2025年大學機械設計制造及其自動化（機電實訓教程）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共40分）本大題共20小題，每小題2分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。1.機電一體化系統(tǒng)中，機械傳動部件的作用不包括以下哪一項？A.傳遞動力B.改變運動形式C.提高系統(tǒng)穩(wěn)定性D.存儲能量2.以下哪種傳感器不屬于機電一體化系統(tǒng)中常用的位置傳感器？A.光柵尺B.霍爾傳感器C.磁電式傳感器D.超聲波傳感器3.步進電機的步距角精度主要取決于以下哪個因素？A.電機的相數(shù)B.電機的通電方式C.電機的制造工藝D.以上都是4.在機電一體化系統(tǒng)設計中，考慮系統(tǒng)的可靠性時，以下做法錯誤的是？A.采用冗余設計B.增加系統(tǒng)復雜度C.進行故障診斷與容錯設計D.選用高可靠性的元器件5.以下關于PLC編程語言的說法，正確的是？A.梯形圖編程簡單直觀，適合初學者B.指令表編程靈活性高，適合復雜邏輯C.功能塊圖編程適合有經驗的工程師D.以上都對6.機電一體化系統(tǒng)中，PID控制器的作用是？A.比例控制，快速響應偏差B.積分控制，消除穩(wěn)態(tài)誤差C.微分控制，預測偏差變化趨勢D.以上都是7.工業(yè)機器人的手臂通常采用哪種傳動方式來實現(xiàn)精確的位置控制？A.齒輪傳動B.鏈傳動C.絲杠傳動D.帶傳動8.以下哪種數(shù)控加工工藝不屬于數(shù)控銑削加工？A.平面銑削B.型腔銑削C.鉆孔D.車削9.在機電一體化系統(tǒng)中，傳感器的輸出信號通常需要進行以下哪種處理？A.放大B.濾波C.數(shù)字化D.以上都是10.機電一體化產品的設計流程中，概念設計階段主要完成以下工作？A.確定產品的功能需求B.進行方案構思與選型C.制定設計規(guī)范D.以上都是11.以下哪種自動化生產線屬于離散型制造業(yè)的典型應用？A.汽車裝配生產線B.化工生產流水線C.電力生產自動化系統(tǒng)D.食品加工生產線12.機電一體化系統(tǒng)中，液壓傳動系統(tǒng)的優(yōu)點不包括以下哪一項？A.傳動平穩(wěn)B.功率密度大C.易于實現(xiàn)過載保護D.無污染13.以下關于傳感器的靜態(tài)特性指標，說法錯誤的是？A.線性度是指傳感器輸出與輸入之間的線性關系程度B.靈敏度越高，傳感器對被測量變化的反應越靈敏C.遲滯現(xiàn)象是指傳感器正反行程輸出特性不一致的現(xiàn)象D.重復性是指傳感器在同一輸入量多次作用下，輸出量不一致的程度14.在機電一體化系統(tǒng)中，執(zhí)行元件的作用是？A.接收控制信號B.實現(xiàn)能量轉換與傳遞C.驅動被控對象D.以上都是15.以下哪種控制系統(tǒng)不屬于閉環(huán)控制系統(tǒng)？A.基于PID控制器的溫度控制系統(tǒng)B.數(shù)控機床的位置控制系統(tǒng)C.普通的電風扇轉速控制系統(tǒng)D.汽車的巡航控制系統(tǒng)16.機電一體化系統(tǒng)中，電氣控制系統(tǒng)的核心部件是？A.控制器B.執(zhí)行元件C.傳感器D.電源17.以下關于工業(yè)以太網的說法，錯誤的是？A.具有高速、可靠、開放等特點B.廣泛應用于工業(yè)自動化領域C.與傳統(tǒng)以太網完全不同D.可實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)互通18.在機電一體化產品設計中，考慮人機工程學因素的目的不包括以下哪一項？A.提高產品的舒適性B.提高產品的安全性C.提高產品的美觀性D.提高產品的工作效率19.以下哪種智能制造模式強調通過物聯(lián)網、大數(shù)據等技術實現(xiàn)生產過程的智能化管理？A.數(shù)字化制造B.網絡化制造C.智能化制造D.云制造20.機電一體化系統(tǒng)中，機械結構設計應滿足以下哪些要求？A.具有足夠的強度和剛度B.具有良好的動態(tài)性能C.便于安裝、調試和維護D.以上都是第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分，每空1分）1.機電一體化系統(tǒng)主要由機械本體、______、______、______、______五大部分組成。2.傳感器的分類方法有多種，按測量原理可分為______、______、______等。3.工業(yè)機器人的編程方式主要有______編程和______編程兩種。4.數(shù)控編程中的刀具補償包括______補償和______補償。5.機電一體化系統(tǒng)設計的基本原則包括______、______、______、______。（二）簡答題（共20分，每題5分）1.簡述機電一體化系統(tǒng)中機械傳動部件的選型原則。2.簡述PLC控制系統(tǒng)的設計步驟。3.簡述工業(yè)機器人的主要技術參數(shù)及其含義。4.簡述數(shù)控加工工藝的特點。（三）分析題（共15分）某機電一體化系統(tǒng)采用直流電機作為執(zhí)行元件，通過PID控制器實現(xiàn)速度控制。已知系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)速度波動較大的問題，請分析可能的原因，并提出相應的解決措施。（四）材料分析題（共10分）材料：隨著智能制造技術的快速發(fā)展，越來越多的企業(yè)開始引入智能化生產設備，以提高生產效率和產品質量。某汽車制造企業(yè)在其生產線中引入了工業(yè)機器人和自動化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了汽車零部件的自動化裝配。然而，在實際運行過程中，發(fā)現(xiàn)部分機器人出現(xiàn)故障，導致生產線停機。經過調查分析，發(fā)現(xiàn)是由于機器人的軟件系統(tǒng)存在漏洞，以及操作人員對新設備的操作不熟練所致。問題：1.請分析該企業(yè)在引入智能化生產設備過程中存在的問題。（5分）2.針對上述問題，提出相應的改進措施。（5分）（五）設計題（共5分）設計一個簡單的機電一體化系統(tǒng)，用于控制一個小型水箱的水位。要求：1.畫出系統(tǒng)的原理框圖，并簡要說明各部分的作用。2.選擇合適的傳感器、控制器和執(zhí)行元件，并說明理由。答案：第I卷答案1.D2.D3.D4.B5.D6.D7.C8.D9.D10.D11.A12.D13.D14.D15.C16.A17.C18.C19.C20.D第II卷答案（一）填空題答案1.傳感器、控制器、執(zhí)行元件、接口、軟件2.物理傳感器、化學傳感器、生物傳感器3.示教、離線4.刀具半徑、刀具長度5.機電互補原則、功能優(yōu)化原則、自動化、省力化原則、效益最大原則（二）簡答題答案1.選型原則：滿足傳遞動力和運動要求；具有較高的傳動效率；傳動精度高；工作平穩(wěn)可靠；結構簡單、體積小、重量輕；便于安裝、調試和維護；成本低。2.設計步驟：確定控制任務和要求；選擇PLC型號；分配I/O點數(shù)；設計梯形圖程序；進行程序調試和優(yōu)化；系統(tǒng)聯(lián)機調試。3.主要技術參數(shù)及含義：自由度，指機器人能夠獨立運動的方向數(shù)；重復定位精度，指機器人重復到達某一目標位置的精確程度；工作范圍，指機器人手臂末端所能到達的空間范圍；負載能力，指機器人能夠承載的最大重量。4.數(shù)控加工工藝特點：加工精度高；生產效率高；自動化程度高；能加工復雜形狀的零件；有利于生產管理的現(xiàn)代化。（三）分析題答案可能原因：PID參數(shù)設置不合理；電機負載變化；傳感器精度不夠；干擾因素影響。解決措施：重新調整PID參數(shù)；檢查電機負載，確保穩(wěn)定；更換高精度傳感器；采取抗干擾措施，如屏蔽、濾波等。（四）材料分析題答案1.存在問題：機器人軟件系統(tǒng)有漏洞；操作人員對新設備操作不熟練。2.改進措施：對機器人軟件系統(tǒng)進行升級和修復漏洞；加強操作人員培訓，提高操作技能和對新