991机电一体化系统设计基础

机电一体化系统设计基础（本）课程基于网络考核改革试点方案

（2012年1月）

一、考核改革的目的

1．通过本课程考核的改革，深入探索现代远程开放教育、成人学习课程考核的基本模式；

2．通过本课程考核的改革，进一步加强教学过程的落实，指导学生在学习过程中理解把握课程的主要内容，检验学生各个学习环节的学习效果，达到培养目标；

3．通过本课程考核的改革，探索机电一体化系统设计基础课程的形成性考核合理的题型、题量、难易程度等；

4．探索远程成人教育考核方法的可信度和有效性，提高学习质量。

二、考核目标

通过考核既要检测学生对机电一体化的基础理论与关键技术、机电一体化单元技术的接口技术等基本概念、基本理论的理解程度，又要检测学生通过学习机电一体化系统设计原理和综合集成技术，能够把各项技术有机地结合起来进行简单的机电一体化系统的分析和设计的能力。

三、考核对象

广播电视大学工科类机械设计制造及其自动化专业（专科起点本科）的学生。

四、考核方式

本课程考核采用形成性考核和终结性考核相结合的方式，形成性考核占总成绩的30%，登陆形成性考核系统进行，随平时学习过程完成；终结性考试为笔试，占总成绩的70%，在学期末进行，具体时间见中央电大统一时间安排。

（一）形成性考核

完成一定量的习题是学好本课程的一项重要的、必不可少的工作。通过这些习题的练习，逐步加深对课程中各种概念的理解、基本计算方法的应用，达到基本掌握本课程主要内容的目的。通过形成性考核一方面可以加强对地方电大教师教学过程的引导、指导和管理，优质的完成教学任务，实现教学目标；另一方面可以加强对学生平时自主学习过程的指导和监督，重在对学生自主学习过程进行的指导和检测，引导学生按照教学要求和学习计划完成学习任务，达到掌握知识、提高能力的目标，提高学生的综合素质。

第一部分形考说明

设计5次测验题，占课程综合成绩的30％。

形式：3次客观测试题；1次主观测试题；1次专题报告。

注：每次形考任务按百分制进行成绩评定。

操作：所有形成性考核试题均由中央电大统一编制。

第一次形成性考核

客观测试题（100分），学习完第1章和第2章之后完成本次任务。本次测试从颁布到关闭的时间为8周，从颁布之日起，学生即可参加测试，计算机自动评判测试结果，测试成绩自动形成并记录；如学生对测试成绩不满意，可多次参加测试，我们只认定成绩最好的测试结果为最终成绩。

题型：判断正误、单项选择、计算。

目的：

检测学生对基本理论和基本方法的掌握程度，帮助学生找出学习的薄弱环节，明确努力的方向，帮助教师了解学生的学习效果，根据学生的需求不断调整教学策略，提高教学效果。

要求：

1．了解机电一体化关键技术；了解机电一体化系统中常用传动机构的工作原理与选用；了解机电一体化系统中常用执行机构的工作原理与选用；了解机电一体化中虚拟样机技术。

2．理解机电一体化技术的基本概念、特点和分类方法。

3．掌握机电一体化系统的组成结构；掌握机电一体化中机械系统的基本要求。

样题：

判断正误（每题4分，共40分）

机电一体化系统的主要功能就是对输入的物质按照要求进行处理，输出具有所需特性的物质。（）

答案：×

单项选择（每小题4分，共40分）

为提高机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（）。

A．增大系统刚度B．增大系统转动惯量

C．增大系统的驱动力矩D．减小系统的摩擦阻力

答案：A

计算题（共20分）

现有如下图所示的双螺母齿差调整预紧式滚珠丝杠，其基本导程为l0=6mm、左端齿轮齿数为100、右端齿轮齿数为98。当两端转向相同时，两端的外齿轮相对于内齿轮转过2个齿时，试求两个螺母之间产生的相对轴向位移？

1-套筒 2-内齿轮 3-圆柱齿轮 4-丝杠

图双螺母齿差预紧式滚珠丝杠

解：当两端转向相同时：一端的外齿轮相对于另一端的外齿轮转过1个齿时，相对移动的轴向距离为（）。（5分）

A ．

10z l B ．20z l C ．021)11(l z z ?- D ．02

1)1

1(l z z ?+ 两端的外齿轮相对于内齿轮转过2个齿时，试求两个螺母之产生的相对轴向位移为

（ ）μm 。（5分）

A ．1.2

B ．2.4

C ．120

D ．240 答案：C B

第二次形成性考核

客观测试题（100分），学习完第3章和第4章之后完成本次任务。本次测试从颁布到关闭的时间为8周，从颁布之日起，学生即可参加测试，计算机自动评判测试结果，测试成绩自动形成并记录；如学生对测试成绩不满意，可多次参加测试，我们只认定成绩最好的测试结果为最终成绩。

题型：判断正误、单项选择、计算。

目的：

检测学生对基本理论和基本方法的掌握程度，帮助学生找出学习的薄弱环节，明确努力的方向，帮助教师了解学生的学习效果，根据学生的需求不断调整教学策略，提高教学效果。

要求：

1．了解常用传感器选择及使用方法；了解常用传感器与计算机接口方式；了解机电一体化伺服驱动系统的种类及其特点。

2．理解常用伺服驱动电机的工作原理、特点、选用及其控制方式。

3．掌握常用传感器的类型、特点及工作原理；掌握伺服驱动的基本原理。

样题：

判断正误 （每题4分，共40分）

传感器的转换元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分。（ ） 答案：（ × ）

单项选择（每小题4分，共40分）

在开环控制系统中,常用（ ）做驱动元件。 A ．直流伺服电动机 B ．步进电动机

C ．同步交流伺服电动机

D ．异步交流伺服电动机 答案：B

计算题（共20分）

如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x 向工作台的三相双三拍步进电机，转子齿数z 为100。滚珠丝杠的基本导程为l 0=6mm 。已知传动系统的横向(x 向)脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。试求步进电机的步距角α和减速齿轮的传动比i 。

功放 电机

滚珠丝杠

工作台

i

电机驱动工作台示意图

解：（1）步进电机的步距角α=（ ）。（5分）

A ．?=??

=??=

33

40360360N z α B ． ?=??=??=

5.4240360360K z α C ．?=???

=???=5.13

240360360N K z α

（2）减速齿轮的传动比i =（ ）。（5分）

A ．300005

.05.1===δαi B ． 103

360005.06

3600

=?=?=

αδl i

C ． 155.4360005.06

3600

=??=?=

αδ

l i D ．55.1360005.06

3600

=?

?

=?=αδl i 答案：C D

第三次形成性考核

客观测试题（100分），学习完第5~7章之后完成本次任务。本次测试从颁布到关闭的时间为8周，从颁布之日起，学生即可参加测试，计算机自动评判测试结果，测试成绩自动形成并记录；如学生对测试成绩不满意，可多次参加测试，我们只认定成绩最好的测试结果为最终成绩。

题型：判断正误、单项选择。 目的：

检测学生对基本理论和基本方法的掌握程度，帮助学生找出学习的薄弱环节，明确努力的方向，帮助教师了解学生的学习效果，根据学生的需求不断调整教学策略，提高教学效果。

要求：

1．了解嵌入式系统的特点；了解机电一体化系统的产品规划的主要内容；了解机电一体化系统的概念设计的内涵、特征及方法；了解机电一体化系统的评价与决策方法；了解机电一体化系统的现代设计方法；了解工业机器人系统组成、分类及工作原理；了解常用的数控机床分类及构成；了解机电一体化系统实现特殊机构功能的方法和原理。

2．理解机电一体化系统的控制方式及特点；理解计算机控制系统的组成和常用类型；理解可编程序控制器的组成。

3．掌握可编程序控制器控制系统设计。

样题：

判断正误 （每题3分，共60分）

自动控制技术是机电一体化相关技术之一，直接影响系统的控制水平、精度、响应速度和稳定性。（ ）

答案：（ √ ）

单项选择（每小题4分，共40分）

计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（ ），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。

A ．实时软件

B ．开发软件

C ．系统软件

D ．应用软件 答案：D

第四次形成性考核

主观测试题（100分），学习完本教材后完成本次任务。本次测试从颁布到关闭的时间为8周，从颁布之日起，学生即可参加测试，课程指导教师评测测试结果。

题型：简答题、综合题。

目的：

检测学生对基本理论和基本方法的掌握程度，帮助学生找出学习的薄弱环节，明确努力的方向，帮助教师了解学生的学习效果，根据学生的需求不断调整教学策略，提高教学效果。

要求：

测试学生对本课程的重点知识及其应用的掌握程度。

样题：

简答题（每题10分，共70分）

齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些？

答案：齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有：圆柱齿轮传动：偏心套轴向垫片双片薄齿轮错齿调整法（轴向拉簧式、可调拉簧式）；斜齿轮传动：垫片错齿调整。

综合题（每小题15分，共30分）

某部门欲开发一款用于焊接印刷电路板芯片的机械手，请制订出该款机械手产品的开发设计流程。

答案：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定型阶段。

第一阶段：产品规划阶段：进行需求分析和需求设计，以明确设计任务。

机械手的用途：焊接芯片。

工作方式：手动、自动方式。

主要技术参数：3自由度。

使用环境要求：生产线。

第二阶段：概念设计阶段：在功能分析的基础上，优化筛选取得较理想的工作原理方案。

第三阶段：详细设计阶段。对各功能模块进行细部设计，绘制相应的工程图。该阶段的工作量既包括机械、电气、电子、控制与计算机软件等系统的设计，又包括总装图和零件图的绘制。

第四阶段：设计实施阶段。首先根据机械、电气图纸和算法文件，制造、装配和编制各功能模块；然后进行模块的调试；最后进行系统整体的安装调试，复核系统的可靠性及抗干扰性。

第五阶段：设计定型阶段。对调试成功的系统进行工艺定型，整理设计资料。小批量生产，试销。

第五次形成性考核

专题报告（100分），学习本课程的过程中完成本次任务。本次测试从颁布到关闭的时间为14周，从颁布之日起，学生即可参加测试，课程指导教师评测测试结果。

目的：

通过对社会生活或生产实践中某一种典型的机电一体化产品进行分析和研究，理解机电一体化系统的组成结构、关键技术与原理，培养对机电一体化产品进行分析和研究的能力。

选题：

选择社会生活或生产实践中机电一体化技术的典型应用的产品。同一班级中，可按照个人或小组在指导教师的指导下进行选题。

提交专题报告要求：

1．专题报告内容应包括机电一体化产品（设备）的基本结构及工作原理、主要技术特

点、主要用途、与本课程相关内容的联系等。

2．专题报告撰写要做到形式和内容规范、专业，文字部分不少于1000字，并要求画出机电一体化产品（设备）的系统结构框图和工作流程图。

3．专题报告应独立完成，如有抄袭或雷同部分，专题报告成绩计为0分。

（二）终结性考试

主要目的：

重点考核本课程所涉及到的基本概念、基础知识和基本分析方法。

第一部分考试说明

比重：占课程综合成绩的70%，按百分制计算。

题型：单项选择、判断正误、计算、简答、综合。

操作：采用纸制闭卷考试，中央广播电视大学统一编制试题，地方广播电视大学组织考试。

第二部分考试样题

（一）判断题

此类型试题考查学生对基本概念的掌握程度，要非常准确的判断命题的正确与错误。

例1：数字式位移传感器有光栅、磁栅、感应同步器等，它们的共同特点是利用自身的物理特征，制成直线型和圆形结构的位移传感器，输出信号都是脉冲信号，每一个脉冲代表输入的位移当量，通过计数脉冲就可以统计位移的尺寸。（）

说明：由光栅传感器、磁栅传感器、感应同步器的工作原理可知，这些传感器的输出端得到一串电脉冲，通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出，可知被测的位移量。故本题的叙述是正确的，括号内应填入“√”号。

例2：数字化物理样机就是一种结构设计软件，强调结构上的设计。（）

说明：数字化物理样机，不是强调结构上的设计，而是更重视物理样机零部件的形态特性和系统装配特性的数字化检视。故结论是错误的，括号内应填入“×”号。

（二）选择题

此类型试题考查学生对基本理论和应用性知识的理解、对常用的重要概念和公式的掌握程度。如不注明，则为单项选择题。

题型举例：

例：在机电一体化系统中，机械传动要满足伺服控制的三个主要要求是（）。

A．传动精度、稳定性、快速响应性B．传动精度、稳定性、低噪声

C．传动精度、高可靠性、小型轻量化D．传动精度、高可靠性、低冲击振动

说明：这里只有一个答案是正确的，应在括号中填A。

（三）简答题

简答题考察学生对重要概念和公式的掌握情况，要抓住问题的要点进行回答，不需要过于具体地描述。

例：简述机械系统的刚度对系统动态特性的影响。

机械系统的刚度对系统的主要影响表现为以下几方面：

（1）失动量系统刚度越大，因静摩擦力的作用所产生的传动部件的弹性变形越小，系统的失动量也越小；

（2）固有频率机械系统刚度越大，固有频率越高，可远离控制系统或驱动系统的频带宽度，从而避免产生共振；

（3）稳定性刚度对开环伺服系统的稳定性没有影响，而对闭环伺服系统的稳定性有很大影响，提高刚度可增加闭环系统的稳定性。

（四）计算题

计算题考察学生的基本计算能力，对重要公式的掌握情况，以及对数据进行分析的水平。

例：如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动x 向工作台的三相单三拍步进电机，转子齿数z 为100。滚珠丝杠的基本导程为l 0=6mm 。已知传动系统的横向(x 向)脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。试求：

（1）步进电机的步距角α；

（2）减速齿轮的传动比i 。 解：（1）步进电机的步距角?=?

??

=???=

5.13

240360360N K z α

（2）减速齿轮的传动比55.1360005.06

3600

=?

?

=

?

=

α

δl i （五）综合题

综合题考察学生对本课程所学知识的综合运用能力，包括对简单机电一体化系统或产品的分析或设计。

例：已知某物料搬动机械手的结构如图所示，动作过程如图所示，要求机械手的操作方式分为手动方式和自动方式。机械手有升降、水平移动、手爪夹持等3个自由度，采用电磁阀控制的气缸驱动，PLC 控制。要求写出物料搬动机械手设计和产品开发的详细工程路线。

图2 物料搬动机械手结构原理图

解：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定型阶段。

第一阶段：产品规划阶段：进行需求分析和需求设计，以明确设计任务。 机械手的用途:物料搬运。

功放 电机

滚珠丝杠

工作台

i

1电机驱动工作台示意图

最新机电一体化专业知识试题春季高考模拟考试

春季高考模拟考试 机电一体化专业知识综合试题 本试卷分第Ⅰ卷（选择题）和第Ⅱ卷（非选择题）两部分。满分200分，考试时间120分 钟。考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。 第Ⅰ卷（选择题，共100分） 一、选择题（本大题50个小题，每小题2分，共100分。在每小题列出的四个选项中，只有一项符合题目要求，请将符合题目要求的选项字母代号选出，并填涂在答题卡上） 1、如果发现有人触电首先应做的是 A 、打120急救 B 、打110报警 C 、切断电源 D 、做人工呼吸 2、人们在日常生活中用到的工频交流电是由发电厂的发电机生产的，发电机中形成电流的是 A 、自由电子 B 、正电荷 C 、正、负离子 D 、电子-空穴对 3、如图示电路，下列说法正确的是 A ．该电路有4个结点，5条支路，6个回路，4个网孔 B ．该电路有3个结点。4条支路，5个回路，4个网孔 c ．该电路有3个结点，5条支路，6个回路，3个网孔 D ．该电路有3个结点，4条支路，5个回路，3个网孔 4、如图所示，当R=6Ω时，a 、b 两端的等效电阻是 A 、1Ω B 、3Ω C 、1.5Ω D 、6Ω 5、如图所示，a 点的点位Va 是 A 、2V B 、1V C 、-1V D 、-2V 6、给一电容器充电，电压从2V 充到4V ，则 A 、电容量增加一倍 B 、电容量减少一半 C 、电荷量增加一倍 D 、电荷量减少一半 7、下列电器中利用涡流工作的是 A 、热继电器 B 、白炽灯 C 、电烙铁 D 、电磁炉 8、电感线圈产生的电动势，总是与线圈的电流 A 、方向相同 B 、变化趋势相反 C 、方向相反 D 、变化趋势相同 9、R-L 串联电路中若频率增加，则阻抗角 A 、减小 B 、不变 C 、增加 D 、先小后大 10、某电路两端的电压u=220√2sin （100πt+45°）V ，i=2√2sin100πtA ，则该电路的有功功率是 A 、880W B 、220W C 、311W D 、440W 11、正弦量的三要素是 A 、频率、最大值、初相 B 、频率、平均值、相位 C 、周期、有效值、平均值 D 、周期、频率、时间常数 12、感性负载并联适当的电容后，下列说法不正确的是 A 、功率因数角增大 B 、有功功率不变 C 、功率因数提高 D 、总电流减小 13、下列不是高压输电等级的是 A 、500KV B 、10KV C 、220KV D 、110KV 14、对于变压器而言，下列说法不正确的是 A 、铜损耗随负载变化而变化 B 、有无负载都有铁损耗 C 、单相变压器的电压比等于匝数比 D 、输入功率小于输出功率 15、关于自耦变压器下列说法不正确的是 A 、可降压 B 、可升压 C 、原副绕组有电的联系 D 、可作为安全电源 16、下列电器中不用温度传感器的是 A 、空调 B 、冰箱 C 、数码相机 D 、热水器 17、具有失压欠压保护的电器是 A 、交流接触器 B 、热继电器 C 、熔断器 D 、闸刀开关 18、单相电容起动式异步电动机，电容的作用是 A 、耦合 B 、产生振荡 C 、分相 D 、提高功率因数 19、电路如图所示，导通的二极管是（ ）。 20、适用于电子焊接的电烙铁功率是（ ）。 A 、25W B 、50W C 、75W D 、100W 21、YB1605函数信号发生器输出衰减倍数为（）。 学校：_______________________ 班级：_______________ 姓名：________________ （请 不 要 在 密 封 线 内 答 题）

机电一体化技术专业素质,知识,能力要求

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 (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。

机电一体化系统设计基础 试题答案3.pdf

国家开放大学(中央广播电视大学)2016 年秋季学期"开放本科"期末考试 机电一体化系统设计基础试题 一、单选题(每小题 3 分，共 24 分) 1.以下产品不属于机电一体化产品的是( A. 机器人 B. 移动电话 C 数控机床 D. 复印机 2. 滚珠丝杆的滚珠在整个循环过程中始终与丝杠表面保持接触为( )。 A. 插管式 B. 端盖式 c.内循环式 D. 外循环式 3. 下列哪个不是传感器的动态特性? ( ) A. 幅频特性 B. 临界频率 C. 相频特性 D. 分辨率 4. 在传感器的使用中，模拟式传感器与计算机进行接口必须用的器件为( )。 A.A/D 转换器 B.D/A 转换器 c.缓冲器 D. 隔离器 5.闭环控制的驱动装置中，丝杠螺母机构位于闭环之外，所以它的( )。 A. 回程误差不影响输出精度，但传动误差影响输出精度 B. 传动误差不影响输出精度，但回程误差影响输出精度 c.回程误差和传动误差都不会影响输出精度 D. 回程误差和传动误差都会影响输出精度 6. 针算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写( ) ，具有实时性、针对性、灵活 怯刊远距生@ A. 平台软件 B.开发软件 C.系统软件 D. 应用软件 7.以下（)不属于系统功能结构!型的基本结构形式。 A.串联结构 B.并联结构 C.环形结构 D. 星形结构 8. H 忌GP-1A 喷草案机器人中的手部属于系统中的( )。 A.能撒部分 B. 传感部分 C.监功部分D。执行机构 二、判断题(正确的打J ，错误的打 X ，每题 3 分，共 30 分} 9的机电一体化是一个新兴的交叉学科，是机械和傲电子技术紧密集合的一门技术，机电一体化产品具有智能化、人性化等特征， ( ) 10. 机电一体化产品的机械系统包括传动机构、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架 5大部分，是实现产品功能的基础。( ) 11.机电一体化系统要求传动机构具有刚度大、摩擦小、转动惯量小、阻尼合理、抗振性好和可靠性高等特性。( ) 12.精密机械技术作为机电一体化系统的基础，为机电一体化系统提供了精密的机械本体，并为机电一体化系统提供了可靠、灵敏的驱动装置。( ) 13.在机电一体化机械系统中，滚珠丝杠副是最常用的运动转换机构，在实际工程运用中，滚珠丝杆副只能将回转运动转换为直线运动。( ) 14. 位移传感器还可以分为模拟式传感器和数字式传感器，模拟式传感器输出是以幅值形式表示位移的大小，数字式传感器的输出是以脉冲数量的多少表示位移的大小。( ) 15.脉宽调制 CPulse Width Modulator ，简称 PWM) 控制就是通过脉冲宽度进行调制的技术，即通过改变脉冲宽度改变输出的平均电压。( ) 16.自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律单行。( ) 17.PID 调节器由比例调节器、积分调节器和加法调节器通过线性组合而构成。( ) 18. 概念设计是指在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的工作原理及其组合等，( ) 三、简答题{每小题 8 分，共 24 分) 19.完善的机电一体化系统主要包括哪几部分? 20.齿轮传动的齿侧间隙的调整方法有哪些? 21.计算机控制系统由哪几部分组成?每一部分的作用是什么? 四、计算题(10 分} 22. 一个四相八拍运行的步进电机，转子齿数为 50 ，则其步距角为多少?如要求步进电机2 秒钟转 10 圈，则每一步需要的时间 T 为多少? 五、综合题(12 分) 23．分析图中整体式 PLC 的各组成部分中 CPU 、存储器、电源、输入/输出 (1/0)单元的功能。

机电一体化课程设计报告

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

机电一体化技术基本精彩试题及问题详解

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( )

机电一体化课程设计报告书

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

机电一体化系统设计基础课程作业解答(二)

机电一体化系统设计基础课程作业解答（二） 一、填空题 1．低频分量高频分量 2．固有频率阻尼能力 3．相对阻尼系数 4．固有频率 5．变频信号源脉冲分配器功率放大器 6．最大动态转矩降低 7．线性直流伺服放大器脉宽调制放大器 8．电源频率磁极对数转差率 9．电液比例阀电液伺服阀 10．定位精度定位时间 二、简答题 1．如何提高伺服系统的响应速度？ 伺服系统的响应速度主要取决于系统的频率特性和系统的加速度。 （1）提高系统的固有频率，减小阻尼。增加传动系统的刚度，减小折算的转动惯量，减小摩擦力均有利于提高系统的响应速度。 （2）提高驱动元件的驱动力可以提高系统的加速度，由此也可提高系统的响应速度。2．步进电机是如何实现速度控制的？ 步进电机的运动是由输入的电脉冲信号控制的，每当电机绕组接收一个脉冲，转子就转过一个相应的角度。其角位移量与输入脉冲的个数严格成正比，在时间上与输入脉冲同步。因而，只要控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序，即可得到所需转动的速度和方向。3．试述直流电机伺服系统中脉宽调制放大器的基本工作原理。 脉宽调制放大器是直流伺服电机常用的晶体管驱动电路。利用大功率晶体管的开关作用，将直流电源电压转换成一定频率的方波电压，施加于直流电机的电枢，通过对方波脉冲宽度的控制，改变电枢的平均电压，使电机的转速得到调节。 4．交流伺服电机有哪些类型？交流伺服驱动的主要特点是什麽？ 交流伺服电机有永磁式交流同步电机和笼型异步电机两类。 交流伺服驱动的主要特点有：（1）调速范围大；（2）适合大、中功率伺服系统；（3）运行平

稳，转速不受负载变化的影响；（4）输出转矩较大，而转矩脉动小。 三、分析题 1．分析传感器的误差对输出精度的影响 传感器位于反馈通道，误差的低频分量影响系统的输出精度和系统的稳定性，因此传感器应有较高的精度；而误差的高频分量不影响输出精度，可以允许传感器及放大电路有一定的高频噪声。 2．分析齿轮减速器的传动误差对工作台输出精度的影响。 对于开环步进电机位置控制系统，由于无检测装置，不对位置进行检测和反馈，齿轮减速器的传动误差（误差的高频分量）和回程误差（误差的低频分量）将直接影响工作台的输出精度。 四、计算题 1．如图所示的电机驱动直线伺服系统，已知工作台的质量为m ＝50kg ，工作台与导轨间的摩擦系数f ＝0.1，负载力为F W ＝1000N ，丝杠直径为D ＝16mm ，导程为t s ＝4mm ，齿轮减速比为i ＝5，工作台的最大线速度为v ＝0.04m/s ，试求：（1）折算到电机轴上的负载力矩； （2）电机轴的转速；（3）电机所需功率。 解：（1）折算到电机轴上的负载力矩 摩擦负载力 F f ＝mgf ＝50×10×0.1＝50N 外负载力 F w ＝1000N 电机上的负载力矩为 Nm F F t i T f W s m 191.07 .01)501000(2104511)(213=?+???=?+??=-πη π （2）电机轴的转速 min /3000/50004 .004.05r s r t v i n s ==?=?= （3）电机所需功率 ()LP LP m n T P 5.2~5.1= 取系数为2，则 W 120502191.0222=????=?=ππn T P m

《机电一体化技术与系统》教学大纲教案

《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

机电一体化专业知识题库

机电一体化专业知识题库（277题）（注*的不适于中、初级职称） 1、什么是机电一体化？ 机电一体化技术是由机械技术、计算机技术、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，有机融合而成的一种综合性技术。 2、什么是机械设计技术？ 机械设计技术是机电一体化的基础。机电一体化产品中的主功能和构造功能，往往是以机械技术为主实现的。 3、什么是计算机与信息处理技术？ 信息处理技术包括信息的输入、识别、变换、运算、存储和输出技术，它们大都倚靠计算机来进行，因此，计算机技术和信息处理技术是密且相关的。计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络通信技术、数据库技术等。机电一体化系统中主要用工业控制机（包括PLC，单片机等）进行信息处理。机电一体化产品中，计算机和信息处理装置指挥整个产品的运行。 4、什么是自动控制技术？ 自动控制技术就是通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定规律运行。自动控制技术的范围很广，包括自动控制理论、控制系统设计、系统仿真、现场调试、可靠运行等从理论到实践的整个过程。机电一体化系统中的自动控制技术主要包括位置控制、速度控制、最优控制、模糊控制、自适应控制等，在实际运用中越来越多地与计算机控制技术联系在一起，成为机电一体化中十分重要的关键技术。 5、什么是传感与检测技术？ 传感与检测技术是机电一体化的关键技术，他将所测得的各种参数如：位移、位置、速度、加速度、力、温度等和其他形式的信号等转换为统一规格的电信号输入到信息处理系统中，并由此产生出相应的控制信号，以决定执行机构的运动形式和动作幅度。传感器检测的精度、灵敏度和可靠性将直接影响到机电一体化的性能。 6、什么是执行与驱动技术？ 执行与驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件分为电动、气动、液压等多种类型，机电一体化产品中多采用电动执行元件；驱动装置主要指各种电动机的驱动电源电路，目前多采用电力电子器件及集成化的功能电路构成。 执行原件一方面通过电器接口与微型机相连，以接收微型机的控制指令；另一方面又通过机械接口与机械传动和执行机构相连，以实现规定的动作。因此，执行与驱动技术是直接执行操作的技术，对机电一体化产品的动态性能，稳态精度、控制质量等具有决定性的影响。 7、什么是机电一体化总体设计技术？ 系统总体技术是一种从整体目标出发，用系统工程的观点和方法，将系统总体分解成相互有机联系的若干功能单元，并以功能单元为子系统继续分解，直至找到可实现的技术方案，然后再把功能和技术方案组合成总体设计方案，形成经过分析、评价和优选的综合应用技术。 系统总体设计技术包含内容很多，其中接口技术是重要内容之一。接口技术将机电一体化产品的各个部分有机连成一体。 8、什么是温度传感器？分为几类？ 温度传感器是一种将温度变化转换为电学量变化的装置，用于测量温度和热量，也叫做热电式传感器。一般分为两大类：接触式和非接触式。 9、什么是光栅？常见的光栅有几种？ 光栅是一种高精度的直线位移传感器，光栅是通过在玻璃或金属基体上均匀刻划很多等节距的线纹而制成的。常见的光栅种类有透射光栅、反射光栅和定向光栅。 10、什么是电阻应变计？ 电阻式应变计是根据应变——电阻效应，将被测件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件，除直接作为应力、应变测量传感器外，还可以与弹性元件组合构成力、压力、称重、位移、扭矩、振动、加速度等多种专用式传感器。 1

机电一体化课程设计

专业：机电一体化 班级： 08—1班 老师：刘顺东 学号： ******** 姓名： **** 日期： 2013年2月

XY工作台部件及单片机控制设计 目录 1.序言 (3) 2.总体方案设计 (3) 2.1.设计任务 (3) 2.2.总体方案确定 (3) 3.机械系统设计 (4) 3.1.工作台外形尺寸及重量估算 (4) 3.2.滚动导轨的参数确定 (5) 3.3.滚珠丝杠的设计计算 (6) 3.4.步进电机的选用 (8) 3.5.确定齿轮传动比 (13) 3.6.确定齿轮模数及有关尺寸 (13) 3.7.步进电机惯性负载的计算 (13) 4.控制系统硬件设计 (14) 4.1.CPU板 (14) 4.2.驱动系统 (16) 4.3.控制系统软件的组成和结构 (18) 5.参考文献 (22)

1.序言 据资料介绍，我国拥有400多万台机床，绝大部分都是多年累积生产的普通机床。这些机床自动化程度不高，加工精度低，要想在短时期内用自动化程度高的设备大量更新，替代现有的机床，无论从资金还是从我国机床制造厂的生产能力都是不可行的。但尽快将我国现有的部分普通机床实现自动化和精密化改造又势在必行。为此，如何改造就成了我国现有设备技术改造迫切要求解决的重要课题。 在过去的几十年里，金属切削机床的基本动作原理变化不大，但社会生产力特别是微电子技术、计算机技术的应用发展很快。反映到机床控制系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工的精度，现已有一些企业在这方面做了有益的尝试。实践证明，改造后的机床既满足了技术进步和较高生产率的要求，又由于产品精度提高，型面加工范围增多也使改造后的设备适应能力加大了许多。这更加突出了在旧机床上进行数控技术改造的必要性和迫切性。 由于新型机床价格昂贵，一次性投资巨大，如果把旧机床设备全部以新型机床替换，国家要花费大量的资金，而替换下的机床又会闲置起来造成浪费，若采用改造技术加以现代化，则可以节省50%以上的资金。从我国的具体情况来讲，一套经济型数控装置的价格仅为全功能数控装置的1/3到1/5，一般用户都承担得起。这为资金紧张的中小型企业的技术发展开创了新路，也对实力雄厚的大型企业产生了极大的经济吸引力，起到了事半功倍的积极作用。 据国内资料统计订购新的数控机床的交货周期一般较长，往往不能满足生产需要。因此机床的数控改造就成为满足市场需求的主要补充手段。 在机械工业生产中，多品种、中小批量甚至单件生产是现代机械制造的基本特征，占有相当大的比重。要完成这些生产任务，不外乎选择通用机床、专用机床或数控机床，其中数控机床是最能适应这种生产需要的。 从上述分析中不难看出数控技术用于机床改造是建立在微电子现代技术与传统技术相结合的基础之上。通过理论上的推导和实践使用的证明，把微机数控系统引入机床的改造有以下几方面的优点：1）可靠性高；柔性强；易于实现机电一体化；2）经济性可观。为此在旧的机床上进行数控改造可以提高机床的使用性能，降低生产成本，用较少的资金投入而得到较高的机床性能和较大的经济效益。 2.总体方案设计 2.1.设计任务 设计一个数控X-Y工作台及其控制系统。该工作台可用于铣床上坐标孔的加工和腊摸、塑料、铝合金零件的二维曲线加工，重复定位精度为±0.01mm，定位精度为0.025mm。 设计参数如下：负载重量G=150N；台面尺寸C3B3H＝145mm3160mm312mm；底座外形尺寸C13B13H1＝210mm3220mm3140mm；最大长度L=388mm；工作台加工范围X=55mm，Y=50mm；工作台最大快移速度为1m/min。 2.2.总体方案确定 2.2.1.系统的运动方式与伺服系统 数控系统按运动方式可分为点位控制系统，点位直线系统，连续控制系统。如果工件相对于刀具移动过程中不进行切削，可选用点位控制方式。由于工件在移动的过程中没有进行切削，故应用点位控制系统。对点位系统的要求是快速定位，保证定位精度。定位方式采用增量坐标控制。 为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环伺服系统驱动X-Y工作台。

《机电一体化技术基础》课程标准(茆林艳)

《机电一体化技术基 础》 课程标准江苏联合职业技术学院

机电一体化技术基础》课程标准 （80 学时 ） 一．课程概述 一）课程性质 本课程是高等职业教育机电一体化专业《机电一体化技术》模块中的综合化基础课程。 二）课程基本理念 根据本课程在专业教学中的作用， 围绕本专业的培养目标， “以就业为导向， 以能力为 本位”的教学理念为指导，注重与实践相联系，以实用为主、够用为度展开设计。 三）课程设计思路 课程结构与内容根据高职教育特点， 面向机电类企业， 围绕常用的机电设备的结构原理 及应用展开，可操作性强。课程主要内容包括：机电一体化技术的发展，系统的组成及其原 介绍，为学生今后的专业学习和发展服务。 二．课程目标 一）总目标 使学生对所学习的专业有个总体了解和掌握， 明 确机电一体化专业的概念和内容， 为学 生后续的学习和将来的工作打好基础。 二）具体目标 1. 通过介绍和观察体会，懂得“机电一体化”的内涵， 同于传统的“机”和“电” 。 2. 掌握“机电一体化”系统的组成及其工作原理。 3. 了解“机电一体化”技术中包含的机械、自动控制、 4. 了解机电一体化系统的控制方式及其应用特点。 5. 了解“机电一体化”技术人员的主要任务及所应具备的基本技能。 三．课程内容与要求 第一章 导论 教学目标：掌握机电一体化的概念、技术体系的组成及其发展前景。 考核方式：采用教师评价和学生自评的评价方法。 第一节 概述 知识要点： 掌握机电一体化的基本概念， 了解机电一体化系统的构成以及机电一体化的 理，机械和电子技术基础知识， 自动控制理论简介， 数控机床， 工业机器人， 自动生产线等。 课程教学把提高学生的职业能力放在突出的位置， 与实践密切相联， 注重新知识、 新技术的 它是“机”与“电”的有机融合，不 电机等技术基础知识。

机电一体化基础知识考试复习总结

第一章绪论 ●机电一体化是指机械装置和电子设备适当地组合起来，构成机械产品或机电一体与机信一体的新趋势。 ●机电一体化是把机械学和电子学有机地结合起来，提供更加优越技术的一种技术。 ●机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。机电一体化的目的是使产品具有多功能、高效率、高智能、高可靠性，同时又能节省材料、省能源，使产品向轻、薄、细、小、巧的方向发展，以不断满足人们生活的多样化要求和生产的省力化，自动化需求。 机电一体化基本结构要素：

1．机械本体包括机身、框架机械联接等在内的产品支持结构属于基础部分，实现产品的构造功能。 2．动力源向系统提供能量，并将输入的能量转换成需要的形式，实现动力功能。 3．检测与传感装置包括各种传感器及其信号检测路，用于对产品运行时的内部状态和外部环境进行检测，提供运行控制所需的各种信息，实现计测功能。4．控制与信息处理装置主要是指由计算机及其相应硬、软件所构成的控制系统。 5．执行机构包括机械传动与操作机构，在控制信息作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。是机电一体化产品中最重要的组成要素之一。 机电一体化产品可划分为功能附加型、功能替代型和机电融合型三类。1．功能附加型产品：主要特征是在原有机械产品基础上，采用微电子技术，使产品功能增加和增强，性能得到适当的提高。经济型数控机床、电子秤、数显量具、全自动洗衣机等都属于这一类机电一体化产品。 2．功能替代型产品：主要特征是采用电子技术及装置取代原产品中的机械控制功能、信息处理功能或主功能，使产品结构简化，性能提高。柔性增加，如电子缝纫机、自动照相机等用微电于装置取代了原来复杂的机械控制机构；线切割加工机床、激光手术器等则用因微电子技术的应用而产生的新功能，取代了原来机械的主功能。

《机电一体化技术基础》试卷及答卷

一、填空题（0.5*84=42分） 1、工业机器人按手爪的运动形式可分为、、。 2、快速成型制造简称，其主要工艺方法有、、 、。 3、传感器是能够将外界的信号，按一定规律转换成输出的器件或装置。 4、MEMS是的英语缩写。WSN是的英语缩写。FMS是 的缩写。FMC是的缩写。 5、工业机器人的发展通常可划分为三代，第一代是指，第二代是指，第三代是指。 6、传感器是由、、三部分组成。 7、机电一体化技术的内涵是和渗透过程中形成的一个新概念。 8、典型的机电一体化控制系统由、、、 等组成。 9、机电一体化系统（产品）是和技术的有机结合。 10、机电一体化的伺服控制系统一般包括、、、 、。 11、伺服系统的控制方式有、、。 12、工业机器人主要由、、、、 组成。 13、工业机器人根据动作方式，手臂可分为、、。 14、工业机器人按机构运动特征分为四种、、 、。 15、数控机床由、、、 、组成。 16、数控机床按工艺用途分为、、；按控制运动轨迹分为、、；按控制联动的坐标轴数分为、、、；按控制方式分

为、、、。 17、传感器按被测物理量可分为、、、、。 18、柔性制造系统通常由、、、组成。 19、根据自动生产线的组成，可以分为、、。 20、全自动洗衣机按其结构可分为、、、 、。 二、选择题（1.5*22=33分） 1、快速成型技术是3D打印技术中的一种（） A、对 B、错 2、汽车安全气囊系统用的最好的传感器是（） A、压电式传感器 B、开关式加速度传感器 C、微硅加速度传感器 D、弹性位移传感器 3、汽车仪表盘的油量指示表用的传感器是（） A、电磁传感器 B、电容传感器 C、浮子液位传感器 D、电缆式浮球开关 4、下列（）不能用做加速度检测传感器。 A、电容式 B、压电式 C、电感式 D、热电偶 5、下列关于传感器技术发展的说法，不正确的是（） A、单一化 B、集成化 C、微型化 D、网络化 6、欲测量极微小的位移，应选择（）自感传感器。 A. 变隙式 B. 变面积式 C. 螺线管式 7、机电一体化系统中，根据控制信息和指令完成所要求的动作这一功能的是（）。 A、机械本体 B、动力部分 C、控制器 D、执行机构 8、FMS适用于下述何种生产类型（）。 A、单件，小批量 B、大批量，多品种 C、A和B 9、在电容传感器中，若采用调频法测量转换电路，则电路中（）。 A. 电容和电感均为变量 B. 电容是变量，电感保持不变 C. 电容保持常数，电感为变量 D. 电容和电感均保持不变 10、对处于钢板表面的缺陷宜采用（）探伤。 A. 电涡流 B. 超声波 C. 测量电阻值 11、发现某检测仪表机箱有麻电感，必须采取（）措施。 A．接地保护环 B．将机箱接大地 C．抗电磁干扰 12、传感器的输出量通常为（） A．非电量信号 B. 电量信号 C. 位移信号 D.光信号 13、电子秤中所使用的应变片应选择（）应变片. A. 金属丝式 B. 金属箔式 C. 电阻应变仪 D. 固态压阻式传感器 14、为提高集成度，测量气体压力应选择（）。 A. 金属丝式 B. 金属箔式 C. 电阻应变仪 D. 固态压阻式传感器 15、应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择（） 测量转换电路。

机电一体化知识点

一、机电一体化起源与定义： 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地结合所构成系统的总称。 机电一体化一般包含机电一体化产品(系统)和机电一体化技术两层含义。 典型的机电一体化产品(系统)有：数控机床、机器人、工程机械、汽车、智能化仪器仪表、CAD／CAM系统等。 P26间隙的影响 三、机电一体化的目的（功能） 使系统（产品）高附加值化，即多功能化、高效率化、高可靠性化、省材料化、省能源化，并使产品结构向轻、薄、短、小巧化方向发展，不断满足人们生活和生产的多样化需要和生产的省力化、自动化需要。 四、机电一体化发展概况 “萌芽阶段”“蓬勃发展阶段”“智能化阶段” 1 智能化、 2 模块化、 3 网络化、 4 微型化、5、绿色化、6、人格化 五、机电一体化系统的构成 1、执行元件（主功能） 实现机电一体化系统主功能。主功能是系统的主要特征部分，完成对物质、能量、信息的交换、传递和储存。 主功能包括三个目的功能： （1）变换（加工、处理）功能； （2）传递（移动、输送）功能； （3）储存（保存、存储、记录）功能 2、机械本体（构造功能） 机械本体包括机架、机械连接、机械传动等，它是机电一体化的基础，起着支撑系统中其他功能单元、传递运动和动力的作用。 3、动力源(动力功能) 是机电一体化产品的能量供应部分，其作用是按照系统控制要求，为系统提供能量和动力，使系统正常运行。 4、传感检测单元（计测功能） 对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测。要求：体积小、精度高、抗干扰 5、控制与信息处理单元（控制功能） 将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令，控制整个系统有目的地运行。要求：高可靠性、处理速度快、智能化 6、接口 将各组成单元或子系统连接成一有机的整体。各要素或子系统之间能顺利进行物质、能量和信息的传递和交换。 接口包括：电气接口—实现系统间电信号的连接。 机械接口—完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接。 人机接口—提供人与系统间的交互界面。 广义的接口功能有两种，一种是输入/输出；另一种是变换、调整。

机电一体化课程设计C6140卧式车床数控化改造设计

目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (2) 2.2其它要求 (3) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (3) 3.1进给系统机械结构改造设计 (3) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (3) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (3) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (4) 4步进电动机的计算与选型 (11) 4.1步进电动机选用的基本原则 (11) 4.1.1步距角α (11) 4.1.2精度 (11) 4.1.3转矩 (11) 4.1.4启动频率 (12) 4.2步进电动机的选择 (12) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (12)

4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 ................................................................... 12 5电动刀架的选择 .................................................................................................................... 12 6控制系统硬件电路设计 ...................................................................................................... 19 6.1控制系统的功能要求 ................................................................................................... 19 6.2硬件电路的组成： ........................................................................................................ 19 6.3电路原理图 ..................................................................................................................... 20 7总结 ........................................................................................................................................... 21 8参考文献 . (22) 1设计任务 设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。 主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径400mm 2) 最大加工长度1000mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲 当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3000mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =400mm/min ，Z 方向为v zmaxf =800mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 01 .0=x δ02 .0=z δ