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1、机电一体化技术考试总结 1.机电一体化的定义：机电一体化技术是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息机电一体化技术、传感器 技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。 2.机电一体化的几个要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感器检测部分、限制及信息处理部分。 3.机电一体化系统的组成：机械本体、动力与驱动、传感器检测部分、执行机构、限制及信息单元、接口耦合与能 量转换、信息限制、运动传递。 4.机电一体化关键技术：机械技术、计算机与信息处理技术、自动限制技术、传感与检测技术、伺服传动技术、系 统总体技术。 5.机电一体化技术与其它技术的区
2、分： 1) 与传统机电技术的区分：传统机电技术的操作限制主要通过具有电磁特性的各种电器来实现，在设计中不考 虑或很少考虑彼此间的内在联系；机械本体和电气驱动界限分明，整个装置是刚性的，不涉及软件和计算机限制。机电一体化技术以计算机为限制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间的相互作用和影响，整个装置在计算机限制下具有肯定的智能性。 2) 与并行工程的区分：机电一体化技术将机械技术、微电子技术、限制技术和检测技术在设计和制造阶段就有 结合在一起，非常留意机械和其他部件之间的相互作用。而并行工程将上述各种技术尽量在各自范围内齐头并进，只在不同技术内部进行设计制造，最终通过简洁叠加完成整体装置。
3、 3) 与自动限制技术的区分：自动限制技术的侧重点是探讨限制原理、限制规律、分析方法和自动系统的构造等。 机电一体化技术将自动限制原理及方法作为重要支撑技术，将自控部件作为重要限制部件应用自控原理和方法，对机电一体扮装置进行系统分析和性能测算。 4) 与计算机应用技术的区分：机电一体化技术只是将计算机作为核心部件应用，目的是提高和改善系统性能。 计算机在机电一体化系统中的应用仅仅是计算机应用技术的一部分，它还在办公、管理及图像处理等方面得到广泛应用。机电一体化技术探讨的是机电一体化系统，而不是计算机应用本身。 6.机电一体化系统产品开发的类型：开发性设计、适应性设计、变参数设计。 7.机械传动
4、部分： 1) 基本要求：高精度、快速响应、稳定性良好。 2) 组成：传动机构、导向机构、执行机构。 3) 总传动比的确定：i=qm qL=qmqL=qmqL 8.传动链的级数和各级传动比的安排： 1) 等效转动惯量的最小原则：小功率传动装置：i=i1*i2*i3前小后大原则； 大功率传动装置：i=i1*i2*i3前大后小原则； 2) 质量最小原则： 3) 输出轴转角误差最小原则： 9.死区：启动的时候无法克服阻力的现象。 爬行：周期性时停时走或时慢时快的运动现象。 空回：就是当主传动机构变更运动方向时,从动机构滞后的一种现象。 10.机械性能参数对系统性能的影响： 1) 阻尼的影响：当阻尼比=
5、0时，系统处于等幅持续震荡状态；当=1时，系统为临界阻尼或过阻尼系统； 当0 2) 摩擦影响：引起动态滞后，降低系统的响应速度，导致系统误差和低速爬行。 3) 弹性变形的影响：通常实行提高系统刚度，增加阻尼，调整机械构件和自振频率等方法来提高系统的抗震性， 防止谐振的发生。 4) 惯量的影响：转动惯量对私服系统的精度、稳定性、动态响应都有影响。惯量大，系统的机械常数大，响应 慢，使系统的震荡增加，稳定性下降；系统的固有频率随之下降，简单产生谐振，因而限制了伺服带宽，影响了伺服精度和响应速度。系统设计时在不影响系统刚度的条件下，应尽量减小惯量。 11.间隙问题： 1) 直齿圆柱齿轮消间隙法：偏心
6、轴套调整法、双片薄齿轮错齿调整法。 2) 斜齿轮传动机构：垫片调整法、轴向压簧调整法。 3) 锥齿轮传动机构：轴向压簧调整法、周向弹簧调整法。 4) 齿轮齿条传动：双片薄齿轮错齿调整法。 5) 螺旋传动消隙法：利用单向作用力、利用调整螺母、利用塑料螺母。 6) 滚珠丝杠消隙法：垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式。 12.螺旋传动的特点：降速传动比大、具有增力作用、能自锁、效率低磨损快。 滚珠螺旋传动的特点：运动效率高、运动精度高、具有传动的可逆性，但不能自锁、制造工艺困难，成本高，但运用寿命长，维护简洁。 13.滚珠循环方式：内循环、外循环（螺旋槽式、插管式、端盖式） 滚动化发展：滚珠导轨、滚
7、柱导轨、静压导轨。 14.检测系统： 1) 检测的作用：用于检测相关外界环境及产品自身状态，为限制环节供应推断和处理依据的信息反馈环节。 2) 常用传感器的工作原理及适用场合： 电位器传感器：变电阻原理，作用测大行程来回式位移； 涡流式传感器：测位移，分为高频和低频； 光栅位移传感器：测测位移。 转速传感器：编码器测转速，电涡式转速传感器（非接触式），必需有槽才能用；遮断式光电开关，反射 型光电开关，定区域式光电开关（流水线计数），霍尔传感器。 加速度传感器：最常用压电式；电容式。 流体压强传感器：膜式压强传感器，筒式压强传感器。 3) 检测的器具：传感器。 4) 传感器的构成：敏感元件、传感
8、原件、基本转换电路。 5) 传感器的分类：按测定对象：位移、力、力矩、转速、振动、加速度、温度、压力、流量、流速； 按原理分：电阻、电容、电感、光栅、热电偶、超声波。 6) 稳定性包括：稳定度、环境影响量。 7) 传感器的性能静态：线性度、灵敏度、迟滞、重复性、辨别率、零漂、辨别力、重复特性、精度。 传感器的动态特性：传感器测量动态信号时，输出对输入的响应特性。 8) 压电效应：当某些材料在某一方向被施加压力或拉力时，会产生变形，并且在材料的某一相对表面产生符号 相反的电荷，当去掉外力后，它又重新回到不带电状态，这种现象称为压电效应。 9) 电涡流效应：当线圈输入一交变电流时便产生交变磁通量，
9、金属板在此交变磁场中会产生感应电流，这种电 流在金属体内是闭合的，所以称之为涡电流或涡流。 10) 霍尔效应：半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，当有电流I通过薄片时，在垂 直于电流和磁场的方向上将产生电动势E，这种现象称为霍尔效应。 15.限制原理： 1) 典型限制环节：比例环节、积分环节、微分限制、惯性环节。 2) 典型调整方法：开环限制、闭环限制、阶跃响应、PI、PD、PID。PID（比例-积分-微分） 3) 机电一体化中的工业限制计算机：单片微型计算机、可编程限制器、总线工控机。 16.伺服限制： 1) 伺服系统的原理：伺服限制系统是一种能够跟踪输入的指令信号进行
10、动作，从而获得精确地位置、速度及动 力输出的自动限制系统。 2) 伺服系统组成部分：比较环节、限制器、执行环节、被控对象、检测环节。 3) 伺服执行原件：沟通电机、直流电机、步进电机。 4) 5) 6) 7) 伺服系统技术要求：调速范围宽并且稳定，位置精度高0.010.001，稳定性好、响应速度快。 直流伺服电机特点：响应快、精度高、但须要维护，沟通伺服电机不须要维护，其他同直流。 步进电机：反应式、永磁式、混合式。 步距误差干脆影响执行部件的定位精度。 步距角可以用下公式计算：a=360o/kmzm相数z齿数单向双相通电k=1，单双向轮番通电k=2。 8) 最大静转矩：是指步进电机在某相始终
11、通电而处于静止不动状态所能承受的最大外加转矩。 9) 最高运行频率：步进电机不失步的状况下输入的最高脉冲数。 10) 步进电机参数术语：步距角、拍数（单三拍、双三拍、六拍）、相数、定位转矩、静转矩。 11) 步进电机工作原理性能：步进电机是将电脉冲信号转变为角位移或线位移的开环限制元步进电机件。在非超 载的状况下，电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载改变的影响，当步进 驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的。可以通过限制脉冲个数来限制角位移量，从而达到精确定位的目的；同时可以通过
12、限制脉冲频率来限制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 12) 步进电机特性：步距误差、最大静转矩、启动矩频特性、运行矩频特性、最大相电压相电流、最高运行频率。 13) 步进电机限制与驱动：单电源驱动电路、双电源驱动电路、斩波限流驱动电路。 14) 步进电机的矩频特性：步进电机连续运行时所能接受的最高工作频率，他与步距角一起确定执行部件的最大 运行速度。 15) 步进电机的调整特性： 17.干扰： 1) 干扰三要素：干扰源、传播途径、接收载体。 2) 抗干扰的措施：屏蔽、隔离、滤波、接地、软件处理等。 3) 干扰存在的形式：串模干扰、共模干扰。 4) 干扰的耦合模式：静电干扰、磁场耦合
13、干扰、漏电耦合干扰、共阻抗干扰、电磁辐射干扰。 18.符号： 1) FMC：柔性制造单元 FMS：柔性制造系统 FML：柔性制造线 FAL：柔性装配线 CIMS：计算机集成制造系统 RGV：有轨小车 AGV：自动导向小车 CAE：计算机协助工程 CAPP：计算机协助工艺编制 CAQ：机协助质量管理 2) CIMS的功能构成：管理功能、设计功能、制造功能、质量限制功能、集成限制与网络功能、 3) 机器人共同点：机器人的动作机构具有类似与人或其他生物的某些器官的功能、是一种自动机械装置，可以 在无人参加下（独立性），自动完成多种操作或动作功能，既具有通用性。可以在编程，程序流程可变，既具有柔性（适
14、应性）、具有不同程度的智能型。 4) 机器人的机械配置形式最常见的是坐标：直角坐标、圆柱坐标、极坐标、关节型、平面关节型。 5) 电火花加工必备条件：与工件的被加工表面之间必需保持肯定间隙、必需在有肯定绝缘性能的液体介质中进 行、必需采纳脉冲电源。 6) 刀具磨损破损检测方法： 刀具、工件尺寸及相对距离测定法、放射线发、电阻法、光学图像法、切削力法、 切削温度法、切削功率法、振动法、噪声分析法、声放射法、加工表面粗糙度法。 7) 自动化制造系统常用协助设备：清洗站、去毛刺设备、切削和冷却液的处理。 例题1已知一传动系统JL=2000kg*m2,Jm=500 kg*m2,传动级数为n=3，试按传动惯量最小原则，确定各级传动比。 解：由负载角加速度最大原则确定总传动比，i= 由等效转动惯
