机电一体化考试答案（精选6篇）
一.单选题
1.机电一体化产品的动力与驱动部分的主要功能是 提供动力，传递动力，传递运动
2.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，顺序控制器通常用（PLC）。3.执行元件：能量变换元件，控制机械执行机构运动，可分为（电气式）、液压式和气动式等。4.计算机集成制造系统包括（CAD、CAPP、CAM，FMS，计算机辅助生产管理）。5.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称(伺服系统)。
6.某光栅的条纹密度是100条/mm，光栅条纹间的夹角θ=0.001孤度，则莫尔条纹的宽度是(10mm)。
7.PD称为（比例微分）控制算法。
8.某4极交流感应电动机，电源频率为50Hz，当转差率为0.02时，其转速为（1470［r/min］）。9.滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和(内循环反向器式)。
10.步进电动机，又称电脉冲马达，是通过（脉冲的数量）决定转角位移的一种伺服电动机。11.在自动控制系统中，伺服电机通常用于控制系统的（全闭环控制，半闭环控制）。12.累计式定时器工作时有(2个条件)。
13.齿轮传动的总等效惯量与传动级数（在一定级数内有关）。14.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（插补）方法实现。15.以下可对异步电动机进行调速的方法是（改变电动机的供电频率）。16.直流测速发电机输出的是与转速（成正比的直流电压）。17.在数控系统中，复杂连续轨迹通常采用（插补）方法实现。
18.直流伺服电动机的控制电压与输出转速之间的函数关系式称为其（机械特性）。19.齿轮传动的总等效惯量随传动级数(增加而减小)。20.PWM指的是（脉宽调制）。
21.电压跟随器的输出电压(等于)输入电压。
22.一般说来，如果增大幅值穿越频率ωc的数值，则动态性能指标中的调整时间ts（减小）。23.“机电一体化”在国外被称为（Mechatronics）。
24.伺服控制系统一般包括控制器、被控对象、执行环节、比较环节和（测环节）等个五部分。25.对于交流感应电动机，其转差率s的范围为（0和1之间）。
26.连续路径控制类中为了控制工具沿任意直线或曲线运动，必须同时控制每一个轴的(位置和速度)使得它们同步协调到达目标点。
27.在自动控制系统中，步进电机通常用于控制系统的（开环控制）。28.计算步进电动机转速的公式为（60f/mzrc）。
29.加速度传感器的基本力学模型是（阻尼—质量系统）。
30.步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的2倍，则步距角为原来的（0.5倍）。二.判断题
1.在计算机和外部交换信息中，按数据传输方式可分为：串行通信和并行通信。（√）2.异步通信是以字符为传输信息单位。（√）
3.伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（√）
4.在SPWM变频调速系统中，通常载波是等腰三角波，而调制波是方波。（×）
5.步进电机的步距角决定了系统的最小位移，步距角越小，位移的控制精度越低。（×）（6.在计算机接口技术中I/O通道就是I/O接口。（×）7.对直流伺服电动机来说，其机械特性越硬越好。（√）
8.低通滤波器：只让低频成分通过，而高于截止频率成分受到抑制、衰减，不让通过。（√）9.抑制电磁干扰的常用方法有屏蔽、隔离、滤波、接地、合理布局和软件抗干扰技术。（√）10.伺服控制系统的比较环节是将输入的指令信号与系统的反馈信号进行比较，以获得输出与输入间的偏差信号。（√）
11.无条件I/O方式常用于中断控制中。（×）
12.在伺服系统中，在满足系统工作要求的情况下，首先应保证系统的稳定性和精度并尽量高伺服系统的响应速度。（√）（2分）
13.无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（×）14.同步通信常用于并行通信。（×）
15.电气式执行元件能将电能转化成机械力，并用机械力驱动执行机构运动。如交流电机、直流电机、力矩电机、步进 电机等。（×）
16.干扰传播途径有二种方式，其中传导耦合方式：干扰信号能量以电压或电流的形式，通过金属导体传递。（√）
17.开环步进电动机控制系统，主要由环形分配器、功率驱动器、步进电机等组成。（√）18.滚珠丝杆不能自锁。（√）
关键词：高职机电一体化,考试考核,方法改革
我国高职教育的考试考核方法一直能效有限,虽然进行了一系列改革,但实际能效不佳。这对各个高职专业,尤其是机电一体化这种对人才要求显著提高的专业造成很大的负面影响, 因此相关考试考核方法的改革是一项迫在眉睫的工作。
一、高职教育中机电一体化专业概述
机电一体化专业是一门包括多领域知识的复杂学科,因此不仅理论知识庞大,实践操作也比较复杂,对操作精度的要求很高。此外,近年来该专业的对口企业要求提供的人才将理论、实践联系起来,这对高职教育来说是一项较困难的要求。
二、机电一体化专业的考试考核问题
(一 )考试考核的目的问题 。
目前高职教育的机电一体化考试考核与过多的利益及目的挂钩,例如毕业、升级、奖学金等,考试成绩甚至会对未来的学生就业前景产生极大的影响。虽然提高了学生对考试考核的重视程度,但令考试考核的最根本目的被埋没。一些学生抱着过重的功利心参加考试考核, 甚至连学习目的也转变为如何取得更高的考试考核成绩, 而不是如何获得必要的机电一体化技能,考试考核的根本价值受到冲击。
(二 )考试考核的结构问题 。
高职院校的机电一体化专业作为一门实践应用性专业其考试考核内容可以分为两个部分, 分别是理论知识考试和实践技能考试。但目前只有理论知识考试拥有较完善的考试体系和较严格的考试准则, 实践技能考试虽然在名义上与理论知识考试有等同的重要性和分数比例, 但由于考试体系随意、考试审查宽松,学生对其不重视,直接导致机电一体化专业学生重理论轻技能的学习风气。
(三 )考试考核的内容问题 。
近年来,机电一体化的相关技术发展很快,社会上的技术实践需求相应变化, 这促使高职院校不得不在短时间内迅速对该专业的教学、考试、考核内容加以调整和更新。但是,考试考核内容的更新一向是由教师负责的, 教师还有日常的教学任务和教学内容改革要执行, 用于更新考试考核内容的时间有限。这就造成考试考核内容更新滞后的现象,考试考核的实际意义和价值大幅下降。
(四 )考试考核的形式问题 。
机电一体化专业的考试考核只有两种形式: 一种是针对理论知识进行的闭卷笔试, 另一种是针对实践技能进行的一次性实践操作考试。这类过于单一的考试考核形式能反映的信息非常有限,尤其是实践操作考试,大多是随机抽取一种操作让学生执行,对操作的难度平衡缺乏考量,而且只通过一次操作很难反映学生的实际操作能力。因此,这种考试考核形式的公平性、有效性长期以来受到诸多质疑。
三、机电一体化专业的考试考核改革
(一 )修正考试考核目的 ,减少其功利性 。
为了减少考试考核的功利色彩, 有必要适当降低考试考核成绩与机电一体化专业各种利益性指标的关联程度, 让学生的目光移回考试考核的原本目的。具体来说,考试考核的成绩仍可作为决定毕业、升级、奖学金的重要一环,但不再作为决定性的参考依据,将日常课堂表现、实习评价、学习态度等作为指标纳入参考,削弱考试考核成绩的唯一性。尤其是实习评价,可以作为与考试考核成绩同等甚至更重要的参考依据。
(二 )调整考试考核结构 ,提高其价值性 。
为了提高考试考核结果的实际参考价值, 有必要进一步对考试考核的结构加以调整, 平衡理论知识与技能素质的考试考核水准。这种平衡不能是表面上的,要让学生确实认识到技能素质与理论知识同等重要甚至尤有过之。具体来说,一方面要提高机电一体化技能考试的严格程度, 改变原本由一名教师审查所有考试操作的模式, 技能考试的结果应由多名教师同时打分,取平均值决定。另一方面要调整考试体系,尽量选择综合性的考试考核方案,避免学生存在侥幸心理。
(三 )完善考试考核内容 ,保障其实用性 。
为了令考试考核的内容得到及时的更新与完善, 高职院校的机电一体化专业教师可以考虑与外部专业人士合作。例如请实习合作企业对考试提出一定的建议, 根据他们的实际要求及时修正考试内容,避免自行预测摸索,浪费时间;与其他高职院校的同类专业合作, 每所院校教师负责考试考核内容更新的一部分,提高对考试考核内容的更新效率,为内容的先进性与实用性提供保障。
(四 )丰富考试考核形式 ,强化其合理性 。
为了提高考试考核的公平性与合理性,考试考核的形式不能局限于传统的两种。首先,要将一次性的考试考核转变为多次考核,综合课堂上的表现成绩、随堂测验成绩、实习成绩等多方面的指标决定最终的考试考核成绩。其次,要针对不同难度的实践操作考核订立不同的评价机制,如果操作难度较低,就应订立更严格的评价标准。最后,在有条件的情况下选择可以同时反映出理论知识掌握程度与技能素质的考试形式,比如要求考生在维修操作考试中必须说明故障原因和机理。
四、结语
答：机电一体化是在机械主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
2、机电一体化的主要组成、作用及其特点是什么
答：主要由机械本体、动力系统、传感与检测系统、信息处理及控制系统和执行装置等组成。机械本体用于支撑和连接其他要素，并把这些要素合理的结合起来，形成有机的整体。动力系统为机电一体化产品提供能量和动力功能，驱动执行机构工作以完成预定的主功能。传感与检测系统将机电一体化产品在运行过程中所需要的自身和外界环境的各种参数及状态转换成可以测定的物理量，同时利用检测系统的功能对这些物理量进行测定，为机电一体化产品提供运行控制所需的各种信息。执行装置在控制信息的作用下完成要求的动作，实现产品的主功能。
3、工业三大要素是什么？
答：物质、能量和信息。
4、传统机电产品与机电一体化产品主要区别是什么？
答：传统的机电产品机械与电子系统相对独立，可以分别工作。机电一体化产品是机械系统和微电子系统的有机结合，从而赋予其新的功能和性能的一种新产品，产品功能是由所有功能单元共同作用的结果。1-
5、试举几个日常生活中的机电一体化产品？
自动洗衣机、空调、数码相机
6、应用机电一体化技术的突出特点是什么？
答： ①精度提高；②生产能力和工作质量提高；③使用安全性和可靠性提高；④调解和维护方便，使用性能改善；⑤具有复合功能，适用面广；⑥改善劳动条件，有利于自动化生产；⑦节约能源，减少耗材；⑧增强柔性。
7、机电一体化的主要支撑技术有哪些，它们的作用如何？
答：
1、传感测试技术，在机电一体化产品中，工作过程的各种参数、工作状态以及工作过程有关的相关信息都要通过传感器进行接收，并通过相应的信号检测装置进行测量，然后送入信息处理装置以及反馈给控制装置，以实现产品工作过程的自动控制。
2、信息处理技术，在机电一体化产品工作过程中，参与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析。
3、自动控制技术，主要实现机电一体化系统的目标最佳化。
4、伺服驱动技术，5、接口技术，将各组成要素的输入/输出装置联系成一体的系统。
6、精密机械技术，机电一体化产品的主功能和构造功能大都以机械技术为主来实现。7.系统总体技术，将各有关技术协调配合、综合运用。从而达到整体系统的最佳化。
1-8试论述机电一体化的发展趋势。
答：智能化、模块化、网络化、微型化、绿色化、人格化和自适应化。
2-1机电一体化系统对传动机构的基本要求是什么？
传动间隙小、精度高、低摩擦、体积小、重量轻、运动平稳、响应速度快、传动转矩大、高谐振频率以及与伺服电机等其他环节的动态性能相匹配等要求的传动部件。
2-2丝杠螺母机构的传动形式及其特点是什么？
①螺母固定、丝杠转动并移动。结构简单，精度较高，但刚性差。只适合行程较小的场合。
②丝杠转动、螺母移动。结构紧凑，丝杠刚性较好，适合工作行程较大的场合。
③螺母移动、丝杠移动。机构较复杂且占用轴向空间较大，故应用很少。
④丝杠固定、螺母转动并移动。结构简单，紧凑，但使用不方便，应用较少。
2-3滚珠丝杠副的组成及特点有哪些？
由丝杠、螺母、滚珠、反向器组成。特点：机构复杂、成本高、无自锁能力、轴向刚度高、运动平稳。传动精度高、不易磨损、使用寿命长。
2-4如何选择滚珠丝杠副？
（1）根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，选择适当的结构形式。（2）选择滚动丝杠副结构尺寸。主要选择丝杠的公称直径和基本导程。
2-5齿轮传动的各级传动比的分配原则是什么？输出轴转角误差最小原则的含义是什么？
等效转动惯量最小原则、重量最轻原则、输出轴转角误差最小原则。
各级转角误差换算到末级输出轴上的总转角误差最小。
2-6（1）0.022（2）最末两级的传动比应取大一些，并尽量提高最末一级齿轮副的加工精度。
2-8齿轮传动的尺侧间隙的调整方法有哪些？
偏心套（轴）调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法
2-9对机械执行机构的基本要求有哪些？
惯性小、动力大；体积小、重量轻；便于维修、安装；易于计算机控制
2-10简述各类传感器的特征及选用原则？
静态特性和动态特性。
2-12简述机电一体化系统中的执行元件的分类和特点？
电气式：操纵简单，适宜编程，响应快，伺服性能好，易于微机相接
液压式：输出功率大，转矩大，工作平稳，承载能力强，但是占地面积大
气压式：可得到较大的驱动力，行程和速度，但由于具有可压缩性，故不能在定位精度较高的场合使用。2-13简述直流伺服电动机的PWM调速换向的工作原理？
脉冲宽度调制是通过改变输出脉冲信号的占空比来改变电枢电压的平均值，从而达到控制电机转速的目的。
3-1简述计算机控制系统的组成和特点
计算机由硬件和软件组成。具有完善的输入/输出通道；具有实时控制功能；可靠性高；具有丰富、完善、能正确反映被控对象运动规律的软件系统。
3-2简述计算机控制系统的常用类型及其特点
过程控制系统：根据生产流程对设备巡回检测，然后按照控制规律对生产过程控制
伺服系统：控制信号能够稳定、快速、准确的复现输入信号的变化规律
顺序控制系统：按照逻辑顺序控制
数字控制系统：根据零件编程或路径指令控制
3-3简述计算机控制系统的基本要求和一般设计方法
实时性；高可靠性；硬件配置的可装配可扩充性；可维护性。
3-4简述常用的工业控制计算机类型及其特点
普通PC机：一般不用作工业控制，硬件无需设计，软件开发复杂，抗干扰等差，成本较高
单片机：控制系统自行设计，软硬件设计复杂，抗干扰等差，成本较低
可编程控制器:软硬件设计简单，抗干扰能力强，运行速度慢，适用逻辑控制为主工业控制
工业PC机：硬件设计简单，软件设计复杂，运行速度，抗干扰能力强，成本高，适合较大规模的工业现场控制
3-5 PLC的硬件系统主要由哪几部分组成？各部分的作用是什么？
由CPU，存储器，输入/输出单元，电源，编程器，其他接口电路。CPU是PLC的运算和控制核心，存储器用来存储数据和程序，I/O单元是CPU与现场I/O设备或其他外部设备之间的连接部件，电源提供电力，编程器用于对程序编辑，其他接口用于扩展PLC的功能。
3-6 PLC控制系统设计步骤一般分为哪几步？
选择用户输入/输出设备；选择PLC；分配I/O点，绘制输入/输出端子的连接图；设计控制程序；如果必要设计操作台等；编制控制系统的技术文件。
3-9数字PID控制器的参数整定方法有哪些？
凑试法确定PID调节参数；实验经验法确定PID调节参数。
3-10简述嵌入式系统的组成？
嵌入式系统组成包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器，存储器，电源模块，外围电路及外设器件，I/O端口，图形控制器；软件包括操作系统和应用程序。
3-11简述嵌入式系统的软硬件协同设计方法？
需求分析和描述；设计建模；软硬件划分；软硬件协同设计；软硬件实现和综合；软硬件协同测试和验证。
3-12简述计算机控制系统的设计思路？
确定系统总体控制方案；建立数学模型并确定控制算法；选择微型计算机；控制系统总体设计；软件设计；系统调试。
5-1．接口的定义及作用
答： 定义：机电一体化系统由许多要素或是子系统构成，各要素或子系统之间必须能够顺利进行物质、能量和信息的传递与交换。各种要素或各子系统相接处必须具备一定的联系条件，这些联
系条件称为接口。
作用：1.通过输入输出接口将其人、自然及其他系统相连；2.通过许多接口将系统构成要素联系为一体。
5-2.按接口所联系的子系统不同，以信息处理系统（微电子系统）为出发点将接口分为哪几类？各自特点是什么？
答： 按微电子系统分为人机接口和机电接口；
人机接口特点：人机接口包括输出与输入接口两类，通过输出接口。操作者对系
统的运行状态、各种参数进行监测；通过输入接口操作者向系统输入各种命令及控制
参数，对系统运行进行控制。
机电接口特点：机电接口按信息传递方向可分信息采集接口与控制量输出接口。
计算机通过信息采集接口接收传感器输出信号，检测机械系统运动参数，经过运算处
理后，发出有关控制信号，经过控制输出接口的匹配、转换、功率放大、驱动执行元
件来调节机械系统运行状态，使其按要求动作。
5-3.输入接口可以有哪些方法？各自适用什么场合？
答：（1）简单开关输入接口；（2）键盘输入接口
简单开关输入主要用于一些二值化的控制命令和参数；键盘输入主要用于操作者需要输入指 令或参数比较多时。
5-4.ADC0809的结构及工作原理是什么？
答： ADC0809是一种8路模拟量输入8位数字量输出的逐次逼近法A/D器件。
工作原理：其内部除A/D转换部分，还有模拟开关部分。多路开关有8路模拟量输入
端，最多允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换。8路模拟开关切换由地
址锁存和译码控制，3根地址线与A、B、C引脚直接相连，通过ALE锁存。
5-5.控制量输出接口的作用是什么？有那些种具体形式？各自使用什么情况？
答：作用：控制微机通过信息采集接口检测机械系统的状态，经过运算处理，发出有关控制 信号，经过控制输出接口的匹配、转换、和功率放大，驱动执行元件去调节系统的运行状态，使其按设计要求运行。
具体有：（1）模拟量输出接口；（2）功率驱动接口。
使用情况：（1）模拟量输出使用在被控对象要求模拟量作为控制信号，如交流电动机变频调 速、直流电动机调速器，而计算机系统是数字系统，不能输出模拟量的时候。（2）功率驱动 主要把微机系统后向通道的弱电控制信号转换成能驱动执行元件动作的具体一定电压和电
流的强电功率信号或液压气动信号。
5-6.什么是电磁兼容性？
答： 电磁兼容性是指设备在共同的电磁环境中能一起执行各自功能的共存状态，即该设备
不会由于受到处于同一电磁环境中其他设备电磁发射导致或遭受不允许的降级。
5-7.何谓电磁干扰？电磁必须干扰具备条件是什么？
答：电磁干扰是指系统在工作过程中出现的一些与有用信号无关的，并且对系统性能或信号 传输有害电气变化现象。
具备条件：（1）存在干扰源；（2）有相应的传输介质；（3）有敏感的接收元件。
5-8.电磁兼容性设计的目的是什么？如何进行？
答：电磁兼容性设计是应用那些已由理论和实践证明，能保证系统相对免除电磁干扰的设计 方法，对干扰加以控制。？？？
5-9.电磁干扰有哪三种形式？并举例说明？
答：电磁干扰形式：（1）电容性耦合（2）电感性耦合（3）电磁场耦合5-10.在电磁辐射耦合中，如何判别干扰源的性质？
答：常把干扰源通过电场耦合看成电容性耦合（电场耦合），通过磁场的耦合看点成电感耦
合，电场和电场同时存在则为电磁场耦合。
5-11.为了抑制电容性、电感性和电磁场三种耦合形式，应分别采取何种有效措施？
答：常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离等
5-12、常见的抑制电磁干扰措施有哪些？
答：常用的方法有滤波、降低或消除公共阻抗、屏蔽、隔离。
13、如何进行电场屏蔽，磁场屏蔽？
答：电场屏蔽：利用金属屏蔽体可以对电场起到屏蔽作用，屏蔽体必须完善并良好地接地。最好用低电阻金属（铜、铝）做成屏蔽罩，并使之与机壳（地）可靠相连。
磁场屏蔽：低频磁场屏蔽：采用磁屏蔽，用铁磁材料制成管状或杯状罩进行磁场屏蔽，这样可以将磁场干扰限制在屏蔽罩内，也可以使外界低频干扰磁场对置于屏蔽罩内的电路和器件不产生干扰。还可以利用双绞线予以消除。高频磁场屏蔽：采用低电阻率的金属良好导体材料来屏蔽，把金属导体做成金属盒，把线圈包围起来，则线圈电流产生的高频磁场在金属盒内壁产生涡流，从而把原磁场限制在盒内，不至于外泄漏。金属外的高频磁场同样由于涡流的作用只能绕过金属盒，不能进入盒内，从而屏蔽了外界的干扰。
14、接地系统分为几类？举例说明。
答：接地系统分为保护地线、工作地线、地环路和屏蔽接地。电气设备的机壳、底盘接地等 5-
15、如何实施软件抗干扰？
答：（1）数据采样的抗干扰设计： 1.抑制工频干扰； 2.数字滤波
（2）程序运行失常的软件抗干扰设计： 1.软件陷阱法； 2.WTD技术法
6-1 简述机电一体化系统设计流程。P268
答：第一阶段：产品规划。对产品进行需求分析、需求设计与可行性分析；
第二阶段：概念设计。拟定总体方案、划分功能模块以及对方案进行论证、确定模块设计目标；
第三阶段：详细设计。对各功能模块和接口细部设计，并对所做的设计进行总体评价；
第四阶段：设计实施。制造、装配和编制各功能模块并进行调试，以及对系统进行整体安装调试与可靠性、抗干扰性复核
第五阶段：设计定型阶段。对系统进行工艺定型，编写技术文档资料。
6-2 开发性设计、适应性设计、变型设计有何异同? P271
答：开发性设计是在工作原理、结构等完全未知的情况下，设计出质量和性能方面满足目的的要求的新产品，是一种完全创新的设计。
适应性设计是在总的方案原理基本保持不变的情况下，对现有产品进行局部更改，或用微电子技术代替原有的机械结构，或为了进行微电子控制对机械结构进行局部适应性设计，以使产品的性能和质量增加某些附加价值。
变型设计是在已有产品的基础上，针对原有缺点或新的工作要求，从工作原理、功能结构、执行机构类型和尺寸等方面进行一些变异，设计出新产品。
6-3 何谓概念设计？简述其具体设计步骤。P275
答：在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案，这一部分设计工作叫做概念设计。
步骤：首先将设计任务抽象化，确定出系统的总功能，抓住本质，寻找解决问题的多种方法。
其次将总功能分解成子功能，知道分解到不能再分解，然后寻找子功能的解，并将原理进行组合，对众多方案进行评价决策，最终选定最佳方案。
6-4 如何进行设计任务抽象化？其作用是什么？ P278-279
答：工程设计中常用的抽象方法是黑箱法，将待求系统看作是黑箱，分析和比较系统的输入/输出的物料流、能量流、信息流的差别和关系，从而反映出系统的总功能，然后探求系统的机理和结构，逐步使黑箱透亮，直到方案的拟订。其作用是能扩大解的范围，放开视野，寻求更为理想的设计方案。6-5 总功能为什么要分解？应如何进行分解？P280-281
答：（1）因为新产品的整体功能是由不同组成部分相互协调共同完成的，对总功能进行分解既可显示各功能元、子功能与总功能之间的关系，又可通过各功能元之间的有机组合求系统方案。
（2）首先从上层子功能的结构考虑起，建立该层功能结构的邹形，再逐层向下细化，最终得到完善的功能结构图。
6-7 为什么要进行系统的评价和决策？分别简述其步骤。P288
答：进行系统评价是为了对评价的事物与一定的对象进行比较，决定该事物的价值；进行系统决策是为了从各种可供选择的方案中，选出作为实现特定目标的最佳方案。
系统评价的步骤：（1）明确系统评价的目的；（2）分析系统、熟悉系统；（3）建立评价指标体系；（4）确定评价尺度；（5）确定评价方法；（6）计算评价价值；（7）综合评价。
第一章
1.机电一体化乃是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进微电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。
2.机电一体化是机械技术、电子技术、信息技术相互交叉融合的产物。
3.机电一体化的发展有一个从自发状况向自为方向发展的过程。
4.机电一体化的目的是提高系统的附加值。高附加值体现在高性能化、低价格化、高可靠性化、智能化、省能化、轻薄短小化。
5.优先发展机电一体化必须同时具备的条件：
（1）短期或中期普遍需要；（2）具有显著地经济效益；（3）具备或经过短期努力能具备必需的物质技术基础。
6.优先发展的机电一体化技术：
（1）检测传感技术；（2）信息技术；（3）自动控制技术；（5）精密机械技术；（6）系统总体技术
7.机电一体化系统构成：机械系统（机构）（动力源）、传感检测系统（传感器）8.工业三大要素：物质、能量、信息。
9.机电一体化系统的目的功能：（1）变换功能；3
10.息的传递与交换。为此，“联系条件”，这些联系条件称为接口。
11.输出
12.（1
（2
（3D/A、A/D转换器
（4/输出接口、GB-IB总线、STD总线 根据接口输入/
（1座等
（2
（ISO、ASCII码、C、C++、VC、VB
（4
13.机电互补法、融合法、组合法。（要会区分三者）
第二章
1.与一般的机械系统设计要求相比，机电一体化系统的机械部分除要求具有较高的定位精度外，还应具有良好的动态响应特性，就是说响应要快、稳定性要好。为达到上述要求，主要从以下几方面才去措施：
（1）低摩擦；（2）短传动链；（3）最佳传动比；（4）反向死区误差小；（5）高刚性
2.机械传动部件通常有螺旋传动、齿轮传动、同步带传动、高速带传动、各种非线性传动部件等；其主要功能是传递转矩和转速。目的是使执行元件与负载之间在转矩与转速方面得到最佳匹配。
10农机版权所有
3.机电一体化的发展要求传动机构不断适应新的技术要求，有如下三个方面：
（1）精密化；（2）高速化；（3）小型、轻量化。
4.丝杠螺母机构主要是讲旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动；可分为滑动摩擦机构和滚动摩擦机构。
5.滚珠丝杠副的组成：丝杠、螺母、滚珠、反向器。
滚珠丝杠副特点：（1）丝杠转动时，为防止滚珠从滚到断面掉出，在螺母的螺旋槽两端设有滚珠回程引导装置构成滚珠的循环返回通道，形成滚珠流动的闭合通路；（2）轴向刚度高（即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙）；（3）运动平稳；（4）传动精度高；（5）不易磨损；（6）使用寿命长。
6.滚珠丝杠副的结构类型：（课本26、27
（1）螺纹通道有单圆弧型和双圆弧型。接触角ɑ一般为45道的接触角随轴向载荷的大小的变化而变化，r的滚到圆弧半径R稍大于滚珠半径b中基本保持不变。
（2）滚珠丝杠副中滚珠的循环方式有内循环和A.B.在螺母体内或体外作循环运动。
（3
A.公称直径d0Dpw
B.基本导程Pht2Π弧度时的行程。
C.行程
7.（（2弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式（具体看课本32页）
8.滚珠丝杠副支撑方式：单推-单推式、双推-双推式、双推-简支式、双推自由式（课本34页）
9.预拉伸安装原因：丝杠的轴承组合及轴承座以及其他零件的连续刚性不足，将严重影响滚珠丝杠福的传动精度和刚度。
10.齿轮传动间隙的调整方法：
（1）圆柱齿轮传动：偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法
（2）斜齿轮传动：与错齿调整法基本相同
挠性传动部件和间歇传动部件了解一下，可能会考填空和判断（课本45—49页）
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11.导向支撑部件的作用是支撑和限制运动部件按给定的运动要求和规定的运动方向运动。这样的部件通常称导轨副，简称导轨。
12.导轨副应满足的基本要求：导向精度、刚度、精度的保持性、运动的灵活性和低速运动的平稳性、对温度的敏感性和结构工艺性。
13.爬行现象产生的原因：摩擦系数随运动速度的变化和传动系统的刚性不足。
14.防止爬行现象的措施：采用滚动导轨、静压导轨、卸荷导轨、贴塑料层导轨等；在普通滑动导轨上使用含有极性添加剂的导轨油；用减小结合面、增大结构尺寸、缩短传动链、减少传动副等方法来提高传动系统的刚度。
15.导向精度是指导轨按给定方向作直线运动的准确程度。导向精度高低取决于导轨的结构类型，导轨的几何精度和接触精度，导轨的配合间隙、膜刚度，导轨和基础件的刚度和热变形等。
16.直线运动导轨的几何精度描述指标：
（1）导轨在垂直平面内的直线度（即导轨纵向直线度）
（2）导轨在水平平面内的直线度（即导轨横向直线度）（3）两导轨面间的平行度，也叫扭曲度。
17.精度的保持性主要取决于导轨的耐磨性。18.导轨副截面形状及其特点（54、55
19.导轨副材料的选择（58页）
1.部位的能量转换部件。
2.，液动式（ABS），气动式。
3.响应快，易与
4.掌握91页表3.1
5.：惯量小，动力大；体积小，重量轻；
6.（99页）
7.100页图3.5）：VT1.VT3基极加正向脉冲 VT2，VT4 加冲，则VT1.VT3导通，VT2，VT4截止。电流沿+90v→cd→M→b→VT3→a→0V流通，电动机正转。
VT2，VT1.VT3基极加负向脉冲 电动机反转。
（注意看课本99页）
8.步进电机的定义：步进电机是将电脉冲信号转换成机械角位移的执行元件。
9.步进电机的特点（为什么步进电机在不需反馈的开环作用下就能精确控制？）：①步进电机的工作状态不易受各种干扰因素的影响。②步进电机的步距角有误差，转子转过一定步数后也会出现累积误差，但转子转过一转以后，其累积误差为“零”，因此不会有长期误差。③控制性能好，在起动、停止、反转时不易“丢步”。
10.步进电机的种类：可变磁阻（定子，转子有铁心构成，无永磁铁）
永磁（转子采用永久磁铁，定子用软磁钢）
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混合型（转子上嵌有永久磁铁）
11.步进电机工作原理（书上106页图3.13）
（1）A相通电1、3齿与A相对齐初始稳定平衡位置（空载）
（2）由A相通电切换到B相通电，转子逆时针转过30度
（3）由B相切换到C相通电，转子逆时针转过30度
其步进角为30度
通电方式为A-B-C-A(三相单三拍)
以上为步进电机工作过程(三相单三拍),其余类型的写法与其相似.步距角的计算（见书107页）
12.步进电机的运行特性
（1）分辨率 ：步距角α越小，分辨率越高。
（2）静态特性：
当电度角θe=±90º,其静态转矩为最大静转矩。
步进电机的静态稳定区为-π＜θe＜π
（3）动态特性（109页）
13.14.实现脉冲环形分配的方法?（1）采用计算机软件
（2（3
一、判断题（共 10 道试题，共 40 分。）
1.产品的组成零部件和装配精度高，系统的精度一定就高。A.错误
2.齿轮传动的啮合间隙会造成一定的传动死区，若在闭环系统中，传动死区会使系统产生低频震荡。B.正确 3.在滚珠丝杠螺母间隙的调整结构中，齿差式调隙机构的精度较高，且结构简单，制作成本低。A.错误
4.信息处理技术是指在机电一体化产品工作过程中，与工作过程各种参数和状态以及自动控制有关的信息输入、识别、变换、运算、存储、输出和决策分析等技术。B.正确
5.系统论、信息论、控制论是机电一体化技术的理论基础，是机电一体化技术的方法论。B.正确 6.滚珠丝杠垂直传动时，必须在系统中附加自锁或制动装置。B.正确
7.采用偏心轴套调整法对齿轮传动的侧隙进行调整，结构简单，且可以自动补偿侧隙。A.错误
8.进行机械系统结构设计时，由于阻尼对系统的精度和快速响应性均产生不利的影响，因此机械系统的阻尼比ξ取值越小越好。A.错误
9.传动机构的转动惯量取决于机构中各部件的质量和转速。A.错误
10.在闭环系统中，因齿轮副的啮合间隙而造成的传动死区能使系统以1~5倍的间隙角产生低频振荡，采用消隙装置，以提高传动精度和系统稳定性。B.正确
二、单项选择题（共 10 道试题，共 40 分。）
1.对于机电一体化系统的齿轮传动，采取下列哪种方法是来消除齿侧间隙，使得调整过程中能自动补偿齿侧间隙？（D）
A.偏心套调整法 B.轴向垫片调整法 C.薄片错齿调整法 D.轴向压簧错齿调整法 2.齿轮传动的总等效惯量随传动级数(A)。
A.增加而减小 B.增加而增加
C.减小而减小 D.变化而不变
3.以下产品不属于机电一体化产品的是（B）。A.机器人 B.移动电话C.数控机床
D.复印机 4.以下产品不属于机电一体化产品的是（D）。A.工业机器人 B.打印机 C.空调 D.电子计算机
5.滚珠螺旋传动与其他直线运动副相比，以下哪一项不是滚珠螺旋传动的特点？（D）A.传动效率高
B.运动平稳
C.定位精度和重复定位精度高 D.制造工艺简单
6.导程L0=8mm的丝杠驱动总质量为60kg的工作台与工件，则其折算到丝杠上的等效转动惯量为（B）kg·mm。A.48.5 B.97 C.4.85 D.9.7
7.多级齿轮传动中，各级传动比相等的分配原则适用于按（C）设计的传动链。
A.最小等效转动惯量原则 B 输出轴的转角误差最小原则C 重量最轻原则（小功率装置）D重量最轻原则（大功率装置）8.机电一体化技术是以（C）部分为主体，强调各种技术的协同和集成的综合性技术。A.自动化
B.微电子
C.机械
D.软件
9.机械传动部件的阻尼比和以下哪个因素无关？（C）
A.粘性阻尼系数
B.抗压刚度系数
C.转动惯量
D.质量 10.为降低机电一体化机械传动系统的固有频率，应设法（）。
A.减小系统刚度 B.减小系统转动惯量C.减小系统的驱动力矩D.减小系统的摩擦阻力
三、计算题（共 2 道试题，共 20 分。）1.2答案（1）B（2）C（3）C 2.答案 B A
作业二答案
1.步进电动机的转动惯量越大，同频率下的起动转矩就越大。（）A.错误 2.气压式伺服驱动系统常用在定位精度较高的场合使用。（）A.错误
3.传感器的静态特性是特指输入量为常量时，传感器的输出与输入之间的关系。（）A.错误 4.无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（）A.错误
5.驱动部分在控制信息作用下提供动力，伺服驱动包括电动、气动、液压等各种类型的驱动装置。（）B.正确 6.气压伺服系统的过载能力强，在大功率驱动和高精度定位时性能好，适合于重载的高加减速驱动。（）A.错误 7.永磁型步进电动机即使其定子绕组断电也能保持一定转矩，故具有记忆能力，可用于定位驱动。（）B.正确 8.通常，步进电机的最高连续工作频率远大于它的最高启动频率。（）B.正确 9.伺服电机的驱动电路就是将控制信号转换为功率信号，为电机提供电能的控制装置，也称其为变流器，它包括电压、电流、频率、波形和相数的变换。（）B.正确
10.直流伺服电动机的机械特性是电机转速与其控制电压的关系。（）A.错误
二、单项选择题（共 10 道试题，共 40 分。）1.下列哪项指标是传感器的动特性（D）。A.量程
B.线性度
C.灵敏度
D.幅频特性 2.受控变量是机械运动的一种反馈控制系统称(B)。A.顺序控制系统
B.伺服系统
C.数控机床
D.工业机器人
3.步进电机在转子齿数不变的条件下，若拍数变成原来的2倍，则步距角为原来的（A）。A.0.5倍
B.2倍
C.0.25倍
D.不变
4.采用脉宽调制进行直流电动机调速驱动时，通过改变（A）来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。
A.脉冲的宽度
B.脉冲的频率
C.脉冲的正负
D.其他参数 5.以下可对交流伺服电动机进行调速的方法是（B）。
A.改变电压的大小
B.改变电动机的供电频率 C.改变电压的相位
D.改变电动机转子绕组匝数 6.步进电机转角的精确控制是通过控制输入脉冲的（C）来实现的。A.频率
B.数量
C.步距角
D.通电顺序 7.幅频特性和相频特性是模拟式传感器的（B）。
A.静态特性指标
B.动态特性指标
C.输入特性参数
D.输出特性参数
8.有一脉冲电源，通过环形分配器将脉冲分配给五相十拍通电的步进电机定子励磁绕组，已知转子有24个齿，步进电机的步距角是（C）。
A.0.6°
B.1.2°
C.1.5°
D.2°
9.光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm，经四倍细分后，此光栅传感器测量分辨率是（D）mm。
A.2.5 B.0.25 C.0.025 D.0.0025
10.光栅传感器的光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线数为100线/mm，设记数脉冲为400，光栅位移是（D）mm。
A.1 B.2 C.3 D.4
三、计算题（共 3 道试题，共 20 分。）得分：0 1.已知某四级齿轮传动系统，各齿轮的转角误差为
Δφ1=Δφ2=…=Δφ8=0.004弧度，各级减速比相同，max即i1 = i2 = i3= i4 =3，求该系统的最大转角误差Δφ=（C）弧度。
解： A．
B．
C． 2.某线性位移测量仪，当被测位移由4.5mm变到5.0mm时，位移测量仪的输出电压由3.5v减至2.5v,求该仪器的灵敏度为（C）V/mm。
解：A．S=y/x=2.5/5.0=0.5
B．S=y/x=3.5/4.5=0.778 C．S=dy/dx=(2.5-3.5)/(5.0-4.5)=-2
D．S=dy/dx=(5.0-4.5)/(3.5-2.5)=0.5 3.如图所示的电机驱动工作台系统，其中驱动工作台运动的三相六拍步进电机，转子齿数z为40。滚珠丝杠的基本导程为l0=6mm。已知传动系统的横向(x向)脉冲当量δ为0.005mm/脉冲。试求步进电机的步距角α和减速齿轮的传动比i。
答案：C D
作业三答案
一、判断题（共 20 道试题，共 60 分。）
1.目前，大部分硬件接口和软件接口都已标准化或正在逐步标准化，设计时可以根据需要选择适当的接口，再配合接口编写相应的程序。（）B.正确
2.无论采用何种控制方案，系统的控制精度总是高于检测装置的精度。（）A.错误 3.PID调节器由比例调节器、积分调节器和微分调节器通过线性组合而构成。（）B.正确 4.计算机控制系统、PLC控制系统和嵌入式系统均是由硬件和软件组成。（）B.正确
5.概念设计是指在确定任务之后，通过抽象化，拟定功能结构，寻求适当的作用原理及其组合等，确定出基本求解途径，得出求解方案。（）B.正确
6.半物理仿真和全物理仿真有实物介入，但是仿真系统具有构成复杂、造价高、准备时间长等缺点。（）B.正确 7.在数控设备中，计算机数控装置是设备的核心部分，一般由专用计算机（或通用计算机）、输入输出接口以及机床控制器等部分构成。（）B.正确
8.电磁兼容设计任务是应用电磁兼容技术的科学设计和经验方法，保证产品不被周围设备产生的电磁能量干扰.错误 9.计算机仿真有实物介入，具有较高的可信度、较好的实时性与在线等特点。（）A.错误
10.嵌入式系统大多工作在为特定用户群设计的系统中，通常都具有低功耗、体积小、集成度高等特点。（）B.正确 11.PLC具有完善的自诊断功能，能及时诊断出PLC系统的软件、硬件故障，并能保护故障现场，保证了PLC控制系统的工作安全性。（）B.正确
12.PLC采用扫描工作方式，扫描周期的长短决定了PLC的工作速度。（）B.正确
13.工业机器人驱动部分在控制信息作用下提供动力，包括电动、气动、液压等各种类型的传动方式。（）B.正确 14.为了提高机电一体化系统的随动性，可以适当将采样周期取得小一点。（）B.正确 15.半闭环系统与闭环系统的区别在于半闭环反馈信号取自系统的执行部件。（）A.错误 16.在实际机电一体化系统中，很难建立严格的数学模型，因此建立描述模型。（）B.正确
17.虚拟设计是在基于多媒体的、交互的、嵌入式的三维计算机辅助设计环境中进行实体建模和装配建模，生成精确的系统模型，并在同一环境中进行一些相关分析，从而满足工程设计和应用的需要。（）B.正确
18.现代嵌入式系统的设计方法是将系统划分为硬件和软件两个独立的部分，然后按各自的设计流程分别完成。A.错误 19.绿色设计是指考虑新产品的整个生命周期内对环境的影响，从而减少对环境的污染、资源的浪费。（）B.正确 20.数控机床中的计算机属于机电一体化系统的控制及信息处理单元，而电机则属于系统的驱动部分。（）B.正确
二、单项选择题（共 10 道试题，共 40 分。）1.以下除了（B），均是由硬件和软件组成。
A.计算机控制系统
B.继电器控制系统
C.嵌入式系统
D.PLC控制系统
2.根据系统的已有知识确定系统的模型结构，通过实验观测数据估计未知参数，这样方法称为（C）。A.机理模型法
B.统计模型法
C.混合模型法
D.试验模型法 3.含有微处理器，可进行程序编制或适应条件变化的接口是（D）。A.零接口
B.被动接口
C.主动接口
D.智能接口
4.SCARA机器人是指具有选择顺应性的装配机器人手臂，它在（B）方向上具有顺应性，而在（）方向具有很大的刚性，因而最适合装配作业使用。
A.水平
旋转
B.水平
垂直
C.垂直
水平
D.旋转
垂直 5.计算机控制系统实际运行时，需要由用户自行编写（B），具有实时性、针对性、灵活性和通用性。A.嵌入软件
B.应用软件
C.开发软件
D.系统软件
6.不进行参数的变换与调整，仅作为输入/输出的直接接口的是（A）。A.零接口
B.被动接口
C.主动接口
D.智能接口 7.以下（B）不属于PLC系统的组成部分。
A.CPU B.硬盘
C.编程器
D.I/O接口
8.（A）的主要手段是建立系统数学模型，在计算机上确定出最佳的设计参数和系统结构，提高产品的设计水平。A.优化设计
B.可靠性设计
C.反向设计
D.绿色设计 9.旋转变压器是喷漆机器人电液伺服系统中的（D）。A.驱动元件
B.能量元件
C.控制元件
D.检测元件 10.以下（D）不属于系统功能结构图的基本结构形式。A.串联结构
B.平行结构
C.环形结构
D.星形结构
作业四答案
1.简析下图中传动大负载时消除齿侧间隙的原理。
当传动大负载时，可采用上图双齿轮调整法来消除齿侧间隙，图中小齿轮1和6分别于齿条7啮合，与小齿轮1、6同轴的大齿轮2、5分别与齿轮3啮合，通过预载装置4向齿轮3上预加载，使大齿轮2、5同时向相反方向转动，从而带动小齿轮1、6转动，其齿面分别紧贴在齿条7上齿槽的左、右侧，从而消除了齿侧间隙。
2.简述数控设备中计算机数控装置的组成和功能。
在数控设备中，计算机数控装置时设备的核心部分，一般由专用计算机（或通用计算机）输入输出接口以及击穿控制器等部分组成。
计算机数控装置根据输入的数据和程序，完成数据运算、逻辑判断、输入输出控制等功能，机床控制器主要用于机床的辅助功能，主轴转速的选择和换刀功能的控制。
3.简析下图调整滚珠丝杠副间隙的原理。
图中所示滚珠丝杠副间隙调整是用双螺母螺纹预紧调整齿侧间隙，双螺母中的一个外端有凸缘，另一个无凸缘，但制有螺纹，它伸出套筒外用两个螺母固定锁紧，并用键来防止两螺母相对转动。旋转圆螺母可调整消除间隙并产生预紧力，之后再用锁紧螺母锁紧。
4.简述直流伺服电动机脉宽调制（PWM）的工作原理。
工作原理：假设输入直流电压U，可以调节导通时间得到一定宽度的与U成比例的脉冲方波，给伺服电动机电枢回路供电，通过改变脉冲宽度来改变电枢回路的平均电压，从而输出不同大小的电压Uα,使直流电动机平滑调速。
5.比较直流伺服电动机和交流伺服电动机的适用环境差别。
直流伺服电机有较高的响应速度和精度以及优良的控制特性，但由于使用电刷和换向器，故寿命较低，需定期维护。适用于数控机床、工业机器人等机电一体化产品中。
交流伺服电动机具有调速范围宽、转子惯性小，控制功率小，过载能力强、可靠性好的特点。适用于数控机床进给传动控制、工业机器人关节传动，及运动和位置控制场合。
6.滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有哪些？
滚珠丝杠副消除轴向间隙的调整预紧方法有：螺纹预紧调整式、双螺母齿差预紧调整式、双螺母垫片预紧调整式、弹簧式自动调整预紧式、单螺母变位导程自预紧式。
7.简述机电一体化系统中的接口的作用。
机电一体化系统是机械、电子和信息等性能各异的技术融为一体的综合系统，其构成要素和子系统之间的接口极其重要。从系统外部看，输入/输出是系统与人、环境或其他系统之间的接口；从系统内部看，机电一体化系统是通过许多接口将各组成要素的输入/输出联系成一体的系统。
二、综合题（共 2 道试题，共 30 分。）
1.已知一个绳位移控制系统的两种驱动方案分别如图（a）和（b）所示。
（1）试分析两种方案的特点；（2）画图说明方案（a）减速器滚筒驱动测量位移的方法。
解：（1）两驱动方案的特点：方案a：结构简单、易实现。绳的位移可以很大，但绳在滚筒方向会产生横向位移。需要采用制动器或者止逆型减速器才能防止绳对电机的反向驱动。
方案b：结构较简单，成本与方案a相当。绳的位移要受到丝杠长度的限制。普通丝杠具有止逆功能，无需增加制动器即可防止绳对电机的反向驱动。无横向位移。
（2）方案a的测量位移的方法如下图
1)电机轴安装编码器直接测量绳的位移
2)滚筒轴安装编码器间接测量绳的位移
2.某部门欲开发一款用于焊接印刷电路板芯片的机械手，请制订出该款机械手产品的开发设计流程。
解：机电一体化系统的主要设计流程分为五个阶段：产品规划、概念设计、详细设计、设计实施和设计定型阶段。第一阶段：产品规划阶段：进行需求分析和需求设计，以明确设计任务。比如，可以明确：机械手的用途：焊接芯片。工作方式：手动、自动方式。主要技术参数：自由度、定位精度、运行速度等。使用环境要求：生产线。第二阶段：概念设计阶段：在功能分析的基础上，优化筛选取得较理想的工作原理方案。第三阶段：详细设计阶段。对各功能模块进行细部设计，绘制相应的工程图。该阶段的工作量既包括机械、电气、电子、控制与计算机软件等系统的设计，又包括总装图和零件图的绘制。第四阶段：设计实施阶段。首先根据机械、电气图纸和算法文件，制造、装配和编制各功能模块，然后进行模块的调试，最后进行系统整体的安装调试，复核系统的可靠性及抗干扰性。第五阶段：设计定型阶段。对调试成功的系统进行工艺定型，整理设计资料。小批量生产，试销。
作业五专题报告答案略 另一 作业四部分答案
简述典型的机电一体化的机械系统的组成及对其的基本要求。
主要包括传动机构、导向机构、执行机构、轴系、机座或机架5大部分。
与一般的机械系统相比，除了要求具有较高的定位精度等静态特性外，还应具有特别良好的动态响应特性，即动作响应要快，稳定性要好，以满足伺服系统的设计要求。
机电一体化系统仿真的模型主要有哪几种？分别应用于系统设计的哪个阶段？
机电一体化系统仿真的模型主要有：物理模型、数学模型和描述模型。当仿真模型是物理模型时，为（全物理仿真）：是数学模型时，称之为数学（计算机）仿真。用已研制出来的系统中的实际部件或子系统代替部分数学模型所构成的仿真称为半物理模型、计算机仿真、半物理仿真、全物理仿真分别应用于分析设计阶段（软件级）、部件及子系统研制阶段（软件—硬件级）实时仿真、系统研制阶段（硬件级）实时仿真阶段。
齿轮传动中齿侧间隙对系统有何影响，如何消除直齿圆柱齿轮的齿侧间隙？
齿轮的啮合间隙会造成传动死区，若该死区是在闭环系统中，消除可能造成系统不稳定，常会使系统以1-5倍间隙角产生的低频振荡。为了降低制造成本，则多采用各种调整齿侧间隙的方法来消除或减小啮合间隙，常用的方法有:偏心套调整法、轴向垫片调整法、双片薄齿轮错齿调整法等。
根据图示气体压力传感器的原理图，分析传感检测系统的组成及各部分的作用。
答：气体压力传感器的工作原理是膜盒2的下半部与壳体1固接，上半部通过连杆与磁芯4相连，磁芯4置于两个电感线圈3中，后者接入转换电路5.气体压力传感器由敏感元件、转换元件和基本转换电路三部分组成：（1）敏感元件：膜盒2就是敏感元件，其外部与大气压Pa想通，内部感受被测压力P，当P变化时，引起膜盒上半部移动，即输出相应的位移量。（2）转换元件：可变电感3是转化元件，他把出入的位移量转换成电感的变化。（3）基本转换电路：5即为转换电路。
某物料搬动机械手的结构如图所示，动作过程如图所示，要求机械手的操作方式分为手动方式和自动方式。机械手有升降、水平移动、手爪夹持等3个自由度，采用电磁阀控制的气缸驱动，PLC控制。要求写出物料搬动机械手设计和产品开发的详细工程路线。
解：系统设计的详细工程路线：(1)确定目标及技术规范：
机械手的用途：物料搬运。工作方式：手动、自动方式。主要技术参数：3自由度。使用环境要求：生产线。(2)可行性分析：
收集资料、市场分析、可行性分析、技术经济性分析。
(3)总体方案设计：机械手总体结构方案设计，制定研制计划；开发经费概算；开发风险分析。(4)总体方案的评审、评价
(5)理论分析阶段：机构运动学模型、作业空间分析；机构的力学计算；驱动元件的选择、动力计算；传感器选择、精度分析；建立控制模型、仿真分析。
(6)详细设计：包括系统总体设计，业务的划分；控制系统设计；程序设计；后备系统设计；设计说明书、使用说明书。
(7)详细设计方案评价
(8)试制样机：机械本体、动力驱动系统、供电系统、控制系统、传感器、检测系统。
(9)机械手样机的实验测试：调试控制系统、控制性能测试、功能测试、精度、工作空间测试、动态指标测试、作业试验。
(10)技术评价与审定：对样机及其性能进行综合评价，提供改进意见，对不满意的部分进行修改，直至样机合格后方可进入下一步骤。(11)小批量生产。(12)试销。
(13)正常生产。
1机电控制系统的涵义
在现有的科学技术里,所谓机电控制系统是指在无人控制的情况之下,利用自动控制设备,让生产设备或者机器按照预先编辑好的程序进行动作,还可以利用通讯设备组成一个完整的工作系统,实现特定的任务要求。其中机电控制系统里最主要的组成是控制方面。而从技术层面看,机电控制系统是单片机技术、电力电子技术、电机拖动技术、通信与信息技术等技术的结合体,而且这些技术并非是孤立的,而是这些技术互相结合、互相利用的综合性技术,并将这些技术整合而成,包括自动控制技术、传感器技术、通信与信息技术、伺服变频技术。随着各个领域的对于这一方面的认知在不断增长的同时,也在不断的进行研究,然后在运用到自己的行业当中,现阶段属于一个发展的初级阶段,初阶段整体上呈现发展的很快,取得成果很多,但是问题也会很多,这一阶段应该更好的脚踏实地的从根源上进行研究,这样才能更好的排除问题,最终推广这项技术。
2自动控制系统
自动控制系统的定义是操作控制器,让被控对象能够按照预先设定的程序任务操作执行。自动控制系统的分类中按照被控参数可以分成这几类:位移控制、速度控制、自适应控制、自诊断、校正控制等。自动控制系统具有很强的实用性能,它的工作主要是通过自身系统中的各个机械电子等部件的协调工作实现预先设定的程序任务,这是自动控制技术的主要内容。
自动控制系统分为经典控制理论和现代控制理论两类,其中经典控制理论讲的是在分析控制系统中利用拉普拉斯变换来建立自动控制系统在复数域中的数学模型,然后进行系统的动态和静态分析,一般来说,主要分析系统的稳定性、快速性和准确性三大性能,而且一般这样的系统都是负反馈闭循环系统,采用比例、积分、微分等算法的调节器,所以,这种控制理论我们称为自动调节原理。另一种现代控制理论主要研究的方式和前面所说的控制理论相比较,采用的分析方法是利用数学工具中的线性代数和矩阵,把自动控制系统的整个运行的状态采用状态空间法在时间域内用时域方程进行客观表述,可以利用这些方程和现在正在表现的状态把系统将要出现的下一种状态分析出来。
3一体化的设计理念
我国的经济在近几年的发展中呈现了迅猛发展的态势,工业与机械业的发展也是非常的明显,但是,面临着人们的需求的不断地增长,我们面临着严峻的形势。我国的工业发展的底子薄,发展的历史比较短,在初期采用的模式比较陈旧,大部分都是粗放式的模式,这样对于环境与资源问题变得越来越关注,直接的影响到我们未来的生活环境,对于原有的产业结构要进行相应的调整只有这样,经济才会持续的稳步向前发展。其中的一些行业,如电子信息产业、数控机床的电气制造等都需要进行机电一体化改造。在这一行业中,日本走在了前面,他们率先提出把机械系统中的动力部分等其他部分与电子控制技术相结合,把机械运动与电子设计完美地融合在一起,并且在不断的发展过程中,不断吸收新的材料、新的技术。而机电一体化目前已成为一个专业、一个学科,要求设计者们对机电产品进行设计规划时,就把产品当做一个完整的自动控制系统进行分析,把机械、电子、自动控制加入进去以后完成的产品就是一个机电一体化的机电控制系统。
4机电一体化产品的设计方法
4.1利用电子控制代替机械结构控制
如果采用单独的机械结构,则采用的控制方式一般是简单的机械控制结构,如果采用机电一体化产品的设计,则可以使用电子电气控制对简单机械控制进行改进,这样可以改变机械运行过程,还可以实现预期目标。首先可以使用可编程控制器件(PLC)或者单片机控制器件,将电子控制与机械控制相结合,其次可以使用变速器件替代机械控制中的接触器等老式控制方式,这种设计理念,不但可以整体提高设计产品的性能,而且可以提高该产品的质量,实现机电一体化的设计理念。
4.2让电子控制部分与机械控制部分完美的结合
机电一体化产品的设计过程中,非常重要的一步就是改变原先旧的产品设计理念,打造一种全新的设计思路。而实现产品功能的原理性东西没有动,只是采用一个新的方法创造该产品,也就是让电子控制部分与机械控制部分完美结合,两者成为一个不可分割的有机整体。任何事物的发展都是经过一个过程的,在发展的过程就是对之前的想法与方案进行不断地修正以及否定,做出更加完美的方案,在发展的过程不能墨守成规,对于以前的发展规律如果一味地跟随,不进行改变,那么行业的发展很难有所突破。但是,也不是胡乱的改革,一定要本着科学的原理,跟着时代的步伐,遵循相关的法律法规的条款,只有这样的改革才是有意义的,才会被大家认可。
4.3功能模块的整合
如果在设计过程中发现机械控制与电子控制的结合没有实现需要达到的功能,就需要采取别的方法,就是对产品中的各个功能性的模块进行功能性整合,让它们成为一个有机整体,构成一个完整的系统。这样的系统是一个由多种模块构成的大综合系统,从而实现客户或者设计者的预期目标。现在所使用的数控机床就是这种设计方法的一个很好例子,在设计时,购买好供机床装备的电子电器模块,包括伺服模块、电机模块、CNC模块等和各种机械模块装置,再对这些模块进行有机整合,使之成为一个可靠的数控机床机电一体化产品。这样的设计方式节约了设计时间和设计成本,而且方便维修和管理。
结束语
经济形势一片大好,对于各行各业的发展都是非常的有力的。如何在这样的形势下发展是需要我们进行探索的,现阶段,我们处于市场经济的大环境,处处充满了市场的竞争,行业想要更好地发展,就适应时代的需求,增强综合的竞争实力,只有这样行业才能够更好的向前发展。上面这篇文章介绍了机电系统的一些方面的内容,大家一定有了更加深刻的认识,当前已经取得了一些成果,但是还有很长的路要走,此外,要注重人才的培养,未来的发展依靠的是专业性人才。我相信,只要我们沿着今天的发展趋势走下去,那么在不久的将来一定会取得更大的成绩。
摘要：随着经济的不断地向前发展,各项事业都得到了很大的发展。尤其工业的发展而讲得到了很大的发展,在工业的发展过程中机电控制系统以及机电一体化是当前的一个研究的重要的方面,现阶段的研究方向在不断地细致化,产品设计是一个重点研究问题。现阶段这些方面出现了一些问题,这些问题在很大的程度上阻碍了行业的向前发展,面对于行业的向前发展就要不断地解决当前的问题,只有这样才能更好的向前发展,希望这篇文章能够带给大家更多的帮助。
关键词：机电控制系统,机电一体化,产品设计
参考文献
