機電一體化總復(fù)習(xí)試題及答案

1、一、名詞解釋：1 機電一體化產(chǎn)品：是指按機械系統(tǒng)和微電子系統(tǒng)有機結(jié)合，從而產(chǎn)生新功能和新性能的新產(chǎn)品。2 香農(nóng)采樣定理：對于一個有限頻率的連續(xù)信號，當(dāng)采樣頻率fs2fmax時，采樣函數(shù)才能不失真地恢復(fù)原來的連續(xù)信號。3 采樣/保持器：計算機系統(tǒng)模擬量輸入通道中的一種模擬量存儲裝置4 傳感器：是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。5 熱電阻效應(yīng)：測量出感溫?zé)犭娮璧淖柚底兓?，就可以測量出溫度。6 熱電效應(yīng)：當(dāng)受熱物體中的電子（空穴），因隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動時，所產(chǎn)

2、生電流或電荷堆積的一種現(xiàn)象。7 可編程控制器：指可通過編程或軟件配置改變控制對策的控制器。8 步進(jìn)電機：用電脈沖信號進(jìn)行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電機9 熱電效應(yīng)：將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，當(dāng)導(dǎo)體的兩個連接點之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。10 柔性制造系統(tǒng)：由統(tǒng)一的信息控制系統(tǒng)、物料儲運系統(tǒng)和一組數(shù)字控制加工設(shè)備組成，能適應(yīng)加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)11 計算機集成制造系統(tǒng)：是在信息技術(shù)、自動化技術(shù)、管理與制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計算機及其軟件的輔助將分散在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中

3、各種孤立的自動化子系統(tǒng)有機地集成起來，形成適用與多品種、小批量生產(chǎn)，實現(xiàn)整體效益的集體化和智能化制造系統(tǒng)二、簡答題1. 機電一體化系統(tǒng)與傳統(tǒng)機電系統(tǒng)的區(qū)別是什么？簡述機電一體化系統(tǒng)的共性關(guān)鍵技術(shù)。答：傳統(tǒng)機電技術(shù)的操作控制主要以電磁學(xué)原理的各種電器來實現(xiàn)，如繼電器、接觸器等，在設(shè)計中不考慮或很少考慮彼此間的內(nèi)在聯(lián)系。機械本體和電氣驅(qū)動界限分明，整個裝置是剛性的，不涉及軟件和計算機控制。機電一體化技術(shù)以計算機為控制中心，在設(shè)計過程中強調(diào)機械部件和電器部件間的相互作用和影響，整個裝置在計算機控制下具有一定的智能性。共性關(guān)鍵技術(shù)：機械設(shè)計和制造技術(shù)，微電子技術(shù)，傳感器技術(shù)，軟件技術(shù)，通信技術(shù)，驅(qū)動技

4、術(shù)，自動化技術(shù)，系統(tǒng)技術(shù)2. 機電一體化系統(tǒng)包含哪些基本要素？答；機械本體、動力與驅(qū)動部分、執(zhí)行機構(gòu)、傳感測試部分、控制及信息處理部分。3. 簡述滾珠絲杠的工作原理及特點。答：傳動效率高，定位精度高，使用壽命長，傳動可逆，同步性能好。4. 簡述滾珠絲杠的安裝方式的類型及其特點。答：單推-單推式；特點：軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時預(yù)緊力較大 雙推-雙推式；特點：剛度最高，使用與高速，高剛度、高精度的精密絲桿傳動系統(tǒng)。 雙推-簡支式; 特點：雙推端可拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較長 雙推-自由式；特點：軸向剛度和承載能力低，多用于輕載、低速的垂直安裝絲杠傳動系統(tǒng)5. 為什么要消除齒輪副間隙？常用什么

5、方法消除間隙？答：齒輪副間隙影響傳動精度最終影響加工精度；斜齒圓柱齒輪傳動常采用軸向墊片調(diào)整法和軸向壓簧調(diào)整法消除間隙 ，直齒圓柱齒輪傳動常采用中心距調(diào)整法，雙片薄齒輪錯齒調(diào)側(cè)隙法，軸向墊片調(diào)整法6. 導(dǎo)向機構(gòu)都有哪幾種類型？各有什么特點？答：1）滑動摩擦導(dǎo)軌的運動件與承導(dǎo)件直接接觸。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、接觸剛度大；缺點是摩擦阻力大、磨損快、低速運動時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。2）滾動摩擦導(dǎo)軌是在運動件和承導(dǎo)件之間放置滾動體（滾珠、滾柱、滾動軸承等），使導(dǎo)軌運動時處于滾動摩擦狀態(tài)。滾動導(dǎo)軌的特點是：摩擦系數(shù)小，驅(qū)動功率小，定位精度高，能無間隙運動，機械性能好，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，成本較高3）靜壓導(dǎo)軌的缺點

6、是：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，需要一套供油設(shè)備，油膜厚度不易掌握，調(diào)整較困難。摩擦系數(shù)極小，適用于精密、輕載、高速的場合。7. 簡述機電一體化系統(tǒng)的分類。答：1）基于PC的控制系統(tǒng)2）基于微處理器的控制系統(tǒng)3）基于PLC的控制系統(tǒng)4）其他控制系統(tǒng)8. 工控機的接口卡有哪些類型，各有什么功能？答：模擬量輸入/輸出卡：主要作用是處理模擬信號的輸入和輸出。數(shù)字量輸入/輸出卡：實現(xiàn)各類開關(guān)信號的輸入輸出控制。運動控制卡：使用伺服機構(gòu)來控制機器的位置和速度。RS-232/RS-485模塊：用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)接口卡。CAN總線接口卡：具有多主控協(xié)議、實時能力、糾錯功能和強抑噪能力。9. 簡述工業(yè)控制計算機的硬件組成結(jié)構(gòu)

7、及其作用。答：主板：將采集到的實時信息按照預(yù)定程序進(jìn)行必要的數(shù)值計算、邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理、及時選擇控制策略并將結(jié)果輸出到工業(yè)過程。系統(tǒng)總線：分為內(nèi)部和外部總線，內(nèi)部總線是工控機內(nèi)各組成部分之間進(jìn)行信息傳送的公共通道；外部總線是工控機與其他計算機和智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送的公共通道。輸入/輸出接口：是工控機和外部設(shè)備或生產(chǎn)過程之間進(jìn)行信號傳遞和變換的連接通道。入機接口：用于操作員與計算機之間進(jìn)行嘻嘻交換。通信接口：是工控機與其他計算機和智能設(shè)備進(jìn)行信息傳送的通道。系統(tǒng)支持：功能主要包括監(jiān)控定時器、電源掉電監(jiān)測、后備存儲器和實時日歷時鐘。磁盤系統(tǒng)：存儲的載體。10. 簡述工業(yè)控制計算機的軟件組成及其作

8、用。答：系統(tǒng)軟件：管理工控機的資源，并以漸變的形式向用戶提供服務(wù)。工具軟件：是技術(shù)人員從事軟件開發(fā)的輔助軟件，以提高軟件生產(chǎn)效率和改善軟件產(chǎn)品質(zhì)量。應(yīng)用軟件：是系統(tǒng)設(shè)計人員針對某個生產(chǎn)過程而編制的控制和管理程序。11. 模擬數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)通常由那幾部分組成，各有什么作用？答：傳感器：把被測的物理量（如壓力、溫度等）作為輸入?yún)?shù)，將其轉(zhuǎn)換為電量（電流、電壓、電阻等）后輸出。多路模擬開關(guān)：將多路模擬信號分別與A/D轉(zhuǎn)換器接通，逐一進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，以達(dá)到分時享用A/D轉(zhuǎn)換器的目的。放大器：運算放大。采樣/保持器：保持在A/D轉(zhuǎn)換過程中信號的電壓不變，以保證轉(zhuǎn)換精度，以及在A/D轉(zhuǎn)換完成后跟蹤信號電壓的

9、變化。A/D轉(zhuǎn)換器及其單片機接口：將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。12. 功率輸出的常用接口方式有哪些？答：功率晶體管接口、光電耦合器隔離、雙向晶閘管接口13. 機電一體化系統(tǒng)中的計算機接口電路通常使用光電耦合器，請問光電耦合器的作用有哪些？答：隔離和抗干擾，保護低壓與高壓電路還有脈沖放大作用。14. 簡述PLC系統(tǒng)與繼電器接觸器控制系統(tǒng)的區(qū)別。答：1）控制方式：繼電器控制系統(tǒng)的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，是利用繼電器機械觸點完成既定的邏輯控制。PLC控制系統(tǒng)采用存儲邏輯，可改變內(nèi)存中的程序來改變控制邏輯，稱軟接線。2）工作方式：繼電器控制系統(tǒng)采用并行的工作方式，PLC控制系統(tǒng)采用串行工作方式。3）控制

10、速度：繼電器控制系統(tǒng)控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC控制系統(tǒng)是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。4）定時與計數(shù)控制：繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，其精度不高，受環(huán)境影響大，調(diào)整困難。繼電器控制系統(tǒng)不具備計數(shù)功能。PLC控制系統(tǒng)用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。另外PLC系統(tǒng)具備計數(shù)功能。5）可靠性和維護性：繼電器控制系統(tǒng)可靠性較差，線路復(fù)雜，維護工作量大，PLC控制系統(tǒng)可靠性較高，外部線路簡單，維護工作量小。15. 機電一體化系統(tǒng)中

11、的常用傳感器有哪些，并舉例說明？答：位置傳感器、位移傳感器、速度傳感器與加速度傳感器、力、壓力、力矩傳感器、溫度傳感器、視覺傳感器16. 簡述熱電偶的四大基本定律？P192 答：（1）均質(zhì)導(dǎo)體定理：由同一導(dǎo)體構(gòu)成的熱電偶不能產(chǎn)生熱電勢（2） 中間導(dǎo)體定律：A、B構(gòu)成熱電偶，將冷端斷開，并接入第三種導(dǎo)體C，若保持C兩端的溫度相等，則回路中的總電勢不變。（3） 中間溫度定律：熱電偶AB(T、T0)產(chǎn)生的熱電勢等于熱點偶AB（T,Tn）和熱電偶AB(Tn,T0)產(chǎn)生的熱電勢的代數(shù)和。 （4） 標(biāo)準(zhǔn)電極定律：熱電偶AB(T、T0)產(chǎn)生的熱電勢等于熱點偶AC（T,T0）和熱電偶CB(T,T0)產(chǎn)生的熱電

12、勢的代數(shù)和。 17. 簡述電阻應(yīng)變式加速度計的工作原理。答：電阻應(yīng)變式加速度計由質(zhì)量塊、懸臂梁、應(yīng)變片和阻尼液組成，當(dāng)傳感器隨被測物體運動的加速度為a時，在質(zhì)量塊m上產(chǎn)生慣性力F=m*a，受慣性力作用，懸臂梁產(chǎn)生變形，通過應(yīng)變片可以測量出懸臂梁的變形量，進(jìn)而可以得到加速度a的數(shù)值。18. 簡述順序控制系統(tǒng)的分類。答：時間順序控制系統(tǒng)、邏輯順序控制系統(tǒng)、條件順序控制系統(tǒng)19. 什么是步進(jìn)電機？簡述步進(jìn)電機的分類。答：用電脈沖信號進(jìn)行控制，將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或線位移的微電機；分類：反應(yīng)式步進(jìn)電動機、永磁式步進(jìn)電動機、混合式步進(jìn)電動機20. 簡述自動化制造系統(tǒng)的常見類型。答：剛性半自動化

13、單機、剛性自動化單機、剛性自動線、剛性綜合自動化系統(tǒng)、一般數(shù)控機床、加工中心、混合成組制造單元、分布式數(shù)控系統(tǒng)、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)、柔性制造線、計算機集成制造系統(tǒng)21. 簡述機電一體化系統(tǒng)的設(shè)計原則、設(shè)計類型及設(shè)計方法。答：設(shè)計原則：機電互補原則、功能優(yōu)化原則、自動化、省力化原則、效益最佳原則、開放性原則；設(shè)計類型：開發(fā)性設(shè)計、適應(yīng)性設(shè)計、變異性設(shè)計；設(shè)計方法：機電互補法、機電綜合法、組合法。22、機電一體化系統(tǒng)的性能評價內(nèi)容有哪些？答：技術(shù)性評價、經(jīng)濟性評價、安全性評價、綜合評價三、應(yīng)用題1.采用PLC設(shè)計二臺電動機A、B工作的系統(tǒng)。（1） 按鈕X1為A電動機起動，按鈕X2為A電動機

14、停止（輸出Y1）；（2） 按鈕X3為B電動機起動，按鈕X4為B電動機停止（輸出Y2）；（3） 只有A電動機在工作中，B電動機才能工作。   要求：畫出梯形圖，寫出指令表。2、 設(shè)計一臺電動機按要求動作的PLC控制系統(tǒng)。 具體要求：系統(tǒng)只有一個按鈕。按一下，電動機正轉(zhuǎn)5s再反轉(zhuǎn)5s,如此重復(fù)3次后自動停止。 試完成設(shè)計任務(wù)：（1）列出PLC系統(tǒng)I/O分配表；（2）畫出梯形圖。(3)寫出指令表。 3、現(xiàn)有一電氣控制的電動機Y-減壓起動控制電路，原理圖如下。若將其改為PLC控制，試畫出相應(yīng)的控制電路輸入輸出接線圖、梯形圖及對應(yīng)的指令程序。4、工廠自動往復(fù)運動搬運小車的主電路如圖(a)所示，原電氣控制電路如下圖(b)所示?，F(xiàn)要求采用PLC控