机电一体化系统设计复习题今天的

1、什么是机电一体化？答机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息解决技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合日勺最佳功能价值日勺系统工程技术

2、一种典型的机电一体化系统，应涉及哪些几种基本要素？答机电一体化系统，应涉及如下几种基本要素机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息解决部分我们将这些部分归纳为构造构成要素、动力构成要素、运动构成要素、感知构成要素、智能构成要素；这些构成要素内部及其之间，形成通过接口耦合来实现运动传递、信息控制、能量转换等有机融合日勺一种完整系统

3、试简述机电一体化系统日勺设计措施答机电一体化系统的设计过程中，始终要坚持贯彻机电一体化技术的系统思维措施，要从系统整体的（角度出发分析研究各个构成要素间的J有机联系，从而拟定系统各环节日勺设计措施,并用自动控制理论的有关手段，进行系统的静态特性和动态特性分析，实现机电一体化系统日勺优化设计

4、步进电动机是什么电机？它日勺驱动电路日勺功能是什么？答步进电动机又称电脉冲马达，是通过脉冲数量决定转角位移的一种伺服电动机，成本较低，易于采用计算机控制，且比直流、交流电动机构成口勺开环控制系统精度高，因而被广泛应用于开环控制日勺伺服系统中步进电动机驱动电路事实上是一种功率开关电路，为使步进电动机能输出足够日勺转矩以驱动负载工作，提供足够功率日勺控制信号

5、描述传感器静态特性日勺重要技术指标是什么？答传感器变换欧I被测量的数值处在稳定状态时，传感器H勺输入/输出关系称为传感器H勺静态特性描述传感器静态特性的重要技术指标是线性度、敏捷度、迟滞、反复性、辨别率和零漂

6、测试传感部分日勺作用是什么？答测试传感部分的作用对系统运营中所需要H勺自身和外界环境的多种参数及状态进行检测，传播到信息解决单元，经分析解决后产生控制信息

15、伺服控制系统一般涉及哪几种部分？每部分能实现何种功能？答伺服控制系统一般涉及控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五个部分

①比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号，一般由专门的电路或计算机来实现；

②控制器一般是计算机或PID控制电路；其重要任务是对比较元件输出的偏差信号进行变换解决，以控制执行元件按规定动作；

③执行元件按控制信号的规定，将输入的多种形式的能量转化成机械能，驱动被控对象工作，机电一体化系统中的I执行元件一般指多种电机或液压、气动伺服机构等

④被控对象是指被控制日勺机构或装置，是直接完毕系统目的的主体，一般涉及传动系统、执行装置和负载；

⑤检测环节指可以对输出进行测量，并转换成比较环节所需要的量纲的装置，一般涉及传感器和转换电路

18、转动惯量对传动系统有哪些影响？答转动惯量增大使机械负载增长，功率消耗大；使系统相应速度变慢，减少敏捷度；使系统固有频率下降，容易产生谐振

20、已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，已知工作台的行程L=250mm,丝杠导程t=4mnb齿轮减速比为i=5,规定工作台位移日勺测量精度为

0.005mm忽视齿轮和丝杠日勺传动误差o1试采用高速端测量措施，拟定旋转编码器口勺每转脉冲数2若将传感器与丝杠H勺端部直接相连，n=500脉冲/转的旋转编码器与否合用囱舱“泮制联轴器旋酸编码器丝杠演球辨母

①高速端测量设传感器区I每转脉冲数为n,每个脉冲相应工作台区I位移为2”由测康精度由则L^O.005mm,脉冲/转n~--=---------―=160注师”iAL5X

0.005选取光电编码器，则理论测量精度71=200满足题目规定

②低速端测量传感器直接与丝杠连接，与减速比无关Z1L——nt4=五=儡脉冲/转=80°可知n=500脉冲/转的编码器不合用

19、已知数控机床控制系统如图所示，试阐明图中的各个部分属于机电一体化系统中的哪一种基本要素？答

①控制及信息解决单元键盘、计算机、显示；

②测试传感部分光电编码器、信号解决；

③能源电源；

④驱动部分功放、电机；

⑤执行机构联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台

21、什么是机电一体化？答机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息解决技术、自动控制技术、检测技术、电力电子技术、接口技术及系统总体技术等群体技术，在高质量、高精度、高可靠性、低能耗意义上实现多种技术功能复合日勺最佳功能价值日勺系统工程技术

22、什么是机电一体化的变参数设计？答在设计方案和构造原理不变日勺状况下，仅变化部分构造尺寸和性能参数，使之合用范畴发生变化日勺设计方式例如，同一种产品不同规格型号的I相似设计

23、机电一体化技术与老式机电技术的区别答老式机电技术H勺操作控制重要以电磁学原理的多种电器来实现，如继电器、接触器等,在设计中不考虑或很少考虑彼此间H勺内在联系机械本体和电气驱动界线分明，整个装置是刚性的J,不波及软件和计算机控制机电一体化技术以计算机为控制中心，在设计过程中强调机械部件和电器部件间H勺互相作用和影响，整个装置在计算机控制下具有一定H勺智能性

26、机电一体化系统中的接口的作用答接口重要完毕电平转换、信号隔离、放大、滤波、速度匹配等

27、试分析机电一体化系统设计与老式的机电产品设计时区别答机电一体化系统设计措施与用经验公式、图表和手册为设计根据的老式措施不同，它是以计算机为手段，其设计环节一般如下设计预测一信号分析一科学类比一系统分析设计一发明设计一选择多种具体H勺现代设计措施（如相似设计法、模拟设计法、有限元法、可靠性设计法、动态分析法、优化设计法、模糊设计法等）一机电一体化系统设计质量的综合评价

28、机电一体化技术与自动控制技术的区别答自动控制技术的侧重点是讨论控制原理、控制规律、分析措施和自动系统的构造等机电一体化技术是将自动控制原理及措施作为重要支撑技术，将自控部件作为重要控制部件它应用自控原理和措施，对机电一体化妆置进行系统分析和性能测算

29、试述在机电一体化系统设计中，系统模型建立日勺意义答机械系统日勺数学模型分析日勺是输入（如电机转子运动）和输出（如工作台运动）之间的相对关系等效折算过程是将复杂构造关系的机械系统的I惯量、弹性模量和阻尼（或阻尼比）等机械性能参数归一解决，从而通过数学模型来反映各环节H勺机械参数对系统整体日勺影响

30、机电一体化系统中，机械传动日勺功能是什么？答机电一体化机械系统是由计算机信息网络协调与控制日勺，用于完毕涉及机械力、运动和能量流等动力学任务的机械及机电部件互相联系的系统其核心是由计算机控制的I,涉及机械、电力、电子、液压、光学等技术的伺服系统它的重要功能是完毕一系列机械运动，每一种机械运动可单独由控制电动机、传动机构和执行机构构成的子系统来完毕，而这些子系统要由计算机协调和控制，以完毕其系统功能规定机电一体化机械系统H勺设计要从系统口勺角度进行合理化和最优化设计机电一体化系统日勺机械构造重要涉及执行机构、传动机构和支承部件在机械系统设计时，除考虑一般机械设计规定外，还必须考虑机械构造因素与整个伺服系统的性能参数、电气参数日勺匹配，以获得良好的伺服性能

31、从系统的动态特性角度来分析产品H勺构成零部件和装配精度高，但系统的精度并不一定就高的因素答产品的构成零部件和装配精度高，是静态的J,由于阻尼的I影响、摩擦的I影响、弹性变形H勺影响以及惯量的影响在动态响应上存在滞后或超前的影响，使得整个系统的动态精度不高

32、滑动摩擦中采用导轨有什么作用，对导轨有什么具体规定？答滑动摩擦导轨的运动件与承导件直接接触其长处是构造简朴、接触刚度大；缺陷是摩擦阻力大、磨损快、低速运动时易产生爬行现象

（1）导向精度高导向精度是指运动件按给定方向作直线运动的精确限度，它重要取决于导轨自身的几何精度及导轨配合间隙

（2）运动轻便、平稳、低速时无爬行现象导轨运动日勺不平稳性重要表目前低速运动时导轨速度日勺不均匀，使运动件浮现时快时慢、时动时停日勺爬行现象

（3）耐磨性好导轨日勺初始精度由制造保证，而导轨在使用过程中的精度保持性则与导轨面的耐磨性密切有关导轨的耐磨性重要取决于导轨H勺类型、材料、导轨表面的粗糙度及硬度、润滑状况和导轨表面压强的大小

（4）对温度变化的不敏感性即导轨在温度变化的状况下仍能正常工作

（5）足够的刚度在载荷的作用下，导轨的变形不应超过容许值刚度局限性不仅会减少导向精度，还会加快导轨面的磨损刚度重要与导轨的类型、尺寸以及导轨材料等有关

（6）构造工艺性好导轨H勺构造应力求简朴、便于制造、检查和调节，从而减少成本

33、驱动力和温度对导轨间隙有什么影响？答设计导轨时，必须合理拟定驱动力的方向和作用点，使导轨的倾复力矩尽量小否则,将使导轨中的摩擦力增大，磨损加剧，从而减少导轨运动灵便性和导向精度，严重时以至使导轨卡住而不能正常工作滑动摩擦导轨对温度变化比较敏感，由于温度日勺变化，也许使自封式导轨卡住或导致不能容许的过大间隙

35、检测系统由哪几部分构成？阐明各部分日勺作用？答敏感元件是一种可以将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置传感元件是将敏感元件输出的非电物理量转换成电信号（如电阻、电感、电容等）形式基本转换电路将电信号量转换成便于测量的电量，如电压、电流、频率等

36、何谓I/O接口？计算机控制过程中为什么需要I/O接口？答I/O接口与I/O通道是计算机主机与外部连接的J桥梁，常用口勺I/O接口有并行接口和串行接口I/O通道有模拟量I/O通道和数字量I/O通道其中模拟量I/O通道H勺作用是，一方面将经由传感器得到的工业对象日勺生产过程参数变换成二进制代码传送给计算机；另一方面将计算机输出口勺数字控制量变换为控制操作执行机构的模拟信号，以实现对生产过程日勺控制数字量通道日勺作用是，除完毕编码数字输入输出外，还可将多种继电器、限位开关等的状态通过输入接口传送给计算机，或将计算机发出的J开关动作逻辑信号经由输出接口传送给生产机械中的各个电子开关或电磁开关

37、什么是伺服控制？为什么机电一体化系统日勺运动控制往往是伺服控制？答伺服控制系统是一种可以跟踪输入的指令信号进行动作，从而获得精确的位置、速度及动力输出日勺自动控制系统.机电一体化的伺服控制系统的构造、类型繁多，但从自动控制理论的J角度来分析，伺服控制系统一般涉及控制器、被控对象、执行环节、检测环节、比较环节等五部分

38、机电一体化系统的I伺服驱动有哪几种形式各有什么特点？答

（1）按被控量参数特性分类按被控量不同，机电一体化系统可分为位移、速度、力矩等多种伺服系统其他系统尚有温度、湿度、磁场、光等多种参数的伺服系统

（2）按驱动元件的类型分类按驱动元件时不同可分为电气伺服系统、液压伺服系统、气动伺服系统电气伺服系统根据电机类型的I不同又可分为直流伺服系统、交流伺服系统和步进电机控制伺服系统

（3）按控制原理分类按自动控制原理，伺服系统又可分为开环控制伺服系统、闭环控制伺服系统和半闭环控制伺服系统

39、比较直流伺服电动机和交流伺服电动机H勺合用环境差别答直流伺服电机具有良好的调速特性，较大的启动转矩和相对功率，易于控制及响应快等长处尽管其构造复杂，成本较高，在机电一体化控制系统中还是具有较广泛的应用与直流伺服电动机比较，交流伺服电动机不需要电刷和换向器，因而维护以便和对环境无规定；止匕外，交流电动机还具有转动惯量、体积和重量较小，构造简朴、价格便宜等长处；特别是交流电动机调速技术的迅速发展，使它得到了更广泛日勺应用

40、简述干扰对机电一体化系统的影响答在机电一体化系统欧I工作环境中，存在大量日勺电磁信号，如电网欧I波动、强电设备的启停、高压设备和开关的电磁辐射等，当它们在系统中产生电磁感应和干扰冲击时，往往就会扰乱系统H勺正常运营，轻者导致系统的不稳定，减少了系统的精度；重者会引起控制系统死机或误动作，导致设备损坏或人身伤亡

41、分析在机电一体化系统中常用时抗干扰措施答克制干扰的措施诸多，重要涉及屏蔽、隔离、滤波、接地和软件解决等措施

42、什么是屏蔽技术及其分类？答屏蔽是运用导电或导磁材料制成的盒状或壳状屏蔽体，将干扰源或干扰对象包围起来从而割断或削弱干扰场时空间耦合通道，制止其电磁能量叫传播按需屏蔽日勺干扰场时性质不同，可分为电场屏蔽、磁场屏蔽和电磁场屏蔽

43、机电一体化中隔离措施有哪些？答隔离措施有光电隔离、变压器隔离和继电器隔离等措施

44、机电一体化系统中H勺计算机接口电路一般使用光电耦合器，请问光电耦合器H勺作用有哪些？答光电隔离是以光作媒介在隔离的两端间进行信号传播的I,所用的器件是光电耦合器由于光电耦合器在传播信息时，不是将其输入和输出的电信号进行直接耦合，而是借助于光作介物进行耦合，因而具有较强的隔离和抗干扰的能力一般光电耦合器构成日勺输入/输出线路，在控制系统中，它既可以用作一般输入/输出日勺隔离，也可以替代脉冲变压器起线路隔离与脉冲放大作用由于光电耦合器具有二极管、三极管日勺电气特性，使它能以便地组合成多种电路又由于它靠光耦合传播信息，使它具有很强的抗电磁干扰的能力，从而在机电一体化产品中获得了极其广泛的应用.

45、常用的滤波器有哪些，并分析他们的J合用场合？答滤波是克制干扰传导欧I一种重要措施由于干扰源发出的I电磁干扰的频谱往往比要接受的I信号的频谱宽得多，因此，当接受器接受有用信号时，也会接受到那些不但愿有日勺干扰这时，可以采用滤波的措施，只让所需要日勺频率成分通过，而将干扰频率成分加以克制常用滤波器根据其频率特性又可分为低通、高通、带通、带阻等滤波器低通滤波器只让低频成分通过，而高于截止频率日勺成分则受克制、衰减，不让通过高通滤波器只通过高频成分，而低于截止频率的成分则受克制、衰减，不让通过带通滤波器只让某一频带范畴内日勺频率成分通过，而低于下截止和高于上截止频率日勺成分均受克制，不让通过带阻滤波器只克制某一频率范畴内的频率成分，不让其通过，而低于下截止和高于上截止频率的I频率成分则可通过什么是柔性制造系统及其基本构成部分？答柔性制造系统Flexible ManufacturingSystem是由两台或两台以上加工中心或数控机床构成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流日勺自动化，其基本构成部分有:自动化加工设备，工件储运系统，刀具储运系统，多层计算机控制系统等1自动化加工设备2工件储运系统3刀具储运系统4辅助设备5多层计算机控制系统

46、什么是加工中心？答加工中心的I系统基本构成与一般数控机床同样，只是在此基础上增长刀库和自动换刀装置而形成日勺一类更复杂，但用途更广，效率更高日勺数控机床加工中心配备有刀库和自动换刀装置，因此能在一台机床上完毕车、铳、镶、钻、较、攻螺纹、轮廓加工等多种工序的加工加工中心机床具有工序集中、可以有效缩短调节时间和搬运时间，减少在制品库存，加工质量高等长处，因此常用于零件比较复杂，需要多工序加工,且生产批量中档的J生产场合。