填空题
1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。
2. 机电一体化系统（产品）是机械和微电子技术的有机结合。
3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。
4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。
5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、动力系统、传感检测系统、执行元件系统。
6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。
7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。
8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。
9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息与控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。
10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）：
以能源转换为主和以信息转换为主。
11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式。
12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为内循环和外循环两类。
13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。
14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推—单推式、双推—双推式、双推—简支式、双推—自由式。
15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式。
16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。
17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。
18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。
19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。
20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩阶段。
21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。
22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。
23. 步进电机的开环控制精度主要由步进电机的结构形式和工作方式决定的；为了进一步提高步进电机的控制精度，可以采用细分电路来提高控制精度。
24. 依据步进电机的工作原理，步进电机的驱动控制电路主要由：方向控制电路、环形分配电路、驱动放大电路等组成。
25. 机电一体化系统中，常用的微型计算机类型有：单片机控制系统、单板机控制系统、工业微型计算机控制系统三种。
26. 提高机电一体化控制系统工作可靠性的措施主要有：隔离技术、和屏蔽技术、滤波技术
27. 常用传感器主要分为模拟信号检测传感器、数字信号检测传感器、开关信号检测传感器三种形式。
28. 机电有机结合分析设计方法主要有稳态设计方法和动态设计方法两种。
29. 在机电一体化系统稳态设计的负载分析中，常见的典型负载形式有：惯性负载、外力负载、内力负载、弹性负载、摩擦负载等。
30. 在进行机械系统负载和转动惯量的等效中，遵循的基本原则是能量守恒定律
简述题
1. 机电一体化技术（或产品）的定义。
定义：在机械的主功能，动力功能，信息功能，控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机的结合所构成的系统的总称。
2. 机电一体化系统或产品设计的目的是什么？
主要目的：增加机械系统或产品的附加值和自动化程度
3. 机电一体化系统（产品）的主要构成单元或组成部分有哪些？
机械系统，电子信息处理系统，动力系统，传感系统，执行控制系统
4、简述机电一体化系统或产品的机电结合（融合）设计方法。
机电结合设计方法是将个组成要素有机的结合为一体而构成专用或通用的功能部件，其要素之间机电参数的有机匹配比较充分
5、简述机电一体化系统（产品）的机电组合设计方法，特点是什么？。
机电一体化系统的机电组合设计方法是将用结合法制成的功能部件，功能模块，像积木那样组合成各种机电一体化系统，特点是可以缩短设计与研制周期，节约工装设备费用，且有利于生产管理，使用和维修。
6. 机械传动系统在机电一体化系统（产品）中的基本功能和作用是什么？
机械传动系统在机电一体化系统中的基本功能是传递力/转矩和速度/转速。实质上是一种转矩，转速变换器。作用是使执行原件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。
7. 简答机电一体化机械传动的主要功能，目的，基本要求。
功能：传递力/转矩和速度/转速
目的：使执行元件与负载之间在转矩和转速方面达到合理的匹配。
基固本要求：转动间隙小，精度高，体积小，重量轻，运动平稳，传动转矩大。
8. 机电一体化系统（产品）的机械部分与一般机械系统相比，应具备哪些特殊要求？
1.较高的定位精度。
2.良好的动态响应特性－响应快，稳定性好，收敛时间合理。3。无间隙，低摩擦，低惯量，大刚度。4。高的消振频率，合理的阻尼比。
9. 简述滚珠丝杠传动装置的组成，结构和应用特点。
滚珠丝杠传动装置的组成由带螺旋槽的丝杆，螺母，滚动元件，回珠装置组成。
结构：丝杆轻动时，带动滚珠螺纹滚道滚动，为阻止滚珠从滚道端面掉出，在螺母的螺旋槽两端没有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，从而形成滚珠滚动的闭合通路。
应用特点：阻尼小，传动效率高，合理的结构设计，适应大刚度传递，可实现无间隙工作，不能自锁。10. 试分析齿轮传动中，定轴传动、行星传动、谐波传动的组成与传动特点。
定轴传动由圆柱齿轮传动，圆锥齿轮传动，蜗杆蜗杆传动。特点：结构简单。传递可靠，用几何特性来实现传动。行星传动主要是由传动齿轮，定位齿轮，行星轮和行星架组成。特点。结构紧凑，可实现传动比更大，几何特性＋机构传动原理来实现。谐波传动主要又钢轮，柔轮，波发生器组成。特点：结构紧凑，体积小，重量轻，充分发挥材料的特性，传动比可大，也相当可靠，几何特性＋材料弹性变化特性实现传动。
11. 滚动导轨副应达到的基本要求。
高的导向精度，高的耐磨性，足够的刚度，良好的工艺性
12. 导轨的刚度所包含的主要内容有哪些？以及各部分对导轨副的导向精度影响如何？
静刚度－抵抗恒定载荷的能力。动刚度－抵抗变变载荷的能力。每一类刚度都包括：结构刚度，接触刚度，局部刚度
13. 机电一体化系统（产品）对执行元件的基本要求是什么？
1惯量小，动力大。2体积小，重量轻。3安装方便，便于维护。4易于实现自动化控制
14. 机电一体化系统对伺服控制电动机的基本要求
1性能密度大。2快速响应性好。3位置控制与速度控制精度高，调速范围大，低速平稳性好，分辨率高以及振动噪音小。4能适应频繁启动，可靠性高，寿命长。5易于与计算机对接，实现计算机控制。
15. 常用伺服电动机有哪些工作特点？
2个工作区。1恒转矩工作区，2恒功率工作区
16. 对于伺服电动机半闭环控制系统而言，控制系统的主要构成有哪些？
主要是指令控制器，反馈调节器，功率放大与整形电路，执行元件
17. 步进电机驱动控制电路设计的基本要求是什么？
提高驱动信号，控制有效，可靠性，整形抗干扰电路
18. 简述机电一体化系统（产品）对检测传感器的基本要求。
1体积小，重量轻，适应性好。2精度和灵敏性高，响应快，稳定性好，信噪比高。3安全可靠，寿命长。4便于与计算机对接。5不易受被检测对象和外部环境的影响。6环境适应能力强。7现场安装处理简单，操作方便。8价格便宜
19. 简答通用微机控制系统核心部件，通用微机控制系统的构成与特点。
通用微型计算机的核心部件为可编程控制器和工业计算机。
构成;控制系统以通用微型计算机为核心，设计专用或选用通用的集成IC芯片，接口电路，执行元件，传感器，以及相互合理匹配元件，组成具有较好通用能力的控制器。软件采用通用平台软件系统。
特点：具有可靠性高，适应性强，但成本高，应采取一定的抗干扰措施等特点。适用于多品种，中小批量生产的机电一体化产品。
20. 简答专用微机控制系统核心部件，专用微机控制系统的构成与特点。
核心部件为单片机和单板机
构成由专用IC芯片，接口电路，执行元件，传感器相互合理匹配成专用控制器。
特点：软件采用专用机器代码或语言，可靠性强，成本低，但适应能力差，用于大批量生产的机电一体化产品。
21. 光电隔离电路的组成有哪些？主要作用是什么？主要由光耦合器的光电转换元件输入电路，光源，光敏元件，输出放大电路组成
作用：1可将输入输出两部分的供电电源和电路的地线分离。2可进行电平转换，实现要求的电平输出，从而具有初级功率放大作用。3提高对负载的驱动能力。
（3）可将高低压电源或不同要求电源系统分离，防止不同电源之间信号干扰。
22. 机电一体化系统设计中，驱动电路设计的目的和基本要求是什么？
目的：实现指令信号和执行驱动信号之间的有效匹配。要求：信号类型转换，能量放大，质量的保证。
三、分析论述题
1. 简述如图2所示死杠螺母传动机构的特点。
a ：结构简单，传动精度高。螺母支撑丝杆可消除轴向
蹿动，刚性较差。B 结构紧凑，丝刚刚性较高，要限制螺母
移动，需导向装置。C ：结构复杂，占用空间较大，传动时
间需限制螺母移动和丝杆转动。D ：结构简单，紧凑，丝杆刚性较高，但使用不方便，使用较少。 2. 试分析单圆弧轨道和双圆弧轨道的结构特点（设计、制造、使用与维护）
单圆弧滚道：结构简单，传递精度由加工质量保证，轴向间隙小，无轴向间隙调整和预紧能力，加工困难，加工精度要求高，成本高，一般在轻载条件下工作。
双圆弧滚道：结构简单，存在轴向间隙，加工质量易于保证，在使用双螺母结构的条件下，具有轴向间隙调整和预紧能力，传递精度高。 3. 试分析图示消除滚珠丝杠轴向间隙调整与预紧的工作原理与结构特点。
双螺母垫片预紧调整的结构特点：结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调
整不方便。工作原理：在丝杆固定不动的条件下，增加垫片的厚度，左右丝杆螺母
分别向左移动和向右移动。
4. 试分析图示消除滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的工作原理与结构特点
一、名词解释 (每小题2分，共10分)
1. 测量
2.灵敏度
3. 压电效应
4. 动态误差
5. 传感器
1. 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。 2. 指在稳态下，输出的变化量ΔY 与输入的变化量ΔX
的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX
3. 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
2 产生符号相反的电荷。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。
4. 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。
5. 传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。
1、线性度
2、伺服控制系统
3、三相六拍通电方式
4、传感器
5、系统精度 a) 螺母固定、丝杆转动并移动c) 螺母转动、丝杆移动d) 丝杆固定，螺母转动并移动b) 丝杆转动，螺母移动图1 丝杠螺母传动机构的基本传动形式
所谓传感器的线性度就是其输出量与输入量之间的实际关系曲线偏离直线的程度。又称为非线性误
差。 2、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、速度及动力输出的自动控制系统。
3、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→…
4、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。 5、指输出量复现输入信号要求的精确程度
1.机电一体化
2.自动控制
3.开环控制系统
4.逆变器
5. PWM
机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上
有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 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。
1、机电一体化: 机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、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，实现多种技术功能复合的最佳功能价值的
系统工程技术。
2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System）是由两台或两台以上加工中心或数控
机床组成，并
在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化
3、静态设计：是指依据系统的功能要求，通过研究制定出机械系统的初步设计方案。
4、系统软件：系统软件是由计算机的制造厂商提供的，用来管理计算机本身的资源和方便用户使用计
算机的软件。 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘
式两种，分别用作检测直线位移和转角。
5. 简述燕尾形导轨组合的特点和间隙调整
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，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。
2 伺服控制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、速度及动力输出的自动控制系统。 3 闭环控制系统是指具有反馈的
控制系统。 4 逆变器是将直流电变成交流电的电路。
5 SPWM是指脉冲的宽度按正弦规律变化而和正弦波等效的PWM波形
机电一体化技术综合应用了机械技术、微电子技术、信息处理技术、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，以系统为出发点的最佳功能价值的系统工程技术。 2 传感器能检测到的最小输入增量称分辨力，在输入零点附近的分辨力称为阈值。 3 灵敏度(测量) 传感器在静态标准条件下输入变化对输出变化的比值。
4 以电子换向取代了传统的直流电动机的电刷换向的电动机。
5 复合控制器带有前馈控制系统的反馈控制器。它的作用是使系统能以稳定的零误差跟踪已知的输入信号
机电一体化课程总结 班级： 姓名： 学号： 指导老师：
机电一体化结课总结历时半个学期的机电一体化课程就这样结束了，真的是太快了。下面我就先来总结总结自己在这半个学期的机电一体化课堂上学到的知识，然后再谈谈一些自己的感想哈。 首先，谈谈机电一体化的基本概念哈。机电一体化是在以机械、电子技术和计算机科学为主的多门学科相互渗透、相互结合过程中逐渐形成和发展起来的一门新兴边缘技术学科，而机电一体化产品是在机械产品的基础上，采用微电子技术和计算机技术生产出来的新一代产品。机电一体化技术同时也是工程领域不同种类技术的综合及集合，它是建立在机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电子技术、伺服驱动技术以及系统总体技术基础之上的一种高新技术。与传统的机电产品相比，机电一体化产品具有下述优越性。 第一点就是它的使用安全性和可靠性提高了哈。机电一体化产品一般都具有自动监视、报警、自动诊断、自动保护等功能。在工作过程中，遇到过载、过压、过流、短路等电力故障时，能自动采
取保护措施，避免和减少人身和设备事故，显著提高设备的使用安全性。 然后就是它的生产能力和工作质量提高了哈。机电一体化产品大都具有信息自动处理和自动控制功能，其控制和检测的灵敏度、精度以及范围都有很大程度的提高，通过自动控制系统可精确地保证机械的执行机构按照设计的要求完成预定的动作，使之不受机械操作者主观因素的影响，从而实现最佳操作，保证最佳的工作质量和产品的合格率。同时，由于机电一体化产品实现了工作的自动化，使得生产能力大大提高。例如，数控机床对工件的加工稳定性大大提高，生产效率比普通机床提高5～6倍。 再然后就属使用性能的改善啦。机电一体化产品普遍采用程序控制和数字显示，操作按钮和手柄数量显著减少，使得操作大大简化并且方便、简单。机电一体化产品的工作过程根据预设的程序逐步由电子控制系统指挥实现，系统可重复实现全部动作。高级的机电一体化产品可通过被控对象的数学模型以及外界参数的变化随机自寻最佳工作程序，实现自动最优化操作。 除此之外，其具有复合功能并且适用面广啦。
填空题 1. 机电一体化技术的内涵是微电子技术和机械技术渗透过程中形成的一个新概念。 2. 机电一体化系统（产品）是机械技术和微电子技术的有机结合。 3. 工业三大要素是物质、能量、信息；机电一体化工程研究所追求的三大目标是：省能源、省资源、智能化。 4. 机电一体化研究的核心技术是接口问题。 5. 机电一体化系统（产品）构成的五大部分（或子系统）是：机械系统、电子信息处理系统、能源系统、传感信息系统、执行控制系统。 6. 机电一体化接口按输入/输出功能分类机械接口、物理接口、信息接口、环境接口。 7. 机电一体化系统（产品）按设计类型分为：开放性设计、适应性设计、变异性设计。 8. 机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为机电一体化系统（产品）按机电融合程度分为：机电互补法、机电结合（融合）法、机电组合法。 9. 机电一体化技术是在机械的主功能、动力功能、信息功能、控制功能基础上引入微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机地结合所构成系统的总称。 10.机电一体化系统实现三大功能应具有的两大重要特征（转换作用方式）： 以能源转换为主和以信息转换为主。 11. 丝杠螺母机构的基本传动形式有：螺母固定丝杆转动并移动、丝杆转动螺母移动、螺母转动丝杆移动、丝杆固定螺母转动并移动四种形式种形式。 12. 滚珠丝杠副按螺纹滚道截面形状分为单圆弧和双圆弧两类；按滚珠的循环方式分为外循环和内循环两类。 13. 滚珠丝杠副轴向间隙调整与预紧的基本方法有：双螺母螺纹预紧调整、双螺母齿差预紧调整、双螺母垫片调整预紧、弹簧自动调整预紧四种方式。14. 滚珠丝杠副常选择的支承方式有：单推——单推式、双推——双推式、双推——简支式、双推——自由式。 15. 机电一体化系统（产品）常用齿轮传动形式有定轴轮系、行星轮系和谐波轮系三种形式三种形式。 16. 在机电一体化系统机械传动中，常用的传动比分配原则有：重量最轻原则、转动惯量最小原则、传动精度最优原则等。 17. 常用导轨副的截面形式有：三角形导轨、矩形导轨、燕尾形导轨、圆形导轨四种形式。 18. 导轨刚度主要指：结构刚度、接触刚度和局部刚度。 19. 机电一体化系统（产品）中，常可选择的执行元件：电磁式、液压式、气压式和其他形式的执行元件。 20. 电动机的工作特性分为恒转矩工作和恒功率工作两个阶段，其转折点的转速和功率分别称为：额定转速和额定功率；伺服电动机用于调速控制时，应该工作在恒转矩工作阶段。 21. 步进电机按转子结构形式可分为：反应式（变磁阻式）步进电机、永磁式步进电机、混合式步进电机三种。 22. 步进电机的工作方式有：单拍工作方式和倍拍工作方式。
机电一体化技术专业素质、知识、能力要求 一、素质结构 1、拥护党的基本路线，具有坚定正确的政治方向，爱岗敬业，实事求是，敢于创新，具有良好的职业道德和团队协作精神。 2、具有相应的文化科学知识，掌握本专业所必需的基本理论、基本技能，具有较快适应岗位实际工作的能力和素质，并能运用所学知识分析和解决工作中的问题。 3、具有健康的体魄和美好的心灵，较强的文字表达与语言沟通能力、坚强的意志与坦荡的性格，良好的人际关系。 二、知识结构要求 根据机电一体化技术专业知识复合度高的特点，掌握本专业必需的文化基础知识和专业理论基础知识，如计算机基础知识、机械工程图的识图、绘图知识；机械设计与机械制造工艺的基本知识；机电产品零部件的设计与制造基础知识；电气维修和PLC控制的基本知识；机电一体化设备安装、调试、使用、维护、修理的基础知识；数控原理、编程和数控机床结构与操作的基本知识等。 三、职业岗位与职业能力结构 1、本专业毕业生主要就业方向： （1）机电设备维护、修理企业 （2）机电设备和自动化生产线的科技开发公司 （3）各种从事机电产品的制造加工的工厂、企业 （4）与机电有关的各种高新技术产品的加工企业 （5）机电产品营销及与机电一体化技术有关的其他单位 2、职业岗位与主要工作业务分析 职业岗位与主要工作业务分析见表1
表1 职业岗位与主要工作业务分析 3、能力结构及要求 实施专业技能培养与职业标准对接；学生可考取绘图员、数控设备操作工、机修钳工、维修电工、PLC设计师等中级或高级职业资格证书。 (1) 具有较强的机械识图与绘图能力； (2) 具有较强的计算机操作能力、能运用绘图软件绘制机械工程图，并获得绘图员中级以上操作证； (3) 具有较强的电工操作能力和维修能力，并获得维修电工操作证书； (4) 具有一般机电一体化产品的设计与计算能力； (5) 具有阅读本专业相关的一般英语资料的能力； (6)具有较强的数控机床等机电设备安装维护、检测及故障排除能力 (7)具有较强的普通机床与数控机床等机电设备操作能力； (8)具有机电产品营销和一般的企业管理能力； 职业岗位能力分析见表2。
机电一体化复习知识总结（ML制作） 第一章绪论 1 Mechatronics机电一体化，由机械学与电子学组合而成。 2 机电一体化含有两方面内容，首先是机电一体化技术，其次是机电一体化产品。 3 机电一体化的目的是提高系统的附加值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料 省能源。 4 机电一体化系统需解决的共性关键技术有检测传感技术、信息处理技术、伺服驱 动技术、自动控制技术、机密机械技术及系统总体技术。 5 机电一体化系统由机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、动力系统（动力 源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统（如电动机）等五个子系统组成。 6 构成机电一体化系统的要素或子系统之间必须能顺利的进行物质、能量与信息的交 换和传递。 7 机电一体化系统设计类型有开发性设计、适应性设计与变异性设计。 8 确定机电一体化系统目的功能与规格后，机电一体化技术人员利用机电一体化技术 进行设计、制造的整个过程为“机电一体化工程”。 9 机电一体化系统设计的现代设计方法，计算机辅助设计与并行工程、虚拟产品设 计、快速响应设计、绿色设计、反求设计、网络合作设计。 第二章机械系统部件的选择与设计 1 机械系统部件的设计要求低摩擦、短传动链、最佳传动比、反向死去误差少、高刚性。 2 机械传动部件实质上是一种转矩、转速变换器，其目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。 3 机电一体化发展要求传动机构不断适应精密化，高速化，小型、轻量化要求。 4 滚珠丝杠四种基本类型（1）螺母固定、丝杠转动并移动，（2）丝杠转动、螺母移动，（3）螺母移动、丝杠移动，（4）丝杠固定、螺母移动并转动。 5 滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和外循环两种，内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面接触。 6 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧（1）双螺母螺纹预紧调整式，（2）双螺母齿差预紧调整式，（3）双螺母垫片调整预紧式，（4）弹簧式自动调整预紧式，（5）单螺母变位导程预紧式，（6）单螺母滚珠过盈预紧式。 7 四级齿轮传动系统总转角误差 =++++ 已知：四级齿轮传动系统，各齿轮转角误差为==…==0.005 rad,各级减速比相同，即==…==1.5。求： （1）该系统最大转角误差；（带入上式即可） （2）为缩小，应采用何种措施。 ①在设计中最末两级的传动比应取大一些
------单选 滚珠丝杠螺母副结构类型有外循环插管式和_________等类型. 收藏 A. 内循环反向器式 B. 外循环反向器式 C. 内、外双循环 D. 内循环插管式 回答错误!正确答案： B PWM指的是________. 收藏 A. 计算机集成系统 B. 可编程控制器 C. 机器人 D. 脉宽调制 回答错误!正确答案： D 检测环节能够对输出进行测量,并转换成比较环节所需要的量纲,一般包括传感器和_______. 收藏 A. 转换电路 B. 调制电路 C. 控制电路 D. 逆变电路 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化的说法中正确的是________. 收藏 A. 机电一体化设计主要是指产品的设计,不需要系统论方面的知识 B. 机电一体化技术是由传统机械技术及电子技术两方面技术构成 C. 机电一体化是指机电一体化技术,而不包含机电一体化产品 D. 机电一体化技术是以机械为主体 回答错误!正确答案： D 伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和_________等个五部分.
收藏 A. 换向结构 B. 检测环节 C. 存储电路 D. 转换电路 回答错误!正确答案： B 电压跟随器的输出电压________输入电压. 收藏 A. 大于等于 B. 大于 C. 小于 D. 等于 回答错误!正确答案： D 滚珠丝杠螺母副结构类型有两类:外循环插管式和________. 收藏 A. 内循环反向 B. 内循环插管式 C. 外循环反向器式 D. 内、外双循环 回答错误!正确答案： A 受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称________. 收藏 A. 伺服系统 B. 工业机器人 C. 顺序控制系统 D. 数控机床 回答错误!正确答案： A 下列关于机电一体化系统的伺服系统稳定性说法中错误的是________. 收藏 A.
机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业：机械电子工程 班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建 指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日
目录 第一节绪论 (3) 1.1课程设计目的意义 (3) 1.2课程设计任务描述 (3) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (3) 第二节总体方案设计 (4) 2.1主轴驱动系统设计方案 (4) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (4) 2.3电气系统设计方案 (4) 第三节传动系统设计 (5) 3.1主轴传动系统的设计 (5) 3.1.1主轴电机选择 (5) 3.1.2变频器的选择 (5) 3.1.3主轴传动系统设计 (5) 3.2伺服驱动系统设计 (6) 3.2.1伺服传动机构设计 (6) 3.2.2伺服电机选择 (6) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (6) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (8) 3.3设计验算校核 (8) 3.3.1惯量匹配验算 (8) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (9) 3.3.3系统的刚度计算 (9) 3.3.4固有频率计算 (10) 3.3.5死区误差计算 (11) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (11) 第四节电气系统设计 (12) 第五节总结 (15) 参考文献 (15) 附：6张系统框图和元器件图
第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc 公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 （1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min （4）系统分辨率：0.0005mm,重复精度0.02mm。
1.机电一体化：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设置与电子设置用相关软件有机结合而构成系统的总称。 2.机电一体化系统组成：1机械系统（机构）2信息处理系统（计算机）3动力系统（动力源）4传感检测系统（传感器）5执行元件系统（电动机） 3.机电一体化系统设计考虑方法：机电互补法、融合法和组合法 4.机电一体化系统设计类型：1开发性设计2适应性设计3变异性设计 5.机电一体化系统的设计准则：考虑人、机材料成本等因素，而产品的可靠性、适用性与完善性设计最终可归结于在保证目的的功能要求与适当寿命的前提下不断降低成本，以成本为核心的设计准则。 6.机电一体化系统设计规律：根据设计要求要求首先确定离散要素间的逻辑关系，然后研究其相互间的物理关系，这样就可根据设计要求和手册确定其结构关系，最终完成全部设计工作。 7.滚珠丝杠副的典型结构类型：从螺纹滚道的截面形状、滚珠的循环方式和消除轴向间隙的调整方法进行区分1我国螺纹滚道有单圆弧形2滚珠循环方式：内循环、外循环3外循环：螺旋槽式、插管式、端盖式 8.滚珠丝杠副；公称直径d0；指滚珠与螺纹滚道里在理论接触状态时包括滚珠球心的圆柱直径。基本导程Pb；滚珠螺母相对滚珠丝杠旋转2π弧度时的行程。公称导程Ph0；用作尺寸标识的导程值。行程；转动滚珠丝杠或滚珠螺母时，滚珠丝杠或滚珠螺母的轴向位移量 9.滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预案；1双螺母螺纹预紧调整式。特点；结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量的进行调整。2双螺母齿差预紧调整式。特点；可实现定量调整，即可进行精密调整，使用中调整较方便。3双螺母垫片调整式。特点；结构简单刚度高，预紧可靠，但使用中调整不方便。4弹簧式自动调整预紧式；能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但结构复杂轴向刚度低，用于轻载场合。5单螺母变位导程预紧式。特点；结构简单，紧凑，但使用中不能调整，制造困难 10.滚珠丝杠副支撑方式组合方式；1单推---单推式；轴向刚度高，预拉伸安装时预紧力较大，但轴承寿命比双推---双推式低。2双推---双推式；适合高刚度，高转速高精度的精密丝杠传动系统，但温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不对称。3双推---简支式；适用于中速，传到精度较高的长丝杠传动系统。4双推---自由式；多用于轻载，低速的垂直安装的丝杠传动系统 11.滚珠丝杠副的结构选择；根据防尘，可以防护条件以及对调隙及预紧的要求，可以选择适当的结构形式。1允许有间隙存在---单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副。2有预紧或使用过程中因磨损而需要定期调整---双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构3良好的防尘条件，只需在装配时调整间隙及预紧力时可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式结构 12.滚珠丝杠副结构尺寸的选择；选用滚珠丝杠副时通常主要选择杠的公差直径和公称导程。公称直径应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系类选择。螺纹长度在允许的情况下尽量要短，一般取螺纹长度/公称直径小于30。基本导程应按承载能力、传动精度及传动速度选取13.谐波齿轮传动的工作原理；依靠齿轮产生的可控变形波引起齿间的相对错齿来传递力和运动。Wr=C 14.同步带传送；综合了普通带传动和链轮链条传动优点的一种新型传动。它在带的工作面及带轮外周上的、均制有啮合齿，通过带齿与轮齿作啮合传动。特点；传动准确，传动效率高能吸振噪声低传动平稳，能高速传动，维护保养方便 15.间歇传动机构分类：棘轮传动，槽轮传动，蜗轮凸轮传动 16.棘轮传动机结构组成：棘轮，棘爪 17.棘轮传动机结构工作原理：棘爪装在摇杆上能围绕O转动，遥杆空套在棘轮凸缘上做往复摇动。当摇杆做逆时针摆动时，棘爪与棘轮2的齿啮合，克服棘轮轴上的外外加力矩T，推动棘轮朝逆时针方向转动，此时止动爪在棘轮齿上打滑。 18.槽轮传动机构组成：拨销盘、槽轮 19.槽轮传动机构工作原理：拨销盘以不变的角速度W0旋转，拨销转过2β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角2（π-β）时，槽轮静止不动，直到拨销进入下一槽内，又重复以上循环。这样将拨销盘的连续运动变为槽轮的间歇运动。 20.导轨副的基本要求：导向精度高，刚性好，运动轻便平稳，耐磨性好，温度表化影响小以及结构工艺好。1导向精度：导轨的结构类型，导轨的几何精度和接触精度，导轨的配合间隙，油膜厚度，导轨和基础件的刚度和热变形。2刚度：导轨副应有一定的接触精度（施加预载荷，以增加接触面积，提高接触刚度）3精度的保持性：进行正确的润滑和保护（多层金属薄板伸缩式防护罩）4运动的灵活性程低速运动的平稳性：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料导轨等；普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副等方法来提高传动系统的刚度。 21.静压导轨副的工作原理：将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动件与导向支撑件之间，运动件浮在压力油或气体薄膜上，与导向支承件脱离接触，致使摩擦阻力（力矩）大大降低。运动件受外载作用后，介质压力会反馈升高，以支承外载荷。 22.方向精度：运动件运动时，其轴线与承导件的轴线产生倾斜的程度。置中精度：任意截面上，运动件的中心与承导件的中心之间产生偏移的程度。
机电一体化复习题(附答案)
机电一体化复习题 一、名词解释 1机电一体化 2伺服控制 3闭环控制系统 4逆变器 5 SPWM 6单片机 7 I/O接口 8 I/O通道 9 串行通信 10直接存储器存取（DMA） 二、判断题： 1 在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。 （×） 2 滚珠丝杆不能自锁。（√） 3 无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×） 4 异步通信是以字符为传输信息单位。（√） 5 同步通信常用于并行通信。（×） 6 无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）7从影响螺旋传动的因素看，判断下述观点的正确或错误 （1）影响传动精度的主要是螺距误差、中径误差、牙型半角误差（√） （2）螺杆轴向窜动误差是影响传动精度的因素（√）
（3）螺杆轴线方向与移动件的运动方向不平行而形成的误差是影响传动精度的因素（√）（4）温度误差是影响传动精度的因素（√） 三、单项选择题 1. 步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（ B ）决定转角位移的一种伺服电动机。 A 脉冲的宽度 B 脉冲的数量 C 脉冲的相位 D 脉冲的占空比 2. 对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（B）。 A.1 机电一体化课程设计报 告 机电一体化系统设计基础 课程设计报告 专业：机械电子工程 班级：机电0811 学号： 2008716022 姓名：陈智建 指导教师：刘云、柯江岩 2012 年 1 月 13 日 目录 第一节绪论 (4) 1.1课程设计目的意义 (4) 1.2课程设计任务描述 (4) 1.3数控铣床的性能指标设计要求 (4) 第二节总体方案设计 (5) 2.1主轴驱动系统设计方案 (5) 2.2 X/Y/Z轴控制系统方案设计 (5) 2.3电气系统设计方案 (5) 第三节传动系统设计 (6) 3.1主轴传动系统的设计 (6) 3.1.1主轴电机选择 (6) 3.1.2变频器的选择 (6) 3.1.3主轴传动系统设计 (6) 3.2伺服驱动系统设计 (7) 3.2.1伺服传动机构设计 (7) 3.2.2伺服电机选择 (7) 3.2.3 滚珠丝杠的选择 (8) 3.2.4滚珠丝杠支承的选择 (9) 3.3设计验算校核 (9) 3.3.1惯量匹配验算 (9) 3.3.2伺服电机负载能力校验 (10) 3.3.3系统的刚度计算 (11) 3.3.4固有频率计算 (11) 3.3.5死区误差计算 (12) 3.3.6系统刚度变化引起的定位误差计算 (12) 第四节电气系统设计 (13) 后附6张系统框图和元器件图。 (15) 第五节心得体会 (16) 参考文献 (17) 第一节绪论 1.1课程设计目的意义 机电一体化是一门实践性强的综合性技术学科，所涉及的知识领域非常广泛，现代各种先进技术构成了机电一体化的技术基础。机电一体化系统设计基础课程设计属于机械电子工程专业的课程设计，培养学生综合应用所学的知识，进行机电一体化系统设计的能力。 1.2课程设计任务描述 本课程设计主要要求学生设计一数控铣床的传动系统跟控制系统，即在已有数控系统的基础上，根据实际加工要求，进行二次开发。由于生产数控系统，伺服电动机的驱动器，伺服电机的厂家很多，即使同一厂家，其生产的产品系统和型号也很多。为了避免在设计过程中选型过于宽广，并考虑到本设计的目的主要是为了训练从事设计的基本能力，数控系统规定选用Fanuc OI MATE MC。根据该数控系统控制性能，可控制3个伺服电动机轴和一个开环主轴（变频器），满足4轴联动数控铣床的控制要求。考虑到CNC控制器，驱动器和电机之间电器接口的相互匹配，在该设计中，要求3轴伺服驱动器，伺服电动机都采用Fanuc公司生产的产品。 1.3数控铣床的性能指标设计要求 （1）主轴的转速范围：1000—24000 （rpm） （2）主轴电机功率：30/37 kw （3）X/Y/Z轴快速进给速度15/15/15m/min，X/Y/Z轴切削进给速度，1-10000 mm/min 一、名词解释(每小题2分，共10分) 1. 测量 2.灵敏度 3. 压电效应 4. 动态误差 5. 传感器 二、填空题（每小题2分，共20分) 1. 滚珠丝杆中滚珠的循环方式：__________，________________。 2. 机电一体化系统，设计指标和评价标准应包括__________，__________， __________ ，__________。 3. 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___________________________________。 4. 某光栅的条纹密度是50条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度， 则莫尔条纹的宽度是_______________________。 5. 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______________________，使它们同步协调到达目标点。 6. 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_____________。 7. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8. 累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9. 复合控制器必定具有__________________________________。 10. 钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题（每小题2分，共10分） 1. 一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A. 产大 B. 减小 C. 不变 D. 不定 2. 加速度传感器的基本力学模型是( ) A. 阻尼—质量系统 B. 弹簧—质量系统 C. 弹簧—阻尼系统 D. 弹簧系统 3. 齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) 机电一体化系统设计习题汇总 第一章：概论 1.关于机电一体化的涵义，虽然有多种解释，但都有一个共同点。这个共同点是什么? 2.机电一体化突出的特点是什么?重要的实质是什么？ 3.为什么说微电子技术不能单独在机械领域内获得更大的经济效益? 4.机电—体化对我国机械工业的发展有何重要意义? 5.试列举20种常见的机电一体化产品。 6.试分析CNC机床和工业机器人的基本结构要素，并与人体五大要素进行对比，指出各自的特点。 7.机电一体化产品各基本结构要素及所涉及的技术的发展方向。 8.机电一体化设计与传统设计的主要区别是什么? 9.试举例说明常见的、分别属于开发性设计、适应性设计和变异性设计的情况。 10.为什么产品功能越多，操作性越差?为何产品应向“傻瓜化”方向发展? 11.试结合产品的一般性设计原则，分析和理解按“有限寿命”设计产品的目的和意义。 第二章：机械系统设计 1. 机电一体化产品对机械系统的要求有哪些? 2. 机电一体化机械系统由哪几部分机构组成，对各部分的要求是什么? 3. 常用的传动机构有哪些，各有何特点？ 4. 齿轮传动机构为何要消除齿侧间隙? 5. 滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响?采用什么方法消除它？ 6. 滚珠丝杠副的支承对传动有何影响?支承形式有哪些类型?各有何特点? 7. 试设计某数控机床工作台进给用滚珠丝杠副。己知平均工作载荷F＝4000N，丝杠工作长度l＝2m，平均转速＝120r／min，每天开机6h，每年300个工作日，要求工作8年以上，丝杠材料为CrwMn钢，滚道硬度为58—62HRC，丝杠传动精度为±0.04mm。 8.导向机构的作用是什么?滑动导轨、滚动导轨各有何特点? 9.请根据以下条件选择汉江机床厂的HJG—D系列滚动直线导轨。作用在滑座上的载荷F＝18000N，滑座数M=4，单向行程长度L＝0.8m，每分钟往返次数为3，工作温度不超过120℃，工作速度为40m／min,工作时间要求10000h以上,滚道表面硬度取60HRC。 10.滚动直线导轨的形式有哪些?各有何特点? 11. 塑料导轨的特点是什么?常用的塑料导轨有哪些？如何使用? 第三章：接口设计 1.试述机电—体化接口设计的重要性。 2.试述机电一体化产品接口的分类方法。 3. 试述人机接口的作用和特点。 4.人机接口中，常用的输入设备有哪几种？常用的输出设备有哪几种？ 5.设计键盘输入程序时应考虑哪几项功能？ 6.七段发光二极管显示器的动态工作方式和静态工作方式各具有什么优缺点？ 7. 在进行PP40打印机接口设计时，可否直接将STB连到WR上？为什么？ 8.试述机电接口的作用和特点。 9. 在机电接口的控制输出接口中，常用的电力电子器件有哪些？ 10.在机电接口中，光电耦合器的作用是什么？ 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、测量 2、灵敏度 3、压电效应 4、动态误差 5、传感器 二、填空题(每小题2分,共20分) 1、滚珠丝杆中滚珠的循环方式: _内旋换与外循环 2、机电一体化系统,设计指标与评价标准应包括___ _______, __________, __________ , __________。 3、顺序控制系统就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________。 4、某光栅的条纹密度就是50条/mm,光栅条纹间的夹角θ=0、001孤度, 则莫尔条纹的宽度就是_______________________。 5、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______________________,使它们同步协调到达目标点。 6、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_____________。 7、齿轮传动的总等效惯量与传动级数__________________________________________。 8、累计式定时器工作时有_____________________________________________________。 9、复合控制器必定具有__________________________________。 10、钻孔、点焊通常选用_______________________________________类型。 三、选择题(每小题2分,共10分) 1、一般说来,如果增大幅值穿越频率ωc的数值,则动态性能指标中的调整时间ts ( ) A、产大 B、减小 C、不变 D、不定 2、加速度传感器的基本力学模型就是( ) A、阻尼—质量系统 B、弹簧—质量系统 C、弹簧—阻尼系统 D、弹簧系统 3、齿轮传动的总等效惯量与传动级数( ) A、有关 B、无关 C、在一定级数内有关 D、在一定级数内无关 4、顺序控制系统就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( ) A、单片机 B、2051 C、PLC D、DSP 5、伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节与检测环节等个五部分。 A 换向结构 B 转换电路 C 存储电路D检测环节 四、判断题(每小题2分,共10分) 1、伺服控制系统的比较环节就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。( ) 2、电气式执行元件能将电能转化成机械力,并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进电 机等。( ) 3、对直流伺服电动机来说,其机械特性越硬越好。( ) 4、步进电机的步距角决定了系统的最小位移,步距角越小,位移的控制精度越低。( ) 5、伺服电机的驱动电路就就是将控制信号转换为功率信号,为电机提供电能的控制装置,也称其为变流器,它包括电压、 电流、频率、波形与相数的变换。( ) 五、问答题(每小题10分,共30分) 1、步进电动机常用的驱动电路有哪几种类型? 2、什么就是步进电机的使用特性? 3、机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面? 一、名词解释(每小题2分,共10分) 1、就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。 2、指在稳态下,输出的变化量ΔY与输入的变化量ΔX的比值。即为传感器灵敏度。 S=dy/dx=ΔY/ΔX 3、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。 4、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。 机电一体化综合课程设计 《机电一体化课程设计任务书》普通格式 一．课程设计的目的 本次设计是机电一体化和计算机控制课程结束之后进行的一个重要的综合性、实践性教学环节，课程设计的基本目的是： 1、掌握机电一体化系统的设计过程和方法，包括参数的选择、传动设计、零件计算、结构设计、计算机控制等培养系统分析及设计的能力。 2、综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。 3、训练和提高设计的基本技能，如计算，绘图，运用设计资料、标准和规，编写技术文件（说明书）等。 二．设计任务及要求 设计题目：车辆出入库单片机自动控制系统 1.设计容包括：总体设计，机械系统的设计与计算，计算机控制系统设计，编写设计计算说明书； 2.课题容简介或设计要求：编制一个用单片机控制的车辆出入库管理控制程序，控制要求如下：1）入库车辆前进时，经过1# → 2#传感器后计数器加1，后退时经过2# → 1#传感器后计数器减1，单经过一个传感器则计数器不动作。2）出库车辆前进时经过2# → 1#传感器后计数器减1，后退时经过1# → 2#传感器后计数器加1，单经过一个传感器则计数器不动作。3）设计一个由两位数码管及相应的辅助元件组成的显示电路，显示车库车辆的实际数量。 3.机械部分的设计： 4.计算机控制的设计：设计显示电路图，并按图连接。画出单片机接线图，并按图接线。编制控制程序。 摘要 本次设计车辆出入库单片机自动控制系统的基本功能和设计思路，根据给定的条件，综合运用所学的基本理论、基本知识和相关的机械和电子方面的知识，完成车辆入库自动控制，并画好元器件的连接图，其中包括装置的原理方案构思和拟定；原理方案的实现，设计计算与说明。 车辆出入库单片机自动控制系统对我们生活很贴近，一个很实用的系统，可以有效地帮助我们管理车库，再加上如果用单片机来实现的话成本低，很实用，这是一个很有意义的设计。车辆入库单片机自动控制系统的难点在于,如何控制 《机电一体化技术与系统》教学大纲 课程编码： 课程名称：机电一体化技术 学时/学分：32学时/1.5学分 先修课程：《机械原理》、《机械设计》、《电工学》、《可编程控制技术》、《液压与气压传动》。 适用专业：机械设计制造及其自动化 开课教研室：机电一体化教研室 一、课程性质与任务 1．课程性质：本课程属于机械设计制造及其自动化专业选修课程，强调知识结构系统性和教学体系完整性的统一，使学生对机电一体化技术有较全面的认识，比较系统地掌握机电一体化系统各元部件的选择、计算的基本理论和方法，初步具备机电一体化系统的设计能力。 2．课程任务：任务是使机械设计制造及自动化的学生在机电一体化技术方面具有较广泛的知识，了解机电一体化系统（产品）涉及的相关技术，重点掌握典型机电一体化系统构建、设计，使学生在今后的工作中具有综合应用多学科知识的能力。二、课程教学基本要求 1．要求掌握的基本知识 机电一体化的一般知识。机电一体化的组成，各部分的性能、特点。 2．要求掌握的基本理论和方法 交流逆变技术，位置检测技术，plc控制系统基本原理。常用电动机基本工作原理，交流伺服电机特点及其调速方法，机械部件与气液控制技术基本原理。 3．要求掌握的基本技能 一、能设计电气电路图（就是控制电机启停、正反转，星三角这样的），并能完成配线。二、能进行PLC编程，能设计PLC控制电路。三、能用AUTOCAD画机械零件图，并进行简单的机械设计。三、具有较强的自学能力，能看懂设备的说明书等。 4.考核方式以平时作业和期末考试相结合的方式进行。平时占30%左右，期末占70%左右。 三、课程教学内容 教学内容 1.第一章绪论 内容：机电一体化系统的意义；机电一体化系统设计工作的组织；机电一体化系统所代表产品的范围及分类；机电一体化系统设计的发展趋势。 2.第二章交流逆变技术 内容：熟悉电力电子器件，掌握整流电路的分析方法，熟悉PWM逆变原理。 重点：整流电路的分析方法。 难点：PWM逆变原理。 3.第三章位置检测技术 内容：熟悉包括行程开关、接近开关、光电开关检测开关原理及功能。 重点：在了解各种开关原理基础上会进行简单的设计。 难点：传感器接口技术，以及各传感器和plc输入模块连接。 4.第四章PLC控制系统 内容：PLC控制系统，系统组成与PLC结构，PLC的工作原理，PLC的规格与型号，PLC连接技术 重点：PLC连接技术，程序编制。 难点：PLC的应用与实践。 5.第五章伺服传动技术 内容：伺服系统的结构组成及分类，直流伺服系统结构和原理，直流伺服系统的稳态误差分析，直流伺服系统的动态校正，交流伺服系统的分类及应用。异步型交流电动机的变频调速的基本原理及特性，异步电动机变频调速系统。步进电动机的结构、工作原理及使用特点，环形分配器；功率驱动器的种类及其工作原理。 重点: 直流伺服电机特性和调速原理，直流伺服系统组成的基本原理，交流伺服电机特点及其调速方法，变频调速装置的基本原理。 难点：直流伺服电机特性和调速原理，交流伺服电机特点及其调速方法。 6.第六章机械传动与支承技术 1、电子技术分为微电子技术和电力电子技术。 2、通电方式不同，步进电机的步距角不同。 3、齿轮传动系统各级传动比的最佳分配原则有质量最轻原则、等效转动惯量最小原则、输出轴转角误差最小原则。 4、产生干扰必须同时具备干扰源、干扰传播途径、干扰接收载体三个条件。 5、对于三相双三拍通电的步进电机，三个绕组U、V、W的通电顺序为UV-VW-WU-UV。 三相单三拍通电为U-V-W-U。 6、晶闸管的主要用途为整流、逆变、变频、交流调压和无触点开关。 7、闭环之内前向通道上用来传递动力的齿轮间隙对系统的稳定性有影响，对精度无影响。 8、CMOS电路的三个主要特点是功耗低、工作电压范围宽和抗干扰性能强。 9、数据传输I/O控制方式主要有无条件传送方式、查询方式和中断方式。 9、磁电式转速传感器主要由齿轮、铁芯、磁铁和线圈四部分组成。 10、机电一体化系统的执行元件可分为电磁式、液压式和气压式三大类。 11、按照质量最小原则，小功率传动装置的各级传动比应相等。 12、异步串行通信的字符帧由起始位、数据位、奇偶校验位、停止位四部分组成。 13、TTL电路是指输入与输出均为晶体管结构的数字逻辑电路。 1、传感器的主要静态性能指标及定义。 传感器静态特性的主要技术指标有：线性度、灵敏度、迟滞性和重复性等。 ①线性度指传感器实际的输出与输入特性只能接近线性，与理论直线有偏差。 ②灵敏度传感器在静态标准条件下，输出变化对输入变化的比值称。 ③迟滞性传感器在正反行程中，输出—输入特性曲线的不重合程度 ④重复性传感器在同一条件下，被测输入量按同一方向作全量程连续多次重复测量时，所得输出—输入曲线的不一致程度。 2、步距角——对应于每个控制脉冲电机所应转过角度的理论值。 3、端口(port)——指接口电路中能被CPU直接访问的寄存器的地址。 4、环形分配器——使步进电机绕组的通电顺序按一定规律变化的电子部件。 5、占空比——脉冲信号的高电平宽度与信号周期的比值。 6、扇出系数N——描述门电路输出端最多能够带的同类门电路数。 7、数字滤波——通过一定的计算或判断程序减少干扰信号在有用信号中的比重，是一种程序滤波。1、机电一体化的相关技术有哪些？ 答：精密机械技术、检测传感技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动与接口技术、系统总体技术。 2、直流伺服电动机的优点是什么？ 答：优点：(1)稳定性好，能在较宽的速度范围内稳定运转。 (2)可控性好，具有线性的调节特性，转速正比于控制电压。 (3)响应迅速，具有较大的起动转矩和较小的转动惯量。(4）控制功率低，损耗小。（5）转矩大。 3、CPU与外设之间设置接口的原因是什么？ 答：信号线不兼容，信号线功能定义、逻辑定义、时序关系上都不一致；二者速度不兼容；设置接口可以提高CPU 的工作效率；若CPU直接控制，外设硬件则依赖于CPU，这对外设的发展不利；解决负载驱动问题。 4、RS-485接口标准有何特点？ 答：(1)因采用差动收/发，共模抑制比高，抗干扰能力强。 (2)传输率高，可达10Mb/S (传送12m时)。 (3)传输距离远(无MODEM时)，采用双绞线，100kb/s时，可达1200m，若减小波特率，传输距离更远。 (4)能实现多点对多点通信，RS-485允许平衡电缆上连接32个发送器/接收器对。 5、晶闸管导通和截止的条件是什么？ 答：晶闸管导通的条件：阳极A和阴极K之间加足够的正向电压；控制机G和阴极K之间也要有足够的正向电压和正向电流。 截止的条件：必须使阳极电流IA减小到维持电流IH一下，这可使阳极电压减小到零，或者反向的方法来实现。 6、I/O端口地址译码的一般原则是什么？ 答：一般原则是把地址线分为两部分：一部分时高位地址线和CPU的控制线号进行组合，经译码电路产生I/O接口芯片的片选信号，实现系统中的片间寻址；另一部分是地位地址线，不参加译码，直接连到I/O接口芯片—片内端口寻址，即寄存器寻址。 7什么是标度变换，写出标度变换公式并注明式中的参数答：定义：控制系统中的各种被测参量的量纲和数值尽管各不相同，但它们经模拟输入通道采集后得到的都是数字信号，实际应用中需要按被测参量的工程单位进行显示、打印、记录或报警，因此还必须把经过处理后的数字信号转换成带有不同工程单位的测量值。这项工作称为标度变换。 表达式 式中：Ax—参数测量值； A m —参数量程上限；A0 —参数量程下限； N m—A m对应的A／D转换后的输入值；N0 —A0对应的A／D转换后的输入值； Nx—测量值Ax对应的A／D转换值。 8、常用非线性补偿方法及原理。 1、计算法编制一段完成数学表达式计算的程序，将经前期处理的被测参数值输入该程序，计算后的数值即为非线性校正值。 ) ( ) ( N N N N A A A A m x m x- - - + = 1、机电一体化系统中的计算机接口电路通常使用光电耦合器，光电耦合器的作用有哪些 1. （1）能保护系统元件不受高共模电压的损害，防止高压对低压信号系统的损坏。 （2）泄漏电流低，对于测量放大器的输入端无须提供偏流返回通路。 （3）共模抑制比高，能对直流和低频信号(电压或电流)进行准确、安全的测量。 2、什么是三相六拍通电方式 2. 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 →… 3、简述PWM 脉宽调速原理。 3. 在一个周期T 内闭合的时间为τ，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τ，如右图所示。电枢两端的平均电压为： U U Udt U T T T d ρτ=== ?01 式中 ρ=τ/T=U d /U ，(0<ρ<1) ρ为导通率（或称占空比） 。 当T 不变时，只要改变导通时间τ，就可以改变电枢两端的平均电压Ud 。当τ从0~T 改变时，Ud 由零连续增大到U 。 5．传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。敏感元件、转换元件、基本电路。 2、滚珠丝杠副的轴向间隙对系统有何影响如何处理 答。如果滚珠螺旋副中有轴向间隙或在载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当螺杆反向转动时，将产生空回误差。为了消除空回误差，在螺杆上装配两个螺母1和2，调整两个螺母的轴向位置，使两个螺母中的滚珠在承受载荷之前就以一定的压力分别压向螺杆螺纹滚道相反的侧面，使其产生一定的变形，从而消除了轴向间隙，也提高了轴向刚度。常用的调整预紧方法有下列三种。垫片调隙式 螺纹调隙式 齿差调隙式 答。1机电一体化--从系统的观点出发，将机械技术 、微电子技术、信息技术、控制技术等在系统工程基础上有机地加以综合，以实现整个系统最佳化的一门新科学技术。 2、柔性制造系统：柔性制造系统（Flexible Manufacturing System ）是由两台或两台以上加工 中心或数控机床组成，并在加工自动化的基础上实现物料流和信息流的自动化 5、感应同步器: 感应同步器是一种应用电磁感应原理制造的高精度检测元件，有直线和圆盘式两种，分别用作检测直线位移和转角。 ２、伺服电动机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、速度及动 力输出电动机 1．试分析图示传动系统中，齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响 解答：机电一体化课程设计报告
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