机电一体化要点

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1、.填空1. 机电一体化技术是 机械学与 电子学的结合；一个较完善的机电一体化系统包含： 机械本体、动力与驱动装置、执行机构、传感与检测部分和控制与信息处理 五部分。2. 机电一体化系统包括机械技术、检测技术、伺服技术、计算机与信息处理技术、 自 动控制技术和系统总体技术信息处理技术、总体等相关技术。3机电一体化系统对机械传动总传动比确定的最佳选择方案有转动惯量原则、输出轴转 角误差最小原则、质量最小原则。4. 机电一体化系统由计算机、动力源、执行元件、传感器、和机构五大要素组成5. 机电一体化系统的接口有变换调整和输入输出两大功能。6变换调整功能有 零接口、无源接口、有源接口、智能接口四种接口

2、，输入输出功能分 为机械接口、物理接口、信息接口、和环境接口 -四种接口。7.工业三大要素 物质、信息、能量。&机电一体化系统的共性关键技术有检测传感技术、信息技术、自动控制技术、伺服驱 动技术、精密机械技术、系统总体技术。9导轨由 承导件 和 运动件 组成。10. 导轨的种类：滑动导轨、滚动导轨、流体介质摩擦导轨、气体液体导轨、弹性摩擦导 轨。11. 轴系部件的设计的基本要求有 方向精度和置中精度、摩擦阻力距的大小、许用载荷、 对温度的敏感性、耐磨性及磨损的可补偿性、抗震性、成本。12. 机电一体化系统对传动机构的基本要求有精密化、高速化、小型轻量化。13. 机电一体化系统执行元件可分为电动

3、式、液动式和气动式。14. 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有 外循环 和两种。15. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括 性能指标、系统功能、使用条 件、经济效益。16. 在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和精度， 并尽量高伺服系统的响应速度。17. 机电一体化系统（产品）设计类型大致可分为开发性设计、适应性设计、变参数 设计。12. 在应用力一电压相似原理建立机械系统数学模型时，力对应电压、位移对应电荷、 速度对应电流、质量对应电感、粘滞阻尼系数对应电阻、弹簧柔度对应电容、自 由度对应闭合回路。13. 传感器的灵敏度反映了被测量的数值处在稳定状态时，输出量的变

4、化量与输入量 的变化量的比值。14. 电容式位移传感器是将被测物理量转换为电容量变化的装置。15. 测速发电机的负载电阻越大，其线性度越好。17.步进电机的步距角指在一个电脉冲的作用下，电机转子转过的角位移。18谐波齿轮传动的三个主要部件是：刚轮、柔轮和谐波发生器。19.直流伺服电机的机械特性指当控制电压U一定时，电磁转矩与转速之间的关系: 调节特性指在 输出转矩 一定时，转速 与 控制电压 之间的关系。20顺序控制系统是按照预先规定的次序完成一系列操作的系统，顺序控制器通常用PLC。21. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角9=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是20 mm。2

5、2. 连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制 每一个轴的位置和速度，使它们同步协调到达目标点。某4极交流感应电机，电源频率为50Hz，转速为1470r/min,则转差率为0.02。23. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数增加而减小。24. 累计式定时器工作时有2种。25. 复合控制器必定具有前馈控制器。26. 钻孔、点焊通常选用简单的直线运动控制类型。27. 实现步进电动机通电环形分配的三种常用方法是采用计算机软件分配器、小规模集成电路搭接的硬件分配器、专用模块分配器。28. 抑制电磁干扰的常用方法有 屏蔽、隔离、滤波、接地、合理布局 和 软件抗干扰 技术 。29. 实现

6、步进电动机通电环形分配的三种常用方法是 采用计算机软件分配器、小规模 集成电路搭接的硬件分配器、专用模块分配器。30. 抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、隔离、滤波、接地、合理布局和软件抗干扰技术 。二、简述题1 机电一体化：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微电子技术结合而构成的系统的总称2. 自动控制：由控制装置自动进行操作的控制。3. 开环控制系统：无反馈的控制系统。4. 逆变器： 把固定的直流电变成固定或可调的交流电的 DC/AC 变流器。5. PWM：通过调节脉冲的宽度改变负载电压平均值的脉宽调制斩波器。6. 伺服控制系统是一种能够跟

7、踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度 及动力输出的自动控制系统。7. 闭环控制系统是指具有反馈的控制系统。1. 简述机电一体化系统的特点？ 机电一体化系统的一大特点是由于机电一体化系统的微电子装置取代了人对机械的绝大部分的控制，并加以延伸和扩大，克服了人体能力的不足和弱点；另一大特点是节省能 源和材料消耗。这些特点正是实现机电一体化系统高性能化、智能化、省能省资源化及轻 薄短小化的重要原因。2. 简述机电一体化系统（或产品）的设计类型。机电一体化产品的设计类型大致有以下三种： 开发性设计、适应性设计和变异性设计。 开发性设计是没有任何参照产品的设计。 适应性设计是在总的方案原理基

8、本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或 用微电子技术代替原有的机械结构或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设 计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。变异性设计是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸，使 之适应于量的方面的要求。3. 测量： 是人们借助于专门的设备，通过一定的方法对被测对象收集信息，取得数据概 念的过程。4灵敏度：在稳态下，输出的变化量AY与输入的变化量AX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx= A Y/A X5.压电效应：某些电介质，当沿着一定的方向对它施加力而使它产生变形时，内部就会产 生极化现象，同时在它的两个表面上将产生符号

9、相反的电荷。当外力去掉后，它又重新恢 复到不带电的状态，这种现象被称为压电效应。6. 动态误差：动态误差在被测量随时间变化过程中进行测量时所产生的附加误差称为动态 误差。7. 传感器：敏感元件、转换元件、基本电路。 感器是一种以一定的精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物 理量的测量装置。8. 步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型?单电源驱动电路 双电源驱动电路 斩波限流驱动电路 恒流源驱动电路9. 什么是三相六拍通电方式？如果步进电动机通电循环的各拍中交替出现单、双相通电状态，这种通电方式称为单 双相轮流通电方式。如A- AB- B- BC-C - CA-9.什么是步进电

10、机的使用特性?步距误差 步距误差直接影响执行部件的定位精度。最大静转矩 是指步进电动机在某相始终通电而处于静止不动状态时，所能承受的最 大外加转矩，亦即所能输出的最大电磁转矩，它反映了步进电动机的制动能力和低速步进 运行时的负载能力。启动矩一频特性 空载时步进电动机由静止突然启动，并不失步地进入稳速运行所允 许的最高频率称为最高启动频率。启动频率与负载转矩有关。运行矩频特性 步进电动机连续运行时所能接受的最高频率称为最高工作频率，它与 步距角一起决定执行部件的最大运行速度。最大相电压和最大相电流 分别是指步进电动机每相绕组所允许施加的最大电源电压 和流过的最大电流。2.简述机电一体化产品结构设

11、计中通常应该遵循的一些基本原则。 机电一体化产品结构设计中通常应该遵循的一些基本原则:a) 任务分配原则： 根据产品的性能，有时相同的功能可以由不同的零件来承担；有时 不同的功能又可以由同一个零件来承担。b) 自补偿原则： 通过技术系统本身结构或相互关系，产生加强功能、减载或平衡作 用。c) 从结构设计变元构造的解空间中寻找出最优解。d) 力传递原则：尽量缩短力流传递路线；尽量使力流变化缓慢。e) 力平衡原则：利用零件本身的结构抵消附加的载荷。f) 稳定性原则：在结构设计中应该使其结构即使在受到力的作用时也能处于稳定状态。g) 等强度原则。h) 降低噪声。简述PWM脉宽调速原理。在一个周期T内

12、闭合的时间为t,则一个外加的固定直流电压U被按一定的频率开闭的 开关S加到电动机的电枢上，电枢上的电压波形将是一列方波信号，其高度为U、宽度为， 如右图所示。电枢两端的平均电压为：=丄 I TUdt = x U = P UT 0T式中P =T /T=Ud/U, （0 P1） P为导通率（或称占空比）。当T不变时，只要改变导通时间1，就可以改变电枢两端的平均电压Ud。当T从0T改变 时，Ud由零连续增大到U。分析题（一）、分析、说明如图所示计算机控制系统中信号变换与传输的过程、原理。y(t)采样y*(t)ylkt)1u kT u*(t呂左48S模拟店号离械模拟信号数字信号数字偿号离般模拟倍号撲拟

13、信号采样过程是用采样开关（或采样单元）将模拟信号按一定时间间隔抽样成离散模拟信号的 过程。因采样后得到的离散模拟信号本质上还是模拟信号，未数量化，不能直接送入计算 机，故还需经数量化，变成数字信号才能被计算机接受和处理。量化过程（简称量化）就是用一组数码（如二进制码）来逼近离散模拟信号的幅值， 将其转换成数字信号，由于计算机的数值信号是有限的，因此用数码来逼近模拟信号是近 似的处理方法。信号进入计算机后经其处理经D/A转换后输出。D/A转换器是将数字量转换成模拟量的装置。模拟量输出主要由D/A转换器和输出保持器组成。它们的任务是把微机输出的数字量转换成模拟量。多路模拟量输出通道的结构形式，主要

14、取决于输出保持器的结构形式。保持器一般有数字保持方案和模拟保持方案两种。这就决定了模拟量输出通道的两种基本结构形式。三、1.对于如图所示的槽轮机构说明其工作原理。 答：工作原理是：拨销盘以不变的角速度旋转，拨销 转过2B角时，槽轮转过相邻两槽间的夹角2a,在拨 销转过其余部分的2(n-B)角时，槽轮静止不动，直 到拨销进入下一个槽内，又重复以上循环。1拨销盘；2锁紧弧；3槽轮；4 定位弧；5拨销(a)(b)(c)(d)(e)2对于图示的支承结构，应用力传递原理说明哪种支承的刚性最好？哪种支承的刚性最 差？答：图(a)中由于力的传递路线最短，所以刚性最好；图(e)中由于力线要沿弹簧传递，路 线最长，故刚性最差。四、求如图所示机械系统的传递函数 其中xo(t)为输出，耳(t)为输入。/五/皿*如山*予艮T十= 盏席嫦滲2也抹妙爭丁丛十訂爭sf空“T（；东十*册乳仏仅讥尸目 不加 5和十f參可 1匸船展皿枷g毕L罡-_ _= _ _厶r _.丁- 如士蛙也卡 l臥花忑H7L-恳五、对于如图所示的存储器扩展连接图，要求补充其未连接的部分，并分析该扩展存储器 芯片的地址范围（设8051未连接的地址线接地）。两片8kB的程序存储器扩展连线图答：连线图如上图所示。左片存储器的地址范围为：0000H1FFFH；右片存储器的地址范 围为：8000H9FFFH。