率的關系 10步距角：步進電機繞組每次通斷電使轉子轉過的角度

11遲滯：傳感器正向特性和反向特性的不一致性

12失步：是漏掉了脈沖沒有運動到指定的位置

13干擾：指對系統的正常工作產生不良影響的內部或外部因素 14.傳感器：指以一定的精確度將被測量（位移、加速度、轉速）轉換位與之有確定對應關系且易于精確處理和測量的某種物理量（電量）的測量部件或裝置

1間隙對系統有哪些影響？應如何清除？答：間隙可以使機械傳動系統產生回程誤差，影響系統伺服精度、穩定性和自動變向功能，有齒輪傳動得齒側間隙、絲杠螺母的傳動間隙等。齒動傳動齒側間隙的消除：1.剛性消除法（采用偏小軸套消除機構等）2.柔性消除法（如采用雙齒輪錯齒消除機構等）絲桿螺母間隙的調整：如采用雙螺母機構、墊片式調隙機構等

2傳感器組成功能：1.敏感元件：直接感受被測量，并輸出于被測量成確定關系的物理量2.轉換元件：將敏感元件的輸出物理量轉換為電路參量 3.基本轉換電路：將上述電路參量輸入基本轉換電路，并轉化為電量輸出PLC編程元件、功能、指令及功能編程方法

答：輸入繼電器（X）：端子從外部開關接收信號并輸入內部輔助繼電器（M）：只供內部編程使用輸出繼電器（Y）定時器（T）：根據時鐘脈沖的累積形式，當時間達到預值時觸頭動作 計數器（C）數據寄存器（D）狀態繼電器（S）

LDANDANIMPSMRDMPPPLSPLFORORISETRSTMCMCRANBORB

編程方法：經驗法、轉化法、步進法 4機電一體化的運用，工業機器人的特點？

答：機器人：是集機械、電子、控制、計算機等多學科先進技術于一體的重要的現代制造業自動化裝備計算機集成制造系統：是隨著計算機輔助設計制造的發展而產生的，是集多種高新技術于一體的現代化制造技術數控機床：是典型的機電一體化產品，是現代制造業的關鍵設備特點：通用性（可以按不同軌跡、不同運動方式完成規定動作的各種任務 柔性：可以用于多品種、變批量的生產

5為什么要進行線性化處理？線性化處理方法？

答：機電一體化檢測系統中總希望傳感器與檢測電路的輸出和輸入呈線性關系使測量對象在整個范圍內靈敏度一致，但是很多元件具有不同程度的非線性特性，是較大范圍的動態檢測存在很大誤差，因此要進行線性化處理常

用方法：計算法、查表法和插值法等

6機電一體化中機和電是怎么融合的？關鍵技術有哪些？答：機電一體化是機械學和電子學兩個學科的綜合，但事實上不是兩者之間簡單的疊加二十將機械學，電子學，控制論，計算機科學等融合在一起的一門綜合性學科。

關鍵技術：機械技術，傳感檢測技術，信息處理技術，自動控制技術，伺服驅動技術，系統總體技術六大關鍵技術。7步進電機工作原理？

步進電機是將電脈沖信號轉化為角位移的電氣元件是利用定干擾組通電勵磁性產生磁轉矩而實現轉動的A相繞組通電則轉于上下兩對齒被磁場吸引，轉干停在A相位置A相繞組繼電B相繞組通電則磁極A磁場消失，B產生磁場，將離它最近的的兩個齒吸引過來停在B相位置，這是轉子逆時針轉動按此類推依次按A—B—C—A輪流通電，則轉子就實現逆時針旋轉。

8干擾三要素？抗干擾措施？提高抗干擾方法？

干擾三要素 干擾源 傳播途徑 接受載體

干擾存在的形式 共模干擾 串模干擾 抗干擾措施 屏蔽 隔離 濾波 接地 軟件抗干擾技術

提高系統抗干擾措施包括邏輯設計力求簡單，硬件自檢測和軟件自恢復的設計從安裝和工藝等方面采取措施消除干擾。

9何為莫爾原理？光柵傳感器是如何利用莫爾原理的？

答莫爾條紋的成因是有主光柵和指示光柵的遮光和透光效應形成的，主光柵用于滿足測量范圍及精度，指示光柵用于拾取信號。將主光柵與指示光柵的刻劃面相向疊合并且使兩者柵線有很小的交角。光柵傳感器的光電轉換系統由光源、聚焦鏡、光柵尺、指示光柵和光敏元件組成，當兩塊光柵作相對運動時，光敏元件上的光強隨莫爾條紋移動而變化，因此光敏元件會將莫爾條紋的變化轉化為電流或電壓的變化 10.伺服系統的組成部分及功能？（1）.控制器：根據輸入信號和反饋信號決定控制策略（2）.功率放大器：將控制器發出的控制信號進行改大并用來驅動執行機構完成某種操作（3）執行裝置：根據控制信號的要求將輸入的各種形式的能量轉化成機械能，驅動被控制對象（4）被控制對象：被控制的機構或裝置，是直接完成系統目的的主件（5）檢測反饋裝置：能夠對被控制量進行測量，實現反饋控制。論述題：常用的傳感器及其功能？（1）位移監測：差動變壓器式傳感器，光柵傳感器，感應同步器，光電編碼器（2）轉速檢測：直流測速機，光電式轉速傳感器，霍爾式轉速傳感器（3）力檢測：電阻應變式力傳感器，電阻應變式壓力傳感器，壓阻式壓力傳感器（4）加速度檢測：應變式加速度傳感器，壓電式加速度傳感器（5）位置檢測：接觸式位置傳感器，接近式位置傳感器。

第二篇：機電一體化考試

1.機電一體化以計算機控制中心？

2.機電一體化三大機構？傳動機構、導向機構、執行機構

3．步進電動機控制屬于什么控制？開環

4．線性化處理有那三種方法？計算法、查表法、插值法

5．采樣保持器保持階段相當于什么？模擬信號存儲器

6．傳感與檢測原件關鍵元素（原件）是什么？傳感原件

7．機電一體化基礎是什么？機械技術

8．機電一體化伺服系統有哪五大部分組成？

比較環節控制器被控對象執行環節 檢測環節

9．步進電動機轉速與輸入脈沖之間的關系？（通過脈沖數量決定轉角位移）

步進電機的運轉速度會與輸入的脈沖頻率成正比例的關系（相同電壓下），所以在脈沖的速度越快時，步進電機的轉速也會跟著加快；脈波速度越慢時，電機的轉速自然也跟著變慢。

10．計算機I/O編制方式有哪兩種？P129

IO接口獨立編址方式、IO接口與存儲器統一編址方式

11．傳感器能檢測到最小的輸入增量稱為什么？分辨力

12．機電一體化的四大原則？P3

接口耦合、運動傳遞、信息控制、能量轉換

13．計算量化誤差最大值137頁

14．在微機控制系統中主機與外部交換有哪三種信息？P121

數據信息.狀態信息控制信息

15．滑動螺旋傳動有哪三種特點？P39

傳動比大、驅動負載能力強、自鎖

16．機電一體化的機械傳動部件有哪些要求？P15

高精度快速響應良好地穩定性體積小無間隙

17.AD轉換器所得到的信號是一串以采樣周期為周期？以采樣時間為脈寬？以采樣時刻信號振幅為幅值的脈沖信號？

18．什么是單片機最小應用系統？（以下個人見解）

單片機、晶振電路、復位電路

19．什么是造成螺旋傳動誤差的主要因素？P42

螺紋參數誤差(螺距誤差、中徑誤差、牙型半角誤差)、螺桿軸向竄動誤差、偏斜誤差、溫度誤差

20.機電一體化設計過程是以什么多次分析得綜合過程？P7

目標--功能--結構--效果

選擇

1.機電一體化英語單詞是什么？Mechatronics

2．步進電動機屬于什么控制？開環控制

3．FMC是什么意思？、柔性制造單元

4．FMS是什么意思？ 柔性制造系統

5．機電一體化的發展趨勢？P10頁

高性能、智能化、系統化以及輕量,微型化發展

6．測量放大器特點？89頁

很高的共模抑制高增益低噪音高輸入阻抗

7．工業控制計算機特點？109頁

實時性高可靠性硬件配置的可裝配可擴充性可維護性

8．伺服電動機與普通電動機比較有什么特點？163頁

具有良好的調整特性，較大的啟動轉矩和相對功率，易于控制及響應特點伺服電動機：當信號電壓為零時無自轉現象，轉速隨著轉矩的增加而勻速下降。服電機內部的轉子是永磁鐵，驅動器控制的U/V/W三相電形成電磁場，轉子在此磁場的作用下轉動，同時電機自帶的編碼器反饋信號給驅動器，驅動器根據反饋值與目標值進行比較，調整轉子轉動的角度。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數）。（僅是個人見解）

9．滾珠螺旋傳動有什么特點？46頁

運動效率高運動精度高具有傳動的可逆性,但不能自鎖制造工藝復雜,成本成本高使用壽命長維護簡單

10．什么是整流器、逆變器、整波器、周期變流器？

整流器把交流電變為固定的或者可調的直流電

斬波器把固定的的直流電壓變成可調的直流電壓

逆變器把把固定的的直流電變成固定或者可調的交流電

周期變流器把固定的交流電壓和頻率變成可調的交流電壓和頻率

11．同步轉速公式？ 電源頻率與轉速關系：n＝60f/P（n：同步轉速；f：電源頻率；P：電機極對數

12．傳感器輸出電信號以哪種信號最多？電壓輸出型

分析題

1.29頁2-16

1.閉環之外的齒輪G1，G4的齒隙對系統穩定性無影響，但影響伺服系統精度。由于齒隙的存在，在傳動裝置逆遠行時可造成回程誤差

2.閉環之內傳遞動力的齒輪G2的齒隙對系統靜態精度無影響，這是因為控制系統有自動校正作用。

3.反饋回路上數據傳遞齒輪G3的齒隙既影響穩定性，又影響精度

2．提高導軌耐磨性有哪些方法？P58

合理選擇導軌的材料及熱處理減小導軌面壓強保證導軌良好地潤滑提高導軌的精度

3．伺服電機比普通電機有什么優點？（自己總結）

伺服系統具有良好地調速特征,較大的啟動轉矩和相對功率,控制精度高及響應快,抗過載能力強低速運行平穩具有及時性.4．機電一體化系統中什么是隔離？隔離方法？P198

隔離是指把干擾源與接收系統隔離起來.使有用信號正常傳輸,而干擾耦合通道被切斷,已達到抑制干擾的目的方法有光電隔離變壓隔離繼電器隔離

5．什么是伺服控制系統？機電一體化對伺服控制系統技術有什么要求？160，161頁

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要求:精度高響應速度快穩定性好,負載能力強和工作頻率范圍大 同時還要求體積小,重量輕可靠性高成本低等

6．機電一體化基本要素和作用？2頁

機械本體{高效率高可靠性 }動力與驅動 {為系統提供能量和動力}

傳感測試部分{參數檢測生成可識別信號}執行機構 ｛根據控制信息和指令，完成要求的動作｝控制及信息轉換 ｛按照一定程序和節奏發出相應指令，控制系統有目的的運行｝接口耦合與能力轉換{完成信息和能量的統一}信息控制｛達到信息控制的的目的｝運動傳遞｛提高系統的伺服性能｝

7．計算機I/O編址方式有哪些？有什么優缺點？129頁

I/O接口獨立編址方式｛優點是內存地址空間與I/O地址空間分開,互不影響,譯碼電路較簡單,設有專門的I/O指令,所編程易于區分,且執行時間短缺點是只用I/O指令訪問I/O端口，功能有限且要采用專門I/O周期和專門的I/O控制線，數據處理復雜｝

I/O接口與存儲器統一編址方式｛訪問內存的指令都可以用于I/O操作，數據處理功能強同時I/O接口可以存儲器部分公用譯碼和控制鍵電路，缺點就是 I/O接口要占用存儲器地址空間的一部分。又因為不用專門的I/O指令，程序中較難區分i/0操作，8.接口電路主要作用有哪些？

解決主機CPU和外圍設備之間的時序配合和通信聯絡問題

解決主機CPU和外圍設備之間的數據格式轉換和匹配問題

解決CPU的負載能力和外圍設備端口的選擇問題

可實現端口的可編程功能以及錯誤檢測功能

計算題

步進電動機

170

第三篇：機電一體化考試資料

10農機版權所有

第一章

1.機電一體化乃是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統的總稱。

2.機電一體化是機械技術、電子技術、信息技術相互交叉融合的產物。

3.機電一體化的發展有一個從自發狀況向自為方向發展的過程。

4.機電一體化的目的是提高系統的附加值。高附加值體現在高性能化、低價格化、高可靠性化、智能化、省能化、輕薄短小化。

5.優先發展機電一體化必須同時具備的條件：

（1）短期或中期普遍需要；（2）具有顯著地經濟效益；（3）具備或經過短期努力能具備必需的物質技術基礎。

6.優先發展的機電一體化技術：

（1）檢測傳感技術；（2）信息技術；（3）自動控制技術；（5）精密機械技術；（6）系統總體技術

7.機電一體化系統構成：機械系統（機構）（動力源）、傳感檢測系統（傳感器）8.工業三大要素：物質、能量、信息。

9.機電一體化系統的目的功能：（1）變換功能；3

10.息的傳遞與交換。為此，“聯系條件”，這些聯系條件稱為接口。

11.輸出

12.（1

（2

（3D/A、A/D轉換器

（4/輸出接口、GB-IB總線、STD總線 根據接口輸入/

（1座等

（2

（ISO、ASCII碼、C、C++、VC、VB

（4

13.機電互補法、融合法、組合法。（要會區分三者）

第二章

1.與一般的機械系統設計要求相比，機電一體化系統的機械部分除要求具有較高的定位精度外，還應具有良好的動態響應特性，就是說響應要快、穩定性要好。為達到上述要求，主要從以下幾方面才去措施：

（1）低摩擦；（2）短傳動鏈；（3）最佳傳動比；（4）反向死區誤差小；（5）高剛性

2.機械傳動部件通常有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶傳動、高速帶傳動、各種非線性傳動部件等；其主要功能是傳遞轉矩和轉速。目的是使執行元件與負載之間在轉矩與轉速方面得到最佳匹配。

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3.機電一體化的發展要求傳動機構不斷適應新的技術要求，有如下三個方面：

（1）精密化；（2）高速化；（3）小型、輕量化。

4.絲杠螺母機構主要是講旋轉運動變換為直線運動或將直線運動變換為旋轉運動；可分為滑動摩擦機構和滾動摩擦機構。

5.滾珠絲杠副的組成：絲杠、螺母、滾珠、反向器。

滾珠絲杠副特點：（1）絲杠轉動時，為防止滾珠從滾到斷面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設有滾珠回程引導裝置構成滾珠的循環返回通道，形成滾珠流動的閉合通路；（2）軸向剛度高（即通過適當預緊可消除絲杠與螺母之間的軸向間隙）；（3）運動平穩；（4）傳動精度高；（5）不易磨損；（6）使用壽命長。

6.滾珠絲杠副的結構類型：（課本26、27

（1）螺紋通道有單圓弧型和雙圓弧型。接觸角ɑ一般為45道的接觸角隨軸向載荷的大小的變化而變化，r的滾到圓弧半徑R稍大于滾珠半徑b中基本保持不變。

（2）滾珠絲杠副中滾珠的循環方式有內循環和A.B.在螺母體內或體外作循環運動。

（3

A.公稱直徑d0Dpw

B.基本導程Pht2Π弧度時的行程。

C.行程

7.（（2彈簧式自動調整預緊式、單螺母變位導程預緊式和單螺母滾珠過盈預緊式（具體看課本32頁）

8.滾珠絲杠副支撐方式：單推-單推式、雙推-雙推式、雙推-簡支式、雙推自由式（課本34頁）

9.預拉伸安裝原因：絲杠的軸承組合及軸承座以及其他零件的連續剛性不足，將嚴重影響滾珠絲杠福的傳動精度和剛度。

10.齒輪傳動間隙的調整方法：

（1）圓柱齒輪傳動：偏心套調整法、軸向墊片調整法、雙片薄齒輪錯齒調整法

（2）斜齒輪傳動：與錯齒調整法基本相同

撓性傳動部件和間歇傳動部件了解一下，可能會考填空和判斷（課本45—49頁）

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11.導向支撐部件的作用是支撐和限制運動部件按給定的運動要求和規定的運動方向運動。這樣的部件通常稱導軌副，簡稱導軌。

12.導軌副應滿足的基本要求：導向精度、剛度、精度的保持性、運動的靈活性和低速運動的平穩性、對溫度的敏感性和結構工藝性。

13.爬行現象產生的原因：摩擦系數隨運動速度的變化和傳動系統的剛性不足。

14.防止爬行現象的措施：采用滾動導軌、靜壓導軌、卸荷導軌、貼塑料層導軌等；在普通滑動導軌上使用含有極性添加劑的導軌油；用減小結合面、增大結構尺寸、縮短傳動鏈、減少傳動副等方法來提高傳動系統的剛度。

15.導向精度是指導軌按給定方向作直線運動的準確程度。導向精度高低取決于導軌的結構類型，導軌的幾何精度和接觸精度，導軌的配合間隙、膜剛度，導軌和基礎件的剛度和熱變形等。

16.直線運動導軌的幾何精度描述指標：

（1）導軌在垂直平面內的直線度（即導軌縱向直線度）

（2）導軌在水平平面內的直線度（即導軌橫向直線度）（3）兩導軌面間的平行度，也叫扭曲度。

17.精度的保持性主要取決于導軌的耐磨性。18.導軌副截面形狀及其特點（54、55

19.導軌副材料的選擇（58頁）

1.部位的能量轉換部件。

2.，液動式（ABS），氣動式。

3.響應快，易與

4.掌握91頁表3.1

5.：慣量小，動力大；體積小，重量輕；

6.（99頁）

7.100頁圖3.5）：VT1.VT3基極加正向脈沖 VT2，VT4 加沖，則VT1.VT3導通，VT2，VT4截止。電流沿+90v→cd→M→b→VT3→a→0V流通，電動機正轉。

VT2，VT1.VT3基極加負向脈沖 電動機反轉。

（注意看課本99頁）

8.步進電機的定義：步進電機是將電脈沖信號轉換成機械角位移的執行元件。

9.步進電機的特點（為什么步進電機在不需反饋的開環作用下就能精確控制？）：①步進電機的工作狀態不易受各種干擾因素的影響。②步進電機的步距角有誤差，轉子轉過一定步數后也會出現累積誤差，但轉子轉過一轉以后，其累積誤差為“零”，因此不會有長期誤差。③控制性能好，在起動、停止、反轉時不易“丟步”。

10.步進電機的種類：可變磁阻（定子，轉子有鐵心構成，無永磁鐵）

永磁（轉子采用永久磁鐵，定子用軟磁鋼）

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混合型（轉子上嵌有永久磁鐵）

11.步進電機工作原理（書上106頁圖3.13）

（1）A相通電1、3齒與A相對齊初始穩定平衡位置（空載）

（2）由A相通電切換到B相通電，轉子逆時針轉過30度

（3）由B相切換到C相通電，轉子逆時針轉過30度

其步進角為30度

通電方式為A-B-C-A(三相單三拍)

以上為步進電機工作過程(三相單三拍),其余類型的寫法與其相似.步距角的計算（見書107頁）

12.步進電機的運行特性

（1）分辨率 ：步距角α越小，分辨率越高。

（2）靜態特性：

當電度角θe=±90o,其靜態轉矩為最大靜轉矩。

步進電機的靜態穩定區為-π＜θe＜π

（3）動態特性（109頁）

13.14.實現脈沖環形分配的方法?（1）采用計算機軟件

（2（3

功率放大電路：斬波恒流功率放大電路（課本116-11815.掌握圖3.20、

第四篇：機電一體化考試試題

2013--2014機電一體化期末考試試題

一、填空題（每空1分，共25空，共25分）

1.機電一體化是以和電產品發展過程中相互交叉、相互滲透而形成的一門新興邊緣性技術學科。

2.傳感器的靜態特性的主要技術指標有、等。

3.磁珊的測量方法有

4.以信息處理系統為中心，將接口分為

5.系統特性的參數有

6.步進電動機的主要性能參數有

7.總傳動比分配原則有。

8.圓柱齒輪傳動間隙調整方法包括等。

9.導軌副間隙常用的調整方法有

二、簡答題（每題5分，共6題，共30分）

1.簡述莫爾條紋的特點。

2.簡述數字濾波的常用方法。

3.試說明步進電動機的啟動頻率和運行頻率，并解釋啟動頻率小于運行頻率的原因。

4.試說明同步帶傳動的優點。

5.簡述諧波齒輪傳動的組成及優點。

6.簡要說明滾珠絲杠副預緊的作用及其方法。

三、畫圖題（每題15分，共2題，共30分）

1.簡述機電一體化系統的構成，并用方框圖表示出來。

2.試說明自動控制系統的組成，并用方框圖表示出來。

四、計算題（每題15分，共1題，共15分）

1.一臺5相反應式步進電動機，采用5相10拍運行方式時，歩距角為1.5°，若脈沖電源的頻率為 3000Hz，請問轉速是多少？

第五篇：機電一體化技術考試總結

1.機電一體化的定義：機電一體化技術是將機械技術、電工電子技術、微電子技術、信息機電一體化技術、傳感器

技術、接口技術、信號變換技術等多種技術進行有機地結合，并綜合應用到實際中去的綜合技術。

2.機電一體化的幾個要素：機械本體、動力與驅動部分、執行機構、傳感器檢測部分、控制及信息處理部分。

3.機電一體化系統的組成：機械本體、動力與驅動、傳感器檢測部分、執行機構、控制及信息單元、接口耦合與能

量轉換、信息控制、運動傳遞。

4.機電一體化關鍵技術：機械技術、計算機與信息處理技術、自動控制技術、傳感與檢測技術、伺服傳動技術、系

統總體技術。

5.機電一體化技術與其它技術的區別：

1)與傳統機電技術的區別：傳統機電技術的操作控制主要通過具有電磁特性的各種電器來實現，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。

2)與并行工程的區別：機電一體化技術將機械技術、微電子技術、控制技術和檢測技術在設計和制造階段就有

結合在一起，十分注意機械和其他部件之間的相互作用。而并行工程將上述各種技術盡量在各自范圍內齊頭并進，只在不同技術內部進行設計制造，最后通過簡單疊加完成整體裝置。

3)與自動控制技術的區別：自動控制技術的側重點是討論控制原理、控制規律、分析方法和自動系統的構造等。

機電一體化技術將自動控制原理及方法作為重要支撐技術，將自控部件作為重要控制部件應用自控原理和方法，對機電一體化裝置進行系統分析和性能測算。

4)與計算機應用技術的區別：機電一體化技術只是將計算機作為核心部件應用，目的是提高和改善系統性能。

計算機在機電一體化系統中的應用僅僅是計算機應用技術的一部分，它還在辦公、管理及圖像處理等方面得到廣泛應用。機電一體化技術研究的是機電一體化系統，而不是計算機應用本身。

6.機電一體化系統產品開發的類型：開發性設計、適應性設計、變參數設計。

7.機械傳動部分：

1)基本要求：高精度、快速響應、穩定性良好。

2)組成：傳動機構、導向機構、執行機構。

3)總傳動比的確定：i??m

?L?'?m'?L?''?m''?L

8.傳動鏈的級數和各級傳動比的分配：

1)等效轉動慣量的最小原則：小功率傳動裝置：i=i1*i2*i3前小后大原則；

大功率傳動裝置：i=i1*i2*i3前大后小原則；

2)質量最小原則：

3)輸出軸轉角誤差最小原則：

9.死區：啟動的時候無法克服阻力的現象。

爬行：周期性時停時走或時慢時快的運動現象。

空回：就是當主傳動機構改變運動方向時,從動機構滯后的一種現象。

10.機械性能參數對系統性能的影響：

1)阻尼的影響：當阻尼比ξ=0時，系統處于等幅持續震蕩狀態；當ξ>=1時，系統為臨界阻尼或過阻尼系統；

當0<ξ<1時系統為欠阻尼系統。所以在系統設計時一般取0.5<ξ<0.8的欠阻尼系統，既能保證震蕩在一定范圍內，過渡過程平穩，過渡時間較短，又具有較高的靈敏度。

2)摩擦影響：引起動態滯后，降低系統的響應速度，導致系統誤差和低速爬行。

3)彈性變形的影響：通常采取提高系統剛度，增加阻尼，調整機械構件和自振頻率等方法來提高系統的抗震性，防止諧振的發生。

4)慣量的影響：轉動慣量對私服系統的精度、穩定性、動態響應都有影響。慣量大，系統的機械常數大，響應

慢，使系統的震蕩增強，穩定性下降；系統的固有頻率隨之下降，容易產生諧振，因而限制了伺服帶寬，影響了伺服精度和響應速度。系統設計時在不影響系統剛度的條件下，應盡量減小慣量。

11.間隙問題：

1)直齒圓柱齒輪消間隙法：偏心軸套調整法、雙片薄齒輪錯齒調整法。

2)斜齒輪傳動機構：墊片調整法、軸向壓簧調整法。

3)錐齒輪傳動機構：軸向壓簧調整法、周向彈簧調整法。

4)齒輪齒條傳動：雙片薄齒輪錯齒調整法。

5)螺旋傳動消隙法：利用單向作用力、利用調整螺母、利用塑料螺母。

6)滾珠絲杠消隙法：墊片調隙式、螺紋調隙式、齒差調隙式。

12.螺旋傳動的特點：降速傳動比大、具有增力作用、能自鎖、效率低磨損快。

滾珠螺旋傳動的特點：運動效率高、運動精度高、具有傳動的可逆性，但不能自鎖、制造工藝復雜，成本高，但使用壽命長，維護簡單。

13.滾珠循環方式：內循環、外循環（螺旋槽式、插管式、端蓋式）

滾動化發展：滾珠導軌、滾柱導軌、靜壓導軌。

14.檢測系統：

1)檢測的作用：用于檢測相關外界環境及產品自身狀態，為控制環節提供判斷和處理依據的信息反饋環節。

2)常用傳感器的工作原理及適用場合：

電位器傳感器：變電阻原理，作用測大行程往返式位移；

渦流式傳感器：測位移，分為高頻和低頻；

光柵位移傳感器：測測位移。

轉速傳感器：編碼器測轉速，電渦式轉速傳感器（非接觸式），必須有槽才能用；遮斷式光電開關，反射

型光電開關，定區域式光電開關（流水線計數），霍爾傳感器。

加速度傳感器：最常用壓電式；電容式。

流體壓強傳感器：膜式壓強傳感器，筒式壓強傳感器。

3)檢測的器具：傳感器。

4)傳感器的構成：敏感元件、傳感原件、基本轉換電路。

5)傳感器的分類：按測定對象：位移、力、力矩、轉速、振動、加速度、溫度、壓力、流量、流速；

按原理分：電阻、電容、電感、光柵、熱電偶、超聲波。

6)穩定性包括：穩定度、環境影響量。

7)傳感器的性能靜態：線性度、靈敏度、遲滯、重復性、分辨率、零漂、分辨力、重復特性、精度。

傳感器的動態特性：傳感器測量動態信號時，輸出對輸入的響應特性。

8)壓電效應：當某些材料在某一方向被施加壓力或拉力時，會產生變形，并且在材料的某一相對表面產生符號

相反的電荷，當去掉外力后，它又重新回到不帶電狀態，這種現象稱為壓電效應。

9)電渦流效應：當線圈輸入一交變電流時便產生交變磁通量，金屬板在此交變磁場中會產生感應電流，這種電

流在金屬體內是閉合的，所以稱之為渦電流或渦流。

10)霍爾效應：半導體薄片置于磁感應強度為B的磁場中，磁場方向垂直于薄片，當有電流I通過薄片時，在垂

直于電流和磁場的方向上將產生電動勢E，這種現象稱為霍爾效應。

15.控制原理：

1)典型控制環節：比例環節、積分環節、微分控制、慣性環節。

2)典型調節方法：開環控制、閉環控制、階躍響應、PI、PD、PID。PID（比例-積分-微分）

3)機電一體化中的工業控制計算機：單片微型計算機、可編程控制器、總線工控機。

16.伺服控制：

1)伺服系統的原理：伺服控制系統是一種能夠跟蹤輸入的指令信號進行動作，從而獲得精確地位置、速度及動

力輸出的自動控制系統。

2)伺服系統組成部分：比較環節、控制器、執行環節、被控對象、檢測環節。

3)伺服執行原件：交流電機、直流電機、步進電機。

4)

5)

6)

7)伺服系統技術要求：調速范圍寬并且穩定，位置精度高0.01—0.001，穩定性好、響應速度快。直流伺服電機特點：響應快、精度高、但需要維護，交流伺服電機不需要維護，其他同直流。步進電機：反應式、永磁式、混合式。步距誤差直接影響執行部件的定位精度。

步距角可以用下公式計算：a=360o/kmzm相數z齒數單向雙相通電k=1，單雙向輪流通電k=2。

8)最大靜轉矩：是指步進電機在某相始終通電而處于靜止不動狀態所能承受的最大外加轉矩。

9)最高運行頻率：步進電機不失步的情況下輸入的最高脈沖數。

10)步進電機參數術語：步距角、拍數（單三拍、雙三拍、六拍）、相數、定位轉矩、靜轉矩。

11)步進電機工作原理性能：步進電機是將電脈沖信號轉變為角位移或線位移的開環控制元步進電機件。在非超

載的情況下，電機的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數，而不受負載變化的影響，當步進

驅動器接收到一個脈沖信號，它就驅動步進電機按設定的方向轉動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉是以固定的角度一步一步運行的。可以通過控制脈沖個數來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉動的速度和加速度，從而達到調速的目的。

12)步進電機特性：步距誤差、最大靜轉矩、啟動矩頻特性、運行矩頻特性、最大相電壓相電流、最高運行頻率。

13)步進電機控制與驅動：單電源驅動電路、雙電源驅動電路、斬波限流驅動電路。

14)步進電機的矩頻特性：步進電機連續運行時所能接受的最高工作頻率，他與步距角一起決定執行部件的最大

運行速度。

15)步進電機的調節特性：

17.干擾：

1)干擾三要素：干擾源、傳播途徑、接收載體。

2)抗干擾的措施：屏蔽、隔離、濾波、接地、軟件處理等。

3)干擾存在的形式：串模干擾、共模干擾。

4)干擾的耦合模式：靜電干擾、磁場耦合干擾、漏電耦合干擾、共阻抗干擾、電磁輻射干擾。

18.符號：

1)FMC：柔性制造單元

FMS：柔性制造系統

FML：柔性制造線

FAL：柔性裝配線

CIMS：計算機集成制造系統

RGV：有軌小車

AGV：自動導向小車 CAE：計算機輔助工程

CAPP：計算機輔助工藝編制

CAQ：機輔助質量管理

2)CIMS的功能構成：管理功能、設計功能、制造功能、質量控制功能、集成控制與網絡功能、3)機器人共同點：機器人的動作機構具有類似與人或其他生物的某些器官的功能、是一種自動機械裝置，可以

在無人參與下（獨立性），自動完成多種操作或動作功能，既具有通用性。可以在編程，程序流程可變，既具有柔性（適應性）、具有不同程度的智能型。

4)機器人的機械配置形式最常見的是坐標：直角坐標、圓柱坐標、極坐標、關節型、平面關節型。

5)電火花加工必備條件：與工件的被加工表面之間必須保持一定間隙、必須在有一定絕緣性能的液體介質中進

行、必須采用脈沖電源。

6)刀具磨損破損檢測方法： 刀具、工件尺寸及相對距離測定法、放射線發、電阻法、光學圖像法、切削力法、切削溫度法、切削功率法、振動法、噪聲分析法、聲發射法、加工表面粗糙度法。

7)自動化制造系統常用輔助設備：清洗站、去毛刺設備、切削和冷卻液的處理。

例題1已知一傳動系統JL=2000kg*m2,Jm=500 kg*m2,傳動級數為n=3，試按傳動慣量最小原則，確定各級傳動比。

解：由負載角加速度最大原則確定總傳動比，i=

由等效轉動慣量最小原則分配

2?3?13JLJm?2000500?2 1

i1?2

i2?2(2?1)3*i23?1(2?1)3?1.346 2*(i32)2

2?1=1.28 22(3?1)

3i3?2*(i3)2?1=1.16

驗算i=i1*i2*i3≈2滿足設計要求。

參考：

1.控制及信息處理單元一般由控制計算機、控制軟件和硬件接口電路組成。2.機電一體化是從系統的觀點出發機械技術 檢測技術 伺服技術信息技術等在系統工程的基礎上有機的加以綜合，實現整個機械系統協 調工作而建立的一門新的科學技術。3.機電一體化產品按用途可以劃分為民用機電一體化、辦公機電一體化 和 產業機電一體化 產品。4.機電一體化系統設計的質量管理主要體現在質量目標管理、實行可行性設計和進行設計質量評審三個方面。5.機電一體化系統中，機械傳動要滿足伺服控制在精度、穩定性 和 快速響應性-等方面的要求。6.機電一體化的機械系統設計主要包括兩個環節靜態設計、動態設計。7.在機電一體化系統的驅動裝置中，位于前向通道閉環之內的環節，其誤差的低頻分量對輸出精度基本無影響，而誤差的高頻分量-影 響系統的輸出精度。8.機電一體化系統，設計指標和評價標準應包括性能指標 系統功能 使用條件 經濟效益 9.機電一體化系統中常見的軸承包括滾動軸承 滑動軸承 靜壓軸承 磁軸承。10.機電一體化系統一般由機械本體 動力與驅動、接口、執行機構 傳感器檢測部分 控制及處理部分等部分組成。11.在機電一體化中傳感器輸出電信號的參量形式可以分為: 電壓輸出 電流輸出 頻率輸出三種形式。12.機電一體化產品中需要檢測的物理量分成電量和非電量兩種形式。13.機電一體化機械系統應具有良好的侍服性能，要求機械傳動部件轉動慣量小、阻力合理 阻尼合理 剛度大 抗振性好 間隙小 并滿足 小型、輕量等要求。14.機電一體化的核心是（控制器）15.機電一體化技術歸納為機械技術 檢測傳感技術 信處理技術 自動控制技術 伺服傳動技術和系統總體技術六個方面。16.從控制角度講，機電一體化可分為開環控制系統和閉環控制系統。17.擬定機電一體化系統的設計方案的方法有替代法、整體法、組合法。18.下列不屬于機電一體化系統（產品）設計方案的常用方法（個別設計法）A 替代法 B 整體設計法 C 組合法 19.衡量機電一體化系統可靠性高低的數量指標有概率指標和壽命指標。20.市場預測主要包括定期預測 和定量預測方法。21.在多級傳動中，為了減小傳動誤差，傳動比的分配應遵守前小后大 原則。22.當負載折算到電機軸上的慣量等于轉子慣量 時，系統能達到慣性負載和驅動力矩的最佳匹配。23.機械傳動系統中，影響系統傳動精度的誤差可分為傳動誤差 和回程誤差兩種。24.步進電動機又稱電脈沖馬達是通過脈沖的數量決定轉角位移的一種伺服電動機。25.對于交流感應電動機其轉差率s的范圍為0

63.從電路上隔離干擾的三種常用方法是: 光電隔離，變壓器隔離，繼電器隔離。64.工作接地分為一點接地 多點接地。

65.某4極交流感應電機，電源頻率為50Hz，轉速為1470r/min，則轉差率為0.02。66.一般來說，伺服系統的基本組成為控制器 功率放大器 執行機構 和檢測裝置等四大部分組成。67.實現步進電動機通電環形分配的三種常用方法是：1采用計算機軟件分配器 2小規模集成電路搭接的硬件分配器 3專用模塊分配器。