華東交通大學機電一體化期末考試重點

1、1. 機電一體化系統(tǒng)的概念，尤其是其英文概念機電一體化乃是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。Mechatronics是mechanics(機械學)與electronics(電子學)。2、分析了它的五大構(gòu)成要素和五大功能。要素：機械系統(tǒng)（機構(gòu)）信息處理系統(tǒng)（計算機）動力系統(tǒng)（動力源）傳感檢測系統(tǒng)（傳感器）執(zhí)行元件系統(tǒng)（電動機）功能: 主功能：  實現(xiàn)系統(tǒng)“目的功能” 必需的功能 。動力功能： 向系統(tǒng)提供動力、讓系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)的功能 。計測功能： 對系統(tǒng)內(nèi)部信息和外部信息進行檢測與計算處理的功能

2、。控制功能： 對整個系統(tǒng)進行控制，使系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)以實施 “目的功能”。         構(gòu)造功能 ：使構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及元、部件維持所定的時間和空間上的相互關系所必需的功能 控制器【控制（信息存儲、處理、傳送）】2.檢測傳感器【計測（信息收集與交換）】3.執(zhí)行元件【驅(qū)動（操作）】4動力源【提供動力（能量）】5.機構(gòu)【構(gòu)造】             

3、    3、各要素之間通過接口進行聯(lián)結(jié)，不同的分類有不同的接口。(1)根據(jù)接口的變換、調(diào)整功能。零接口無源接口有源接口智能接口(2)根據(jù)接口的輸入/輸出功能機械接口物理接口信息接口環(huán)境接口4. 機電一體化設計與現(xiàn)代設計方法（6種）計算機輔助設計與并行工程虛擬產(chǎn)品設計快速響應設計綠色設計反求設計網(wǎng)絡合作設計5.滾珠絲杠副（絲桿螺母）軸向間隙調(diào)整預緊的方法雙螺母螺紋預緊調(diào)整式雙螺母齒差預緊調(diào)整式雙螺母墊片預緊調(diào)整式彈簧式自動預緊調(diào)整式單螺母變位導程預緊式與單螺母滾珠過盈預緊式6.滾珠絲桿副中滾珠的循環(huán)方式有哪些？內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)  內(nèi)循環(huán)的

4、優(yōu)點：滾珠循環(huán)的回路矩，流暢性好，效率高，螺母的徑向尺寸較小，其不足是反向器加工困難，裝配調(diào)整也不方便反向器式 P27  外循環(huán)：1）螺旋槽式 2）插管式：結(jié)構(gòu)簡單，容易制造但是徑向尺寸較大，彎管端部用做擋珠器比較容易磨損。3）端蓋式7.滾珠絲杠副的支撐方式有哪些？1）單推單推式：特點：軸向剛度高，預拉伸安裝時預緊力較大，但壽命比雙推雙推式低 2）雙推雙推式：適合于高剛度，高轉(zhuǎn)速，高精度的精密絲杠傳動系統(tǒng) 3）雙推簡支式：雙推端可預伸拉安裝，預緊力小，軸承壽命較高，適用于中速，傳動精度 的長絲杠傳動系統(tǒng) 4）雙推自由式：軸的剛度和承載能力低，多用于輕載，

5、低速的垂直安裝的絲杠傳動系統(tǒng)8.滾珠絲桿副的選擇要包含哪些計算？P38承載能力選擇壓桿穩(wěn)定性核算剛度的驗算8.諧波齒輪傳動工作原理、組成、減速比的計算。P42工作原理：依靠柔性齒輪產(chǎn)生的可控變形波引起齒間的相對錯齒來傳遞動力和運動的。組成：波發(fā)生器（主動件）、剛輪、柔輪9.齒輪傳動間隙的調(diào)整方法圓柱齒輪傳動：偏心套（軸）調(diào)整法軸向墊片調(diào)整法雙片薄齒輪錯齒調(diào)整法斜齒輪傳動墊片調(diào)整和軸向壓簧錯齒調(diào)整10.列取哪些是撓性傳動部件？哪些是間歇傳動部件？了解其工作原理撓性傳動部件：同步帶傳動、鋼帶傳動、繩輪傳動工作原理：主動輪回轉(zhuǎn)時，依靠撓性傳動部件把運動和力傳遞給從動件。間歇傳動部件：棘輪傳動機構(gòu)、槽

6、輪傳動機構(gòu)、蝸形凸輪傳動機構(gòu)工作原理：將原動機構(gòu)的連續(xù)運動轉(zhuǎn)換為間歇運動。11.導軌副的組成、種類及其應滿足的要求，爬行現(xiàn)象。組成：承導件、運動件種類按其接觸面的摩擦性質(zhì)分為：滑動導軌、滾動導軌、流體介質(zhì)摩擦導軌按其結(jié)構(gòu)特點分為：開式導軌、閉式導軌應滿足的基本要求：導向精度好、剛性好、運動輕便平穩(wěn)、耐磨性好、溫度變化影響小和結(jié)構(gòu)工藝好。爬行現(xiàn)象：在低速運行時往往不是作連續(xù)的勻速運動，而是時走時停。主要原因：摩擦系數(shù)隨運動速度變化和傳動系統(tǒng)的剛性不足。12.常用的導軌副間隙調(diào)整方法有壓板和鑲條。導軌副的截面形狀及其特點:三角形導軌、矩形導軌、燕尾形導軌、圓形導軌導軌副的組合形式：雙三角矩形和矩形

7、組合三角形和矩形組合三角形和平面組合燕尾形導軌及其組合13.計算典型傳動機構(gòu)的總轉(zhuǎn)動慣量？（見PPT）14.控制用電機的基本要求、種類、特點P96基本要求性能密度大快速性好，即加速轉(zhuǎn)矩大，頻響特性好位置控制精度高，調(diào)速范圍寬，低速運行平穩(wěn)無爬行現(xiàn)象，分辨力高，振動噪聲小適應啟、停頻繁的工作要求可靠性高、壽命長種類、特點DC伺服電機a) 高響應特性b) 高功率密度c) 可實現(xiàn)高精度數(shù)字控制d) 接觸換向部件需要維護晶體管式無刷直流伺服電機a) 無需換向部件b) 需要磁極位置檢測器c) 具有DC伺服電機的全部優(yōu)點AC伺服電機a) 對定于電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制b) 具有DC伺服電機的全部優(yōu)

8、點步進電機a) 轉(zhuǎn)角和控制脈沖數(shù)成比例，可構(gòu)成直流數(shù)字控制b) 有定位轉(zhuǎn)矩c) 可構(gòu)成廉價的開環(huán)控制系統(tǒng)15.步進電機的類型： 變磁阻型 ， 永磁型 ， 混合型 16.掌握步進電機的工作原理-步進電機環(huán)形脈沖分配方式（例如，步進電機為三項，分別是A、B、C，寫出其三相單三拍、三相雙三拍、三相六拍的環(huán)形分配方式。）三相單三拍：A-B-C-A-B-.三相雙三拍：AB-BC-CA-AB-三相六拍：A-AB-B-BC-C-CA-A-.-步距角的計算 （非常重要！）步距角360°(z m)式中：z-轉(zhuǎn)子齒數(shù)；m-運行拍數(shù)，通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即m=KN(N為電動機的相數(shù)，單拍時K1，雙拍

9、時K2)。17.步進電機的驅(qū)動電源由脈沖分配器、功率放大器組成。18.步進電機功率放大器有哪些？P117步進電機所使用的功率放大電路有電壓型和電流型。電壓型又有單電壓型、雙電壓型(高低壓型)。電流型中有恒流驅(qū)動、斬波驅(qū)動等。19、直流伺服電機的驅(qū)動脈寬調(diào)制直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的原理直流電機PWM調(diào)速也稱脈寬調(diào)速，串聯(lián)并與電流相連，功率晶體管在直流電源，通過控制關斷和接通占空比可調(diào)節(jié)直流電機轉(zhuǎn)速。當輸入一個直流控制電壓U時，就可得到一定寬度與U成比例的脈沖方波給伺服電機電樞回路供電，通過改變脈沖寬度來改變電樞回路的平均電壓，從而得到不同大小的電壓值Ua,使直流電機平滑調(diào)速。20. PLC的定義？可編

10、程邏輯控制器PLC是一種專用工業(yè)控制計算機系統(tǒng)，在硬件上它能與執(zhí)行機構(gòu)”直接”連接，在軟件上提供了更直接的適用于控制要求的用戶編程語言。 21 PLC的分類、特點、基本組成、內(nèi)部器件、工作方式與運行框圖、工作的全過程、工作原理，輸出電路類型有哪幾種？（不全考，但是肯定會考其中2-3個點） PLC的基本組成：CPU模塊、輸入輸出模塊、編程器特點：程序可變、抗干擾能力強、可靠性高、功能強、體積小、特別是易于編程、操作方便、便于維修、價格低廉。內(nèi)部器件: PLC的內(nèi)部器件實際上是PLC用戶功能存儲器中的一些內(nèi)存單元。工作方式:采用“不斷循環(huán)、順序掃描”工作方式CPU從第一條指令開始順序逐條地執(zhí)行用戶

11、程序，直到用戶程序結(jié)束之處。然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。PLC就是這樣周而復始地重復上述的掃描循環(huán)。執(zhí)行用戶程序時，需要各種現(xiàn)場信息，這些現(xiàn)場信息已接至PLC的輸入端。PLC采集現(xiàn)場信息(采集輸入信號)有兩種方式：(1)定時采集成批傳送方式：一般在掃描周期的開始或結(jié)束將所有輸入信號(輸入部件的通、斷狀態(tài))采集并存放在功能存儲器的某一區(qū)域，一般稱為“輸入狀態(tài)表“即記憶輸入模塊輸入狀態(tài)的存儲器。執(zhí)行用戶程序所需輸入狀態(tài)都在輸入狀態(tài)表中取用，而不直接到輸入模塊去取用。(2)直接傳送方式：執(zhí)行“直接輸入指令”時,隨程序的執(zhí)行，需要哪一個輸入信息就直接從輸入模塊取用這個輸入狀態(tài)。此時輸入狀態(tài)表內(nèi)

12、容不變化，要到下次定時采集時才變化。工作的全過程:讀取現(xiàn)場信息執(zhí)行用戶程序輸出控制信號輸出電路類型 繼電器輸出型可控硅(SCR)和固態(tài)繼電器(SSR)輸出型晶體管輸出型22.光電隔離電路的應用采用光電耦合器可以將微機與前向、后向通道以及其他相關部分切斷與電路的聯(lián)系，從而有效地防止干擾信號進入微機。為了減少通道及電源的干擾，V/f轉(zhuǎn)換器的頻率輸出可采用光電耦合隔離23.光柵位移傳感器工作原理，根據(jù)光柵指標及計數(shù)脈沖數(shù)計算位移在透射式直線光柵中，把主光柵與指示光柵的刻線面相對疊合在一起，中間留有很小的間隙，并使兩者的柵線保持很小的夾角，這是在指示光柵上就出現(xiàn)幾條較粗的明暗條紋，稱為莫爾條紋。當主光

13、柵水平方向正反移動時，莫爾條紋上下移動，借助莫爾條紋對柵距的放大作用，摩爾條紋距離為L，光敏元件將莫爾條紋轉(zhuǎn)換為脈沖信號，每移動一個柵距，即產(chǎn)生一個脈沖信號。光柵莫爾條紋的特點是起放大作用，用W表示條紋寬度(mm),P表示柵距(mm)，a表示光柵條紋間的夾角，W=P/a24.掌握傳感器的倍頻計數(shù)25.編碼器的種類？工作原理？其數(shù)字測速的計算方法（M法和T法）軸式和套式編碼器輸出的代碼信息是位置或位移，位置是指規(guī)定坐標中的坐標值，即到固定原點的距離(或角度)，也可以稱為絕對位置。位移指的是被測對象從任一位置到另一不同位置所移動的距離(或角度)。輸出絕對位置的編碼器為絕對值型編碼器.而輸出位移量的

14、編碼器叫增量型編碼器。27.系統(tǒng)的時間相應性能參數(shù)（指標）有哪些？并了解各個參數(shù)的意義28.掌握PID控制器P25129. 伺服系統(tǒng)要求及分類。區(qū)分伺服系統(tǒng)的開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)要求：精度高、響應快、調(diào)速范圍寬、負載特性硬按有無位置檢測和反饋分類：開環(huán)、閉環(huán)開環(huán)：沒有位置反饋系統(tǒng)，驅(qū)動元件：步進電機閉環(huán):基于反饋控制原理進行工作的。驅(qū)動元件：直流或交流伺服電機位置檢測元件的安裝部位不同，又分為全閉環(huán)(位置檢測元件安裝在機床工作臺或刀架上)和半閉環(huán)(安裝在電動機軸上，用以精確控制電動機的角位移量)30. 什么是產(chǎn)品的可靠性？保證機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）可靠性的方法有哪些？簡要說明可靠性，是指“產(chǎn)品(

15、或系統(tǒng))在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力（1）提高系統(tǒng) (產(chǎn)品)的設計和制造質(zhì)量(在保證系統(tǒng) (產(chǎn)品)可靠性的方法中，提高系統(tǒng) (產(chǎn)品)的設計和制造質(zhì)量是最根本的方法，它的作用是消除故障于發(fā)生之前或者降低故障率)（2） 冗余技術(shù)(隱蔽法)（3） 診斷技術(shù)(暴露法)31. 機電系統(tǒng)的干擾源有哪些？傳導型，通過各種線路傳入控制器。包括供電干擾、強電干擾、接地干擾輻射型，通過空間感應進入控制器。包括電磁干擾、靜電干擾33.抑制電磁干擾的方法？屏蔽、隔離、濾波、接地合理布局和軟件抗干擾技術(shù)利用導電或?qū)Т挪牧现瞥傻暮袪罨驓钇帘误w，將干擾源或干擾對象包圍起來而割斷或消弱干擾場的空間耦合通道，阻止其電磁能量的傳輸32.機電一體化系統(tǒng)的設計包括穩(wěn)態(tài)設計和動態(tài)設計，哪些屬于穩(wěn)態(tài)設計計算？哪些屬于動態(tài)設計計算？答：穩(wěn)態(tài)設計：系統(tǒng)數(shù)學模型的建立及主諧振頻率的計算使系統(tǒng)的輸出運動參數(shù)達到所要求技術(shù)狀態(tài)