機電一體化系統(tǒng)設(shè)計試題答案匯總完整版

1、共69頁第1頁機電一體化系統(tǒng)設(shè)計考試資料機電一體化系統(tǒng)設(shè)計考試資料1.1.機電一體化：在機械的主功能、動力功能、信息與控制功能上引進了電子技術(shù)、并將機械機電一體化：在機械的主功能、動力功能、信息與控制功能上引進了電子技術(shù)、并將機械裝置與電子設(shè)備以以及軟件等有機結(jié)合而成的系統(tǒng)的總稱。裝置與電子設(shè)備以以及軟件等有機結(jié)合而成的系統(tǒng)的總稱。2.2.工業(yè)三大要素：物質(zhì)、能量和信息工業(yè)三大要素：物質(zhì)、能量和信息3.3.機電一體化系統(tǒng)由機械系統(tǒng)、電子

2、信息處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、執(zhí)行元件系機電一體化系統(tǒng)由機械系統(tǒng)、電子信息處理系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感檢測系統(tǒng)、執(zhí)行元件系統(tǒng)等五個子系統(tǒng)構(gòu)成。統(tǒng)等五個子系統(tǒng)構(gòu)成。4.4.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計流程：（機電一體化系統(tǒng)設(shè)計流程：（1）根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo)（）根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標(biāo)（2）系統(tǒng)功能部）系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分（件、功能要素的劃分（3）接口的設(shè)計（）接口的設(shè)計（4）綜合評價（）綜合評價（5）可靠性復(fù)查

3、（）可靠性復(fù)查（6）試制與調(diào)試）試制與調(diào)試5.5.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法：（機電一體化系統(tǒng)設(shè)計的考慮方法：（1）機電互補法：利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機）機電互補法：利用通用或?qū)Ｓ秒娮硬考〈鷤鹘y(tǒng)機械產(chǎn)品中的復(fù)雜機械功能部件或功能子系統(tǒng)。械產(chǎn)品中的復(fù)雜機械功能部件或功能子系統(tǒng)。（2）結(jié)合法：將各組成要素有機結(jié)合為一體構(gòu)）結(jié)合法：將各組成要素有機結(jié)合為一體構(gòu)成專用或通用的功能部件。成專用或通用的功能部件。（3）組合法：將用結(jié)合法

4、制成的功能部件、功能模塊，像積木那）組合法：將用結(jié)合法制成的功能部件、功能模塊，像積木那樣組合成各種機電一體化產(chǎn)品。樣組合成各種機電一體化產(chǎn)品。6.6.機電一體化設(shè)計類型：（機電一體化設(shè)計類型：（1）開發(fā)性設(shè)計：是沒有產(chǎn)品的設(shè)計，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計原理）開發(fā)性設(shè)計：是沒有產(chǎn)品的設(shè)計，僅僅是根據(jù)抽象的設(shè)計原理和要求，設(shè)計出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的系統(tǒng)。和要求，設(shè)計出在質(zhì)量和性能方面滿足目的要求的系統(tǒng)。（2）適應(yīng)性設(shè)計：是在總的方案

5、原）適應(yīng)性設(shè)計：是在總的方案原理基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有產(chǎn)品進行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機械機構(gòu)理基本保持不變的情況下，對現(xiàn)有產(chǎn)品進行局部更改，或用微電子技術(shù)代替原有的機械機構(gòu)或為了進行微電子控制對機械結(jié)構(gòu)進行局部適應(yīng)性設(shè)計，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附或為了進行微電子控制對機械結(jié)構(gòu)進行局部適應(yīng)性設(shè)計，以使產(chǎn)品的性能和質(zhì)量增加某些附加價值。加價值。（3）變異性設(shè)計：是在設(shè)計方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格

6、）變異性設(shè)計：是在設(shè)計方案和功能結(jié)構(gòu)不變的情況下，僅改變現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)格尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要求。尺寸使之適應(yīng)于量的方面有所變更的要求。7.7.機電一體化設(shè)計程序：（機電一體化設(shè)計程序：（1）明確設(shè)計思想（）明確設(shè)計思想（2）分析綜合要求（）分析綜合要求（3）劃分功能模塊（）劃分功能模塊（4）決）決定性能參數(shù)（定性能參數(shù)（5）調(diào)研類似產(chǎn)品（）調(diào)研類似產(chǎn)品（6）擬定總體方案（）擬定總體方案（7）方案對比定型（）方案對比定型（8）

7、編寫總體設(shè)計論）編寫總體設(shè)計論證書證書8.8.設(shè)計準則：在保證目的功能要求與適當(dāng)壽命的前提下不斷降低成本。設(shè)計準則：在保證目的功能要求與適當(dāng)壽命的前提下不斷降低成本。9.9.設(shè)計規(guī)律：根據(jù)設(shè)計要求首先確定離散元素間的邏輯關(guān)系，然后研究其相互間的物理關(guān)系設(shè)計規(guī)律：根據(jù)設(shè)計要求首先確定離散元素間的邏輯關(guān)系，然后研究其相互間的物理關(guān)系共69頁第3頁21.21.機電一體化對執(zhí)行元件的基本要求：（機電一體化對執(zhí)行元件的基本要求：（1）慣量小、動力

8、大（）慣量小、動力大（2）體積小、重量輕（）體積小、重量輕（3）便）便于維修、安裝（于維修、安裝（4）宜于微機控制）宜于微機控制22.22.步進電機的特點：（步進電機的特點：（1）步進電機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素的影響，只要在它們的）步進電機的工作狀態(tài)不易受各種干擾因素的影響，只要在它們的大小未引起步進電機產(chǎn)生大小未引起步進電機產(chǎn)生“丟步丟步”現(xiàn)象之前，就不影響其正常工作（現(xiàn)象之前，就不影響其正常工作（2）步進電機的步距角有）步進電

9、機的步距角有誤差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其累積誤差變?yōu)檎`差，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定步數(shù)以后也會出現(xiàn)累積誤差，但轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)以后，其累積誤差變?yōu)椤傲恪?，因此不會長期積累（，因此不會長期積累（3）控制性能好，在起動、停止、反轉(zhuǎn)時不易）控制性能好，在起動、停止、反轉(zhuǎn)時不易“丟步丟步”。23.23.步進電機的種類：可變磁組型、永磁型、混合型（旋轉(zhuǎn)式步進電機的分類）步進電機的種類：可變磁組型、永磁型、混合型（旋轉(zhuǎn)式步進電

10、機的分類）24.24.步進電機的工作原理：步進電機定子有六個均勻分布的磁極，每兩個相對磁極組成一相，步進電機的工作原理：步進電機定子有六個均勻分布的磁極，每兩個相對磁極組成一相，即有即有AA`AA`、BB`BB`、CC`CC`三相，磁極上繞有勵磁繞組。假定轉(zhuǎn)子具有均勻分布的四個齒，當(dāng)三相，磁極上繞有勵磁繞組。假定轉(zhuǎn)子具有均勻分布的四個齒，當(dāng)A、B、C三個磁極的繞組依次通電時，則三個磁極的繞組依次通電時，則A、B、C三對磁極依次產(chǎn)生磁場吸

11、引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。三對磁極依次產(chǎn)生磁場吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。25.25.步進電機步距角：步進電機步距角：α=360α=360（zmzm）z—轉(zhuǎn)子齒數(shù)，轉(zhuǎn)子齒數(shù)，m—運行拍數(shù)，通常等于相數(shù)或相數(shù)整運行拍數(shù)，通常等于相數(shù)或相數(shù)整數(shù)倍，即數(shù)倍，即m=KNm=KN（N為電動機的相數(shù)，單拍時為電動機的相數(shù)，單拍時K=1K=1，雙拍時，雙拍時K=2K=2）26.26.步進電機功放電路：單電壓功率放大電路、高低壓功率放大電路、恒流源功率放大電路、步進電機功放電路：

12、單電壓功率放大電路、高低壓功率放大電路、恒流源功率放大電路、斬波恒流功率放大電路、調(diào)頻調(diào)壓功放電路。斬波恒流功率放大電路、調(diào)頻調(diào)壓功放電路。27.27.脈寬調(diào)制直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)（脈寬調(diào)制直流調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)（PWMPWM）原理：當(dāng)輸入一個直流控制電壓）原理：當(dāng)輸入一個直流控制電壓U時就可得到一定時就可得到一定寬度與寬度與U成比例的脈沖方波來給伺服電動機電樞回路供電，通過改變脈沖寬度來改變電樞成比例的脈沖方波來給伺服電動機電樞回路供電，通過改

13、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，使直流電動機平滑調(diào)速。回路的平均電壓，從而得到不同大小的電壓值，使直流電動機平滑調(diào)速。28.28.交流電機矢量控制：就是要同時控制電動機輸入電流交流電機矢量控制：就是要同時控制電動機輸入電流I1I1的幅值和相位的幅值和相位φ，以得到交流電，以得到交流電動機的最佳控制。動機的最佳控制。29.29.從控制的角度出發(fā)，微機應(yīng)能滿足具有較完善的中斷系統(tǒng)、足夠的存儲容量、完善的輸從控制

14、的角度出發(fā)，微機應(yīng)能滿足具有較完善的中斷系統(tǒng)、足夠的存儲容量、完善的輸入輸出通道和實時時鐘等要求。輸出通道和實時時鐘等要求。（從不同的被控制對象角度而言，還應(yīng)考慮幾個特殊要求：（從不同的被控制對象角度而言，還應(yīng)考慮幾個特殊要求：字長、速度、指令。字長、速度、指令。）30.30.微型計算機的基本特點：小型化、超小型化，具有一般計算機的信息處理、計測、控制微型計算機的基本特點：小型化、超小型化，具有一般計算機的信息處理、計測、控制和記憶功能