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1、精品文档1. 机电一体化的定义。 机电一体化技术是从系统工程观点出发，应用机械、电子、信息等有关技术， 对它们进行有机的组织和综合，实现系统整体的最佳化。2. 简述机电一体化系统的组成及各组成部分的功能。机电一体化系统的组成：A机械本体、B动力单元、C传感检测单元、D执行单元、E驱动单元、F控制及信息处理单元这六部分组成。 各成分的功能如下：1、机械本体：使构造系统的各子系统、零部件按照一定的空间和时间关系安 置（装配连接）在一定位置上，并保持特定的关系。2、动力单元：按照机电一体化系统的控制要求，为系统提供能量和动力以保 证系统正常运行。3、传感检测单元：对系统运行过程中所需要的本身和外界环
2、境的各种参数及 状态进行检测，并转换成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理 后产生相应的控制信息。4、执行单元：根据控制信息和指令在驱动单元的驱动下完成所要求的动作。5、驱动单元：在控制信息作用下，在动力单元的支持下，驱动各种执行机构 （执行单元）完成各种动作和功能。6、控制及信息处理单元：将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集 中、存储、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序发出相应的控制 信号，通过输出接口送往驱动单元和执行机构，控制整个系统有目的地运行。3. 机电一体化系统有哪些设计方法？分别举例。 机电一体化系统有以下三种设计方法：A. 取代法，女口用电气调速系统
3、取代机械式变速机构等；B. 整体设计法，女口某些激光打印机的激光扫描镜；C. 组合法,如设计数控机床时使各个单元有机组合融为一体。4. 转动惯量、刚度、阻尼的折算公式。另附资料。5. 传动链精度对开环伺服系统、闭环伺服系统精度的影响。开环伺服系统中，传动链的传动精度不仅取决于组成系统的单个传动件的精 度，还取决于传动链的系统精度。闭环伺服系统中的传动链，虽然对单个传动件的精度要求可以降低，但对系统 精度仍有相当高的要求，以免在控制时因误差随机性太大不能补偿。6. 举例说明缩短传动链的三种方式。A. 伺服电动机；B.直线电机；C电主轴。7. 简述传动系统的转动惯量、摩擦、阻尼比、刚度、谐振频率、
4、间隙对机 电一体化系统性能的影响。1、转动惯量：在满足系统刚度的条件下，机械部分的质量和转动惯量越小越 好。转动惯量大会使机械负载增大，系统响应速度变慢，灵敏度降低，固有频 率下降，容易产生谐振。同时，转动惯量增大会使电器驱动部分的谐振频率降 低而阻尼比增大。2、摩擦：引起动态滞后和稳态误差，同时还会造成低速爬行。3、阻尼比：实际应用中一般取0.4-0.8的欠阻尼，既能保证振荡在一定的范围 内过渡过程比较平稳、过渡过程时间较短，又具有较高的灵敏度。4、刚度：对于伺服系统的失动量来说，系统刚度越大，失动量越小，对于伺 服系统的稳定性来说，刚度对开环系统的稳定性没有影响，而对闭环系统的稳 定性有很
5、大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。5、谐振频率：当外界的激振频率接近或等于系统固有频率时，系统将产生谐 振而不能正常工作。6、间隙：使机械传动系统中间隙产生回程误差，影响伺服系统中位置环的稳 定性。8. 低速爬行产生的原因。1进给传动系统的冈!度K越小,越容易产生爬行；2 静摩擦力与动摩擦力之差，差值越大，越容易产生爬行；3 摩擦力曲线为副斜率，容易产生爬行；4移动速度小于临界速度vt时，容易产生爬行现象。9. 齿轮传动刚性消隙和柔性消隙的区别。刚性消隙法是在严格控制轮齿齿厚和齿距误差的条件下进行的，调整后齿侧间 隙不能自动补偿，但能提高传动刚度。柔性消隙法是指调整后齿侧间隙可以自 动补
6、偿（一般采用弹簧机构利用弹性力把消隙补偿）。10. 锥齿轮、斜齿轮消隙的原理。 锥齿轮消隙的原理：将齿轮的分度圆柱改为带锥度的圆锥面，使齿轮的齿厚在 轴向产生变化，装配时通过改变垫片的厚度，来改变两齿轮的轴向相对位置， 以消除侧隙。斜齿轮消隙的原理：通过改变垫片的厚度使两齿轮的螺旋面错位，两齿轮的左 右齿面分别与宽齿面接触，以消除齿侧间隙。11. 丝杠螺母传动系统的调隙一般采用什么结构，齿差调隙原理。丝杠螺母传动系统的调隙一般采用双螺母结构。齿差调隙原理：在两螺母的凸缘上分别切出齿数差为1的两齿轮，并分别与固 定在外套两端面上的两内齿圈啮合。转动其中一个螺母，改变两螺母的轴向相 对位置，以调隙
7、和预紧。12. 如何按照负载角加速度最大原则选择总传动比。13. 齿轮传动各级传动比分配的原则有哪些，各自遵循什么分配原则。（1）最小等效转动惯量原则：小功率传动装置和大功率传动装置的传动比分 配均为前小后大；（2）质量最小原则：小功率传动装置的各传动比相等，大功率传动装置的传 动比分配为前大后小；（3）输出轴的转角误差最小原则：A.从输入端至U输出端各传动比按照前小后 大原则排列；B应减小传动级数；C使末级齿轮的传动比尽可能大，制造精度 尽量高。14. 如何设计齿轮传动机构间隙输出轴转角误差。a.从输入端至愉出端各传动比按照前小后大原贝y排歹y ；B. 应减小传动级数；C. 使末级齿轮的传动
8、比尽可能大，制造精度尽量高。15. 谐波齿轮传动的结构、原理及特点。结构：谐波齿轮传动由A.刚轮、B柔轮和C谐波发生器这三部分组成。 原理：谐波齿轮传动是一种新型传动，利用机械波使柔性齿轮产生可控制的弹 性变形波，引起刚轮与柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动。特点：A.传动比大；B承载能力大；C传动精度高;D.齿侧间隙小;E传动平稳；F结构简单、体积小、重量轻。16. 永磁测速电机输出电压与转速和夕卜负载的关系。当负载电阻趋于无穷大时，其输出电压U与转速n成正比，随负载电阻变小, 其输出电压下降，而且输出电压与转速之间并不能严格保持线性关系。17. 简述光电转速传感器的原理。光电式转速传感器是
9、由装在被测轴上的带缝隙圆盘、光源、光电器件和指示缝 隙盘组成。光源发生发的光通过缝隙圆盘和指示缝隙照射到光电器件上，当缝 隙圆盘随被测轴转动时，由于圆盘上的缝隙间距与指示缝隙的间距相同。因此 圆盘每转一周，光电器件输出与圆盘缝隙数相等的电脉冲。根据测量时间 t 内 的脉冲数N,则可测出转速n=60N/Zt（Z为圆盘缝隙数）。18. 接近式位置传感器按工作原理分为哪几种类型？接近式位置传感器按工作原理可分为这五种类型：A.电磁式；B光电式；C静 电容式；D.气压式；E超声波式。19. 分析透光型光电传感器接口电路，解释反射型光电传感器的应用。 在透光型光电传感器中，发光器件和受光器件相对放置，中
10、间留有间隙。当被 测物体到达这一间隙时，发射光被遮住，从而接收器件（光敏元件）便可检测 出物体已经到达。反射型光电传感器发出的光经被测物体反射后再落到检测器件上，由于是检测 反射光，所以得到的输出电流 Ie 较小。另外，对于不同的物体表面，信噪比 也不一样，因此，设定限幅电平就显得非常重要。20. 测量放大器的特点。测量放大器有以下特点：放大电路具有很高的共模抑制比，以及高增益、低噪 声和高输入阻抗。21. 程控放大器的功能及工作原理。 功能：希望利用计算机采用软件控制的办法来实现增益的自动变换，这种功能 的放大器就叫程控增益放大器。工作原理：通过改变4052（模拟开关）的D1的值来改变AD5
11、21放大器2脚与14脚之间的外接电阻的办法来实现增益控制。22. 简述液压驱动、气压驱动和伺服电机驱动的输出功率、响应速度的特点。液压驱动伺服系统：输出功率大，响应频率高；气压驱动伺服系统：输出功率大，响应频率低； 伺服电机驱动的伺服系统：输出功率范围大，响应频率宽。23. 步进电机的三相绕组的通电方式有哪些（三种），各自步距角的关系如何。 步进电机的三相绕组的通电方式有以下三种：1 、三相单三拍，其步距角为 30°；2、三相双三拍，其步距角为30°；3、三相六拍，其步距角为1 5°。24. 步进电机的特点（7个）。步进电机有以下七个特点：1 、步进电机受数字脉冲
12、信号控制，输出角位移与输入脉冲数成正比；2、步进电动机的转速与输入的脉冲频率成正比；3、步进电动机的转向可以通过改变通电顺序来改变；4、步进电动机具有自锁能力；5、步进电机工作状态不易受各种因素干扰；6、步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数后会出现累积误差。转过一 转后，累积误差为零；7、易于直接与微机的I/O接口，构成开环位置伺服系统。25. 步进电机带负载的最大起动频率的计算。26. 什么是直流电机的机械特性曲线，外负载对直流电机机械特性的影响。 机械特性是一定控制电压下转速与转矩之间的关系，表示这样关系的曲线为机 械特性曲线。外负载对直流电机机械特性的影响：外界电阻使直流电机机械特性
13、变软，伺服 控制性能变差。27. PWM直流调速驱动系统的原理。PWM直流调速驱动系统的原理：当输入一个直流控制电压U时就可得至愤度 与U成比例的脉冲方波给伺服电动机电枢回路供电。通过改变脉冲宽度来改 变电枢回路的平均电压，得至怀同大小的电压值Ua,使直流电动机平滑调速。 当开和关周期T不变时，只要连续地改变闭合时间t (0-T就可以连续地使 Ua由0变化到U,从而达到连续改变电动机转的目的。28. 交流电机调速的方法。交流电机调速的方法有以下三种：A.改变电动机极对数P; B.改变电动机滑差 率S; C改变电动机的夕卜加电源频率f。29. SPWM变频调速的原理。SPWM变频调速的原理：将相
14、同极性的正弦波基准信号u1与等幅等矩的三角 波 ut 相比较,以其交点为相应变流器件换流的开关点,交点间隔即为被调制 脉冲的宽度。随着u1的幅值和频率的变化，调制的脉冲也会在宽度和频率上 作相应的变化，保证了变频要求的U1/f1=常值。对负半周可通过反向器得到负 的脉冲波。这就是SPWM变频调速的原理。30. 直线电机的特点。直线电机有以下五个特点：A.直线电机不需要中间传动机械，提高了精度，减 少了震动和噪声；B快速响应；C 仪表用的直线电动机，可省去电刷和换向器 等易损零件，提高可靠性，延长使用寿命；D散热面积大，容易冷去卩，允许较 高的电磁负荷，提高电动机的容量定额；E装配灵活性大。31
15、. 简述圆盘型直线电机的工作原理、直流直线电机的原理。 圆盘型直线电机的工作原理：把次级做成一片铝圆盘或铜圆盘，并将初级放在 次级圆盘靠近外径的平面上。次级圆盘在初级移动磁场的作用下，形成感应电 流，并与磁场相互作用，产生电磁力，使次级圆盘能绕其轴线作旋转运动。 直流直线电机的原理：在线圈的行程范围内，永久磁铁产生的磁场强度分布均 匀，当可动线圈中通入电流后，载有电流的导体在磁场中会受到电磁力的作用。 当线圈受到的电磁力大于线圈支架上存在的静摩擦力时，就可使线圈产生直线 运动，改变电流的大小和方向，即可控制线圈直线运动的推力和方向。32. 步进电机的选择和计算。（P93例题）33. 脉冲当量的
16、含义。脉冲当量：每输入一个脉冲，步进电动机驱动工作台移动的位移。34. PLC勺特点。PLC的特点：丿顺序控制为主，可以直接与外部执行机构相连。35. 总线型工业控制计算的特点。总线型工业控制计算的特点：模块化设计。36. DAC083的单极性输出和双极性输出的电压范围，推导输出电压与数字量 之间的关系。另附资料。37. DAC083与计算机的接口电路，编写汇编程序起动DA转换。另附资料。38. 光电耦合器的功能、原理及接线方法。 功能：隔离，电平转换，整流变频，执行部件的启动、停止、正反转控制等。原理：利用观点转换的原理。接线方法：光电耦合器的输入输出端两个电源必须单独供电。39. 解释控制
17、计算机与单项晶闸管接口电路的工作原理。当控制计算机发出的控制信号为低电平时，光电耦合器发光二极管截止，晶闸 管门极不触发而断开。当控制信号为高电平时，经反相驱动器后，使光电耦合 器发光二极管导通，交流电的正负半轴均以直流方式加在晶闸管的门极，触发 晶闸管导通。这是整流桥路直流输出端被短路，负载即被接通。控制信号回到 低电平时，晶闸管门极无触发信号，而是其关断负载失电。40. 解释继电器接口电路工作原理。继电器接口电路工作原理：当计算机输出的控制信号为高电平时，经反相驱动 器 7406变为低电平，使发光二极管发光，从而使光敏三极管导通，进而使三 极管9013导通,因而使继电器K的线圈通电，继电器
18、触点K1-1闭合，使220V 电源接通。反之,当计算机控制输出的控制信号输出低电平时，K1-1断开。41. 画出直流电机PWM功率接口组成框图（图5-33,并分析PWM脉宽调 制波形产生过程（图 5-34）。 P136、P13742. PWM功率放大器与控制计算机的接口方法（与前面综合考）。P13743. 自动控制中变频器的三种控制方法。自动控制中变频器的三种控制方法:A.使用继电器开关电路;B模拟控制方法； C.采用变频器数字接口板。44. 步进电机脉冲分配器的两种形式。步进电机脉冲分配器的两种形式: 1、硬件分配器； 2、软件环形分配器。45. PWM功率放大电路的三种形式。PWM功率放大电路的三种形式：（1）单极性功率放大电路；（2）T型功率放 大电路；（3） H 型桥式功率放大电路。46. 功能分解的设计策略有哪些。1、减少机械传动部件，使机械结构简化，体积减小，提高系统动态响应性能 和运动精度。2、注意选用标准、通用的功能模块，避免功能模块在低水平上的重复设计， 提高系统在模块级上的可靠性，加快设计开发的速度。3、充分运用硬件功能软件化原则，使硬件的组成最简化，使系统智能化。4、以微机系统为核心的设计策略。精品文档