《機電一體化系統(tǒng)設計》試題集合(含答案)

1、嘔心瀝血大集合?。。?！考試的孩紙趕緊拿來復習吧！ 嘔心瀝血大集合?。。?！考試的孩紙趕緊拿來復習吧！第一節(jié) 第一節(jié)機電一體化時代與機電一體化技術(shù)革命 機電一體化時代與機電一體化技術(shù)革命“機電一體化 機電一體化”是機械技術(shù)、電子技術(shù)和信息技術(shù)等各相關(guān)技術(shù)有機結(jié)合的一種新形式，是電子技術(shù) 電子技術(shù)、信息技術(shù) 信息技術(shù)向機械技術(shù) 械技術(shù)領域滲透過程中逐漸形成的一個新概念。 （舉例桿秤到電子稱）也可以說成：機電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機械

2、技術(shù) 機電一體化技術(shù)是從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，將機械技術(shù) 、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程 、微電子技術(shù)、信息技術(shù)、控制技術(shù)等在系統(tǒng)工程基礎上有機地加以綜合，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳化的一門新科學技術(shù)。 基礎上有機地加以綜合，以實現(xiàn)整個系統(tǒng)最佳化的一門新科學技術(shù)。 注意：機電一體化不是機械與電子簡單的疊加，而是在 注意：機電一體化不是機械與電子簡單的疊加，而是在信息論 信息論、控制論 控制論和系統(tǒng)論 系統(tǒng)論的基礎上建立起來的 的基礎上建

3、立起來的應用技術(shù)。 應用技術(shù)?！皺C電一體化” （Mechatronics）一詞起源于日本，是由機械和電子的兩個英語單詞 Mechanics 和 Electronics 合成 的一個新的專用名詞。 機電一體化：包括技術(shù)，技術(shù)原理，即使得機電一體化技術(shù)與產(chǎn)品得以實現(xiàn)、使用和發(fā)展的技術(shù)；產(chǎn)品，主要是機械 系統(tǒng)（或部件）與電子系統(tǒng)用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成的新的系統(tǒng)，且賦予其新的功能和性能的新一代產(chǎn)品。 日本振興協(xié)會經(jīng)濟研究所解釋：“機電一體化乃

4、是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進微電子技 術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱” 。啟發(fā)：“凡是機械中可以用電子設備代替的裝置統(tǒng)統(tǒng)用電子設備來代替”。這個定義簡明扼要的、突出地指明了機械發(fā)展的方向，如果把其中的“電子設備”改為“更適用的物理量和先進技術(shù)”，其含義將更為深廣。隨著以 隨著以 IC、LSI、VLSI 等為代表的微電子技術(shù)的驚人發(fā)展，計算機本身也發(fā)生了根本的變革，以 等為代表的微電子

5、技術(shù)的驚人發(fā)展，計算機本身也發(fā)生了根本的變革，以微型計算機為代表 為代表的微電子技術(shù)逐步向 逐步向機械領域滲透，并與機械技術(shù)有機地結(jié)合，為機械增添了 ，并與機械技術(shù)有機地結(jié)合，為機械增添了“頭腦” ，使其增加了新的功能和性 使其增加了新的功能和性能，從而進入以機電有機結(jié)合為特征的 能，從而進入以機電有機結(jié)合為特征的“機電一體化時代” 機電一體化技術(shù)領域：信息技術(shù)(系統(tǒng)軟件、應用軟件)，電子技術(shù)（IC，LSI，VLSI） ，機械技術(shù)（機械

6、學、精密機 械、構(gòu)機學） 。機電一體化的目的：提高系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加價值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向 提高系統(tǒng)（產(chǎn)品）的附加價值，即多功能、高效率、高可靠性、省材料省能源，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向短、小、輕、薄化方向發(fā)展。 化方向發(fā)展。目 標:顧名思義，機電一體化的目標就是將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮各自的長出，彌補各項技術(shù)的不 顧名思義，機電一體化的目標就是將機械技術(shù)和電子技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮各自的長

7、出，彌補各項技術(shù)的不足。 足。 機電一體化產(chǎn)品中一定要有 機電一體化產(chǎn)品中一定要有運動機械 運動機械典型的機電一體化產(chǎn)品(系統(tǒng))有：數(shù)控機床、機器人、汽車電子化產(chǎn)品、智能化儀器儀表、電子排版印刷系統(tǒng)、CAD ／CAM 系統(tǒng)等。 1. 20 世紀 60 年代前為第一階段， “萌芽階段”2. 70 年代到 80 年代為第二階段， “蓬勃發(fā)展階” 3. 90 年代后期開始為第三階段， “智能化階段”小結(jié)：1. 數(shù)控機床的問世

8、，寫下了“機電一體化”歷史的第一頁。2. 微電子技術(shù)為“機電一體化‘’帶來勃勃生 機。 3. 可編程序控制器、”電力電子“等的發(fā)展為”機電一體化“提供了堅強基礎。4. 激光技術(shù)、模糊技術(shù)、信 息技術(shù)等新技術(shù)使”機電一體化“躍上新臺階。 第二節(jié) 第二節(jié) 優(yōu)先發(fā)展的系統(tǒng)（或產(chǎn)品）領域?qū)崿F(xiàn)機電一體化，必須解決這些系統(tǒng)（或產(chǎn)品）采用微電子技術(shù)所面臨的共性關(guān)鍵技 術(shù)。這些共性關(guān)鍵技術(shù)有 ①檢測傳感技術(shù)、②信息處理技術(shù)、③伺服驅(qū)動技術(shù)、④自動控制技

9、術(shù)⑤精密機械技術(shù)⑥系統(tǒng)總體技術(shù)等。 ①檢測傳感技術(shù) 屬于機電一體化系統(tǒng)（或產(chǎn)品）的檢測傳感元件。檢測的對象有溫度、流量、壓力、位移、速度、 加速度、力和力矩等物理量以及物品的幾何參數(shù)等。要求具有高精度、高靈敏度和高可靠。其檢測精度直接影響機電 一體化產(chǎn)品的性能。主要難點是：提高可靠性、精度和靈敏度。需要研究的問題有：提高各種敏感材料和元件的靈敏 度以及可靠度；改進傳感器結(jié)構(gòu)，開發(fā)溫度與濕度、視覺與觸覺同時存在的復合傳感器等；研究在線檢

10、測技術(shù)，提高 抗干擾能力；研究具有自動診斷與自動補償功能的傳感器（智能化傳感器） 。②信息處理技術(shù) 作用：信息處理的是否正確及時，直接影響機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）的質(zhì)量和效率。 存在問題：提高處理速度、可靠性、抗干擾能力和操作性以及標準化 需要研究的問題： 提高大規(guī)模集成電路的制造工藝水平，保證其可靠性，降低其成本 提高 I/O、A/D、D/A 轉(zhuǎn)換的速度和可靠性 開發(fā)高速處理技術(shù) 通信與傳遞 加速 PLC、微機的標準化，提高維修的方便性

11、 信息處理的智能化 信息技術(shù)包括信息輸入、變換、運算、存儲和輸出技術(shù)。C++、VC、VB 等。 4)環(huán)境接口 對周圍環(huán)境條件(溫度、濕度、磁場、火、振動、放射能、水、氣、灰塵)有保護作用和隔絕作用，如防 塵過濾器、防水聯(lián)接器、防爆開關(guān)等。第六節(jié) 第六節(jié) 機電一體化系統(tǒng) 機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品 產(chǎn)品)設計的考慮方法及設計類型 設計的考慮方法及設計類型1、機電一體化系統(tǒng)（產(chǎn)品）設計的考慮方法 機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的主要特征是自動化操作。因

12、此，設計人員應從其通用性、耐環(huán)境性、可取性、經(jīng)濟性進行綜 合分析，使系統(tǒng)(或產(chǎn)品)充分發(fā)揮機電一體化的三大效果。為充分發(fā)揮機電一體化的三大效果，使系統(tǒng)(或產(chǎn)品)得到 最佳性能，一方面要求設計機械系統(tǒng)時要選擇與控制系統(tǒng)的電氣參數(shù)相匹配的機械系統(tǒng)參數(shù)，同時也要求設計控制系 統(tǒng)時，應根據(jù)機械系統(tǒng)的固有結(jié)構(gòu)參數(shù)來選擇和確定電氣參數(shù)，綜合應用機械技術(shù)和微電子技術(shù)，使二者密切結(jié)合、 相互協(xié)調(diào)、相互補充，充分體現(xiàn)機電一體化的優(yōu)越性。 機電一體化系統(tǒng)(

13、產(chǎn)品)設計的考慮方法通常有：機電互補法、結(jié)合(融合)法和組合法。其目的是綜合運用機械技術(shù)和 微電子技術(shù)各自的特長，設計最佳的機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)。 機電一體化系統(tǒng)(產(chǎn)品)的設計類型大致有以下三種：1)開發(fā)性設計 開發(fā)性設計 2)適應性設計 適應性設計 3)變異性設計 變異性設計第七節(jié) 第七節(jié) 機電一體化系統(tǒng)的設計流程 機電一體化系統(tǒng)的設計流程1、 根據(jù)目的功能確定產(chǎn)品規(guī)格、性能指標基本性能指標主要指實現(xiàn)運動的自由度數(shù)、軌跡、行程、精

14、度、速度、動力、穩(wěn)定性和自動化程度。運動參數(shù)、動力 參數(shù)、品質(zhì)指標2、 系統(tǒng)功能部件、功能要素的劃分以各構(gòu)成要素即要素之間的接口為基礎將整機劃分功能部件或功能子系統(tǒng)3、 接口的設計： 接口問題是個構(gòu)成要素間的匹配問題。也是機械技術(shù)與微電子技術(shù)的具體應用問題 4、 綜合評價 5、 可靠性復查 容易發(fā)生電子故障、軟件故障、機械故障 6、 試制與調(diào)試第八節(jié)機電一體化工程 第八節(jié)機電一體化工程第十節(jié) 第十節(jié)1、 機電一體化系統(tǒng)的工程開發(fā) 2、