2025年機(jī)電工程技術(shù)實(shí)踐試題及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.某機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，主動(dòng)輪齒數(shù)Z1=20，從動(dòng)輪齒數(shù)Z2=60，模數(shù)m=3mm，則兩齒輪中心距為（）。A.60mmB.90mmC.120mmD.150mm2.三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌標(biāo)注“額定電壓380V/220V，接法Y/△”，當(dāng)電源電壓為380V時(shí)，應(yīng)采用（）接法。A.YB.△C.任意D.需外接變壓器3.下列傳感器中，用于檢測(cè)直線位移的是（）。A.電渦流傳感器B.旋轉(zhuǎn)編碼器C.激光測(cè)距儀D.熱電偶4.數(shù)控機(jī)床中，G00指令表示（）。A.直線插補(bǔ)B.快速定位C.圓弧插補(bǔ)D.暫停5.液壓系統(tǒng)中，溢流閥的主要作用是（）。A.調(diào)節(jié)流量B.穩(wěn)定系統(tǒng)壓力C.控制方向D.過濾油液6.PLC梯形圖中，“OUT”指令用于（）。A.輸入繼電器B.輸出繼電器C.輔助繼電器D.定時(shí)器7.某直流電機(jī)電樞繞組電阻為0.5Ω，額定電壓220V，額定電流10A，其額定運(yùn)行時(shí)反電動(dòng)勢(shì)為（）。A.215VB.220VC.225VD.230V8.機(jī)械加工中，表面粗糙度Ra的單位是（）。A.mmB.μmC.nmD.cm9.工業(yè)機(jī)器人四自由度通常指（）。A.前后、左右、上下、旋轉(zhuǎn)B.腰部旋轉(zhuǎn)、大臂俯仰、小臂伸縮、腕部旋轉(zhuǎn)C.X、Y、Z軸平移、A軸旋轉(zhuǎn)D.基座旋轉(zhuǎn)、肩部擺動(dòng)、肘部彎曲、腕部翻轉(zhuǎn)10.變頻器的恒壓頻比控制（V/F控制）主要用于（）。A.高精度調(diào)速B.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載C.恒功率負(fù)載D.輕載啟動(dòng)二、填空題（每空1分，共20分）1.機(jī)械制圖中，尺寸公差帶由（）和（）兩個(gè)要素組成。2.三相異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方法包括（）、（）和改變轉(zhuǎn)差率調(diào)速。3.常用的位置檢測(cè)裝置有（）（寫出兩種）。4.液壓系統(tǒng)的基本組成包括（）、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和工作介質(zhì)。5.PLC的工作過程分為（）、（）和輸出刷新三個(gè)階段。6.數(shù)控機(jī)床的插補(bǔ)方式分為（）和（），其中（）適用于輪廓加工。7.工業(yè)機(jī)器人按坐標(biāo)形式可分為（）、（）、圓柱坐標(biāo)型和球坐標(biāo)型。8.熱繼電器的主要作用是（），其動(dòng)作特性具有（）。9.齒輪傳動(dòng)的失效形式主要有（）、（）、齒面磨損、齒面膠合和塑性變形。10.傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)包括（）、（）、重復(fù)性和靈敏度等。三、簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1.簡(jiǎn)述三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。2.對(duì)比分析PLC與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)。3.說明數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的組成及各部分功能。4.列舉液壓系統(tǒng)中常見的故障類型及對(duì)應(yīng)的排查方法。5.簡(jiǎn)述工業(yè)機(jī)器人示教編程的基本步驟。四、綜合應(yīng)用題（每題20分，共40分）1.某工廠需設(shè)計(jì)一條自動(dòng)化生產(chǎn)線，要求實(shí)現(xiàn)工件從上料→鉆孔→檢測(cè)→下料的全流程自動(dòng)化。已知：上料單元：采用傳送帶輸送，需檢測(cè)工件到位（金屬材質(zhì)）；鉆孔單元：使用三相異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆頭，要求轉(zhuǎn)速可調(diào)（5002000r/min）；檢測(cè)單元：需測(cè)量鉆孔深度（精度±0.1mm）；下料單元：根據(jù)檢測(cè)結(jié)果（合格/不合格）分兩條傳送帶輸出。請(qǐng)完成以下設(shè)計(jì)：（1）選擇上料單元的檢測(cè)傳感器并說明理由；（2）設(shè)計(jì)鉆孔單元的電機(jī)調(diào)速方案（需畫出電氣控制簡(jiǎn)圖）；（3）選擇檢測(cè)單元的檢測(cè)儀器并說明測(cè)量原理；（4）設(shè)計(jì)下料單元的分揀控制邏輯（用PLC梯形圖或語句表表示）。2.某數(shù)控車床加工軸類零件時(shí)，出現(xiàn)加工尺寸不穩(wěn)定（偏差±0.2mm）的故障，試分析可能的原因及排查步驟。答案及解析一、單項(xiàng)選擇題1.B中心距a=(Z1+Z2)m/2=(20+60)×3/2=120×3/2=180/2=90mm2.A當(dāng)電源電壓為線電壓380V時(shí)，Y接法下每相繞組承受相電壓220V（380/√3≈220V），符合額定電壓要求。3.C激光測(cè)距儀通過發(fā)射激光并接收反射光計(jì)算距離，適用于直線位移檢測(cè)；電渦流傳感器多用于近距離振動(dòng)/位移檢測(cè)，旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)角位移，熱電偶測(cè)溫度。4.BG00為快速定位指令，用于刀具快速移動(dòng)到目標(biāo)位置，不進(jìn)行切削。5.B溢流閥通過溢流保持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，是壓力控制元件；流量調(diào)節(jié)用節(jié)流閥，方向控制用換向閥。6.B“OUT”指令用于驅(qū)動(dòng)輸出繼電器（Y），輸入繼電器（X）只能由外部信號(hào)驅(qū)動(dòng)，不能用OUT。7.A反電動(dòng)勢(shì)E=UIaRa=22010×0.5=215V（電樞電流Ia=額定電流）。8.B表面粗糙度Ra的單位是微米（μm），常用數(shù)值范圍0.01250μm。9.D工業(yè)機(jī)器人四自由度通常指基座旋轉(zhuǎn)（1軸）、肩部擺動(dòng)（2軸）、肘部彎曲（3軸）、腕部翻轉(zhuǎn)（4軸），覆蓋空間定位基本需求。10.BV/F控制通過保持電壓與頻率比值恒定，維持氣隙磁通不變，適用于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載（如傳送帶、風(fēng)機(jī)），但調(diào)速精度較低。二、填空題1.公差帶大小（標(biāo)準(zhǔn)公差）、公差帶位置（基本偏差）2.變極對(duì)數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速3.光柵尺、旋轉(zhuǎn)編碼器（或磁柵、感應(yīng)同步器）4.動(dòng)力元件（液壓泵）5.輸入采樣、用戶程序執(zhí)行6.脈沖增量插補(bǔ)、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)；數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)7.直角坐標(biāo)型、關(guān)節(jié)坐標(biāo)型8.電機(jī)過載保護(hù)；反時(shí)限特性（電流越大，動(dòng)作時(shí)間越短）9.輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕10.線性度、遲滯三、簡(jiǎn)答題1.三相異步電動(dòng)機(jī)工作原理：三相定子繞組通入三相交流電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)；轉(zhuǎn)子繞組（鼠籠或繞線）切割旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和電流；轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。因轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速略低于同步轉(zhuǎn)速（存在轉(zhuǎn)差率），故稱“異步”。2.PLC與傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)對(duì)比：優(yōu)點(diǎn)：PLC采用軟邏輯控制，體積小、可靠性高、編程靈活（可修改程序）、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)方便（故障診斷功能）；缺點(diǎn)：初期成本較高（需編程設(shè)備），復(fù)雜系統(tǒng)需專業(yè)知識(shí)；傳統(tǒng)繼電器系統(tǒng)成本低但體積大、觸點(diǎn)易磨損、靈活性差、接線復(fù)雜。3.數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)組成及功能：（1）伺服驅(qū)動(dòng)裝置：將數(shù)控系統(tǒng)指令轉(zhuǎn)換為電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)（如PWM信號(hào)）；（2）伺服電機(jī)（步進(jìn)/伺服電機(jī)）：將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)（角位移/轉(zhuǎn)速）；（3）檢測(cè)反饋裝置（如光柵尺、編碼器）：實(shí)時(shí)檢測(cè)電機(jī)/工作臺(tái)位置/速度，反饋給數(shù)控系統(tǒng)；（4）數(shù)控系統(tǒng)（CNC）：處理輸入指令，計(jì)算目標(biāo)位置/速度，與反饋值比較后輸出控制信號(hào)。4.液壓系統(tǒng)常見故障及排查：（1）系統(tǒng)壓力不足：可能原因有泵磨損、溢流閥設(shè)定壓力低、泄漏；排查方法：測(cè)泵出口壓力，檢查溢流閥調(diào)節(jié)，觀察管路/密封件是否漏油。（2）執(zhí)行元件動(dòng)作緩慢：可能原因油液黏度高（油溫低）、節(jié)流閥堵塞、液壓缸內(nèi)泄漏；排查方法：檢查油溫，清洗節(jié)流閥，測(cè)液壓缸兩腔壓力差。（3）噪聲過大：可能原因空氣混入、泵吸油不足、閥振動(dòng)；排查方法：排氣，檢查吸油濾油器是否堵塞，調(diào)整閥阻尼。5.工業(yè)機(jī)器人示教編程步驟：（1）初始化：?jiǎn)?dòng)機(jī)器人，檢查各軸零點(diǎn)位置；（2）選擇示教模式：進(jìn)入手動(dòng)操作模式（Jog模式）；（3）設(shè)定參數(shù)：設(shè)置工具坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、速度/加速度；（4）記錄關(guān)鍵點(diǎn)：手動(dòng)移動(dòng)機(jī)器人至各加工位置（上料點(diǎn)、鉆孔點(diǎn)、下料點(diǎn)），通過示教盒記錄坐標(biāo)；（5）編寫邏輯：添加動(dòng)作指令（如直線運(yùn)動(dòng)、圓弧運(yùn)動(dòng)）、I/O控制（如啟動(dòng)鉆孔、檢測(cè)信號(hào)）；（6）模擬調(diào)試：在仿真模式下驗(yàn)證程序，檢查是否碰撞、路徑是否合理；（7）運(yùn)行測(cè)試：逐步執(zhí)行程序，調(diào)整速度和位置偏差，直至符合要求。四、綜合應(yīng)用題1.自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)計(jì)（1）上料單元傳感器：選擇電感式接近開關(guān)。理由：工件為金屬材質(zhì)，電感式傳感器利用電磁感應(yīng)原理檢測(cè)金屬，響應(yīng)速度快、抗干擾能力強(qiáng)，適合傳送帶場(chǎng)景。（2）鉆孔單元調(diào)速方案：采用變頻器+三相異步電動(dòng)機(jī)。電氣控制簡(jiǎn)圖：電源→斷路器QF→變頻器→電動(dòng)機(jī)M；控制回路：PLC輸出開關(guān)信號(hào)至變頻器正/反轉(zhuǎn)端子（FWD/REV），模擬量信號(hào)（010V）至變頻器頻率給定端子（AI1），實(shí)現(xiàn)5002000r/min調(diào)速（對(duì)應(yīng)頻率約8.3Hz33.3Hz，因n=60f(1s)/p，假設(shè)p=2，s≈0.05，則f=(n×p)/(60(1s))≈(500×2)/(60×0.95)≈17.5Hz，需調(diào)整變頻器基頻參數(shù)）。（3）檢測(cè)單元儀器：選擇電渦流位移傳感器（或激光位移傳感器）。測(cè)量原理：電渦流傳感器通過探頭線圈與被測(cè)金屬（鉆孔底面）間的電渦流效應(yīng)，將位移變化轉(zhuǎn)換為線圈阻抗變化，經(jīng)信號(hào)調(diào)理電路輸出電壓信號(hào)，通過標(biāo)定可精確測(cè)量鉆孔深度（精度可達(dá)±0.05mm，滿足±0.1mm要求）。（4）下料單元分揀控制邏輯（PLC梯形圖簡(jiǎn)化）：輸入：檢測(cè)合格信號(hào)（X0=1合格，X0=0不合格）；輸出：合格傳送帶Y0，不合格傳送帶Y1；邏輯：當(dāng)工件到達(dá)下料位置（X1=1），若X0=1則Y0=1（合格傳送帶啟動(dòng)），否則Y1=1（不合格傳送帶啟動(dòng)），延時(shí)2秒后停止（T0=2s）。梯形圖示例：LDX1ANDX0OUTY0LDX1ANIX0OUTY1LDX1OUTT0K20（0.1s×20=2s）LDT0OUTY0,Y1（復(fù)位）2.數(shù)控車床加工尺寸不穩(wěn)定故障分析可能原因及排查步驟：（1）機(jī)械部分：導(dǎo)軌間隙過大：導(dǎo)軌磨損導(dǎo)致工作臺(tái)移動(dòng)精度下降；排查：用塞尺檢測(cè)導(dǎo)軌間隙，或通過激光干涉儀測(cè)量定位精度。滾珠絲杠螺母副松動(dòng)：絲杠與螺母間隙大，反向間隙超差；排查：手動(dòng)正反轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，用千分表測(cè)工作臺(tái)反向位移誤差（正常≤0.02mm）。主軸軸承磨損：主軸徑向/軸向跳動(dòng)過大；排查：用百分表測(cè)主軸端面/徑向跳動(dòng)（標(biāo)準(zhǔn)≤0.01mm）。（2）電氣部分：伺服系統(tǒng)參數(shù)漂移：伺服增益、位置環(huán)比例系數(shù)設(shè)置不當(dāng)；排查：檢查伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)，對(duì)比出廠設(shè)置，重新優(yōu)化調(diào)整。檢測(cè)反饋裝置故障：編碼器信號(hào)丟失或干擾；排查：用示波器觀察編碼器A/B相脈沖是否穩(wěn)定，檢查屏蔽線是否接地良好。數(shù)控系統(tǒng)信號(hào)干擾：強(qiáng)電線路與信號(hào)線未隔離，導(dǎo)致指令信號(hào)失真；排查：分開強(qiáng)弱電走線，添加濾波器或磁環(huán)。（3）工藝部分：刀具磨損：鉆頭/車刀刃口鈍化，切削力變化導(dǎo)致尺寸波動(dòng)；排查：觀察刀具磨損量（后刀面