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机电一体化概念

机电一体化概念
机电一体化概念

《机电一体化系统》教案授课学时分配表

机电一体化基本概念 1。机电一体化的历史

机电一体化又称机械电子学,英文称为Mechatronics ,它是由英文机械学

Mechanics 的前半部分与电子学Electronics 的后半部分组合而成。机电一体

化最早出现在1971年日本《机械设计》杂志的副刊上,随着机电一体化技术的

快速发展,机电一体化的概念被人们广泛接受和普遍使用。1996年出版的

WEBSTER 大词典收录了这个日本造的英文单词,这不仅意味着 “Mechatronics ”

这个单词得到了世界各国学术界和企业界的认可,而且还意味着“机电一体化”

的哲理和思想为世人所接受。

2。机电一体化的定义

到目前为止,就机电一体化这一概念的内涵国内外学术界还没有一个完全统一

的表述。一般认为, 机电一体化

信息科学 机械学 电子学 图1- 1机电一体化与其它学科的关系

3。定义

机电一体化是以机械学、电子学和信息科学为主的多门技术学科在机电产品发展过程中相互交叉、相互渗透而形成的一门新兴边缘性技术学科。

4。定义的三重含义:

(1)机电一体化是机械学、电子学与信息科学等学科相互融合而形成的学科。

图1-1 形象地表达了机电一体化与机械学、电子学和信息科学之间的相

互关系;

(2)机电一体化是一个发展中的概念,早期的机电一体化就像其字面所表述的那样,主要强调机械与电子的结合,即将电子技术“溶入”到机械技术

中而形成新的技术与产品。随着机电一体化技术的发展,以计算机技术、

通信技术和控制技术为特征的信息技术(即所谓的“3C”技术:Computer、

Communication和 Control Technology)“渗透”到机械技术中,丰富了

机电一体化的含义,现代的机电一体化不仅仅指机械、电子与信息技术的

结合,还包括光(光学)机电一体化、机电气(气压)一体化、机电液(液

压)一体化、机电仪(仪器仪表)一体化等;

(3)机电一体化表达了技术之间相互结合的学术思想,强调各种技术在机电产品中的相互协调,以达到系统总体最优。换句话说,机电一体化是多种

技术学科有机结合的产物,而不是它们的简单叠加。

从概念的外延来看,机电一体化包括机电一体化技术和机电一体化产品两个方面。机电一体化技术是从系统工程的观点出发,将机械、电子和信息等有关技术有机结合起来,以实现系统或产品整体最优的综合性技术。机电一体化技术主要包括技术原理和使机电一体化产品(或系统)得以实现、使用和发展的技术。机电一体化技术是一个技术群(族)的总称,包括检测传感技术、信息处理技术、伺服驱动技术、自动控制技术、机械技术及系统总体技术等。机电一体化产品有时也称为机电一体化系统,它们是两个相近的概念,通常机电一体化产品指独立存在的机电结合产品,而机电一体化系统主要指依附于主产品的部件系统,这样的系统实际上也是机电一体化产品。机电一体化产品是由机械系统(或部件)与电子系统(或部件)及信息处理单元(硬件和软件)有机结合、而赋予了新功能和新性能的高科技产品。由于在机械本体中“溶入”了电子技术和信息技术,与纯粹的机械产品相比,机电一体化产品的性能得到了根本的提高,具有满足人们使用要求的最佳功能。

5。应用概况

现实生活中的机电一体化产品比比皆是。我们日常生活中使用的全自动洗衣机、空调及全自动照相机,都是典型的机电一体化产品;在机械制造领域中广泛使用的各种数控机床、工业机器人、三坐标测量仪及全自动仓储,也是典型的机电一体化产品;而汽车更是机电一体化技术成功应用的典范,目前汽车上成功应用和正在开发的机电一体化系统达数十种之多,特别是发动机电子控制系统、汽车防抱死制动

系统、全主动和半主动悬架等机电一体化系统在汽车上的应用,使得现代汽车的乘坐舒适性、行驶安全性及环保性能都得到了很大的改善;在农业工程领域,机电一体化技术也在一定范围内得到了应用,如拖拉机自动驾驶系统、悬挂式农具的自动调节系统、联合收获机工作部件(如脱粒清选装置)的监控系统、温室环境自动控制系统等。

作业:

1.简述机电一体化技术的定义

2.简述机电一体化技术定义的三重含义

机电一体化系统的组成

1。一般概念

传统的机械产品一般由动力源、传动机构和工作机构等组成。机电一体化系统是在传统机械产品的基础上发展起来的,是机械与电子、信息技术结合的产物,它除了包含传统机械产品的组成部分以外,还含有与电子技术和信息技术相关的组成要素。

一般而言,一个较完善的机电一体化系统包括以下几个基本要素:

(1)机械本体,

(2)检测传感部分、

(3)电子控制单元、

(4)执行器和动力源,

(5)各要素之间通过接口相联系(见图1-2)。

(1)

机械本体 机械本体包括机架、

机械连接、

机械传动等。所有的机电一体化

系统都含有机械部分,

它是机电一体化系统的基础,

起着支撑系统中其它功能单元,传递运动和动力的作用。与纯粹的机械产品相比,机电一体化系统的技术性能得到

提高、功能得到增强,这就要求机械本体在机械结构、材料、加工工艺性以及几何尺寸等方面能够与之相适应,具有高效、多功能、可靠和节能、小型、轻量、美观

的特点。

(2) 检测传感部分 检测传感部分包括各种传感器及其信号检测电路,其作用就

是监测机电一体化系统工作过程中本身和外界环境有关参量的变化,并将信息传递

给电子控制单元,电子控制单元根据检测到的信息向执行器发出相应的控制指令。

机电一体化系统要求传感器精度、灵敏度、响应速度和信噪比高;漂移小、稳定性

高;可靠性好;不易受被测对象特征(如电阻、导磁率等)的影响;对抗恶劣环境

条件(如油污、高温、泥浆等)的能力强;体积小、重量轻、对整机的适应性好;

不受高频干扰和强磁场等外部环境的影响;操作性能好,现场维修处理简单;价格

低廉。

(3) 电子控制单元 电子控制单元又称ECU (Electrical Control Unit), 是机电一

体化系统的核心,负责将来自各传感器的检测信号和外部输入命令进行集中、存储、

计算、分析,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。电子控制单元由硬件和软件组成,系统硬件一般由计算机、

可编程控制器(PLC)、数控装置以及逻辑电路、A /D 与D /A 转换、I /0 接口和计

算机外部设备等组成;系统软件为固化在计算机存储器内的信息处理和控制程序,

根据系统正常工作的要求编写。机电一体化系统对控制和信息处理单元的基本要求

是,提高信息处理速度、提高可靠性、增强抗干扰能力以及完善系统自诊断功能、

实现信息处理智能化和小型、轻量、标准化等。

(4) 执行器 执行器的作用是根据电子控制单元的指令驱动机械部件的运动。执

行器是运动部件,通常采用电力驱动、气压驱动和液压驱动几种方式。机电一体化

系统一方面要求执行器效率高、响应速度快,同时要求对水、油、温度、尘埃等外

部环境的适应性好,可靠性高。由于几何尺寸上的限制,动作范围狭窄,还需考虑

维修和实行标准化。由于电工电子技术的高度发展,高性能步进驱动、直流和交流

伺服驱动电机已大量应用于机电一体化系统。

图1- 2机电一体化系统的构成

参数变化信息 驱动力 检测参数

(5)动力源动力源是机电一体化产品能量供应部分,其作用就是按照系统控制要求向机器系统提供能量和动力使系统正常运行。提供能量的方式包括电能、气能和液压能,以电能为主。除了要求可靠性好以外,机电一体化产品还要求动力源的效率高,即用尽可能小的动力输入获得尽可能大的功率输出。

机电一体化产品的五个基本组成要素之间并非彼此无关或简单拼凑、叠加在一起,工作中它们各司其职,互相补充、互相协调,共同完成所规定的功能,即在机械本体的支持下,由传感器检测产品的运行状态及环境变化,将信息反馈给电子控制单元,电子控制单元对各种信息进行处理,并按要求控制执行器的运动,执行器的能源则由动力部分提供。在结构上,各组成要素通过各种接口及相关软件有机地结合在一起,构成一个内部合理匹配、外部效能最佳的完整产品。

例如,我们日常使用的全自动照相机就是典型的机电一体化产品,其内部装有测光测距传感器,测得的信号由微处理器进行处理,根据信息处理结果控制微型电动机,由微型电动机驱动快门、变焦及卷片倒片机构,从测光、测距、调光、调焦、曝光到卷片、倒片、闪光及其它附件的控制都实现了自动化。

又如,汽车上广泛应用的发动机燃油喷射控制系统也是典型的机电一体化系统。分布在发动机上的空气流量计、水温传感器、节气门位置传感器、曲轴位置传感器、进气歧管绝对压力传感器、爆燃传感器、氧传感器等连续不断地检测发动机的工作状况和燃油在燃烧室的燃烧情况,并将信号传给电子控制装置ECU,ECU首先根据进气歧管绝对压力传感器或空气流量计的进气量信号及发动机转速信号,计算基本喷油时间,然后再根据发动机的水温、节气门开度等工作参数信号对其进行修正,确定当前工况下的最佳喷油持续时间,从而控制发动机的空燃比。此外,根据发动机的要求,ECU还具有控制发动机的点火时间、怠速转速、废气再循环率、故障自诊断等功能。

作业:

1.简述机电一体化系统的主要组成部分

2.简述机电一体化系统的主要组成部分的基本功能

概述

机电一体化是在传统技术的基础上由多种技术学科相互交叉、渗透而形成的一门综合性边缘性技术学科,所涉及的技术领域非常广泛。要深入进行机电一体化研究及产品开发,就必须了解并掌握这些技术。

机电一体化共性关键技术主要有:

①检测传感技术、

②信息处理技术、

③控制技术、

④伺服驱动技术、

⑤机械技术

⑥系统总体技术。

一、检测传感技术

1。作用:

检测与传感技术指与传感器及其信号检测装置相关的技术。在机电一体化产品中,传感器就像人体的感觉器官一样,将各种内、外部信息通过相应的信号检测装置感知并反馈给控制及信息处理装置。因此检测与传感是实现自动控制的关键环节。

2。要求:

机电一体化要求传感器能快速、精确地获取信息并经受各种严酷环境的考验。但是由于目前检测与传感技术还不能与机电一体化的发展相适应,使得不少机电一体化产品不能达到满意的效果或无法实现设计。因此,大力开展检测与传感技术的研究对发展机电一体化具有十分重要的意义。

二、信息处理技术

1。内容

信息处理技术包括信息的交换、存取、运算、判断和决策等,实现信息处理的主要工具是计算机,因此计算机技术与信息处理技术是密切相关的。计算机技术包括计算机硬件技术和软件技术、网络与通信技术、数据库技术等。

2。作用与要求

在机电一体化产品中,计算机与信息处理装置指挥整个产品的运行,信息处理是否正确、及时,直接影响到产品工作的质量和效率。因此,计算机应用及信息处理技术已成为促进机电一体化技术和产品发展的最活跃的因素。人工智能、专家系统、神经网络技术等都属于计算机与信息处理技术。

三、自动控制技术

1。内容及作用

自动控制技术范围很广,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。由于被控对象种类繁多,所以控制技术的内容极其丰富,包括高精度定位控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正、补偿、示教再现、检索等控制技术,自动控制技术的难点在于自动控制理论的工程化与实用化,这是由于现实世界中的被控对象往往与理论上的控制模型之间存在较大差距,使得从控制设计到控制实施往往要经过多次反复调试与修改,才能获得比较满意的结果。

2。意义

由于微型机的广泛应用,自动控制技术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。

四、伺服驱动技术

1。基本内容

伺服驱动技术的主要研究对象是执行元件及其驱动装置。执行元件有电动、气动、液压等多种类型,机电一体化产品中多采用电动式执行元件,其驱动装置主要是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。执行元件一方面通过电气接口向上与微型机相联,以接受微型机的控制指令,另一方面又通过机械接口向下与机械传动和执行机构相联,以实现规定的动作。

2。作用域地位

因此伺服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。常见的伺服驱动有电液马达、脉冲液压缸、步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。由于变频技术的进步,交流伺服驱动技术取得突破性进展,为机电一体化系统提供高质量的伺服驱动单元,极大地促进了机电一体化技术的发展。

五、机械技术

1。新的要求:

机械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。在机械与电子相互结合的实践中,不断对机械技术提出更高的要求,使现代机械技术相对于传统机械技术而发生了很大变化。新机构、新原理、新材料、新工艺等不断出现,现代设计方法不断发展和完善,以满足机电一体化产品对减轻重量、缩小体积、提高精度和刚度、改善性能等多方面的要求。

2。发展趋势

在制造过程的机电一体化系统中,经典的机械理论与工艺应借助于计算机辅助技术,同时采用人工智能与专家系统等,形成新一代的机械制造技术。这里原有的机械技术以知识和技能的形式存在,是任何其它技术代替不了的。如计算机辅助工艺规程编制(CAPP)是目前CAD/CAM系统研究的瓶颈,其关键问题在于如何将广泛存在于各行业、企业、技术人员中的标准、习惯和经验进行表达和陈述,从而实现计算机的自动工艺设计与管理。

六、系统总体技术(含接口技术)

1。概述

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方案组进行分析、评价和优选的综合应用技术。

2。基本内容及发展

系统总体技术所包含的内容很多,接口技术是其重要内容之一,机电一体化产品的各功能单元通过接口联接成一个有机的整体。接口包括电气接口、机械接口、人—机接口。电气接口实现系统间电信号连接;机械接口则完成机械与机械部分、机械与电气装置部分的连接;人—机接口提供了人与系统间的交互界面。系统总体技术是最能体现机电一体化设计特点的技术,其原理和方法还在不断地发展和完善之中。

作业:

1.简述机电一体化技术包含的主要技术种类

2.简述机电一体化技术中系统技术和接口技术的关系

1. 工作精度高:传动简化,检测补偿,采用高精度工作部件

2. 增强功能:功能复合,工序复合,功能叠加,扩展

3. 提高效率降低成本:NC机床加工效率提高5-数十倍)

4. 节约能源降低消耗:最佳工作状态,高效率驱动部件等

5. 提高系统的安全性和可靠性:自动监测,诊断调节,决策和处理等

6. 良好的操作性能:人机界面友好,简化操作,自适应控制等

7. 减轻劳动强度,改善工作条件:系统的智能化和高效高精度工作特点

8. 简化结构,减轻重量:新材料,新型电力电子器件和机械部件等

9. 良好的性价比:功能提高加强,成本下降(例石英计时器)

10. 柔性功能增强:例数控机床,适应现代多品种小批量生产模式

作业:

1.简述机电一体化技术主要具有哪些技术特点

2.简述技术中的柔性功能的概念

1。概述

与其它科学技术一样,机电一体化技术的发展也经历了一个较长期的过程。有学者将这一过程划分为萌芽阶段、快速发展阶段和智能化阶段三个阶段,这种划分方法真实客观地反映了机电一体化技术的发展历程。

2。发展历史

“萌芽阶段”指20世纪70年代以前的时期。在这一时期,尽管机电一体化的概念没有正式提出来,但人们在机械产品的设计与制造过程中总是自觉或不自觉地应用电子技术的初步成果来改善机械产品的性能,特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,出现了许多性能优良的军事用途的机电产品。这些机电结合的军用技术在战后转为民用,对战后经济的恢复和技术的进步起到了积极的作用。

20世纪70年代到80年代为第二阶段,称之为“快速发展阶段”。在这一时期,人们自觉地、主动地利用3C技术的成果创造新的机电一体化产品。在这一阶段,日本在推动机电一体化技术的发展方面起了主导作用。日本政府于1971年3月颁布了《特定电子工业和特定机械工业振兴临时措施法》,要求企业界“应特别注意促进为机械配备电子计算机和其他电子设备,从而实现控制的自动化和机械产品的其他功能”。经过几年的努力,取得了巨大的成就,推动了日本经济的快速发展。其它西方发达国家对机电一体化技术的发展也给予了极大的重视,纷纷制定了有关的发展战略、政策和法规。

3。我国机电一体化技术现状

我国机电一体化技术的发展也始于这一阶段,从20世纪80年代开始,原国家科委和原机械电子工业部分别组织专家根据我国国情对发展机电一体化的原则、目标、层次和途径等进行了深入而广泛的研究,制订了一系列有利于机电一体化发展的政策法规,确定了数控机床、工业自动化控制仪表、工业机器人、汽车电子化等15个优先发展领域及6项共性关键技术的研究方向和课题,并明确提出要在2000年使我国的机电一体化产品产值比率(即机电一体化产品总产值占当年机械工业总

产值的比值)达到15%~20%的发展目标。

从20世纪90年代开始的第三阶段,称之为“智能化阶段”。在这一阶段,机电一体化技术向智能化方向迈进,其主要标志是模糊逻辑、人工神经网络和光纤通信等领域的研究成果应用到机电一体化技术中。模糊逻辑与人的思维过程相类似,用模糊逻辑工具编写的模糊控制软件与微处理器构成的模糊控制器,广泛地应用于机电一体化产品中,进一步提高了产品的性能。例如采用模糊逻辑的自动变速箱控制器,可使汽车性能与司机的感觉相适应,用发动机的噪声、道路的坡度、速度和加速度等作为输入量,控制器可以根据这些输入数据找出汽车行驶的最佳方案。除了模糊逻辑理论外,人工神经网络(Artificial Neural Network 简称“ANN”)也开始应用于机电一体化系统中。“ANN”是研究了生物神经网络(Biological Neural Network)的结果,是对人脑的部分抽象、简化和模拟,反映了人脑学习和思维的一些特点。同时,“ANN”是一种信息处理系统,它可以完成一些计算机难以完成的工作,如模式识别、人工智能、优化等;也可以用于各种工程技术,特别适用于过程控制、诊断、监控、生产管理、质量管理等方面。因此,“ANN”在机电一体化产品设计中也十分重要。可以说,智能化将是本世纪机电一体化技术发展的方向。

作业:

1.简述数控技术发展对机械加工制造业的影响

2.简述柔性加工技术的特点

机电一体化考试试卷A卷

机电一体化考试试卷 A卷 一. 名词解释 1. 接口——机电一体化系统中各子系统之间进行物质、能量和信息传递与交换的联系部件。 2. 连续控制系统——信号在时间上是连续变化的系统。 3. 计算机控制系统——采用计算机作为控制器的控制系统即为计算机控制系统,又被称为离散控制系统。 5. 直流伺服系统——采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统。 8. 同步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时成正比的改变三角载波的频率f c,使载频比N保持不变,则称为同步调制。 9. 异步调制——在改变正弦调制波的频率f的同时,三角载波的频率f c的值保持不变,使载频波比N值不断变化,则称为异步调制。 11. 抗干扰技术——研究电子设备及系统抵抗外部和内部电磁干扰,保证其正常工作的具体措施。 12. 工业机器人——一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具,用以完成各种作业。 二. 填空 1. 接口的基本功能有三个,一是交换,通过接口完成信号模式或能量的统一,二是放大,达到能量的匹配,三是传递,遵循协调一致的时序,信号格式和逻辑规范将放大后的信号可靠.快速.精确地交换。 3. 在机电一体化系统中,机械结构主要用于执行机构、传动机构和支承部件,用以完成规定的动作;传递功率、运动和信息;起支承连接作用等。通常,它们是微机控制伺服传动系统的有机组成部分。 4. 对机电一体化系统中的机械传动系统建模一般分两步进行,首先把机械系统中各基本物理量折算到传动链中的某个元件上,然后,再根据输入量和输出量的关系建立它的数学模型。 6. 由于非线性摩擦的存在,机械系统在低速运行时,常常出现爬行现象,导致系统运行不稳定。爬行一般出现在某个临界转速以下,而在高速运行时并不出现。 7. 惯量的适当增大只有在改善低速爬行时有利。因此,机械设计时,在不影响系统刚度的条件下,应尽量减小惯量。 10. 一般来说,伺服系统的基本组成可包括控制器、功率放大器、执行机构和检测装置等四大部分。 11. 常用的伺服电动机有直流伺服电动机、交流伺服电动机、步进电动机三种。 14. 若系统的输出量为速度,将此速度反馈到输入端,并与输入量比较,就可以实现对系统的速度控制,这种控制系统称为速度伺服控制系统。 17. 单片微计算机是将CPU 、RAM 、ROM 、定时/计数、多功能I/O(并行、

机电一体化复习题(附答案)

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1-5作业解答

第一章作业解答 1、机电一体化系统包括那些关键技术?机电一体化系统发展趋势是什么? 答:机电一体化系统包括的关键技术有:机械技术,检测与传感技术,计算机与信息处理技术,自动控制技术,伺服驱动技术,系统总体技术。 机电一体化系统发展趋势是:1)智能化。模拟人类智慧,具有推理、逻辑思维、自主决策的能力。2)网络化。利用网络将各种独立的机电一体化系统联系起来。3)微型化。4)系统化、复合集成化。 2、试列举10种常见的机电一体化产品,并对其中一种分析其所构成的5大要素。 常见的机电一体化产品有:数控机床,机器人,全自动洗衣机,傻瓜照相机,自动物料搬运机,自动取款机,自动售货机,智能水表,电子调速器,智能冰箱等。(一般的洗衣机、冰箱、电风扇、电子秤、电脑、空调不是机电一体化产品,因为它们不包含机电一体化系统所包括的6项关键技术及5个构成要素。) 第二章作业解答 1、机电一体化系统对机械部分的要求是什么? 答:机电一体化机械系统除了应具备普通机械系统的要求外,还有如下要求:1)高精度;2)快速响应性,即,机械系统从接到指令到执行指令任务的时间应短;3)稳定性要好。 2、齿轮传动为何要消除齿侧间隙? 答:机电一体化系统对机械部分的要求是必须具备高精度,以满足自动控制的需要。消除齿轮的齿侧间隙就是为了保证双向传动精度。 3、滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响?采用什么办法消除它? 答:滚珠丝杠副轴向间隙影响反向传动精度。消除滚珠丝杠副轴向间隙通常采用的方法有:1)采用双螺母结构调整两螺母轴向相对位置实现预紧消除间隙。具体措施有:垫片调隙,螺纹预紧调隙,齿差预紧调隙等方式。2)采用单螺母结构用增大钢球直径的方式实现预紧以消除间隙。

机电一体化练习及答案

一、选择题(每小题2分,共20分,多选漏选均不得分) 1.一个典型的机电一体化系统,应包含以下几个基本要素:( ABCD ) A、机械本体 B、动力与驱动部分 C、执行机构 D、控制及信息处理部分 2.齿轮传动的总等效惯量与传动级数( C ) A. 有关 B. 无关 C. 在一定级数内有关 D. 在一定级数内无关 3. 某伺服电动机最高转速为1200r/min,通过丝杠螺母传动带动机床进给运动,丝杠螺距为6mm,最大进给速率可达( C ) A. 72m/min B. 7.2m/min C. 5m/min D. 3.6m/min 4.计算步进电动机转速的公式为(B) A. 360o r mz c B. 60 r f mz c C. 180 cos o sm T mc D. 360 180 o o mc 5. 通过计算机网络,将计算机辅助设计、计算机辅助规划以及计算机辅助制造,统一连接成一个大系统称为( B ) A. 顺序控制系统 B. 计算机集成制造系统 C. 柔性制造系统 D. 伺服系统 6.滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2π弧度时,螺母上基准点的( B ) A.径向位移B.轴向位移C.螺旋线长度D.坐标值 7. 步进电机一般用于( A )控制系统中。 A. 开环 B. 闭环 C. 半闭环 D. 前馈 8.某三相步进电动机,转子40个齿,欲使其步距角为1.5o,应采用的通电方式为( C ) A. 单拍制 B. 双拍制 C. 单双拍制 D. 细分电路 9.为了提高滚珠丝杠副的旋转精度,滚珠丝杠副在使用之前应该进行( B )A.调整径向间隙B.预紧C.预加载荷D.表面清洗 10. 下列属于变磁阻电动机的是( C ) A. 直流电动机 B. 交流感应电动机 C.步进电动机D. 永磁同步电动机

机电一体化复习材料(1)

第一部分复习要求 课程的有关内容主要按“了解、掌握和熟练掌握”三个层次要求,具体要求如下: 第一章绪论 第一节机电一体化的产生和发展 1.掌握机电一体化的基本概念和涵义 2.掌握机电一体化的发展趋势 第二节机电一体化的相关技术 1.掌握机电一体化的相关技术及其内容 第三节典型机电一体化系统 1.掌握机电一体化系统的基本功能要素 2.掌握有关控制系统的分类及其概念 3.了解机电一体化产品和系统的分类 第四节机电一体化系统设计简介 1.掌握拟定机电一体化系统设计方案的常用方法及其适用场合 2.掌握机电一体化系统(产品)设计的类型 3.掌握机电一体化系统设计的概念、基本原则 4.掌握系统设计的过程,现代设计方法的步骤 5.了解机电一体化系统(产品)开发的工程路线 第二章机械传动与支承技术 第一节机械传动系统数学模型的建立

1.掌握数控机床进给传动系统建模的步骤、方法 第二节机械结构因素对伺服系统性能的影响 1.掌握阻尼、摩擦、结构弹性变形、惯量及间隙对伺服系统性能的影响 第三节机械传动 1.掌握机电一体化系统对机械传动的要求 2.掌握总传动比的确定 3.掌握传动链的级数和各级传动比的分配原则和方法 4.掌握各种机械传动装置的特点 第四节支承部件 1.掌握机电一体化系统对支承部件的要求 2.了解机电一体化系统中常见的轴承及其特点 3.掌握常用导轨及其特点 4.掌握机身的特点及结构设计主要考虑的因素 第三章伺服传动技术 第一节概述 1.掌握伺服系统的结构组成及分类 2.了解伺服电动机应符合的基本要求、各种伺服电动机的特点及应用场合 3.了解功率放大器的种类 第二节直流伺服系统 1.了解直流伺服系统的各组成环节及其工作原理

机电一体化试题及答案汇总

目录 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 6单片机 7 接口 8 通道 9 串行通信 10直接存储器存取() 二、判断题: 1 在计算机接口技术中通道就是接口。(×) 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

A.插补 B.切割 C.画 线 D.自动 四、填空题 1. 在计算机和外部交换信息中,按数据传输方式可分为:串行通信和并行通信。 2. 微机控制系统中的输入与输出通道一般包括模拟量输入通道模拟量输出通道、数字量输入通道数字量输出通道四种通道。 3. 在伺服系统中,在满足系统工作要求的情况下,首先应保证系统的稳定性和精度并尽量高伺服系统的响应速度。 4. 一般来说,伺服系统的执行元件主要分为电磁式液压式气压式和其它等四大类型。 5. 在变频调速系统中,通常载波是等腰三角波,而调制波是正弦波 6.异步交流电动机变频调速: a)基频(额定频率)以下的恒磁通变频调速,属于恒转矩 调速方式。 b)基频(额定频率)以上的弱磁通变频调速,属于恒功率 调速方式。 7. 开环步进电动机控制系统,主要由. 环形分配器功率驱动器步进电机等组成。

机电一体化介绍

机电一体化介绍 现代科学技术的不断发展,极大地推动了不同学科的交叉与渗透,工程领域的技术改造与革命。在机械工程领域,由于微电子技术和计算机技术的迅速发展及其向机械工业的渗透所形成的机电一体化,使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化,使工业生产由“机械电气化”迈入以“机电一体化”为特征的发展阶段。 1 机电一体化概述 机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术,将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。 机电一体化发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科,随着科学技术的不断发展,还将被赋予新的内容。但其基本特征可概括为:机电一体化是从系统的观点出发,综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感测控技术及电力电子技术,根据系统功能目标要求,合理配置与布局各功能单元,在多功能、高质量、高可靠性、低能耗的意义上实现特定功能价值,并使整个系统最优化的系统工程技术。由此而产生的功能系统,则成为一个机电一体化系统或机电一体化产品。因此,“机电一体化”涵盖“技术”和“产品”两个方面。机电一体化技术是基于上述群体技术有机融合的一种综合技术,而不是机械技术、微电子技术及其它新技术的简单组合、拼凑。这是机电一体化与机械加电气所形成的机械电气化在概念上的根本区别。机械工程技术由纯技术发展到机械电气化,仍属传统机械,其主要功能依然是代替和放大的体系。但是,发展到机电一体化后,其中的微电子装置除可取代某些机械部件的原有功能外,还被赋予许多新的功能,如自动检测、自动处理信息、自动显示记录、自动调节与控制、自动诊断与保护等。也就是说,机电一体化产品不仅是人的手与肢体的延伸,还是人的感官与头脑的延伸,智能化特征是机电一体化与机械电气化在功能上的本质区别。 2 机电一体化的发展状况 机电一体化的发展大体可以分为三个阶段:(1)20世纪60年代以前为第一阶段,这一阶段称为初级阶段。在这一时期,人们自觉不自觉地利用电子技术的初步成果来完善机械产品的性能。特别是在第二次世界大战期间,战争刺激了机械产品与电子技术的结合,这些机电结合的军用技术,战后转为民用,对战后经济的恢复起到了积极的作用。那时,研制和开发从总体上看还处于自发状态。由于当时电子技术的发展尚未达到一定水平,机械技术与电子技术的结合还不可能广泛和深入发展,已经开发的产品也无法大量推广。(2)20世纪70—80年代为第二阶段,可称为蓬勃发展阶段。这一时期,计算机技术、控制技术、通信技术的发展,为机电一体化的发展奠定了技术基础。大规模、超大规模集成电路和微型计算机的出现,为机电一体化的发展提供了充分的物质基础。这个时期的特点是:mechatronics一词首先在日本被普遍接受,大约到20世纪80年代末期在

机电一体化技术基本试题及答案

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( ) 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、比较环节和()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、波形和相数的变换。( ) 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

机电一体化试题及答案

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。

机电一体化概念题整理归纳

机电一体化系统基本要素:机械本体、动力部分、传感检测部分、执行部分、驱动部分、控制及信息处理部分、各要素和环节之间相联接地接口?机电一体化相 关技术:机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、彳—术、系统总体技术?建模意义:机械系统地数学模型分析地是输入(如电机转子运动)和输出(如工作台运动)之间地相对关系?等效折算过程是将复杂结构关系地机械系统地惯量、弹性模量和阻尼(或阻尼比)等机械性能参数归一处理,从而通过数学模型来反映各环节地机械参数对系统整体地影响?传动系统地特性 要求:转动惯量小、摩擦小、阻尼合理、刚度大、抗振动性能好、「顶械 系统数学模型建立地方法:分析法和实验法.间隙地主要形式:齿轮传动地齿侧间隙(刚性消隙法,柔性消隙法)、丝杠螺母地传动间隙、丝杠轴承地轴向间隙、联轴器地扭转间隙.丝杠螺母间隙地调整:滚珠丝杠地类型:内循环和外循环. 滚珠丝杠地间隙主要是轴向间隙【产生:螺母位移量(由弹性变形引起地)和螺母原有地间隙】;滚珠丝杠地消隙法:双螺母预紧法(缺点:如果用力过大滚珠紧贴在螺杆上,则摩擦阻力过大传动困难;如果用力过小则起不到消隙作用,这是要通过间隙补偿来实现消隙)间隙不消除对系统地影响:影响系统地动态性能. 反向传动时,产生反向传动间隙,影响反向传动精.齿轮传动比选择:用于伺服系统地齿轮传动一般是减速系统,其输入高速、小转矩,输出是低速、大转矩,用以使负载加速.所以要求齿轮系统不但有足够地强度,还要有尽可能小地转动惯量,在同样地驱动功率下,其加速度响应为最大.此外,齿轮副地啮合间隙会造成不明显地传动死区.在闭环系统中,传动死区能使系统以1?5倍地间隙角产生低频振荡,为此要调小尺侧间隙,或采用消隙装置.在上述条件下,通常采用负载角加速度最大原则选择总传动比,以提高伺服系统地响应速度.齿轮传动链地级数和各级传动比地分配:最小等效转动惯量原则;质量最小原则(前小后大,前大后小); 输出轴地转角误差最小原则.谐波齿轮传动(与一般齿轮相比)地优点:传动比大;承载能力大;传动精度高;齿侧间隙小;传动平稳;结构简单、体积小、重量轻.支承部件:回转运动支承:主要由滚动轴承、动压轴承、静压轴承、磁轴承等支承元件承担;直线运动支承:常用地有滑动导轨、滚动导轨、液体和气体静压导轨.(1)导轨是重要地支承部件,期支承与导向地作用.(2)导轨根据摩擦特性分类:滚动摩擦:磨损小、寿命长、精度高、灵敏度高、结构复杂、对防护要求高、制造困难、成本高.滑动摩擦:结构简单,制造方便、刚度好、抗震性好.光栅:一种新型位移检测元件,特点:测量精确高、响应速度快、量程范围大. 组成:标尺光栅、指示光栅.分类:透射光栅、反射光栅.光栅莫尔条纹特点:放大作用.光电式转速传感器:组成:带缝隙圆盘、光源、光电器件、指示缝隙盘. 转速:n=60N/Zt(Z:圆盘上地缝隙数,N转速r/min,t测量时间).光电式传感器:优点:体积小、可靠性高、检测位置精度高、响应速度快、易与TTL及CMO电 路兼容.分类:透光型、反射型.测量放大器:特点:很高地共模抑制比、高增益、低噪声、高输入阻抗.作用:适宜与微小信号输出地传感器配合使用.程控增益放大器 :作用:实现不同幅度信号地放大.隔离放大器:作用:防止电网电压等对测量回路地损坏.特点:防止高压对低压信号系统地损坏;提供偏流返回通路;进行准确、安全地测量.采样/保持器原理:组成:存储器电容C,模拟开关S等;采样阶段:当S接通时,输出信号跟踪输入信号;保持阶段:当S断开时,电容C 两端一直保持断开地电压.非线性补偿方法:计算法、查表法、插值法.数字滤波方法:算术平均值法、中值滤波法、防脉冲干扰平均值法、程序判断滤波法.伺服系统结构组成:控制器、功率放大器、执行机构、检测装置.伺服电机系统分

机电一体化题库1(1)解析

宜宾职业技术学院 《典型机电一体化控制系统分析与设计》 试题库 课程代码:1311303S 课程性质:专业必修课 适用专业:机电一体化技术 学分:4 负责人:温洪昌 参与人:杨阳熊平 二0一五年三月

典型机电一体化控制系统分析与设计知识点 课程试题库规划(B类) 专业:机电一体化课程:典型机电一体化控制系统分析与设计负责人:温洪昌课程类别:B类

主要知识点1:一个机电一体化系统组成结构划分(103) 一、选择题 1、一个典型的机电一体化系统,应包含以下几个基本要素:()。 A 机械本体 B 动力与驱动部分 C 执行机构 D. 控制及信息处理部分 【代码】10341018 【答案】A、B、C、D 2、机电一体化系统(产品)开发的类型()。 A 开发性设计 B 适应性设计 C 变参数设计 D 其它 【代码】10331028 【答案】A、B、C 3、机电一体化系统(产品)设计方案的常用方法()。 A 取代法 B 整体设计法 C组合法 D其它 【代码】10331038 【答案】A、B、C 4、机电一体化的高性能化一般包含()。 A高速化 B高精度 C高效率 D高可靠性。 【代码】10341048 【答案】A、B、C、D 5、抑制干扰的措施很多,主要包括()。 A屏蔽 B隔离 C滤波 D接地和软件处理等方法【代码】10341058 【答案】A、B、C、D 6、柔性制造系统的英文缩写是()。 A FMS B CIMS C CAPP D MEMS 【代码】10311068 【答案】A 7、微电子机械系统的英文缩写是()。 A FMS B CIMS C CAPP D MEMS 【代码】10311078

机电一体化试题及答案(新)

机电一体化试题及答案 (新)

电气控制与PLC试题 一、填空题(将正确答案填入下列空白处,每题1分,共10分) 1. 触点系统的结构形式有桥式触点、指形触点。 2. 工作在交流电压1200 V、或直流电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品叫低压电器。 3. 交流接触器的触点系统分为主触点和辅助触点,用来直接接通和分断交流主电路和控制电路。 4. 热继电器有多种结构形式,最常用的是双金属片结构,即由两种不同膨胀系数的金属片用机械碾压而成,一端固定,另一端为自由端。 5. 熔断器主要作为电路的短路保护元件。 6. 三相笼型异步电动机的制动方法一般采用机械制动和电气制动,其中电气制动方法有:反接制动、能耗制动、再生制动等。 7. 电气控制系统中常用的保护环节有短路保护、过电流保护、过载保护、失电压保护、欠电压保护、过电压保护及弱磁保护等。 8. PLC的基本结构由中央处理器、存储器、输入输出接口、电源、扩展接口、通信接口、编程工具、智能I/O接口、智能单元等组成。 9. 按PLC物理结构形式的不同,可分为整体式和模块式两类。 10. PLC常用的编程语言有:梯形图、指令表、高级语言。 二、选择题(下列每题只有一个正确答案,将正确答案的代号填入括号内,每题2分,共28分) 1. 电磁机构中,吸引线圈的作用是:( A )

A. 将电能转化成磁场能量 B. 将磁场能转化成电能 2. 用来分断或接通控制电路的是交流接触器的(A) A. 辅助触点 B. 主触点 3. 电磁式交流接触器和交流继电器的区别是:( B ) A. 交流接触器有短路环,而继电器没有 B. 交流接触器有主、辅助触点之分,而继电器没有 C. 没有区别 4. 下列对PLC输入继电器的描述正确的是:( A ) A. 输入继电器的线圈只能由外部信号来驱动 B. 输入继电器的线圈只能由程序来驱动 C. 输入继电器的线圈既可以由外部信号来驱动又可以由程序来驱动 5. 把线圈额定电压为220V的交流接触器线圈误接入380V的交流电源上会发生的问题是:( C ) A. 接触器正常工作 B. 接触器产生强烈震动 C. 烧毁线圈 D. 烧毁触点 6. 中间继电器的电气符号是:( C ) A. SB B. KT C. KA D. KM 7. 自动空气开关的电气符号是:( B ) A. SB B. QF C. FR D. FU 8. 下列对PLC软继电器的描述,正确的是:( A ) A. 有无数对常开和常闭触点供编程时使用 B. 只有2对常开和常闭触点供编程时使用 C. 不同型号的PLC的情况可能不一样

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。

机电一体化技术课后习题及答案

(孙卫青版第二版) 1-1、试说机电一体化的含义 答:机电一体化是在机械主功能、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。 1-2、机电一体化的主要组成、作用及其特点是什么 答:主要由机械本体、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统和执行装置等组成。机械本体用于支撑和连接其他要素,并把这些要素合理的结合起来,形成有机的整体。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能,驱动执行机构工作以完成预定的主功能。传感与检测系统将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量,同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定,为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。执行装置在控制信息的作用下完成要求的动作,实现产品的主功能。 1-3、工业三大要素是什么?答:物质、能量和信息。 1-4、传统机电产品与机电一体化产品主要区别是什么? 答:传统的机电产品机械与电子系统相对独立,可以分别工作。机电一体化产品是机械系统和微电子系统的有机结合,从而赋予其新的功能和性能的一种新产品,产品功能是由所有功能单元共同作用的结果。1-6、应用机电一体化技术的突出特点是什么? 答:①精度提高;②生产能力和工作质量提高;③使用安全性和可靠性提高;④调解和维护方便,使用性能改善;⑤具有复合功能,适用面广;⑥改善劳动条件,有利于自动化生产;⑦节约能源,减少耗材;⑧增强柔性。 1-7、机电一体化的主要支撑技术有哪些,它们的作用如何? 答:1、传感测试技术,在机电一体化产品中,工作过程的各种参数、工作状态以及工作过程有关的相关信息都要通过传感器进行接收,并通过相应的信号检测装置进行测量,然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置,以实现产品工作过程的自动控制。2、信息处理技术,在机电一体化产品工作过程中,参与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析。3、自动控制技术,主要实现机电一体化系统的目标最佳化。4、伺服驱动技术,它的作用是在控制指令的指挥下,控制驱动元件,使机械系统的运动按照指令要求进行运动。5、接口技术,将各组成要素的输入/输出装置联系成一体的系统。6、精密机械技术,机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主来实现。7、系统总体技术,它的作用是将各有关技术协调配合、综合运用,从而达到整体系统的最佳化。 1-8试论述机电一体化的发展趋势。

机电一体化技术的概念:

什么是光机电一体化技术及其国内外发展现状 专业:机械制造及其自动化 姓名:王路路 学号:s120300298

摘要:随着科学技术的迅猛发展,机电一体化的概念被我们广泛地接受和普遍应用并为之发展。从系统科学的观点来看,机电一体化产品又可称之为机电一体化系统,它是集机械元件和电子元件于一体的复合系统。信息技术驱使机械系统在不同程度上利用数据库,连洗衣机和其他消费品也用上了数据库驱动系统。这样,对机电一体化的系统设计方法的探索、成型和系统集成以及并行工程设计和控制的实施日显重要。现在的机电一体化技术,是将机械技术、电工电子技术、微电子技术、信息技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合,可以充分发挥这些技术的各自的长处和特点,实现整个系统的最优化,并综合应用到实际中去的综合技术。此外,光学也进入了机电一体化,产生了“光机电一体化”的新领域。现代化的自动生产设备几乎都是机电一体化的设备。 机电一体化技术的系统即机械电子学系统主要由机械主体、传感器、信息处理和执行机构等部分组成。较高级的系统不但有硬件,而且还有相应的软件,利用软件技术可以实现硬件难以实现的功能,使机械系统增加柔性。典型的机械电子系统有数控机床、加工中心、工业机器人等。机械电子学技术除用于单个机器、设备或一般的生产系统的技术改造之外,还用于柔性制造系统、计算机集成制造系统、工厂自动化、办公自动化、家庭自动化等方面。 关键字:光机电一体化;机械;特点;光学;电子;应用;发展现状

1、机电一体化技术的概念: 光机电一体化技术是指将光学、机械学、电子学、信息处理和控制及专用软件等当代各种新技术进行综合集成的一种群体技术。光机电一体化系统主要有五个组成部分:动力、机构、执行器、计算机和传感器,组成一个功能完善的柔性自动化系统,其中计算机、传感器和计算机软件是光机电一体化技术的重要组成要素。 2、光机电一体化技术特点: 采用光机电一体化技术与传统的机械结构相比,可以简化结构、提高精度、增强功能、提高稳定性和使用寿命,具体分析如下。 2.1 结构简化,操作方便 光机电一体化技术改变以往靠机械传动链连接的各个相关动作部分,改用几台电机分别驱动,或用电力电子器件,或用电子电控装置进行相关动作的控制来实现,使得机械结构大大简化,甚至使有些机械结构“脱胎换骨”,产生了质的变化。光机电一体化技术使得操作人员摆脱了以往必须按规定操作程序或节拍频繁紧张地进行单调重复操作的工作方式,能够灵活方便地按需控制和改变生产操作程序。任何一台光机电一体化装置或系统各个相关传动机构的动作及功能协调关系,可由预设的程序一步一步地由电子控制系统指挥,如数控机床、柔性加工系统(FMS)等。有些光机电一体化装置,可实现操作全自动化,如工业机器人、印制电路板数控高速钻床等。有些更高级的光机电一体化系统,还可通过被控对象的数学模型以及根据任何时刻外界各种参数的变化情况,随机自寻最佳工作程序、动作程度和快慢以及协调关系,以实现最优化工作及最佳操作,例如微机控制的热连轧机钢板测厚自控系统、电梯群控系统,智能机器人等。 2.2 精度提高,功能增强 光机电一体化技术由于采用了电力电子技术,反馈控制水平的提高并能进行高速处理,可通过电子自动控制系统精确地按预设量使相应机构动作,因各种干扰因素造成的误差,又可通过自控系统自行诊断、校正、补偿去达到靠单纯机械方式所不能实现的工作精度。因而光机电一体化产品应用领域宽,适用面广,易于满足各种需要。电子技术的引入,使产品面貌发生巨大变化,电子

《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答案

《机电一体化系统》模拟试卷1及参考答案 一、名词解释(每题3分共15分) 1、机电一体化 2、步进电动机 3、灵敏度(测量) 4、变频调速 5、FMS 二、填空题(每空1分,共20分) 1、对伺服系统的技术要求是____________、____________、____________、___________。 2、机电一体化的机械系统设计主要包括两个环节:____________、____________。 3、计算机控制系统的类型包括___________、__________、监督控制系统、___________。 4、接口的基本功能主要有______________、__________、_________________。 5、对直线导轨副的基本要求是__________、__________、_________、__________和平稳。 6、伺服系统的基本组成包括__________ 、____________、__________、______________。 三、选择题(每题2分共10分) 1. 步进电动机,又称电脉冲马达,是通过______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()。

机电一体化试题及答案(打印)

填空题 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。

01.机电一体化技术_作业答案解析

东北农业大学网络教育学院 机电一体化技术作业题 复习题一 一、名词解释:(40分) 1、机械系统 答:机电一体化系统中的机械系统与一般的机械系统相比,除要求具有较高的定位精度外,还应具备体积小、重量轻、刚度大、动态性能好等特点。概括地讲,机电一体化机械系统应包括传动机构、导向机构、执行机构三大部分。 2、检测系统 答:检测系统是机电一体化系统的一个基本要素,其功能是对系统运行中所需的自身和外界环境参数及状态进行检测,将其变换成系统可识别的电信号,传递给信息处理单元。 3、伺服系统 答:伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统,又称随动系统或伺服机构。指在控制命令的指挥下,控制执行元件工作,使机械运动部件按照控制命令的要求进行运动,并具有良好的动态性能。 4、接口技术 答:为构成完整的并有一定控制和运算功能的系统而将一个部件与另外的部件连接起来,这种连接就称微处理器系统的接口。 5、控制系统 答:控制系统是机电一体化产品的中枢,用于实现信息处理、控制信号输出、控制和协调机电一体化产品的其他内部功能,通过控制系统的控制,执行机构的驱动,被控对象按照预定的规律或目的运行,运行效果通过传感器反馈回控制系统,连同传感器收集的其他有关信号供控制系统利用并不断修正其控制指令。 6、D/A转换 答:在机电一体化产品中,很多被控对象要求用模拟量做控制信号,而计算机是数字系统,不能输出模拟量,这就要求控制输出接口能完成将数字信号转换成模拟信号,称之为D / A 转换。 7、传动机构 答:机电一体化系统中的传动机构主要功能是传递转矩和转速,因此,它实际上是一种转矩、转速变换器。机电一体化系统中所用的传动机构主要有滑动丝杠副、滚珠丝杠副、齿轮传动副、同步带传动副、间歇机构、挠性传动机构等。 8、机电一体化技术 答:机电一体化技术是以电子技术特别是微电子技术为主导的多种新兴技术与机械技术交叉、融合而成的综合性高新技术,是工程领域不同种类技术的综合及集成,是一个技术群的总称,它包括机械技术、微电子技术、计算机和信息处理技术、自动控制技术、电力电

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