華東交通大學機電一體化期末考試重點(共11頁)

1、機電(jdin)一體化系統(tǒng)的概念，尤其(yuq)是其英文概念機電一體化乃是在機械(jxi)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，并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合而構成系統(tǒng)的總稱。Mechatronics是mechanics(機械學)與electronics(電子學)。2、分析了它的五大構成要素和五大功能。要素：機械系統(tǒng)（機構）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

2、能。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”。構造功能：使構成系統(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【構造】3、各要素之間通過接口進行聯(lián)結，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。 = 1 * GB3 零接口 = 2 * GB3 無源接口 = 3 * GB3 有源接口 = 4 * GB3 智能接口(2)根據(jù)接口的輸入/輸出功能 = 1 * GB3 機械接口 = 2 * GB3 物理接口

3、= 3 * GB3 信息接口 = 4 * GB3 環(huán)境接口4. 機電一體化設計與現(xiàn)代設計方法（6種） = 1 * GB2 計算機輔助設計與并行工程 = 2 * GB2 虛擬產(chǎn)品設計 = 3 * GB2 快速響應設計 = 4 * GB2 綠色設計 = 5 * GB2 反求設計 = 6 * GB2 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 = 1 * GB2 雙螺母螺紋預緊調(diào)整式 = 2 * GB2 雙螺母齒差預緊調(diào)整式 = 3 * GB2 雙螺母墊片預緊調(diào)整式 = 4 * GB2 彈簧式自動預緊調(diào)整式 = 5 * GB2 單螺母(lum)變位(bin wi)導程預緊式與單螺母

4、(lum)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：結構簡單，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

5、：軸的剛度和承載能力低，多用于輕載，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 = 1 * GB2 承載能力選擇 = 2 * GB2 壓桿穩(wěn)定性核算 = 3 * GB2 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： = 1 * GB2 偏心套（軸）調(diào)整法 = 2 * GB2 軸向墊片調(diào)整法 = 3 * GB2 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

6、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、槽輪傳動機構、蝸形凸輪傳動機構工作原理：將原動機構的連續(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。 = 1 * GB2 組成：承導件、運動件 = 2 * GB2 種類 = 1 * GB3 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 = 2 * GB3 按其結構特點分為：開式導軌、閉式導軌 = 3 * GB2 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

7、小和結構工藝好。 = 4 * GB2 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(zhyo)原因：摩擦系數(shù)隨運動速度(sd)變化和傳動系統(tǒng)的剛性(n xn)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： = 1 * GB3 雙三角 = 2 * GB3 矩形和矩形組合 = 3 * GB3 三角形和矩形組合 = 4 * GB3 三角形和平面組合 = 5 * GB3 燕尾形導軌及其組合13.計算典型傳動機構的總轉(zhuǎn)動慣量？（見PPT）14.控制用電機的基本要求(yoqi)、種類、特點P96

8、 = 1 * GB2 基本(jbn)要求 = 1 * GB3 性能(xngnng)密度大 = 2 * GB3 快速性好，即加速轉(zhuǎn)矩大，頻響特性好 = 3 * GB3 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 = 4 * GB3 適應啟、停頻繁的工作要求 = 5 * GB3 可靠性高、壽命長 = 2 * GB2 種類、特點 = 1 * GB3 DC伺服電機高響應特性高功率密度可實現(xiàn)高精度數(shù)字控制接觸換向部件需要維護 = 2 * GB3 晶體管式無刷直流伺服電機無需換向部件需要磁極位置檢測器具有DC伺服電機的全部優(yōu)點 = 3 * GB3 AC伺服電機對定于電流的激勵

9、分量(fn ling)和轉(zhuǎn)矩分量分別控制具有DC伺服電機的全部(qunb)優(yōu)點 = 4 * GB3 步進電機(dinj)轉(zhuǎn)角和控制脈沖數(shù)成比例，可構成直流數(shù)字控制有定位轉(zhuǎn)矩可構成廉價的開環(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。） = 1 * GB3 三相單三拍：A-B-C-A-B-. = 2 * GB3 三相雙三拍：AB-BC-CA-AB- = 3 * GB3 三相六拍：A-AB-B-BC-C-CA-A-.-步距角的計

10、算 （非常重要?。┎骄嘟?60(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

11、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”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） = 1 * GB2 PLC的基本組成：CPU模塊、輸入輸出模塊、編程器 = 2 * GB2 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、

12、操作方便、便于維修、價格低廉。 = 3 * GB2 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。 = 4 * GB2 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)行用戶程序，直到用戶程序結束(jish)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(xinchng)信息(采集輸入信號)有兩種方式：(1)定時采集成批傳送方式(fngsh)：一般在掃描周期的開始或結束將所有輸入信號(輸入部件的通、斷狀態(tài))采集并存放

13、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)容不變化，要到下次定時采集時才變化。 = 5 * GB2 工作的全過程: = 1 * GB3 讀取現(xiàn)場信息 = 2 * GB3 執(zhí)行用戶程序 = 3 * GB3 輸出控制信號 = 6 * GB2 輸出電路類型 = 1 * GB3 繼電器輸出型 = 2 * GB3 可控硅(SCR)和固態(tài)繼電器(SSR)輸出型 = 3 * G

14、B3 晶體管輸出型22.光電隔離電路的應用 = 1 * GB2 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。 = 2 * GB2 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

15、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(tio wn)的特點是起放大作用，用W表示條紋(tio wn)寬度(mm),P表示(biosh)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

16、哪些？并了解(lioji)各個參數(shù)的意義28.掌握(zhngw)PID控制器P25129. 伺服系統(tǒng)要求(yoqi)及分類。區(qū)分伺服系統(tǒng)的開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán) = 1 * GB2 要求：精度高、響應快、調(diào)速范圍寬、負載特性硬 = 2 * GB2 按有無位置檢測和反饋分類：開環(huán)、閉環(huán) = 1 * GB3 開環(huán)：沒有位置反饋系統(tǒng)，驅(qū)動元件：步進電機 = 2 * GB3 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(shn me)是產(chǎn)品

17、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(nxi)？簡要說明可靠性，是指“產(chǎn)品(chnpn)(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)冗余技術(隱蔽法)診斷技術(暴露法)31. 機電系統(tǒng)的干擾源有哪些？ = 1 * GB2 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 = 2 * GB2 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)達到所要求技術狀態(tài)執(zhí)行元件的參數(shù)選擇功率（力/力矩）匹配以及過載能力的驗算。各主要元件的選擇與控制電路的設計信號的有效傳遞各級增益的分配各級之間阻抗的匹配和抗干擾措施等，并為后面動態(tài)設計中的校正補償裝置的引入留有余地。動態(tài)設計：主要是設計校正補償裝置，是系統(tǒng)滿足動態(tài)技術