機(jī)電一體化 總結(jié)

1.什么是機(jī)電一體化？

答：機(jī)電一體化是在機(jī)械的主功能，動(dòng)力功能，信息功能和控制功能上引進(jìn)微電子技術(shù)，并將機(jī)械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機(jī)結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱(chēng)。

2、發(fā)展機(jī)電一體化的面臨的共性關(guān)鍵技術(shù)？

答：這些共性關(guān)鍵技術(shù)有檢測(cè)傳感技術(shù)，信息處理技術(shù)，伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)，精密機(jī)械技術(shù)及系統(tǒng)總體技術(shù)等。3、機(jī)電一體化系統(tǒng)構(gòu)成的五大要素？相應(yīng)的五大功能？

答：五大要素：機(jī)械系統(tǒng)，信息處理系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)，傳感器檢測(cè)系統(tǒng)，執(zhí)行元件系統(tǒng)。相應(yīng)的五大功能：動(dòng)力功能，計(jì)測(cè)功能，控制功能，操作功能，構(gòu)造功能。4.機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)類(lèi)型？

答：大致有三類(lèi)：1.開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)2.適應(yīng)性設(shè)計(jì)（在設(shè)計(jì)方案，原理基本保持不變的情況下，對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品進(jìn)行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機(jī)械結(jié)構(gòu)或?yàn)榱诉M(jìn)行微電子控制對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行局部適應(yīng)性設(shè)計(jì)）3.變異性設(shè)計(jì)（在設(shè)計(jì)方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸）。5.滾珠絲杠副的組成及特點(diǎn)？答：滾珠絲杠副由絲杠，螺母，滾珠和反相器死部分組成。特點(diǎn)：具有滾珠閉合流動(dòng)的閉合回路，還具有軸向剛度高，運(yùn)動(dòng)聘問(wèn)，傳動(dòng)精度高，不易磨損，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。但由于不能自鎖，具有傳動(dòng)可逆性，在用做升降傳動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，需要采取制動(dòng)措施。

6.滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊的實(shí)質(zhì)？

答：滾珠絲杠副在有負(fù)載時(shí)，滾珠與滾道面接觸點(diǎn)處將產(chǎn)生彈性變形，換向時(shí)，其軸向間隙會(huì)引起空回。這種空回是非連續(xù)性的，既影響傳動(dòng)精度，又影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以常采用以下幾種調(diào)整預(yù)緊方法。（1）雙螺母螺紋預(yù)緊調(diào)整式（2）雙螺母尺差預(yù)緊調(diào)整法（3）雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊法（4）彈簧式自動(dòng)調(diào)整預(yù)緊式（5）單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊式和單螺母滾珠過(guò)盈預(yù)緊7.滾珠絲杠副支承方式及其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖？答：（1）單推-單推式（2）雙推-雙推式（3）雙推-簡(jiǎn)支式（4）雙推-自由式

8諧波齒輪傳動(dòng)的工作原理？

答：諧波齒輪傳動(dòng)與少齒差行星齒輪傳動(dòng)十分相似。它依靠柔性齒輪產(chǎn)生的可控變形波引起齒間的相對(duì)錯(cuò)齒來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。諧波齒輪傳動(dòng)由波發(fā)生器和剛性輪，柔性輪組成。波發(fā)生器為主動(dòng)件，剛輪和柔輪為從動(dòng)件。剛輪有內(nèi)齒圈，柔輪有外齒圈，其齒形為漸開(kāi)線或三角形，齒距相同而齒數(shù)不同，剛輪的齒數(shù)比柔輪的齒數(shù)多幾個(gè)齒。柔輪是薄圓筒形，由于波發(fā)生器的長(zhǎng)徑比柔輪內(nèi)徑略大，故裝配在一起時(shí)就將柔輪撐成橢圓形。如具有雙波發(fā)生器的諧波減速器，其剛輪與柔輪的齒數(shù)之差為2，其橢圓長(zhǎng)軸的兩端柔輪和剛輪的牙齒相嚙合，在短軸方向的牙齒完全分離。當(dāng)波發(fā)生器逆時(shí)針轉(zhuǎn)一圈時(shí)，兩輪相對(duì)位移為兩個(gè)齒距。當(dāng)剛輪固定式，則柔輪的回轉(zhuǎn)方向與波發(fā)生器的回轉(zhuǎn)方向相反。9.齒輪傳動(dòng)間隙的調(diào)整方法及特點(diǎn)？

答：1.偏心套調(diào)整法；2.軸向墊片調(diào)整法；3.雙片薄齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法；

10.刀口支撐的特點(diǎn)？

答：刀口支撐主要由刀口和支座組成，多用于擺動(dòng)角度不大的場(chǎng)合。優(yōu)點(diǎn)：摩擦和磨損很小。刀口刃部是半徑很小的圓柱面，故當(dāng)零件擺動(dòng)角度不超過(guò)容許值時(shí)，支承中的摩擦是純滾動(dòng)摩擦。

11.鑄造機(jī)座如何合理選擇截面開(kāi)口和尺寸？

答：為了不是開(kāi)口后機(jī)座的剛度降低太多，開(kāi)口應(yīng)沿機(jī)座或機(jī)架壁中心線排列，或在中心線附近交錯(cuò)排列，孔寬以不大于機(jī)座或機(jī)架壁寬的0.25倍為宜，即b0/b=0.25。12.由矩形和矩形組成的閉式組合導(dǎo)軌副的特點(diǎn)？

答：支承面和導(dǎo)向面分開(kāi)，因而制造與調(diào)整簡(jiǎn)單。導(dǎo)向面的間隙，用鑲條調(diào)節(jié)，接觸剛度低。閉式結(jié)構(gòu)有輔助導(dǎo)軌面，其間隙用壓板調(diào)節(jié)。當(dāng)以兩側(cè)面作導(dǎo)向面時(shí)，導(dǎo)軌間距大，熱變形大，要求間隙大，因而導(dǎo)向精度低，但承載能力大；以內(nèi)外側(cè)面作導(dǎo)向面時(shí)，導(dǎo)軌兩側(cè)面間距較小，加工測(cè)量方便，容易獲得較高的平行度。熱變形小，導(dǎo)向精度高；以兩內(nèi)側(cè)面作導(dǎo)向面，導(dǎo)向面對(duì)稱(chēng)分布在導(dǎo)軌中部，當(dāng)傳動(dòng)件位于對(duì)稱(chēng)中心線上時(shí)，避免了由于牽引力與導(dǎo)向中心線不重合而引起的偏轉(zhuǎn)，不致在改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)引起位置誤差，故導(dǎo)向精度高。13.掌握常用導(dǎo)軌副的簡(jiǎn)圖？答：

14.槽輪間歇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的工作原理？答：槽輪機(jī)構(gòu)由撥銷(xiāo)盤(pán)，槽輪組成。工作原理：撥銷(xiāo)盤(pán)以不變的角速度旋轉(zhuǎn)，撥銷(xiāo)轉(zhuǎn)過(guò)2β角度時(shí)，槽輪轉(zhuǎn)過(guò)相鄰兩槽間的夾角2α在撥銷(xiāo)轉(zhuǎn)過(guò)其余部分的角2（π-β）時(shí)，槽輪靜止不動(dòng)，直到撥銷(xiāo)進(jìn)入下一個(gè)槽內(nèi)，又重復(fù)以上循環(huán)。15.導(dǎo)軌副的截面形狀及其特點(diǎn)？

答:常見(jiàn)的導(dǎo)軌截面形狀，有三角形，矩形，燕尾形及圓形四種，每種又分為凸形和凹形兩類(lèi)。凸形導(dǎo)軌不易積存切屑等贓物，也不易儲(chǔ)存潤(rùn)滑油，宜在低速下工作；凹形導(dǎo)軌則相反，可用于高速，但必須有良好的防護(hù)裝置，以防切削等贓物落入導(dǎo)軌。三角形：磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償，不會(huì)產(chǎn)生間隙，故導(dǎo)向精度高。矩形：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造檢驗(yàn)和修理方便，導(dǎo)軌面較寬，承載能力大，剛度高，故應(yīng)用廣泛。燕尾形：結(jié)構(gòu)緊湊，可以承受顛覆力矩，單剛度較差，摩擦力較大，制造檢驗(yàn)和維修都不方便。圓形：可有兩個(gè)自由度，適用于同時(shí)作直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的地方。16.旋轉(zhuǎn)支承部件的種類(lèi)及基本要求和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖？

答：按其相互摩擦的性質(zhì)可分為滑動(dòng)，滾動(dòng)，彈性，氣體摩擦支承。對(duì)支承的基本要求應(yīng)包括：1.方向精度和置中精度；2.摩擦阻力矩的大��；3.許用載荷；4.對(duì)溫度變化的敏感性；5.耐磨性以及磨損的可補(bǔ)償性；6.抗振性；7.成本的高低。17.簡(jiǎn)述雙向橋式PWM直流驅(qū)動(dòng)調(diào)速，換向的工作原理？答：根據(jù)圖來(lái)說(shuō)。18．伺服電機(jī)控制的基本形式是什么？

答：速度控制，轉(zhuǎn)矩控制，位置控制。19.簡(jiǎn)述步進(jìn)電機(jī)步距角的計(jì)算方法？

答：步距角的大小與通電方式和轉(zhuǎn)子齒數(shù)有關(guān)，其大小可用下式計(jì)算：

a=360/(zm)z轉(zhuǎn)子齒數(shù)m運(yùn)行拍數(shù)，通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即m=kn(n為電動(dòng)機(jī)的相數(shù)，單拍時(shí)k=1,雙拍時(shí)k=2)20.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與通電方式的關(guān)系？

答：步進(jìn)電機(jī)的定子有六個(gè)均勻分布的磁極，每?jī)蓚�(gè)相對(duì)磁極組成一相，即有A-A’,B-B’,C-C’三相。磁極上饒有勵(lì)磁磁阻。當(dāng)ABC依次通電時(shí)，正轉(zhuǎn)。否則反轉(zhuǎn)。電機(jī)每轉(zhuǎn)過(guò)一步所過(guò)的角度為步距角，布距角越小，則精度越高。根據(jù)通電方式可有，三相單三拍，A-B-C-A-….；三相雙三拍，AB-BC-CA-AB-……；三相六拍，A-AB-B-BC-C-CA-A-…….等等。21.步進(jìn)電機(jī)從轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)上分幾類(lèi)？

答：分為可變磁阻型（VR）永磁型（PM）混合型（HB）22.矢量控制是對(duì)哪個(gè)矢量控制達(dá)到最佳的？

答：是利用微處理器和計(jì)算機(jī)數(shù)控對(duì)交流電動(dòng)機(jī)作磁場(chǎng)的矢量控制，從而獲得對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的最佳控制。就是同時(shí)控制電動(dòng)機(jī)輸入電流的幅值和相位，以得到交流電動(dòng)機(jī)的最佳控制。23．點(diǎn)位控制為什么要進(jìn)行加速度控制？

答：在一般情況下，系統(tǒng)的極限啟動(dòng)頻率是比較低的，而要求的運(yùn)行速度往往較高。；如果系統(tǒng)以要求的速度直接起動(dòng)，因?yàn)轭l率已超過(guò)了極限啟動(dòng)頻率而不能正常啟動(dòng)�？赡馨l(fā)生丟步或根本不能啟動(dòng)的情況，。系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)之后，如果到達(dá)終點(diǎn)時(shí)突然停發(fā)脈沖量，令其立即停止，則因?yàn)橄到y(tǒng)的慣性原因，會(huì)發(fā)生沖過(guò)終點(diǎn)的現(xiàn)象，使點(diǎn)-位控制精度發(fā)生偏差。因此在點(diǎn)位控制過(guò)程中，運(yùn)行速度都需要一個(gè)加速-恒速-減速低恒速-停止的過(guò)程。

擴(kuò)展閱讀：機(jī)電一體化總結(jié)

1、機(jī)電一體化（Mechatronics）是機(jī)電一體化技術(shù)及其產(chǎn)品的統(tǒng)稱(chēng)，并把柔性制造系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)等先進(jìn)制造技術(shù)的生產(chǎn)線和制造過(guò)程也包括在內(nèi)，發(fā)展了機(jī)電一體化的含義。包括六大關(guān)鍵技術(shù)：精密機(jī)床技術(shù)、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)、傳感檢測(cè)技術(shù)、信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、系統(tǒng)總體技術(shù)。

2、機(jī)電一體化系統(tǒng)的基本功能要素（或組成）：①機(jī)械本體；②動(dòng)力部分；③傳感檢測(cè)部分；④執(zhí)行部分；⑤驅(qū)動(dòng)部分；⑥控制與信息處理部分；⑦接口3、接口的三個(gè)作用：①交換；②放大；③傳遞

4、機(jī)電一體化的相關(guān)技術(shù)：①機(jī)械技術(shù)；②傳感檢測(cè)技術(shù)；③信息處理技術(shù)；④自動(dòng)控制技術(shù)；⑤伺服傳動(dòng)技術(shù)；⑥系統(tǒng)總體技術(shù)

5、機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)方法：整體設(shè)計(jì)法、組合法、替代法

6、機(jī)電一體化的設(shè)計(jì)類(lèi)型：開(kāi)發(fā)性設(shè)計(jì)、適應(yīng)性設(shè)計(jì)、變異性設(shè)計(jì)7、機(jī)械移動(dòng)系統(tǒng)的基本元件：質(zhì)量、阻尼器、彈簧

8、影響機(jī)電一體化系統(tǒng)中傳動(dòng)鏈的動(dòng)力學(xué)性能的因素：①負(fù)載的變化；②傳動(dòng)鏈慣性；③傳動(dòng)鏈固有頻率；④間隙、摩擦、潤(rùn)滑和溫升

9、GD即動(dòng)物體的重量G與回轉(zhuǎn)直徑D的平方的乘積。(GD24gJ)

10、兩物體接觸面間的摩擦力在應(yīng)用上可簡(jiǎn)化為粘性摩擦力、庫(kù)侖摩擦力與靜摩擦力三類(lèi)11、齒輪傳動(dòng)齒側(cè)間的消除：①剛性消隙法；②柔性消隙法

12、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的二級(jí)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)，假定各主動(dòng)小齒輪具有相同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J1,軸與軸承

2i1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不計(jì)，各齒輪均為實(shí)心圓柱體，且齒寬和材料均相同，效率為1，則i222或

i12i13（i1,i2為齒輪系中第一、二級(jí)齒輪副的傳動(dòng)比；i為齒輪系數(shù)總傳動(dòng)比，ii1i2）

13、滾珠花鍵既是一種傳動(dòng)裝置，又是一種直線運(yùn)動(dòng)支撐，可用于機(jī)器人、機(jī)床、自動(dòng)搬運(yùn)

車(chē)等各種機(jī)械。

14、諧波齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)：①傳動(dòng)比大；②承載能力強(qiáng)；③傳動(dòng)精度高；④齒側(cè)間隙��；⑤傳動(dòng)平穩(wěn)；⑥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕。

H15、諧波齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比計(jì)算irgrHzg式中：g、r、H分別為剛輪、柔gHzr輪和波形發(fā)生器的角速度；zg、zr分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。

16、滾珠絲桿副是將普通的絲桿加上滾珠，變滑動(dòng)為滾動(dòng)，是絲桿、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件。分為：外循環(huán)插線管式和內(nèi)循環(huán)反向器式17、靜壓導(dǎo)軌是將具有一定壓力的油或氣體介質(zhì)通入導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)鍵與導(dǎo)向支撐鍵之間，運(yùn)動(dòng)鍵浮在壓力油和氣體薄膜之上，與導(dǎo)向支撐件脫離接觸，使之摩擦阻力大大減小的導(dǎo)軌。18、傳感器：是借助于檢測(cè)元件接受一種形式的信息，并按一定規(guī)律將它轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。分類(lèi)方法：①以被測(cè)參量來(lái)分；②以傳感器的工作原理來(lái)分。19、衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標(biāo)：線性度、靈敏度、遲滯性、重復(fù)性。20、光柵：是一種新型的位移檢測(cè)元件，它的特點(diǎn)是測(cè)量精度高（可達(dá)±1um）、響應(yīng)速度快和量程范圍大等。光柵條紋密度一般為每毫米25、50、100、250條等。21、感應(yīng)同步器分為：鑒相式和鑒幅式

22、接近式位置傳感器按工作原理分為：電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式、超聲波式。23、將放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗這種特點(diǎn)的放大器稱(chēng)為測(cè)量放大器；具有能利用計(jì)算機(jī)采用軟件控制的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)變換功能的放大器叫做程控增益放大器；

24、隔離放大器特點(diǎn)：①能保護(hù)系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對(duì)低壓信號(hào)系統(tǒng)的損壞；②泄漏低電流，對(duì)于測(cè)量放大器的輸入端無(wú)須提供偏流返回通路；③共模抑制比高，能對(duì)直流和低頻信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確、安全的測(cè)量。

25、A/D轉(zhuǎn)換器的特性：分辨率、相對(duì)精度、輸入電壓、輸出電阻、轉(zhuǎn)換時(shí)間（孔徑時(shí)間）26、A/D轉(zhuǎn)換器的孔徑時(shí)間：在對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)變換時(shí)，從啟動(dòng)變換到變換結(jié)束的數(shù)字量輸出所需要的時(shí)間。27、采樣頻率：（香儂定理）不失真檢測(cè)Ws(采樣頻率)≥2Wmax（信號(hào)最高頻率）28、模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)時(shí)間離散變換和幅值離散變換(近似值)后轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。29、用軟件進(jìn)行“線性化”處理的方法：計(jì)算法、查表法、插值法。30、伺服系統(tǒng):以機(jī)械運(yùn)動(dòng)量為控制對(duì)象的反饋控制系統(tǒng)

31、伺服系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及分類(lèi)：①控制器；②功率放大器；③執(zhí)行機(jī)構(gòu)；④檢測(cè)裝置。32、采用直流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，稱(chēng)為直流伺服系統(tǒng)。

33、直流伺服系統(tǒng)種類(lèi)繁多，按伺服電動(dòng)機(jī)、功率放大器、檢測(cè)元件、控制器的種類(lèi)以及反饋信號(hào)與指令比較方式等分為不同類(lèi)型的直流伺服系統(tǒng)

34、相敏放大器也稱(chēng)鑒幅器，它的功能是將交流電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的直流電壓，并使它的極性與輸入的交流電壓的相位相適應(yīng)。35、相敏放大器的任務(wù)①將輸入交流電壓變換成直流電壓；②當(dāng)輸入交流電壓相位變成相差∏時(shí)時(shí)，輸出的直流電壓極性亦隨之改變；③輸出直流電壓的數(shù)值與輸入交流電壓的幅值成正比

36、脈寬調(diào)制型（PWM）功率放大器的基本原理：利用功率器件的開(kāi)關(guān)作用，將直流電壓轉(zhuǎn)換成一定頻率的方波電壓，通過(guò)對(duì)方波脈沖寬度的控制，改變輸出電壓的平均值。

37、采用交流伺服電動(dòng)機(jī)作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，稱(chēng)為交流伺服系統(tǒng)。按其選用不同的電動(dòng)機(jī)而分為兩大類(lèi)：同步型交流伺服電動(dòng)機(jī)和異步型交流伺服電動(dòng)機(jī)。38、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)（或脈沖電動(dòng)機(jī)或脈沖馬達(dá)）；步進(jìn)電動(dòng)機(jī)多用于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)39、三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的三種分配方式：三相三拍、三相六拍、雙三拍40、步距角的計(jì)算（步距角）360，m為相數(shù)，z為轉(zhuǎn)量數(shù)，k為通電方式導(dǎo)數(shù)。mzk41、細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路的作用是減少步距角

42、光電隔離電路的作用：1）通過(guò)光電轉(zhuǎn)換隔離輸入/輸出2）實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換3）增加驅(qū)動(dòng)能力

44、在工業(yè)環(huán)境中使用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，除去被控對(duì)象、檢測(cè)儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，其余部分稱(chēng)做“工業(yè)控制計(jì)算機(jī)”，簡(jiǎn)稱(chēng)“工業(yè)控制機(jī)”或“工控機(jī)”

45、PLC工作特點(diǎn)：順序掃描、循環(huán)執(zhí)行（工作可靠、可與工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)直接連接、積數(shù)式組合、編程操作容易、易于安裝及維修）；PLC掃描工作制：輸入掃描，計(jì)算，輸出控制。（三階段工作制）

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