一.概论
1.机电一体化乃是在机械的主功能、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装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。其包含的技术：（1）检测传感技术（2）信息处理技术（3）自动控制技术（4）伺服驱动技术（5）精密机械技术（6）系统总体技术
2.机电一体化系统由机械系统（机构）信息处理技术（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（如动力机）五个子系统组成。
3.伺服系统：全闭环（通过传感器直接检测目标运动进行反馈控制的系统）、半闭环、开环。
4.广义的接口功能有两种：一是变换调整；另一种是输入/输出。
5.（1）机电一体化系统设计的考虑方法通常有：机电互补法、融合法、组合法。其目的是综合运用机械技术和微电子技术各自的特长设计出最佳的机电一体化系统（产品）。（2）机电一体化系统的设计类型：开发性设计、适应性设计、变异性设计。
复习题：一.机电一体化系统有哪些基本要素组成？分别实现哪些功能？
1.控制器【控制（信息存储、处理、传送）】2.检测传感器【计测（信息收集与交换）】3.执行元件【驱动（操作）】4动力源【提供动力（能量）】5.机构【构造】
二.工业三要素指的是什么？P7物质、能量和信息。
三.机电一体化必须具有以下三大目的功能1.变换（加工、处理）功能2.传递（移动、输送）功能3.存储（保持、和蓄、记录）功能。
第二章
1.机电一体化系统的机械系统除要求其具有较高的精度外还应具有良好的动态响应特性。就是说响应要快，稳定性要好。
2.机械系统一般由减速系统、丝杠螺母副、涡轮蜗杆副等各种线性传动部件以及连杆机构、凸轮机构等非线性传动部件、导向支撑部件、旋转支撑部件、轴系及机架或箱体等组成。
3.传动机构不断适应新的技术要求（1）精密化（2）高速化（3）小型轻量化。
4.根据丝杠和螺母相对运动的组合情况，基本传动形式有四种类型：（1）螺母固定、丝杠转动并移动（2）丝杠转动，螺母移动（应用最多）（3）螺母转动，丝杠移动（4）丝杠固定，螺母转动并移动。
5.滚珠丝杠与滑动丝杠的区别是.滚珠丝杠无自锁。
5.P36与滑动丝杠相比,滚珠丝杠副除上述优点外,还是有轴向刚度高(通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙)运动平稳,传动精度高,不易磨损,使用寿命长等优点,但由于不能自锁,具有传动可逆性，在用做升降机传动机构时需要采取制动措施。
6.滚珠的循环方式：内循环和外循环
内循环的优点：滚珠循环的回路矩，流畅性好，效率高，螺母的径向尺寸较小，其不足是反向器加工困难，装配调整也不方便———反向器式 P27
外循环：1）螺旋槽式 2）插管式：结构简单，容易制造但是径向尺寸较大，弯管端部用做挡珠器比较容易磨损。3）端盖式
7.滚珠丝杠副的主要尺寸参数：公称直径d0 基本导程Ph 行程（ ）
导程Ph（或螺矩t）指滚珠螺母相对滚珠丝杠旋转( )弧度时的行程（或螺母上基准点的思向位移）
公称导程Ph0通常指用做尺寸标识的导程值P28
8滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧
滚珠丝杠副在此负载时，滚珠与滚道面接触点处将产生弹性变形，换向时其轴向间隙会引起空回，这种空回是非连续性既影响传动精度又影响系统的稳定性，单螺母丝杠副的间隙消除相当困难，实际应用中常采用以下几种预紧调整方法：
1）双螺母螺纹预紧调整方式，特点：结构简单刚性好，预紧可靠，使用中调整方便，但不能精度定量地进行调整
2）双螺母垫片预紧调整式，特点：可实现定量调整可进行精密微调使用中调整较方便。调整公式：=n*t1/Z1-n*t2/Z2n齿数t导程
3）比螺母垫片挏预紧式，特点：结构简单，刚性高，预紧可靠但使用中调整不方便
4）弹簧式自动预紧调整式：特点：能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但其结构复杂，轴向刚度低，适合用于轻载场合。
5）单螺母变位导程预紧式和螺母滚珠过盈预紧式
9.滚珠丝杠副支承方式的选择：
1）单推—单推式：特点：轴向刚度高，预拉伸安装时预紧力较大，但寿命比双推—双推式低
2）双推—双推式：适合于高刚度，高转速，高精度的精密丝杠传动系统
3）双推—简支式：双推端可预伸拉安装，预紧力小，轴承寿命较高，适用于中速，传动精度 的长丝杠传动系统
4）双推—自由式：轴的刚度和承载能力低，多用于轻载，低速的垂直安装的丝杠传动系统P3810．个传动比的最佳分配原则：（1）重量最轻原则对于小功率传动系统是各级传动i1=i2=i3=……=（ ）即可使传动装置的重量最轻。对于大功率各级传动比一般应以“先大后小”的原则处理。（2）输出轴转角误差最小原则：为了提供机电一体化系统传递运动精度，各级传动比应按先小后大的原则分配，以便降低齿轮的加工误差、安装误差以及回转误对输出转角精度的影响。（3）等效转动惯量最小原则利用该原则所设计的齿轮传动系统换算到电动机轴上的等效转动惯量最小.（公式：）
11.导轨副的组成：承导件和运动件组成。按接触面的摩擦性质可分：滑动导轨，滚动导轨，流体介质摩擦导轨。按其结构特点：开式导轨和闭式导轨。
12.常见的导轨副截面形式P54组合形式：双三角形、矩形和矩形组合、三角形和矩形组合、三角形和平面组合、燕尾形导轨及其组合。（1）三角形导轨（2）矩形导轨（3）燕尾形导轨（4）圆形导轨
13.导轨副间隙地调整P57为了保证导轨正常工作 导轨滑动表面之间应保持适当的间隙。(1)压板（2）镶条法。
第三章
1.什么是执行元件：该元件是处于机电一体化系统的机械系统与微电子控制系统的接点部位的能量转换部件，它能在微电子控制系统的控制下将各种形式的输入能量转换为机械能。
2.对执行元件的基本要求：（1）惯量小、动力大（2）体积小重量轻（3）便于维修安装（4）易于微机控制。
执行元件种类：电动式，液动式，全动式。
3.对控制用电机的基本要求：（1）性能密度大（2）快速性好，即加速转矩大，频响特性好。（3）位置控制精度高，调速范围宽，低速运行平稳无爬行现象，分辨率高振动噪声小
（4）适应起停频繁的工作要求（5）可靠性高寿命长。
4.三种电机的比功率：在额定输出功率相同的条件下，比功率（），交流伺服电机得比功
率最高，直流伺服电机次之步进电机最低。电机：动力用电动机、控制用电动机。
5.DC AC的调整方法：直流伺服电机为直流供电，为调节电动机转速和方向，需要对其直u流电压的大小和方向进行控制。目前常用晶体管脉宽调理驱动和晶闸管直流调速驱动两种方式。（PWM）脉宽调制
交流电动机的矢量控制是交流伺服系统的关键，可以利用微处理器和计算机数控（CNC）对交流电动机作磁场的矢量控制，从而获得对交流电动机的最佳控制。
6.AC磁场的矢量图
7.交流伺服电机的控制方法：(幅值,相位,幅相)控制
8.P103步进电机又称脉冲电机,它是将脉冲信号转换或机械角位移的执行元件
9.步距角:转子沿（顺）逆时针方向一步步地转动，每步转过的角度（转子脉冲转过的角度）。相：定子有个均匀分布的磁极，每两个相对磁极组成一相。拍：从一相通电接到另一相通电称一拍。单拍：励磁绕组依次单独通电运行。双拍：两相励磁绕组同时通电。
10.步进电机的步距角越小,意味着它所能达到的位置精度越高,通常的步距角是1.5度或0.75度
步距角的大小,=360度 /(zm) Z：齿数 m：相*单或双拍，转速v=60f/mz 步距角大小与通电方式和转子齿数有关。
11.步进电机的运行特性：1分辨率，2静态特性，3动态特性
12.负载转动惯量与启动频率的关系：随着负载的增加，起动频率也会降低
13.步进电机的驱动与控制，只要控制输入电脉冲的数量及频率就可精确控制步进电机的转角及转速
14.细分驱动的特点，这种得一个步距角细分面若干步的驱动方法称为细分驱动特点：在不改动电机结构参数的情况下能使步进电机角减小，能使步进电机运行平稳，提高匀速性，并能减弱或消除振荡，但细分后的步距角精度不高，功率放大红色动电路也相应复杂。
15。无累积误差
第四章
1.专用与通用的抉择：专用控制系统适合于大批量生产机电一体化产品。对于多品种中小批量生产的机电一体化产品来说，由于还在不断改进，结构还不十分稳定，特别是对现有设备进行改造时采用通用控制系统比较合理。
2.硬件与软件的权衡：动算与判断处理等，适宜用软件来实现，而在大多数情况下，对于某种功能来说，既可用硬件来实现又可用软件来实现
3.总线类型：由数据总线，地址总线，控制总线。
总线的组成:
4.8086有两种工作模式：最大（MN/MX接地）和最小（MN/MX接+5V电压）工作模式。
5.读图4.7（1）8086最高访问20位，有16个拐角，分时发出一次16一次锁存4寻址空间64K。（2）74LS374为地址锁存器 两片74LS245收发器作为16位数据驱动器。
6.RAM ROM的区别：RAM存取速度快，随机存储器。ROM只读存储器。
7.总线驱动的作用：当总线上所挂芯片的数目较多时，必须加总线驱动器来提高总线的驱动
能力，否则将使系统的可靠性大大降低，甚至不能正常工作。
8.I/O接口硬件电路的组成：主要由地址译码器，I/O读码译码和I/O接口芯片组成。
9.I/O寻址方法（p152）由指定控制字来规定各端口的工作状态，将此控制字送入控制寄存器后，即可规定各端口的输入输出。
10.实现片选的方法（1）逻辑电路法（2）译码器
11.LED显示方法：动态和静态两种。当显示位数很少时采用静态法，当显示所需的I/O太多一般采用动态显示法。（动态显示就是一位一位地轮流点亮各位显示器）
12.CPU外部连接光电隔离电路及作用
为了防止强电干扰以及他干扰信号通过I/O控制电路进入计算机影响其工作，通常的办法是首先采用滤波吸收，抑制干扰信号的产生，然后采用光电隔离的办法，使微机与强电部件不共地。阻断干扰信号的传导，光电隔离电路主要由光电耦合器的光电转换元件组成。作用：1）可将输入与输出央两部分电路的地线分开，各自使用一套电源供电。2）可以进行电平转换3)提高驱动能力
12。PLC可编程逻辑控制器P172
13。检测传感器的分类与基本要求
传感器是将被检测对象的各种物理变化量变为电信号的一种变换器
传感器按输出性能分为：开关型，模拟型，数字型
14。校准：用户在使用前或在使用过程中或搁置一段时间后再使用时必须对其性能参数进行复测或作必要的调整与修正。以保证其测量精度这个测的过程就是校准
第五章
机电一体化系统操作过程的控制目的有两个，其一些根据操作条件的变化制定最佳操作方案，其二是对操作过程进行自动检测和自动控制，提高控制性能，实现规定的目的功能
第七章
P.I.D调节是指(P表示比例,I表示积分,D表示微分)
PID调节器控制作用三种基本形式:比例作用,积分作用,微分作用.
P调节缺点：存在误差，干扰较大，惯性也较大的系统不宜采用单纯的比例调节器。I调节：可以减少或消除误差，但积分调节反应慢。
PI调节：比例积分调节克服了单纯比例环节有调节误差的缺点又避免了积分环节反应慢的弱点，既改善系统的稳定性能又改善其动态性能。
PID调节：不但能改善系统稳定性能也能改善起动态性能，噪声大或响应快的系统不适用。
第八章
数控机电一体化改选考虑什么?
传统机床机电一体化的改造方法有两种：一是以微机为中心设计控制系统，另一种是采用标准的步进电机数字控制系统作为主要控制装置。
