机电一体化简答题

1、1什么是机电一体化系统？2典型的机电一体化系统有那几种分类？ 3顺序控制系统的定义及分类？ 4机电一体化系统按功能分为哪 些模块？5机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面？6简述系统定义的要点？7工业机器人的组成？8机器人的分类？9简述微机电系统的含义？10通信模块的功能是什么？11接口模块的功能？12试简述开发机电一体化系统的依据？13社会经济效益应考虑的基本原则？14机电一体化系统设计中，“替代机械系统”的设计思想是什么？15机电一体化系统设计中，在处理机与电的关系时，所遵循的主要原则是什么？16概念设计的意义？17方案设计的主要内容有哪些？18机械传动的主要形式有哪些？19简述齿轮传

2、动的选用原则？20涡轮蜗杆副传动的特点？21刚性消除齿轮副间隙的方法有哪些？22滚珠丝杠螺母副传动的特点？23对主轴轴系的要求有哪些？24滚动摩擦支承轴系的分类和特点？25滚动导轨副的分类和特点？26导轨阻尼的主要起因有哪些？阻尼对选择导轨有何影响？27支承件的影响因素有哪些？在设计中应注意哪些问题？28简述测量模块的机电一体化系统中的作用？29机电一体化系统中主要的被测量和常用机械量测量传感器类型包括哪些？30什么结构性传感器？试举2个例子来说明？31试举出4种能实现压力测量的传感器，并简单说明其工作原理？32精度可以采用的表示方法有哪些？33误差平均效应和数据平处理的原理？34感应同步器鉴

3、相测量方式的原理框图可分为哪几部分？每部分的功能是什么？35对弹性敏感元件的基本要求有哪些？36仪表放大器的特点有哪些？36采用逐次逼近法的模/数转换器主要由哪几部分组成？37常用控制电动机的分类？38电磁耦合是基于什么定律来实现电动机的工作？39永磁同步电动机的驱动方式有哪几种，各有什么特点？40直流电动机的组成？41选择放大器的开关频率时，应考虑哪些问题？42何谓永磁同步电动机？它有什么特点？43启动单相感应电动机有哪些措施能获得启动电磁转矩？44超声波电动机的特点有哪些？45选用电动机的通用原则是什么？46步进电机常用的驱动电路有哪几种类型？其中哪几种类型适用于混合式步进电机？47步进电

4、机对驱动电路的要求有哪些？48步进电动机的脉冲分配有那几种方式，各有何特点？49步进电动机的含义？它的特点？50何为步进电动机的共振，对选择步进电动机的输入脉冲频率有何要求？51简述如何使用脉冲（CP）和方向（DIR）来控制步进电机的方向，转数和步数？52闭环伺服系统的分类和特点？53计算机在采样一数据系统中的作用？54闭环伺服系统控制环路的划分及其各自在系统中的作用？55闭环伺服系统的定义及组成？56参考脉冲系统的含义？57采样一数据系统的配置方案有哪几种？58模拟伺服系统设计的系统设计过程有哪些？59按制造任务的不同，机械运动控制的分类及特点？60在数控加工中，“路径”和“轨迹”是一样的吗

5、？61插补的意义和分类？62数控机器的运动形式的分类？63何为轮廓控制？64 DDA的含义？其特点是什么？65插补的任务记主要技术指标？第八章67简述时间驱动和事件驱动的区别？68解释PLC的扫描工作制？69简述PLC的组成？70简述“看门狗”计时器在PLC的扫描工作中的作用？71简述PLC控制和通用微型计算机的区别？72描写顺序控制的方法包括哪些？ 73西门子工业软件分为哪些种类？第一章第二章1什么是机电一体化系统？精密机械技术、传感检测技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术。2典型的机电一体化系统有那几种分类？机械手关节伺服系统；数控机床；工业机器人；自动导引小车；顺

6、序控制系统；数控自动化制造系统；微 机电系统。3顺序控制系统的定义及分类？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。根据如何开始和终结操作，分为两类：当某 一时间发生时，开始或结束操作的称为事件驱动顺序控制；在某一时刻或一定时间间隔之后，开始或结束 操作的称为事件驱动顺序控制。4机电一体化系统按功能分为哪些模块？机械受控模块、驱动模块、测量模块和控制模块；控制模块又分为微计算机模块、接口模块、通信模块和 软件模块。5机电一体化系统设计指标大体上应包括哪些方面？系统功能；性能指标；使用条件；社会经济效益。6简述系统定义的要点？系统从广义上可以定义为两个或两个以上事物组成的相互依存，相

7、互作用，共同完成某种特定功能或形成 某种事物现象的一个统一整体的总称。7工业机器人的组成？主体结构；终端器；控制器。8机器人的分类？开环搬运机器人；工业机器人；可编程机器人。9简述微机电系统的含义？微机电系统微机电系统是电子和机械元件相结合的微装置或系统，采用与集成电路兼容的批加工技术制造， 尺寸可从毫米到微米量级范围内变化。这些系统结合了传感和执功能并进行运算处理，改变了我们感知和 控制物理世界的方法。10通信模块的功能是什么？传递信息，实现系统的内部、外部，近程和远程通信。实现方法分为有线和无线。11接口模块的功能？接口模块在系统内主要用于各级之间的信息传递。在最高级，必要的人机接口用来传

8、递用户信息。在设备 层，输入/输出接口用来传递传感器和执行器的信息。输入/输出接口的形式与所传递的信息特征有关。12试简述开发机电一体化系统的依据？一是需求牵引，二是技术推动；其中主要有市场导向，其次才是技术导向。13社会经济效益应考虑的基本原则？经济效益，应从两方面考虑，一是从投资一方，花多少经费、人力己时间，可以开发出新一代产品并投放 市场，估计在市场上占有多大的份额，将有多大的收益；二是从最终用户一方，分析他们的费效比和经济 承受能力。14机电一体化系统设计中，“替代机械系统的设计思想是什么？在极端情况下，机械的功能可以完全由微处理机和执行器取代，从而使机器产品变成电子产品。如电子手 表

9、，自动驾驶等。15机电一体化系统设计中，在处理机与电的关系时，所遵循的主要原则是什么？在机电一体化系统工程设计中，为了提高系统的性能和柔性，要求广泛的物质和信息的集成。无论在概念 设计阶段或者详细设计阶段，都必须始终贯彻机械与电子紧密结合的原则。换言之，在整个在机电一体化 系统工程设计中，都必须考虑电子技术和计算机技术与机械系统的集成，创造出机械装置与电子设备以及 软件等有机结合的新产品。16概念设计的意义？概念设计就是确定设计任务和用简图形式表达的广义解。概念设计对设计师有很高的要求，要求对产品各 种性能有明显的改善。在这一阶段需要将工程科学、专业知识、加工方法以及商业知识的等各方面知识融

10、合在一起，以做出最重要的决策。概念设计阶段主要涉及到系统的功能、原理、形态、布局和结构等方面 的创新，概念设计过程本质上就是一个产品的创新过程。17方案设计的主要内容有哪些？按照系统功能和方便设计、制造角度出发划分模块和子模块；提出实现每个模块功能的技术方案； 对于提出的各个方案中所包含的主要元器件和构件及其主要参数进行预选和粗算，并定出其中12个较优 者作最后的比较。18机械传动的主要形式有哪些？涡轮、蜗杆传动，丝杠螺母传动和谐波传动。19简述齿轮传动的选用原则？根据传动轴的不同特点，可以选用不同类型的齿轮或涡轮蜗杆副组成传动部件。传递平行轴之间运动的直 齿轮易于设计制造、成本低，使用最为广

11、泛。斜齿轮可用于高速、重载、要求噪音低的场合，但存在较大 的轴向推力；人字齿轮由于左右齿推力平衡，而不产生轴向推力，但其中应有一个齿轮应有一定轴向间隙， 以便安装。相交轴传动中直齿锥齿轮为线接触，传动效率高。交错轴斜齿轮有滑动作用，传动效率低，同 时为点接触，只能承受较轻负载。行星齿轮尺寸小、重量轻效率高，且能传递较大功率，但结构比较复杂。20涡轮蜗杆副传动的特点？涡轮蜗杆副在一定意义上也可以看做一种特殊的齿轮，只能用于传递空间垂直交错轴之间的回转运动。蜗 杆为传动副的主动构件，涡轮为从动构件。若设计的涡轮包着蜗杆，则称为单包；若涡轮和蜗杆相互包着， 则称为双包。蜗杆副为线接触，可传递较大功率

12、，传动比大。蜗杆一般有18个头，优点是传动平稳、噪 音小、可自锁，但传动效率低，功率损失大。21刚性消除齿轮副间隙的方法有哪些？齿轮副在传递的过程中，存在着间隙，会影响到系统的稳定性，因此要采取一定的措施消除间隙。方法有: 调整中心距法、选择装配法、带锥度齿轮法及斜齿轮法等。22滚珠丝杠螺母副传动的特点？滚动丝杠螺母副是一种高精度的传动装置。它采用滚动摩擦螺旋取代了滑动摩擦螺旋，具有磨损小、传动 效率高、传动平稳、寿命长、精度高、温升低等优点。由于滚珠丝杠螺母副具有运动摩擦小、便于消除传 动间隙等突出优点，它给机电一体化系统的性能改善带来了巨大的益处。但是，它不能自锁，用于升降传 动时需要另加

13、锁紧装置，结构复杂、成本偏高，另外传动的距离和速度有限。23对主轴轴系的要求有哪些？对于主轴轴系来说，是保证机械功能、完成机械主要运动的部件，因此对其要求也比较高，主要有：回转 精度含轴向精度；静刚度；动特性；热特性。24滚动摩擦支承轴系的分类和特点？滚动摩擦支撑轴系采用滚动轴承支撑。常用滚动轴承支撑有两类：标准滚动轴承支撑，如角接触球轴承 圆锥滚子轴承等；新型滚动轴承，如密集滚珠轴承、转盘轴承等。25滚动导轨副的分类和特点？滚动导轨副按其滚动的类型分有珠滚动、滚柱/滚针式。26导轨阻尼的主要起因有哪些？阻尼对选择导轨有何影响？导轨阻尼起因于以下物理过程：由于表面不平度的弹性和塑性变形产生的材

14、料阻尼。起因于在表面极 限区周围运动的摩擦阻尼。挤压薄膜效应。显然，对于平整的滑动表面以摩擦阻尼和挤压薄膜效应为主。 影响滑动导轨和滚动导轨阻尼系数的重要因素，包括表面压力大小、润滑类型、摩擦类型等。27支承件的影响因素有哪些？在设计中应注意哪些问题？静载荷作用于支承件上产生的静变形会影响到系统的静刚度。静载荷包括零部件或工件的重力、惯性力、 工作力、夹紧力等。静刚度可以采用有限元分析法计算或者试验方法测定。因支承件不仅在一定程度上决定着机电一体化产品的性能和质量，也在很大程度上决定着产品的外形和占地空间，为了保证零部件之 间的相对位置或相对运动精度，支承件需要满足静刚度、抗震性、热稳定性及工

15、艺性等方面的技术要求。 故在设计支承件时，必须在材料、结构形式、加工处理等方面综合考虑，才能达到全面的技术要求。第三章第四章28简述测量模块的机电一体化系统中的作用？答:测量模块的作用是将机械结构模块的状态和性能参数变换为电的信号，并进行必要的信号转换和信息处 理,提供给监测或控制.29机电一体化系统中主要的被测量和常用机械量测量传感器类型包括哪些？答:常用机械量测量传感器的类型包括唯一传感器,速度传感器，加速传感器，李传感器，转矩传感器和压力 传感器。主要的被测量包括强度，压力，位移。速度，加速度，力和力矩以及变形等。30什么结构性传感器？试举2个例子来说明？答：结构型传感器是指根据传感器的

16、结构变化来实现信号的传感，如电容传感器是依靠改变电容极板的间 距或作用面积来实现电容的变化;可变电阻传感器是利用电刷的移动来改变作用电阻丝的长度从而改变电 阻值的大小。31试举出4种能实现压力测量的传感器，并简单说明其工作原理？答：（1）固态压阻式：利用半导体材料受力后电阻率发生变化；（2）电位器式：利用电位器改变电阻值；（3） 压力式：利用压电元件受力后在其表面产生电荷的压力效应；（4）关纤式：利用关纤本身的特性或仅传输 关波，在用关电器件的观点效应将光信号转换成电信号。32精度可以采用的表示方法有哪些？答：（1）已被测变量表示；（2）满量程的百分数；（3）实际输出的百分数。33误差平均效应

17、和数据平处理的原理？答：（1）误差平均效应的原理是利用n个传感器单元同时感受被测量，因而其输出将是这些单元输出的总 和;（2）数据平均处理时在相同条件下重复测量n次，然后取平均值。34感应同步器鉴相测量方式的原理框图可分为哪几部分？每部分的功能是什么？答：（1）位移一一相位变化：功能是把感应同步器的机械位移转换成相位移；（2）相位一一脉冲变换：功 能是把代表机械位移量的相交的变化转换为脉冲数；（3）脉冲计数和接口电路：功能是由可逆计数器将脉 冲数正确的累积起来，接口电路实现信号在各部分之间的正确传输，并最终送到处理器进行处理。35对弹性敏感元件的基本要求有哪些？答：弹性变形范围大，灵敏度高，测

18、量频带宽。36仪表放大器的特点有哪些？答：高输入阻抗，高共模抑制比，平均的差动输入，增益有用户选择的外部电阻决定。36采用逐次逼近法的模/数转换器主要由哪几部分组成？答：主要由逐次逼近寄存器SAR,D/A转换器，比较器以及时序和控制逻辑等部分组成。37常用控制电动机的分类？答：（1）按磁阻变化分类：固定磁阻电动机和变磁阻电动机。（2）按工作电源分类：根据电动机工作电源 的不同，可分为直流电动机和交流电动机。其中交流电动机还分为单相电动机和三相电动机。（3）按结构 和工作原理分类：可分为异步电动机和同步电动机。（4）按起动与运行方式分类：可分为电容起动式电动 机，电容壳式电动机，电容起动运转式电

19、动机和分相式电动机。（5）按用途分类：可分为驱动用电动机和 控制用电动机。38电磁耦合是基于什么定律来实现电动机的工作？答：电磁耦合是基于法拉第定律和电磁感应定律来实现电动机的工作的。39永磁同步电动机的驱动方式有哪几种，各有什么特点？答：有直流电动机驱动方式和同步电动机驱动方式。40直流电动机的组成？答：（1）定子磁极；（2）电枢；（3）电刷。41选择放大器的开关频率时，应考虑哪些问题？答：（1）开关频率应尽可能高。（2）开关频率必须比系统通频带大10倍以上，以免影响系统性能。（3）开 关频率必须远大于各环节的共振频率。（4）在满足前三条的前提下，应尽量选择较低的开关频率，以降低 开关元件的

20、开关损耗。42何谓永磁同步电动机？它有什么特点？答：永磁同步电动机既保持了直流电动机的特点，又避免了直流电动机因电刷而引起的缺陷。这种电动机 调速范围宽，起动迅速，机械性能和调节特性线性度好，寿命长，维护方便，可靠性高，噪声较小，不存 在换向火花，不会产生对无线电信号的干扰，可用于直流电动机不能应用的易燃，易爆场合；但其控制结 构复杂，成本较高，目前低速时转速均匀性还较差。43启动单相感应电动机有哪些措施能获得启动电磁转矩？答：启动单相感应电动机，通常采用两种措施获得的启动电磁转矩：（1）分相式，在定子上附加正交的分 相绕组，起动后该绕组电路自动切断。（2）罩极式，在定子没个磁极的一部分套上一

21、个短路铜环。44超声波电动机的特点有哪些？答：（1）低速大转矩。（2）无电磁噪声，电磁兼容性好。（3）动态响应快，控制性能好。（4）断电自锁。（5）运行无噪声。（6）微位移特性。（7）动态速度范围宽，可达到1250mrn/s。（8）结构简单，设计形式 灵活，自由度大，可认为“无界移动，以实现小型化和多样化。由于驱动机理的不同，超声波电动机形成 了多种多样的结构形式。（9）易实现工业自动化流水线生产。（10）耐低温，适应真空和太空环境。45选用电动机的通用原则是什么？答：考虑高动态负载，即惯性负载转矩的组合。这时，电动机的最大转速和最小转矩应分别满足一下两个 条件：（1）折合到电动机转子轴上的负

22、载峰值转速必须不大于电动机最大转速。（2）折合到电动机转子轴 上的负载转矩与电动机转子加速时的惯性转矩之和必须不大于电动机的最大转矩。第五章46步进电机常用的驱动电路有哪几种类型？其中哪几种类型适用于混合式步进电机？答：步进电机常用的驱动电路单极性驱动电路，双极性驱动电路，高低压驱动电路，斩波驱动电路和细分 驱动电路等，其中双极性驱动电路适用于混合式步进电机。47步进电机对驱动电路的要求有哪些？答：能够提供快速上升和快速下降的电流，是电流波形尽量接近矩形。具有供截止期间释放电流的回路， 以降低相绕组的反电动势，加快电流衰减。功率尽量底，效率要高。48步进电动机的脉冲分配有那几种方式，各有何特点

23、？答：步进电动机的脉冲分配方式有3种方式：1硬件环形脉冲分配器，2软件脉冲分配器，3专用环形分 配器。49步进电动机的含义？它的特点？答：步进电动机又称脉冲电动机。步进电动机与一般伺服电动机比较，其特点是：可以实现直接数字控制， 在开环系统中可以达到高精度的定位和调速，位置误差不会积累。50何为步进电动机的共振，对选择步进电动机的输入脉冲频率有何要求？答：步进电动机在低频段启动，当输入脉冲频率等于步进电动机的自然频率时，则会出现转子震荡，且震 荡频率越来越大，产生电动机不能启动的现象。这种现象称为低频共振。步进电动机工作在某一较高频率 段时，会出现相绕组内电流震荡，使转子转动呈现不均匀，一致是

24、不的现象。这种现象称为高频振荡。由 于参数不同，各种步进电动机的低频共振和高频共振频率也不相同，应避免使步进电机的输入脉冲频率等 于低频共振或高频共振的频率。51简述如何使用脉冲（CP）和方向（DIR）来控制步进电机的方向，转数和步数？答：步进电动机采用变磁阻原理产生电磁转矩，将数字的电脉冲信号转换为模拟的输出轴运动。当输入一 串脉冲CP序列后，输出轴就以等增量的转角相应输入序列，输出步数等于输入脉冲的个数，转速与输入 脉冲频率成正比，方向由输入的方向DIR决定，也就是有通电的相序决定。第六章52闭环伺服系统的分类和特点？答：在具有减速器的位置伺服系统中，根据位置反馈传感器安装位置的不同，伺服

25、系统又可进一步分为半 闭环伺服系统和全闭环伺服系统。半闭环伺服系统其位置采样点是从驱动装置或丝杠引出，采样旋转角度 进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置。全闭环伺服系统的位置采样点是直接对运动部件的实际位 置进行检测，从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差，间隙和失动量。具有很高的位置控制精 度。53计算机在采样一数据系统中的作用？答：1按程序在一定时刻采样过程输出变量值和接收参考指令值：2比较参考指令和输出变量值，计算输 出系统误差：3计算控制律或控制算法，产生与系统误差相应的控制信号：4通过接口输出控制信号。54闭环伺服系统控制环路的划分及其各自在系统中的作用？答：一般伺服系统可

26、分为三个控制环路：电流环速度环和位置环。电流环以直流电动机的电枢电流为反馈 量，速度环以电机轴的转速为反馈量，位置反馈采用模拟式或数字式测量元件。电流环的只要作用是，通 过调节功率放大器输入电压，使得电动机的转矩跟踪希望的设定值。此外，电枢电流负反馈可以起故障保 护作用，即使电动机处于堵转状态，电枢电流也不会上升到足以损坏电动机。速度环的传递函数是一个惯 性环节，增加反馈，减小负载力矩对转速的影响。位置环检测系统的输出，反馈到输入端形成的误差控制 信号，满足系统的功能需求。55闭环伺服系统的定义及组成？答：闭环伺服系统是反馈控制系统，它是由控制器受控对象反馈测量装置以及比较器装置部分组成。控

27、制器是按预定的控制规律调节能量的输入，以使系统产生所希望的输出。56参考脉冲系统的含义？答：参考脉冲系统与模拟式伺服系统的工作原理是由区别的。他能够直接接收计算机生成的数字脉冲信号 作为参考输入，并由参考输入脉冲和反馈信号脉冲之间的频率或相位之差形成误差信号，因此被称为参考 脉冲伺服系统。57采样一数据系统的配置方案有哪几种？答：根据输出反馈测量传感器的类型和数量，采样一数据系统可有以下三种不同的配置方案。1双反馈传 感器方案2单数字位置传感器方案3单模拟位置传感器方案。58模拟伺服系统设计的系统设计过程有哪些？答：伺服系统设计的前提条件是系统技术要求，其中应包括功能参数静态及动态性能指标。假

28、设受控机械 式给定的，那么，解决具体问题的方法如下：1选择测量系统输出的传感器装置。2选择驱动受控对象的 执行机构3建立受控对象执行机构及传感器装置组成的系统固有部分的数学模型4根据数学模型和系统 性能指标，设计控制器。5分别利用解析法计算机仿真机物理系统试验，评估设计结果。6如果系统仿真 和试验结果不满意，应修改设计，反复上述过程，直至达到目的为止。第七章59按制造任务的不同，机械运动控制的分类及特点？答：按照所要完成的制造任务不同，机器运动控制分为两大类：点位控制和连续路径控制。60在数控加工中，“路径”和“轨迹”是一样的吗？答：对于“路径”和“轨迹；在数控加工过程中，严格的说是有区别的。

29、路径只代表与轨迹有关的位置信 息：轨迹是代表在空间直角坐标系或机器人连杆坐标系中运动的位置一一时间曲线，是具有适当速度和加 速度信息的路径。在数控机床中，着重零件加工图形，采用连续路径控制。61插补的意义和分类？答：数控机床采用了插补器生成运动控制指令。通常，已经运动轨迹的起点和终点坐标以及轨迹的曲线方 程，有计算机实时的计算出各中间点的坐标，既通过数控系统的计算“插入 补上”运动轨迹的各中间坐标， 一般吧这个过程叫做“插补”。插补方法有脉冲增量插补和数据采样插补两大类。62数控机器的运动形式的分类？答：控制机器的运动形式有以下几种：1按运动形式可分为直线运动和曲线运动：2按运动性质可分为平 面运动和空间运动：3按控制方法可分为点位控制和连续路径控制4点位控制可以采用开环控制或闭环控 制系统。而连续路径控制一般则要求