2025年大學(xué)機(jī)電技術(shù)應(yīng)用（機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)）試題及答案

（考試時(shí)間：90分鐘滿分100分）班級(jí)______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：每題只有一個(gè)正確答案，請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在括號(hào)內(nèi)。(總共10題，每題3分)w1.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械傳動(dòng)部件的作用不包括以下哪一項(xiàng)？（）A.傳遞能量B.傳遞運(yùn)動(dòng)C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.改變運(yùn)動(dòng)形式w2.以下哪種傳感器不屬于位置傳感器？（）A.光柵尺B.磁電式傳感器C.光電編碼器D.超聲波傳感器w3.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，優(yōu)化系統(tǒng)性能的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是（）A.總體設(shè)計(jì)B.詳細(xì)設(shè)計(jì)C.接口設(shè)計(jì)D.可靠性設(shè)計(jì)w4.步進(jìn)電機(jī)的步距角精度主要取決于（）A.電機(jī)的制造工藝B.驅(qū)動(dòng)電源的性能C.負(fù)載的大小D.控制系統(tǒng)的精度w5.在機(jī)電一體化系統(tǒng)中，PID控制器屬于（）A.開環(huán)控制系統(tǒng)B.閉環(huán)控制系統(tǒng)C.復(fù)合控制系統(tǒng)D.智能控制系統(tǒng)w6.以下哪種傳動(dòng)方式具有傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)？（）A.帶傳動(dòng)B.鏈傳動(dòng)C.齒輪傳動(dòng)D.蝸桿傳動(dòng)w7.機(jī)電一體化系統(tǒng)的核心是（）A.機(jī)械本體B.傳感器C.控制器D.執(zhí)行元件w8.工業(yè)機(jī)器人的手臂通常采用（）結(jié)構(gòu)。A.串聯(lián)B.并聯(lián)C.混聯(lián)D.復(fù)合聯(lián)w9.以下哪種材料常用于制造機(jī)電一體化系統(tǒng)中的彈性元件？（）A.鋁合金B(yǎng).銅合金C.彈簧鋼D.不銹鋼w10.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循的首要原則是（）A.實(shí)用性原則B.可靠性原則C.經(jīng)濟(jì)性原則D.創(chuàng)新性原則第II卷（非選擇題共70分）w11.（10分）簡(jiǎn)述機(jī)電一體化系統(tǒng)的組成部分及其相互關(guān)系。w12.（15分）說明傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用，并舉例說明幾種常見傳感器的工作原理。w13.（15分）材料：某機(jī)電一體化產(chǎn)品需要實(shí)現(xiàn)精確的位置控制，采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件。已知步進(jìn)電機(jī)的步距角為1.8°，要求系統(tǒng)的定位精度達(dá)到±0.05mm。問題：若絲桿的導(dǎo)程為5mm，計(jì)算需要多少個(gè)脈沖才能實(shí)現(xiàn)±0.05mm的位移？并簡(jiǎn)述提高步進(jìn)電機(jī)定位精度的方法。w14.（15分）材料：在一個(gè)自動(dòng)化生產(chǎn)線上，需要設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電一體化控制系統(tǒng)來控制物料的輸送和加工過程。該生產(chǎn)線包括輸送帶、加工設(shè)備和檢測(cè)裝置等。問題：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)方案，說明系統(tǒng)的組成部分、工作原理以及各部分之間的協(xié)調(diào)配合。w15.（15分）材料：某企業(yè)計(jì)劃開發(fā)一款新型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，要求產(chǎn)品具有高效、節(jié)能、智能化等特點(diǎn)。問題：請(qǐng)闡述在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，如何綜合考慮機(jī)械、電子、控制等多方面因素，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的性能目標(biāo)，并舉例說明可能采用的技術(shù)手段。答案：w1.Cw2.Dw3.Aw4.Aw5.Bw6.Cw7.Cw8.Aw9.Cw10.Aw11.機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械本體、傳感器、控制器、執(zhí)行元件和接口等部分組成。機(jī)械本體提供支撐和運(yùn)動(dòng)基礎(chǔ)；傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的各種參數(shù)；控制器根據(jù)傳感器信號(hào)進(jìn)行分析處理并發(fā)出控制指令；執(zhí)行元件執(zhí)行控制器的指令實(shí)現(xiàn)相應(yīng)動(dòng)作；接口則實(shí)現(xiàn)各部分之間的信息傳遞和匹配。它們相互協(xié)作，共同完成系統(tǒng)的功能。w12.傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中用于檢測(cè)各種物理量、化學(xué)量和生物量等，并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，為系統(tǒng)提供信息。常見傳感器如光電編碼器，通過光電轉(zhuǎn)換原理，將軸的旋轉(zhuǎn)角度或速度轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)；應(yīng)變片利用應(yīng)變與電阻變化的關(guān)系，測(cè)量力等物理量引起的應(yīng)變。w13.絲桿導(dǎo)程為5mm，步距角為1.8°，則每個(gè)脈沖的位移為5×1.8°/360°=0.025mm。實(shí)現(xiàn)±0.05mm位移需要的脈沖數(shù)為0.05/0.025=2個(gè)脈沖。提高步進(jìn)電機(jī)定位精度的方法有：采用細(xì)分電路提高步距角分辨率；優(yōu)化機(jī)械傳動(dòng)部件減少傳動(dòng)誤差；提高控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性。w14.控制系統(tǒng)由控制器、傳感器、執(zhí)行器等組成。傳感器檢測(cè)物料位置和加工狀態(tài)等信號(hào)傳至控制器，控制器分析處理后發(fā)出指令給執(zhí)行器控制輸送帶速度、加工設(shè)備啟停等。例如物料到達(dá)指定位置，位置傳感器檢測(cè)到信號(hào)傳至控制器，控制器控制輸送帶停止，啟動(dòng)加工設(shè)備進(jìn)行加工，加工完成檢測(cè)裝置檢測(cè)合格后，控制器控制輸送帶繼續(xù)輸送成品。w15.在設(shè)計(jì)過程中，機(jī)械方面要優(yōu)化結(jié)構(gòu)減輕重量提高效率；電子