1-1 试说明较为人们所接受的“机电一体化”的涵义。 答：机电一体化乃是机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与微电子装置用相关软件有机结合而构成的系统总称。

1-2 机电一体化系统由哪些要素组成？分别实现哪些功能？答：由五大要素（子系统）组成：1．机械系统：具有构造功能，相当于人的骨骼；2．信息处理系统：具有控制功能，相当于人体的大脑；3．动力系统：具有动力功能，相当于人体的内脏；4．传感检测系统：具有计测功能相当于人体感观；5．执行元件系统：具驱动功能（主功能），相当于人体四肢的肌肉。

1-3 说明机电一体化产品的设计步骤。答：分为四步：1．总体设计：分析设计要求，划分功能模块，决定性能参数，调研类似产品，确定总体方案，方案对比定型，编写总体论证书。

2．详细设计：各子系统的设计（各元部件的选择与设计），子系统间的接口设计；3．综合评价：通过不同的评价指标对产品的性能、价格进行综合评价；4．试制与调试：生产样机，进行试验，调试，看最终是否能达到最初的规格和性能指标要求。

1-4 机电一体化产品特点：节能，自动化

1-5 机电一体化系统的接口功能有哪两种？答：接口功能：①输入，输出。   ②变换，调整。

2-2  机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比有什么特点？答：机电一体化系统中的机械系统与传统的机械系统相比，其特点在于 ： 前者不仅要求较高的定位精度，还要求较高的动态响应特性，即响应快、稳定性好。

2-3 丝杆螺母机构的分类及特点？答：丝杆螺母机构分两类：1．滑动丝杆螺母副。优点：结构简单，加工成本低，具有自锁功能。缺点：摩擦阻力大，传递效率低（30%～40%）。2．滚动丝杆螺母副。优点：摩擦阻力小，传递效率高（92%～98%）。缺点：结构复杂，制造成本高。  

2-4  滚珠丝杆副的传动特点？答：滚珠丝杆副的滚珠丝杆副的有如下特点：1．优点：传动效率高（达90%以上，比滑动丝杆的高2-4倍）；灵敏度高，传动平稳；磨损小，寿命长；可消除轴向间隙，提高轴向刚度。2．缺点：不能自锁，运动可逆，在用作升、降传动机构时需采用制动装置。

2-7 滚珠丝杆副的主要尺寸参数有哪些？答：滚珠丝杆副的主要尺寸(基本尺寸)参数有三个：公称直径d₀—特征尺寸、基本导程P_h（螺距t）、行程l。

2-10 各级传动比的分配原则有哪些？答：各级传动比的最佳分配原则有三个：1．重量最轻原则：使系统重量最轻来分配各级传动比的原则。 2．输出轴转角误差最小原则：为了保证齿轮传动系统的精度，降低齿轮的加工、安装误差，使输出轴转角误差最小的原则。3．等效转动惯量最小原则：为了使电机启停快、反转快，要求齿轮传动系统等效转动惯量越小越好 。

2-11 谐波齿轮减速器由哪几部分组成？答：谐波齿轮减速器主要由三部分构成：刚轮、柔轮、波发生器。

2-12 谐波齿轮传动有何特点？答：谐波齿轮传动的特点是：体积小，重量轻，传动比大，传动平稳，承载能力强，传动效率高。

2-15 等效转动惯量和等效负载转矩的计算方法。答：等效转动惯量是指将机械传动系统中若干个部件的转动惯量等效转化到其中某一个转动部件上所得的系统总转动惯量，一般根据等效前后，系统的总动能守衡原理来求。等效负载转矩是将传动系统中的的摩擦负载、外力负载等效到系统某个转动部件上所得的系统总负载转矩，一般按照等效前后，系统的负载功率相等来求。

3-3  步进电机的工作原理是什么？答：步进电机的工作原理是：输入一个电脉冲，转子就转动一步，即转过一个步距角，改变脉冲频率就改变转子转速，改变通电顺序就改变转子的转向。

3-4  步进电机步距角的计算方法。答：

3-5  步进电机驱动电源由哪三部分组成？答：由环形分配器、光电隔离电路、功率放大器三部分组成。

3-6  步进电机功率放大电路有哪六种？各有何特点？答：步进电机功率放大电路有以下六种：1．单电压型：优点：线路简单。缺点：电流上升不够快，输出脉冲波形差，输出功率低，高频时带负载能力低。适用范围：低速、轻载的小型步进电机。 2.双电压型（高低压型）：优点：高压驱动，电流上升快，脉冲波形好，频率范围宽，效率高。缺点：电压波顶有凹陷，电流不稳定，电路较复杂。

3-7  控制用电机包括哪三种？各用于什么伺服系统中？答：控制用电机按照工作原理不同分为三种：步进电机、交流伺服电机、直流伺服电机。分别用于开环控制、半闭环控制、闭环控制伺服系统中。

3-8什么叫机械特性曲线？直流伺服电机与交流伺服电机的机械特性曲线有何区别？

答：机械特性是指控制电压V2为常数时电动机的转矩M与转速n间的关系曲线，即n=f(M)曲线。 直流伺服电机的机械特性曲线为线性，而且在不同的控制电压下，其曲线相互平行，斜率不变，属硬特性；交流伺服电机的机械特性曲线为非线性，而且在不同的控制电压下，其特性曲线互不平行，属软特性，低速时更软，故直流伺服电机比交流伺服电机的动态精度高，性能品质好；

直流伺服电机的调速驱动方式有两种 ：晶体管脉宽调速：PWM调速(Pulse width modulation)，晶闸管调速：SCR调速(Silicon controlled rectifier)

4-1 微机由哪部分组成？微机分哪几类？答：微机硬件由四部分组成：1．中央处理单元，即CPU ，是控制系统的核心；2．总线（数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB），是传递信息的纽带；3．存储器（RAM、ROM等），是存储信息的仓库；4．输入、输出接口电路（I/O口），是与外设连接的桥梁。 微机分三类：单片机、单扳机、微机系统

4-2  8086/8088CPU最小、最大工作模式的特征。答：最小工作模式------指单微处理器系统，即系统中只有8086或8088一个微处理器。 最大工作模式------指系统中可以包括两个或多个微处理器，即允许多个微处理器一起工作，系统的控制信号由总线控制器提供，主处理器为8086/8088，其他为协处理器（如8087用于数值计算、8089用于I/O操作。

4-4  8031最小应用系统的扩展（即存储器、I/O接口芯片的连线方法）。答：8031不具备内部ROM或EPROM（内部有一个128字节的RAM，还有CPU、总线），不能形成一个完整的微机，所以必须扩展，外接EPROM作为程序存储器后，才构成一个最小应用系统。 8031与存储器、I/O接口芯片的连线方法见书上P153图4-31。

4-7 行列式健盘的键值如何确定？答：将行线、列线按二进制顺序排列，当某一键被按下后，键盘扫描程序执行到给该列置“0” 电平，读出各行状态为非全“1”状态，这时的行、列数据组合成键的键值。

4-8 光电隔离电路的作用？     答：光电隔离电路的作用有三个：1．电隔离：防止高压窜入微机，防止干扰信号进入电路；2．电平转换： 使不同电平的电路间方便地实现耦合；

3．提高驱动能力：如采用达林顿和可控硅管制成的光电耦合器可以驱动较大电流的负载。

 

第二篇：机电一体化总结

1、机电一体化（Mechatronics）是机电一体化技术及其产品的统称，并把柔性制造系统和计算机集成制造系统等先进制造技术的生产线和制造过程也包括在内，发展了机电一体化的含义。包括六大关键技术：精密机床技术、伺服驱动技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、系统总体技术。

2、机电一体化系统的基本功能要素（或组成）：①机械本体；②动力部分；③传感检测部分；④执行部分；⑤驱动部分；⑥控制与信息处理部分；⑦接口

3、接口的三个作用：①交换；②放大；③传递

4、机电一体化的相关技术：①机械技术；②传感检测技术；③信息处理技术；④自动控制技术；⑤伺服传动技术；⑥系统总体技术

5、机电一体化的设计方法：整体设计法、组合法、替代法

6、机电一体化的设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计

7、机械移动系统的基本元件：质量、阻尼器、弹簧

8、影响机电一体化系统中传动链的动力学性能的因素：①负载的变化；②传动链惯性；③传动链固有频率；④间隙、摩擦、润滑和温升   

9、即动物体的重量与回转直径的平方的乘积。()

10、两物体接触面间的摩擦力在应用上可简化为粘性摩擦力、库仑摩擦力与静摩擦力三类

11、齿轮传动齿侧间的消除：①刚性消隙法；②柔性消隙法  

12、电动机驱动的二级齿轮传动系统，假定各主动小齿轮具有相同的转动惯量,轴与轴承转动惯量不计，各齿轮均为实心圆柱体，且齿宽和材料均相同，效率为1，则 或（为齿轮系中第一、二级齿轮副的传动比；为齿轮系数总传动比，）

13、滚珠花键既是一种传动装置，又是一种直线运动支撑，可用于机器人、机床、自动搬运车等各种机械。

14、谐波齿轮传动特点：①传动比大；②承载能力强；③传动精度高；④齿侧间隙小；⑤传动平稳；⑥结构简单，体积小，重量轻。

15、谐波齿轮传动的传动比计算式中：分别为刚轮、柔轮和波形发生器的角速度；分别为刚轮和柔轮的齿数。

16、滚珠丝杆副是将普通的丝杆加上滚珠，变滑动为滚动，是丝杆、螺母、滚珠等零件组成的机械元件。分为：外循环插线管式和内循环反向器式

17、静压导轨是将具有一定压力的油或气体介质通入导轨的运动键与导向支撑键之间，运动键浮在压力油和气体薄膜之上，与导向支撑件脱离接触，使之摩擦阻力大大减小的导轨。

18、传感器：是借助于检测元件接受一种形式的信息，并按一定规律将它转换成另一种信息的装置。分类方法：①以被测参量来分；②以传感器的工作原理来分。

19、衡量传感器静态特性的重要指标：线性度、灵敏度、迟滞性、重复性。

20、光栅：是一种新型的位移检测元件，它的特点是测量精度高（可达±1um）、响应速度快和量程范围大等。光栅条纹密度一般为每毫米25、50、100、250条等。

21、感应同步器分为：鉴相式和鉴幅式

22、接近式位置传感器按工作原理分为：电磁式、光电式、静电容式、气压式、超声波式。

23、将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这种特点的放大器称为测量放大器；具有能利用计算机采用软件控制的办法来实现增益的自动变换功能的放大器叫做程控增益放大器；

24、隔离放大器特点：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泄漏低电流，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进行准确、安全的测量。

25、A/D转换器的特性：分辨率、相对精度、输入电压、输出电阻、转换时间（孔径时间）

26、A/D转换器的孔径时间：在对模拟信号进行模数变换时，从启动变换到变换结束的数字量输出所需要的时间。

27、采样频率：（香侬定理）不失真检测      Ws(采样频率)≥2Wmax（信号最高频率）

28、模拟信号经过时间离散变换和幅值离散变换(近似值)后转换成数字信号。

29、用软件进行“线性化”处理的方法：计算法、查表法、插值法。

30、伺服系统:以机械运动量为控制对象的反馈控制系统

31、伺服系统的结构组成及分类：①控制器；②功率放大器；③执行机构；④检测装置。

32、采用直流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为直流伺服系统。

33、直流伺服系统种类繁多，按伺服电动机、功率放大器、检测元件、控制器的种类以及反馈信号与指令比较方式等分为不同类型的直流伺服系统

34、相敏放大器也称鉴幅器，它的功能是将交流电压转换为与之成正比的直流电压，并使它的极性与输入的交流电压的相位相适应。

35、相敏放大器的任务①将输入交流电压变换成直流电压；②当输入交流电压相位变成相差∏时时，输出的直流电压极性亦随之改变；③输出直流电压的数值与输入交流电压的幅值成正比

36、脉宽调制型（PWM）功率放大器的基本原理：利用功率器件的开关作用，将直流电压转换成一定频率的方波电压，通过对方波脉冲宽度的控制，改变输出电压的平均值。

37、采用交流伺服电动机作为执行元件的伺服系统，称为交流伺服系统。按其选用不同的电动机而分为两大类：同步型交流伺服电动机和异步型交流伺服电动机。

38、步进电动机（或脉冲电动机或脉冲马达）；步进电动机多用于开环系统

39、三相步进电动机的三种分配方式：三相三拍、三相六拍、双三拍

40、步距角的计算，为相数，为转量数，为通电方式导数。

41、细分驱动电路的作用是减少步距角

42、光电隔离电路的作用：1）通过光电转换隔离输入/输出2）实现电平转换3）增加驱动能力

44、在工业环境中使用计算机控制系统，除去被控对象、检测仪表和执行机构外，其余部分称做“工业控制计算机”，简称“工业控制机”或“工控机”

45、PLC工作特点：顺序扫描、循环执行（工作可靠、可与工业现场信号直接连接、积数式组合、编程操作容易、易于安装及维修）；PLC扫描工作制：输入扫描，计算，输出控制。（三阶段工作制）