机电一体化系统设计重点考点整理

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1、机电一体化系统的定义：在继续的主功能、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技术用相关软件有机结合而构成的系统的总称。机电一体化是机械技术、电子技术及信息技术相互交叉、融合（有机结合）的产物。机电一体化含有技术和产品两方面的内容：首先是机电一体化技术，主要包括其技术原理，即使机电一体化系统（产品）得以实现，使用和发展的技术；其次是机电一体化产品，该产品主要是机械系统（或部件）与电子系统（或部件）用相关软件有机结合而构成的新系统，且赋予其新的功能和性能的新一代产品。机电一体化的关键技术：检测传感技术、信息技术、自动控制技术、伺服

2、驱动技术、精密机械技术、系统整体技术。机电一体化的五个构成要素：机械系统（机构）、信息处理系统（计算机）、动力系统（动力源）、传感检测系统（传感器）、执行元件系统。通过传感器直径检测目标运动并进行反馈控制的系统为全闭环。通过传感器检测某一部位运动位移并进行反馈，间接控制目标运动的系统为半闭环。机电一体化三个系统目的功能：变换（加工、处理）功能；传递（移动、输送）功能；储存(保持，积蓄、记录)功能。机电一体化系统（产品）的五种内部功能：主功能；动力功能；计测功能；控制功能；构造功能。内部功能之间关系：主功能是实现系统“目的功能”直接必需的功能，主要是对物

3、质、能量、信息及其相互结合进行变换、传递和储存。动力功能是向系统提供动力，让系统得以运转的功能。检测传感功能和控制功能的作用是根据系统内部信息和外部信息对整个系统进行控制，是系统正常运转，实施“目的功能”。构造功能是使构成系统的子系统及元、部件维持所定的时间和空间上的相互关系。广义的接口功能有两种：变换、调整；输入/输出。根据变换、调整功能接口可分为：零接口（不进行任何变换和调整、输出即为输入，仅起连接作用）；无源接口（只用无源要素进行变换调整）；有源接口（含有有源要素、主动进行匹配的接口）；智能接口（含有微处理器，可进行程序编制或可适应性地改变接口条

4、件的接口）。根据输入/输出功能接口可分为:机械接口（只进行机械连接的接口）；物理接口（受接口部位的具体形态和物理条件约束的接口）；信息接口（受逻辑，软件约束的接口）；环境接口（对周围环境条件有保护作用和隔绝作用的接口）。机电一体化系统设计的三种考虑方法：机电互补法（又称取代法。特点是利用通用或专用电子部件取代传统机械产品或系统中的复杂机械功能部件或功能子系统，以弥补其不足）；融合（结合）法（它是将各组成要素有机结合为一体化构成专用或通用的功能部件（子系统），其要素之间机电参数的有机匹配比较充分）；组合法（它是将结合法制成的专用或通用功能部件（子系统）、

5、功能模块像积木那样组合成各种机电一体化产品（系统））。机电一体化的三种设计类型：开发性设计（它是没有参照产品的设计，仅仅是根据抽象的设计原理和要求，设计出在质量和性能方面满足目的要求的产品或系统）；适应性设计（它是在总的设计方案、原理基本保持不变的情况下，对现有的产品进行局部更改，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，以使产品在性能和质量上增加某些附加值）；变异性设计（它是在设计方案和功能结构不变的情况下，仅改变现有产品的规格尺寸使之适应于量的方面有所变更的需求）。机电一体化系统中机械装置的主要特点：较高的定

6、位精度、响应要快、稳定性要好。机械系统部件的设计要求：低摩擦，无间隙，高刚度，低惯量，高谐振频率，适当的阻尼比。常采用的措施是：低摩擦，短传动链，最佳传动比，反向死区误差小，高刚性。滚珠丝杠的特点：摩擦阻力矩小、传动效率高（92%~98%）、轴向刚度高、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长，但没有自锁能力，传动具有可逆性，结构复杂，制造成本高。滚珠丝杠螺母副的消除间隙方法（调整预紧方法）及其特点：双螺母螺纹预紧调整式（结构简单，刚性好，预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整）；双螺母齿差预紧调整式（可实现定量调整，可进行精密微调，使用

7、中调整教方便）；双螺母垫片调整预紧式（结构简单，刚度高，预紧可靠，但使用中调整不方便）；弹簧式自动调整预紧式（能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但其结果复杂，轴向刚度低，适合用于轻载场合）；单螺母变位导程预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式（结构简单，紧凑，但使用中不能调整且制造困难）。齿轮传动的消除间隙方法及其特点：当是圆柱齿轮时有三种：偏心套（轴）调整法（特点是结构简单，但侧隙不能自动补偿）；轴向垫片调整法（特点同上）；双片薄齿轮错齿调整法（分俩中：周向弹簧式和可调拉簧式，特点是反向时不会出现死区。）滚珠丝杠的结构形式：螺母固定、丝杠转动并移动（

8、螺母本身起着支承作用，消除了丝杠轴承可能产生的附加轴向窜动，结构较简单，可获得较高的传动精度，