机电一体化系统设计考试重点

第一章

一、定义

机电一体化系统：机电一体化系统是机械工程技术吸收微电子技术、信息处理技术、、

控制技术、传感技术等融合而成的一种新技术。其产品是利用该技术设计开发的由机械单元、

动力单元、微电子控制单元、传感单元和执行单元组成的单机或系统。

二、构成要素

机械单元：本体、传动机构、支承机构、连接机构

动力单元：电、液、气等

传感单元：光、电、流体、机械等

控制单元：计算机、可编程控制器等

执行单元：通过动力单元和传动机构驱动执行构件完成各种动作的装置

三、相关技术

机械技术

信息处理技术

自动控制技术

伺服传动技术

检测传感技术

系统总体技术

第二章

3、拟定系统原理方案。

5、电路结构方案设计。

抽象化设计是是设计人员在设计过程中暂时抛弃那些偶然情况和枝节问题，突出基本

的、必要的要求。这样便于抓住问题核心，同时避免了构思方案狭窄，可以放开视野以

寻求更为理想的设计方案。

四、结构方案设计和要遵循的原则

1、基本原理

任务分配原则

变形协调原则

力平衡原则

等强度原则

稳定性原则

低噪声原则

提高精度原则

2、需要提高精度时的设计原则

运动学原理

平均效应原则

阿贝误差原则

基准重合原则

第三章

一、动力元件的种类

电气式

其他（如：压电元件等）

二、步进电机工作原理

三、动力元件的选择原则及负载特性

1、动力元件的选择原则

分析负载特性要求

分析动力元件的特性

经济性

恒转矩负载特性

恒功率负载特性

m

2

c

2、0.25≤J/J≤1

m

m

大转矩J=0.10.6Kg.m

2

c

m

m

式中Z：转子步数m：运行指数

。

第四章

一、传动系统的组成要素

变速装置：改变输出转速和转矩

启停换向装置

制动装置

安全保护装置

二、摩擦式离合器的变速机构的安装位置及影响。

超速现象：同轴上某条传动链上的转速远高于未参和传动的零件。

三、啮合式变速机构原理

四、钢球摩擦离合器

五、带式制动器工作原理（受力分析）

六、转速图

1、主要参数：轴数、转速级数、传动路线、变速组数、传动顺序、传动副数、传动

比、变速规律

2、标准公比：1.061.121.261.411.581.782.00

n

z：级数

（z-1）

n

4、级比规律：

①：第一扩大组的级比指数等于基本组传动副数。

0

式中Z：变速级数

0

1

1

七、转速图的拟定原则

i

2、传动顺序：“前多后少”靠近动力端传动副数多，执行端传动副少，尽量基

最大变速范围：直齿r=8

max

斜齿r=10

man

2、斜齿

3、斜齿

（1）、轴向弹簧

（2）、周向弹簧

十、滚珠丝杠的消隙（预紧）

1

1

z

z

1

1

2

5、单螺母变位导程自锁式预紧

第五章

一、执行系统的分类和特点

1、概念

运动循环图：表达和校核各执行机构间协调和配合。可分为：直线式、圆周

式和直角坐标式。

+

驱动

动作型

运动动力

相互关系

动力型

原理设计

一、位移检测传感器

5、经济性

（二）、光栅传感器

1、测量原理

利用光栅的莫尔条纹现象进行测量（莫尔条纹方向和刻线方向垂直）

电脉冲信号

指示光栅固定

B

1

M

θ越小B越大从而栅距虽很小难以观察，莫尔条纹却清晰可见。

M

（1）、增加光栅刻线密度。

（2）、对测量信号细分、

（1）、精度高

（2）、可实现动态测量

（二）、旋转编码器（角位移）

相应代码

（3）、具有机械位置存储功能，非法停车后可回原位置。

一、控制系统基本要求

1、稳定性好

2、精度高

4、软件设计

5、系统联调

6、整理编写技术文件

三、控制系统的种类

模拟伺服控制

电气伺服数字伺服控制

软件伺服控制

电液伺服

脉冲分配器

功率放大器

电脉冲

电脉冲数

调磁调速

第八章

（1）、三个通孔同轴度要求高

（2）、适当加大轴径，并选择合适的强度。

二、滑动导轨的结构

矩形截面导轨：易制造、承载大、无自动补偿

1、基本

形式

2、组合形式

双三角

双矩形

一般取支承导轨的材料稍硬

三、滑动导轨间的间隙调整装置

压板式

镶条式

注：为了提高刚度运动刚度一般将调隙装置安装在不受力或受力较小的一侧，但调隙

后部件有较大的侧位移影响移动速度；对于精密设备，受力较小，因此调隙装置应安装在受

力的一侧，或双边放置，普通设备则安装在不受力一侧。

四、固定支承部件和设计原则

1、隔板：提高支承件的整体刚度；纵向抗弯，横向抗扭，斜向兼顾

2、加强