機電一體化總結

1、機電一體化（Mechatronics）是機電一體化技術及其產品的統(tǒng)稱，并把柔性制造系統(tǒng)和計算機集成制造系統(tǒng)等先進制造技術的生產線和制造過程也包括在內，發(fā)展了機電一體化的含義。包括六大關鍵技術：精密機床技術、伺服驅動技術、傳感檢測技術、信息處理技術、自動控制技術、系統(tǒng)總體技術。

2、機電一體化系統(tǒng)的基本功能要素（或組成）：①機械本體；②動力部分；③傳感檢測部分；④執(zhí)行部分；⑤驅動部分；⑥控制與信息處理部分；⑦接口3、接口的三個作用：①交換；②放大；③傳遞

4、機電一體化的相關技術：①機械技術；②傳感檢測技術；③信息處理技術；④自動控制技術；⑤伺服傳動技術；⑥系統(tǒng)總體技術

5、機電一體化的設計方法：整體設計法、組合法、替代法

6、機電一體化的設計類型：開發(fā)性設計、適應性設計、變異性設計7、機械移動系統(tǒng)的基本元件：質量、阻尼器、彈簧

8、影響機電一體化系統(tǒng)中傳動鏈的動力學性能的因素：①負載的變化；②傳動鏈慣性；③傳動鏈固有頻率；④間隙、摩擦、潤滑和溫升

9、GD即動物體的重量G與回轉直徑D的平方的乘積。(GD24gJ)

10、兩物體接觸面間的摩擦力在應用上可簡化為粘性摩擦力、庫侖摩擦力與靜摩擦力三類11、齒輪傳動齒側間的消除：①剛性消隙法；②柔性消隙法

12、電動機驅動的二級齒輪傳動系統(tǒng)，假定各主動小齒輪具有相同的轉動慣量J1,軸與軸承

2i1轉動慣量不計，各齒輪均為實心圓柱體，且齒寬和材料均相同，效率為1，則i222或

i12i13（i1,i2為齒輪系中第一、二級齒輪副的傳動比；i為齒輪系數(shù)總傳動比，ii1i2）

13、滾珠花鍵既是一種傳動裝置，又是一種直線運動支撐，可用于機器人、機床、自動搬運

車等各種機械。

14、諧波齒輪傳動特點：①傳動比大；②承載能力強；③傳動精度高；④齒側間隙��；⑤傳動平穩(wěn)；⑥結構簡單，體積小，重量輕。

H15、諧波齒輪傳動的傳動比計算irgrHzg式中：g、r、H分別為剛輪、柔gHzr輪和波形發(fā)生器的角速度；zg、zr分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。

16、滾珠絲桿副是將普通的絲桿加上滾珠，變滑動為滾動，是絲桿、螺母、滾珠等零件組成的機械元件。分為：外循環(huán)插線管式和內循環(huán)反向器式17、靜壓導軌是將具有一定壓力的油或氣體介質通入導軌的運動鍵與導向支撐鍵之間，運動鍵浮在壓力油和氣體薄膜之上，與導向支撐件脫離接觸，使之摩擦阻力大大減小的導軌。18、傳感器：是借助于檢測元件接受一種形式的信息，并按一定規(guī)律將它轉換成另一種信息的裝置。分類方法：①以被測參量來分；②以傳感器的工作原理來分。19、衡量傳感器靜態(tài)特性的重要指標：線性度、靈敏度、遲滯性、重復性。20、光柵：是一種新型的位移檢測元件，它的特點是測量精度高（可達±1um）、響應速度快和量程范圍大等。光柵條紋密度一般為每毫米25、50、100、250條等。21、感應同步器分為：鑒相式和鑒幅式

22、接近式位置傳感器按工作原理分為：電磁式、光電式、靜電容式、氣壓式、超聲波式。23、將放大電路具有很高的共模抑制比以及高增益、低噪聲和高輸入阻抗這種特點的放大器稱為測量放大器；具有能利用計算機采用軟件控制的辦法來實現(xiàn)增益的自動變換功能的放大器叫做程控增益放大器；

24、隔離放大器特點：①能保護系統(tǒng)元件不受高共模電壓的損害，防止高壓對低壓信號系統(tǒng)的損壞；②泄漏低電流，對于測量放大器的輸入端無須提供偏流返回通路；③共模抑制比高，能對直流和低頻信號進行準確、安全的測量。

25、A/D轉換器的特性：分辨率、相對精度、輸入電壓、輸出電阻、轉換時間（孔徑時間）26、A/D轉換器的孔徑時間：在對模擬信號進行模數(shù)變換時，從啟動變換到變換結束的數(shù)字量輸出所需要的時間。27、采樣頻率：（香儂定理）不失真檢測Ws(采樣頻率)≥2Wmax（信號最高頻率）28、模擬信號經(jīng)過時間離散變換和幅值離散變換(近似值)后轉換成數(shù)字信號。29、用軟件進行“線性化”處理的方法：計算法、查表法、插值法。30、伺服系統(tǒng):以機械運動量為控制對象的反饋控制系統(tǒng)

31、伺服系統(tǒng)的結構組成及分類：①控制器；②功率放大器；③執(zhí)行機構；④檢測裝置。32、采用直流伺服電動機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，稱為直流伺服系統(tǒng)。

33、直流伺服系統(tǒng)種類繁多，按伺服電動機、功率放大器、檢測元件、控制器的種類以及反饋信號與指令比較方式等分為不同類型的直流伺服系統(tǒng)

34、相敏放大器也稱鑒幅器，它的功能是將交流電壓轉換為與之成正比的直流電壓，并使它的極性與輸入的交流電壓的相位相適應。35、相敏放大器的任務①將輸入交流電壓變換成直流電壓；②當輸入交流電壓相位變成相差∏時時，輸出的直流電壓極性亦隨之改變；③輸出直流電壓的數(shù)值與輸入交流電壓的幅值成正比

36、脈寬調制型（PWM）功率放大器的基本原理：利用功率器件的開關作用，將直流電壓轉換成一定頻率的方波電壓，通過對方波脈沖寬度的控制，改變輸出電壓的平均值。

37、采用交流伺服電動機作為執(zhí)行元件的伺服系統(tǒng)，稱為交流伺服系統(tǒng)。按其選用不同的電動機而分為兩大類：同步型交流伺服電動機和異步型交流伺服電動機。38、步進電動機（或脈沖電動機或脈沖馬達）；步進電動機多用于開環(huán)系統(tǒng)39、三相步進電動機的三種分配方式：三相三拍、三相六拍、雙三拍40、步距角的計算（步距角）360，m為相數(shù)，z為轉量數(shù)，k為通電方式導數(shù)。mzk41、細分驅動電路的作用是減少步距角

42、光電隔離電路的作用：1）通過光電轉換隔離輸入/輸出2）實現(xiàn)電平轉換3）增加驅動能力

44、在工業(yè)環(huán)境中使用計算機控制系統(tǒng)，除去被控對象、檢測儀表和執(zhí)行機構外，其余部分稱做“工業(yè)控制計算機”，簡稱“工業(yè)控制機”或“工控機”

45、PLC工作特點：順序掃描、循環(huán)執(zhí)行（工作可靠、可與工業(yè)現(xiàn)場信號直接連接、積數(shù)式組合、編程操作容易、易于安裝及維修）；PLC掃描工作制：輸入掃描，計算，輸出控制。（三階段工作制）

擴展閱讀：機電一體化課程總結

課程總結

一、機電一體化的基本概念機電一體化是在以機械、電子技術和計算機科學為主的多門學科相互滲透、相互結合過程中逐漸形成和發(fā)展起來的一門新興邊緣技術學科，而機電一體化產品是在機械產品的基礎上，采用微電子技術和計算機技術生產出來的新一代產品。機電一體化技術同時也是工程領域不同種類技術的綜合及集合，它是建立在機械技術、微電子技術、計算機和信息處理技術、自動控制技術、電力電子技術、伺服驅動技術以及系統(tǒng)總體技術基礎之上的一種高新技術。與傳統(tǒng)的機電產品相比，機電一體化產品具有下述優(yōu)越性。

（一）使用安全性和可靠性提高。機電一體化產品一般都具有自動監(jiān)視、報警、自動診斷、自動保護等功能。在工作過程中，遇到過載、過壓、過流、短路等電力故障時，能自動采取保護措施，避免和減少人身和設備事故，顯著提高設備的使用安全性。

（二）生產能力和工作質量提高。機電一體化產品大都具有信息自動處理和自動控制功能，其控制和檢測的靈敏度、精度以及范圍都有很大程度的提高，通過自動控制系統(tǒng)可精確地保證機械的執(zhí)行機構按照設計的要求完成預定的動作，使之不受機械操作者主觀因素的影響，從而實現(xiàn)最佳操作，保證最佳的工作質量和產品的合格率。同時，由于機電一體化產品實現(xiàn)了工作的自動化，使得生產能力大大提高。例如，數(shù)控機床對工件的加工穩(wěn)定性大大提高，生產效率比普通機床提高5～6倍。

（三）使用性能改善。機電一體化產品普遍采用程序控制和數(shù)字顯示，操作按鈕和手柄數(shù)量顯著減少，使得操作大大簡化并且方便、簡單。機電一體化產品的工作過程根據(jù)預設的程序逐步由電子控制系統(tǒng)指揮實現(xiàn)，系統(tǒng)可重復實現(xiàn)全部動作。高級的機電一體化產品可通過被控對象的數(shù)學模型以及外界參數(shù)的變化隨機自尋最佳工作程序，實現(xiàn)自動最優(yōu)化操作。（四）具有復合功能并且適用面廣。機電一體化產品跳出了機電產品的單技術和單功能限制，具有復合技術和復合功能，使產品的功能水平和自動化程度大大提高。機電一體化產品一般具有自動化控制、自動補償、自動校驗、自動調節(jié)、自動保護和智能化等多種功能，能應用于不同的場合和不同領域，滿足用戶需求的應變能力較強。例如，電子式空氣斷路器具有保護特性可調、選擇性脫扣、正常通過電流與脫扣時電流的測量、顯示和故障自動診斷等功能，使其應用范圍大為擴大。

（五）調整和維護方便。機電一體化產品在安裝調試時，可通過改變控制程序來實現(xiàn)工作方式的改變，以適應不同用戶對象的需要以及現(xiàn)場參數(shù)變化的需要。這些控制程序可通過多種手段輸入到機電一體化產品的控制系統(tǒng)中，而不需要改變產品中的任何部件或零件。對于具有存儲功能的機電一體化產品，可以事先存入若干套不同的執(zhí)行程序，然后根據(jù)不同的工作對象，只需給定一個代碼信號輸入，即可按指定的預定程序進行自動工作。機電一體化產品的自動化檢驗和自動監(jiān)視功能可對工作過程中出現(xiàn)的故障自動采取措施，使工作恢復正常。

機電一體化技術和產品的應用范圍非常廣泛，涉及到工業(yè)生產過程的所有領域，因此，機電一體化產品的種類很多，而且還在不斷地增加。按照機電一體化產品的功能，可以將其分成下述幾類。

①數(shù)控機械類。主要產品包括數(shù)控機床、機器人、發(fā)動機控制系統(tǒng)以及全自動洗衣機等。這類產品的特點是執(zhí)行機構為機械裝置。

②電子設備類。主要產品包括電火花加工機床、線切割機、超聲波加工機以及激光測量儀等。這類產品的特點是執(zhí)行機構為電子裝置。

③機電結合類。主要產品包括自動探傷機、形狀自動識別裝置、CT掃描診斷機以及自動售貨機等。這類產品的特點是執(zhí)行機構為電子裝置和機械裝置的有機結合。

④電液伺服類。主要產品為機電液一體化的伺服裝置，如電子伺服萬能材料試驗機。這類產品的特點是執(zhí)行機構為液壓驅動的機械裝置，控制機構是接受電信號的液壓伺服閥。⑤信息控制類。主要產品包括傳真機、磁盤存儲器、磁帶錄像機、錄音機、復印機等。這類產品的主要特點是執(zhí)行機構的動作由所接收的信息類信號來控制。除此之外，機電一體化產品還可根據(jù)機電技術的結合程度分為功能附加型、功能替代型和機電融合型三類。二、機電一體化產品的構成及特點

機電一體化產品的功能是通過其內部各組成部分功能的協(xié)調和綜合來共同實現(xiàn)的。從其結構來看，機電一體化產品具有自動化、智能化和多功能的特性，而實現(xiàn)這種多功能一般需要機電一體化產品具備五種內部功能，即主功能、動力功能、檢測功能、控制功能和執(zhí)行功能，而實現(xiàn)這些功能的各個組成部分及其技術就構成了機電一體化產品的總體或系統(tǒng)。（一）機械系統(tǒng)。機電一體化產品的機械系統(tǒng)包括機身、框架、機械傳動和聯(lián)接等機械部分。這部分是實現(xiàn)產品功能的基礎，因此對機械結構提出了更高的要求，需在結構、材料、工藝加工及幾何尺寸等方面滿足機電一體化產品高效、多功能、可靠、節(jié)能和小型輕量等要求。

（二）動力系統(tǒng)。動力系統(tǒng)為機電一體化產品提供能量和動力功能，去驅動執(zhí)行機構工作以完成預定的主功能。動力系統(tǒng)包括電、液、氣等動力源。機電一體化產品以電能利用為主，包括電源、電動機及驅動電路等。

（三）傳感與檢測系統(tǒng)。傳感器的作用是將機電一體化產品在運行過程中所需要的自身和外界環(huán)境的各種參數(shù)轉換成可以測定的物理量，同時利用檢測系統(tǒng)的功能對這些物理量進行測定，為機電一體化產品提供運行控制所需的各種信息。傳感與檢測系統(tǒng)的功能一般由測量儀器或儀表來實現(xiàn)，對其要求是體積小、便于安裝與聯(lián)接、檢測精度高、抗干擾等。（四）信息處理及控制系統(tǒng)。根據(jù)機電一體化產品的功能和性能要求，信息處理及控制系統(tǒng)接收傳感與檢測系統(tǒng)反饋的信息，并對其進行相應的處理、運算和決策，以對產品的運行施以按照要求的控制，實現(xiàn)控制功能。機電一體化產品中，信息處理及控制系統(tǒng)主要是由計算機的軟件和硬件以及相應的接口所組成。

（五）執(zhí)行機構。執(zhí)行機構在控制信息的作用下完成要求的動作，實現(xiàn)產品的主功能。機電一體化產品的執(zhí)行機構一般是運動部件，常采用機械、電液、氣動等機構。執(zhí)行機構因機電一體化產品的種類和作業(yè)對象不同而有較大的差異。執(zhí)行機構是實現(xiàn)產品目的功能的直接執(zhí)行者，其性能好壞決定著整個產品的性能，因而是機電一體化產品中最重要的組成部分。機電一體化產品的五個組成部分在工作時相互協(xié)調，共同完成所規(guī)定的目的功能。在結構上，各組成部分通過各種接口及其相應的軟件有機地結合在一起，構成一個內部匹配合理、外部效能最佳的完整產品。

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