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1、一，名词解释：1,机电一体化：是在机械的主功能，动力功能，信息功能和控制功能上引进微电子技术， 并将机械装置与电子装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。2,接口：各要素和子系统的相接处必须具备一定的联系条件，这个联系条件通常被称为接 口。3,机电接口 ：机电接口是指机电一体化的机械装置与控制微机间的接口。4,伺服系统：亦称随动系统，是一种能够跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的 位置、速度或力输出的自动控制系统。二，填空：1 ,工业三大要素：物质，能量，信息2,五种内部功能：主功能，动力功能，检测功能，控制功能，构造功能3,六个基本要素：机械本体，动力源，检测与传感装置，控制
2、与信息处理装置， 执行机构， 接口4,机电一体化六个共性关键技术 ：机械技术，计算机与信息处理技术，检测与传感技术， 自动控制技术，伺服驱动技术，系统总体技术5,机电一体化产品可分为：功能附加型，功能替代型，机电融合型6,对机械系统的基本要求（顺序）：高精度，快速响应，良好稳定性7,传动机构性能要求： 转动惯量小，刚度大，阻尼合适，摩擦小，间隙小8,无侧隙齿轮传动机构传动方法 ：偏心轴套调整法，双薄片齿轮错齿调整法， 斜齿轮传动方 法垫片调整法，轴向压簧调整法9,齿轮传动三原则：1,最小等效转动惯量原则（前小后大）2,重量最轻原则（前大后小）3,输出轴转角误差最小原则（前小后大）10,以控制微
3、机接口为出发点，接口分为人机接口，机电接口，人机接口包括输入接口，输出接口，机电接口包括信息采集接口，控 制量输出接口11,引线有：共阴极，共阳极12,机电接口按信息传递方向可分为信息采 集接口，控制量输出接口13, A/D转换器常用的有双积分式，逐次比较式两种14,机电一体化检测系统 在性能方面基本要求是精度、灵敏度和分辨率高；线性、稳定性和重复性好；抗干扰能力强；静、动特性好。15,功放电路有两种：晶闸管功率放大器，晶体管脉冲宽度调制（ PWM）功率放大器16,伺服系统的基本类型：1）按被控量分：位置，速度，力等伺服系统2）按执行元件分：电气，液压，气动等伺服系统3）按控制方法分：开环，闭
4、环，半闭环17,伺服系统基本要求 （顺序）：高精度，快速响应，良好的稳定性18, PWM由：电压-脉宽变换器，开关功率放大器两部分组成。19,被控对象模型的辨识： 时域法采用阶跃信号或矩形脉冲作为实验信号；频率法采用正弦波信号对被控信号进行激励；统计法采用随机信号x （t）对被控对象进行激励三，简答题：1,滚珠丝杠副的特点？答：1.传动效率高2.运动具有可逆性 3.系统高度好4.传动精度高5.使用寿命长6.不能自锁7.制造工艺复杂2,机电一体化的实质： 应用系统工程的观点和方法来分析和研究机电一体化的设计与开 发，通过各种技术的有机结合，实现产品内部各组成部分的合理匹配和外部的整体效能最佳。3
5、,机械系统的组成和作用：1,传动机构作用是转速和转矩的变换器，是伺服系统中的 一部分；2,导向机构作用是支撑和导向；3,执行机构作用完成操作任务。4,同步齿形带传动机构的原理和优点：原理：利用齿形带的齿形与带轮的齿形依次相啮合传递运动和动力。优点：能方便的实现远距离传动，无相对滑动，平均传动精确， 齿形带强度高，厚度小，重量轻，载荷小，效率高。5,谐波齿轮减速器原理：6,导轨的基本要求：1,导向精度：动导轨沿支撑导轨运动的直线或圆度。2,耐磨性：导轨在长时间使用中，能否保持一定导向精度。3,疲劳和压溃：避免滚动导轨失效 4, 刚度：导轨受力变形影响导轨的导向精度及部件间相对位置。5,低速运动平
6、稳性：低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象；6,结构工艺性：要注意制造、调整维修方便，工艺性和经济性好7,滚动直线导轨特点：承载能力大，轨道采用圆弧形式，增大接触面积，提高承载能力； 刚性强，加预加载荷提高刚度；寿命长；传动平稳可靠；具有机构自调能力。8,接口由路静态和动态工作方式优点和缺点：静态，优点显示稳定，省时间，效率高；缺点扩展显示位数较多时，占用较多的 I/O 口；动态，优点减少I/O 口的数量，节省 了硬件费用；缺点为得到稳定显示，微机必须定期对显示器进行刷新扫描，这将占用 CPU大量时间，故动态显示主要适用于CPU相对不繁忙的场合。9,单向晶闸管导通和关断条件 ：导通条
7、件，在晶闸管阳极上加正向电压，同时在控制极 加上正向电压；关断的条件，当流过晶闸管的电流小于保持晶闸管导通所需电流时， 关断晶闸管。10,光电耦合器特点和结构：结构：结构由发光源和受光器两部分（引线，塑料，发光二级管，光敏晶体管，树脂）。特点：1）信号传递方式电-光-电，承受电压大，能实现强 电和弱电部分隔离，避免干扰由输出通道进入抑制微机；2）有抑制噪声干扰能力；3）作为开关时，耐用，可靠性高，高速响应时间快。11,步进电机组成分类和原理 ：组成：定子，转子；分类：单极性步进电机，双极性步进 电机通电步进电机；原理：12,影响静态特性因素：1）功放电路对机械特性影响（功放电路内阻使电动机机械
8、特性变软，应设法减小）；2）直流伺服电机内部摩擦对调整特性影响（由于f存在启动电压，电压值处于死区时，电机不转）；3）负载变动对调节特性影响（由于负载变动使用调节 曲线呈非线性，即当电枢处于死去时，电机不转）13, PWM晶体管放大器的工作原理、组成、分类 ：组成 一部分是电压一一脉宽变换器； 另一部分开关功率放大器；14,通过数学模型的步骤和方法：1）选择模型类型2）确定建模方法：分析法（机理模型）实验法（辨识模型）3）确定模型结构和参数。15, PID控制器优缺点即表达式：PID控制器是按比例、积分、微分控制规律设计的控制器1）比例控制（P）:放大器，优点增益 K越大调节作用越强，系统响应
9、越好，缺点 K值过 大会使系统不稳定，增大 K值能减小稳态误差，但无法消除；2）比例积分（PI）优点既有快速响应性，又可消除稳态误差；3）比例微分（PD）优点缩短瞬态响应过程，提高系统稳定性和精确性，缺点不能消除稳态误差；4） PID控制，集合以上所有优点，使系统稳态和动态性能及系统稳定性得意改善。二， 论述题1,输入接口接口设计原理及四项功能。原理：矩阵键盘由一组行线和一组列线交叉构成，行线接上拉拉电阻+5V,若有键按下，则行线列线短路，若将行线按入微机输入口，列线接入输出口，一次使Y0Y3为低电平，其他为高电平，对x0x3读取可确定键值，应进行机械消抖。四项功能：1）判断键盘上有无键闭合，
10、方法是在 P1.7P1.4上全为0.再t卖P1.3P1.0状态，若全部为1,则无键闭合：若不全 为1则有闭合键。2）判断闭合键键号：方法是对列线依次扫描3）去除键的机械抖动：方法是读得键号后延时 10ms,再次读键盘，若此键盘仍闭合则认为有效4）使控制微机对键的一次闭合仅作一次处理方法：是等待闭合键释放后再做处理。2,直流伺服电机结构、工作原理、类型、控制方式、静特性。 结构：磁极（定子），电枢（转子），电刷和换向器原理：当电枢绕组中通过直流电时， 在定子磁场的作用下就会产生带动负载旋转的电磁转矩， 驱动转子旋转。通过控制电枢绕组中电流的方向和大小，就可以控制直流伺服电动机的选装方向和速度。当
11、电枢绕组中电流为零时，伺服电动机则静止不动。类型：按定子磁地产生方式分， 永磁式和他励式；按电枢结构和形状分平滑式和空心电枢型， 有槽电枢型；按转子惯量大小分大惯量直流伺服电机，中惯量直流伺服电机， 小惯量直流伺服电机控制方式：1）电枢电压控制，即在定子磁场不变的情况下，通过控制施加在电枢绕组两端 的电压信号来控制电动机的转速和输出转矩；2）励磁磁场控制，即通过改变励磁电流的大小来改变定子磁场强度，从而控制电动机的转速和输出转矩。10机械系统的组成及各部分作用：传动机构，转速和转矩的变换器；导向机构，支撑和导向；执行机构，用以完成操作任务的11传动机构性能的要求：转动惯量小，刚度大，阻尼合适，
12、摩擦小，间隙小 滚珠丝杆副:12传动机构工作原理和特点：丝杠和螺母的螺纹滚道间置有滚珠，当丝杆或螺母转动时， 滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动产生滚动摩擦，为防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置。如反向器和特殊器，他们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。特点：传动效率高、运动具有可逆性、系统刚度好、传动精度高、使用寿命长、不能自锁、制造工艺复杂13轴向间隙：是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原 有间隙的总和14、施加预紧力的方法：双螺母预紧的方法15、双螺母预紧的方法应注意：预紧力大小必须合适， 应不超过最大轴向负载的三
13、分之一； 应特别注意减小丝杠安装部分的间隙，这些间隙预紧的方法是无法消除的，而它对传动精度有直接影响16、常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式三种：垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式17、主要尺寸：（由高到低）C D E F G H18、安装：1、支撑方式的选择（按其限制丝杠轴的轴向窜动情况分三种一端固定、一端自由F O 一端固定、一端防|动F- S两端固定F- F 2、制动装置：由于滚珠丝杠副的 传动效率高，又无自锁能力，故需要安装制动装置的满足其传动要求， 特别是其处于崔志传 动时19、同步齿形带传动机构：利用齿形带的齿形和带轮的轮齿依次相啮合传递运动和动力，它兼有带传动、齿轮传动及链传动的
14、优点导向机构设计：1、导轨的作用和分类：支撑和导向；滑动导轨和滚动导轨2、导轨的基本要求：承载能力大，刚性强寿命长、传动平稳可靠，具有结构自调整能力 接口技术1、接口： 一个机电一体化产品由机械分系统和微电子分系统（控制微机）两大部分组成， 二者分别由若干要素构成。各要素和子系统的相接口必须具备一定的联系条件，这个联系条件通常称为接口2、接口的分类：以控制微机为出发点，将接口分为人机接口与机电接口3、人机接口 ：操作者与机电系统主要是控制微机之间进行信息交换的接口，按信息的传递 方向输入接口和输出接口4、静态：七段LED显示器的接口路设计有两个任务提供正确的驱动逻辑提供LED显示器的工作电流5
15、、静态工作的优缺点：优点：显示稳定，只有在需要更新显示内容设计时，微机才执行， 显示更好的子程序， 因而大大节省了微机时间，提高了工作效率。缺点：是扩展显示器位数较多时，需要占用较多的 I/O 口 动态工作的优缺点：与静态工作方式相比，动态方式大大减少了所占用I/O 口的数量，节省了硬件费用，但是为得到稳定显示，微机必须定期对显示器进行刷新扫描，这将占用CPU大量时间，故动态显示方式主要使用于CPU相对并不繁忙的场6、点阵式LED显示器及接口设计：显示较复杂时，选用点阵式LED显示器做输出设备，点阵式LED显示器在行线与列线的每个交点上都装有一个发光二极管，正极接行引线，负极接列线的称为共阳极 LED点阵显示器；正极接列引线，负极接行引线的称为共阴极LED点阵显小命7、机电接口 ：指机电一体化产品中的机械装置与控制微机间的接口，按信息传递的方向有 信息采集接口和控制量输出接口8、信息采集通道中的 A/D转换接口设计：分为双积分式和逐次比较式9、常用电力电子器件： 单向晶闸管：又称可控硅。单向晶闸管SCR由三部分组成，阳极A、阴极K、门极（控制极G）。导通条件是指闸管从阻断到导通所需的条件，这个条件是 在晶闸管
