电大本科 机电一体化系统设计基础复习指导(二)试题类型说明

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1、机电一体化系统设计基础复习指导（一）——课程重点课程重点机电一体化系统设计基础课程是一门综合性课程。本课程介绍机电一体化的基本概念和系统组成，机电一体化系统设计的基本理论和方法。重点介绍机电一体化系统中的机械技术、计算机技术、伺服驱动技术、传感测试技术，并通过典型机电一体化产品的实例分析，进一步说明机电一体化系统的设计思路和方法。因此，在进行期末复习时，也要根据课程的脉络，抓住重点，以取得良好的学习效果。本文将列出课程各章重点，供同学们复习时参考。试题类型将在机电一体化系统设计基础复习要点（二）中给予说明。第一章概

2、论1．机电一体化技术的定义机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、信息技术与机械技术相结合的综合性高新技术，是机械技术与微电子技术的有机结合。2．机电一体化系统的基本结构要素机电一体化系统一般包括6个基本结构要素：机械本体、能源、测试传感部分、执行机构、驱动部分、控制及信息处理单元。应掌握这些基本结构要素的构成，在机电一体化系统中所起的作用，以及系统对基本结构要素的要求。对于一般的机电一体化系统应能够熟练分析系统中的各个部分分别属于系统的哪一基本结构要求。3．机电一体化的相关技术机电一体化的相关技术有：机械技术、计

3、算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术。伺服驱动技术。应了解各项相关技术在整体系统中的作用。第二章系统设计方法及工程路线机电一体化产品的设计方法和工程路线包括以下14个基本步骤：（1）拟定产品（设计）目标，确定初步技术规范。（2）收集资料，市场分析，可行性分析，技术经济性分析。（3）初步设计（总体方案设计）。（4）初步设计方案的评审、评价（不满意，修改）。（5）确定数学模型（理论分析）。（6）详细设计（样机设计）。（7）详细设计方案评审、评价（不满意，修改）。（8）试制样

4、机。（9）样机试验，测试。（10）技术评价与审定（不满意，修改）。（11）小批量生产。（12）试销。（13）正常生产，收集用户意见。（14）销售，收集用户意见。其中（1）至（4）为总体方案设计阶段：（5）至（8）为详细设计阶段；（9）至（11）为样机测试阶段；（11）至（14）为生产销售阶段。整个设计过程要经过3次设计，3次评审，以确保设计质量。其中详细设计是机电一体化产品设计与开发过程的核心内容。它包括系统总体设计、业务的分组、机械本体及工具设计、控制回路设计、程序（软件）设计、后备系统设计、完成设计说明书、使用

5、说明书等产品文件等。第三章机电一体化机械系统重点掌握机械传动系统中惯量、阻尼、刚度、间隙等机械参数对伺服控制系统性能的影响，以及折算惯量、驱动力等参数的计算方法。重点在于如何为系统选择合理的传动方案、合适的传动元件，而不是具体传动元件的结构设计。1.对传动系统的要求伺服控制对机械系统的要求：传动精度、稳定性、快速响应性、可靠性。机械系统的主要性能取决于传动类型、传动方式、传动精度和可靠性。2．机械传动系统的主要特性（1）转动惯量转动惯量对系统动态特性的影响；系统等效转动惯量的计算方法。（2）阻尼阻尼对系统动态特性的

6、影响；机械系统的阻尼比。（3）刚度刚度对系统动态特性的影响。3．减小传动链误差的措施(1)提高零件本身的制造精度可以减少传动误差和回程误差。(2)合理地设计传动链；(3)采用消除间隙机构可以减少回程误差。螺纹传动间隙的消除机构,齿轮传动侧隙的消除机构,滚珠丝杠螺母间隙的调整机构等。4．机械传动装置（1）齿轮传动及系统传动比的分配。（2）滚珠丝杠及选用。第四章动力驱动及定位1．驱动装置的技术要求（1）精度传动系统中的传动误差和回路要对控制系统性能产生影响，而各个环节的误差因其在系统中所处位置不同，对系统输出的精度的影

7、响是不同的，且同一环节误差的高频分量和低频分量对输出精度的影响也不同。（2）稳定性闭环控制可以提高系统的精度和综合性能，但必须考虑稳定性问题。稳定性与系统的阻尼情况、结构、固有频率、回路误差及一些环境因素有关。在设计驱动装置时，应考虑传动比分配、惯量的分布、阻尼大小及系统的刚度等因素的影响。（3）响应速度响应速度主要取决于系统的频率特性和系统的加速度。提高固有频率，减少阻尼。提高驱动元件的输出力都有利于提高系统的响应速度。（4）可靠性2．步进电机（1）步进电机如何实现速度控制控制输入脉冲的数量、频率和电机绕组的相序

8、，即可得到所需转动的速度和方向。（2）步进电机的类型和通电方式步进电机有反应式、永磁式和混合式三种类型。三相步进电机的通电方式主要有三相三拍、三相双三拍和三相六拍。（3）步进电机的主要特性特性指标：步距角、最高启动频率、最高连续工作频率等；静态特性与动态特性（4）步进电机的电源步进电机的电源由变频信号源、脉冲分配器和功率放大器组成。（5）步进电机的应用常用于