2025年高職機電一體化技術(shù)（機電技術(shù)專題）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）答題要求：本大題共20小題，每小題2分，共40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，請將正確答案的序號填在括號內(nèi)。1.機電一體化系統(tǒng)中，機械本體的功能不包括（）A.支撐B.連接C.執(zhí)行D.導向2.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.編碼器D.超聲波傳感器3.機電一體化系統(tǒng)的核心是（）A.機械本體B.電子控制系統(tǒng)C.動力部分D.執(zhí)行機構(gòu)4.步進電機的步距角取決于（）A.電源電壓B.脈沖頻率C.電機相數(shù)、通電方式和轉(zhuǎn)子齒數(shù)D.負載大小5.直流伺服電機的調(diào)速方法不包括（）A.改變電樞電壓B.改變勵磁磁通C.改變電機極對數(shù)D.改變電樞回路電阻6.以下哪種傳動方式具有傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點（）A.帶傳動B.鏈傳動C.齒輪傳動D.蝸桿傳動7.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，可靠性設(shè)計主要考慮（）A.系統(tǒng)的精度B.系統(tǒng)的壽命C.系統(tǒng)的抗干擾能力D.系統(tǒng)的成本8.可編程控制器的編程語言不包括（）A.梯形圖B.語句表C.流程圖D.匯編語言9.工業(yè)機器人的手部通常由（）組成。A.手指、手腕和基座B.手指、手掌和手腕C.手掌、手腕和手臂D.手指、手臂和基座10.傳感器的靜態(tài)特性指標不包括（）A.線性度B.靈敏度C.響應時間D.重復性11.交流伺服電機的調(diào)速方法主要是（）A.改變電源頻率B.改變電樞電壓C.改變勵磁磁通D.改變電機極對數(shù)12.以下哪種聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器（）A.彈性套柱銷聯(lián)軸器B.彈性柱銷聯(lián)軸器C.凸緣聯(lián)軸器D.滑塊聯(lián)軸器13.機電一體化系統(tǒng)中，檢測與轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的作用是（）A.對系統(tǒng)的輸出進行檢測和轉(zhuǎn)換B.對系統(tǒng)的輸入進行檢測和轉(zhuǎn)換C.對系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行檢測和轉(zhuǎn)換D.對系統(tǒng)的能量進行檢測和轉(zhuǎn)換14.步進電機的轉(zhuǎn)速與（）有關(guān)。A.電源電壓B.脈沖頻率C.電機相數(shù)D.負載大小15.直流電動機的調(diào)速范圍通常用（）來表示。A.調(diào)速比B.調(diào)速范圍C.調(diào)速精度D.調(diào)速效率16.以下哪種傳感器屬于溫度傳感器（）A.熱電偶B.超聲波傳感器C.光纖傳感器D.霍爾傳感器17.機電一體化系統(tǒng)設(shè)計中，優(yōu)化設(shè)計的目的是（）A.提高系統(tǒng)的性能B.降低系統(tǒng)的成本C.提高系統(tǒng)的可靠性D.以上都是18.可編程控制器的輸入輸出點數(shù)通常用（）來表示。A.I/O點數(shù)B.輸入點數(shù)C.輸出點數(shù)D.控制點數(shù)19.工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)主要由（）組成。A.控制器、驅(qū)動器和傳感器B.控制器、執(zhí)行器和傳感器C.控制器、驅(qū)動器和執(zhí)行器D.控制器、電源和傳感器20.傳感器的動態(tài)特性指標包括（）A.線性度、靈敏度和重復性B.響應時間、上升時間和超調(diào)量C.線性度、響應時間和重復性D.靈敏度、響應時間和超調(diào)量第II卷（非選擇題共60分）（一）填空題（共10分）答題要求：本大題共5小題，每小題2分，共10分。請將正確答案填在橫線上。1.機電一體化系統(tǒng)的五大組成要素是機械本體、電子控制系統(tǒng)、______、執(zhí)行機構(gòu)和檢測與轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)。2.傳感器的輸出信號有______、______和開關(guān)量等類型。3.直流伺服電機的調(diào)速方法有改變電樞電壓調(diào)速、改變勵磁磁通調(diào)速和______調(diào)速。4.可編程控制器的編程語言主要有梯形圖、______和功能塊圖等。5.工業(yè)機器人的運動自由度是指機器人______的運動參數(shù)。（二）簡答題（共20分）答題要求：本大題共4小題，每小題5分，共20分。簡要回答問題。1.簡述機電一體化系統(tǒng)的概念。2.簡述傳感器的作用和分類。3.簡述步進電機的工作原理。4.簡述工業(yè)機器人的應用領(lǐng)域。（三）分析題（共15分）答題要求：本大題共1小題，共15分。分析以下問題。某機電一體化系統(tǒng)采用直流伺服電機作為執(zhí)行元件，已知電機的額定功率為1kW，額定轉(zhuǎn)速為1500r/min，電樞電阻為0.5Ω?，F(xiàn)要求電機在額定轉(zhuǎn)速下運行，負載轉(zhuǎn)矩為5N·m，求所需的電樞電壓。（四）材料分析題（共10分）答題要求：本大題共2小題，每小題5分，共10分。閱讀以下材料，回答問題。材料：在某自動化生產(chǎn)線上，采用了一臺工業(yè)機器人進行產(chǎn)品的裝配工作。該機器人具有6個運動自由度，能夠完成復雜的裝配任務。在工作過程中，機器人通過傳感器感知周圍環(huán)境，實時調(diào)整自身的動作，以確保裝配的準確性和穩(wěn)定性。同時，該生產(chǎn)線還配備了可編程控制器，用于控制機器人的運動和其他設(shè)備的協(xié)同工作。1.請分析工業(yè)機器人在該自動化生產(chǎn)線上的作用。2.請分析可編程控制器在該生產(chǎn)線中的作用。（五）設(shè)計題（共5分）答題要求：本大題共1小題，共5分。設(shè)計一個簡單的機電一體化系統(tǒng)，要求包括機械本體、電子控制系統(tǒng)、執(zhí)行機構(gòu)和檢測與轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，并簡要說明各部分的作用。答案：1.C2.D3.B4.C5.C6.C7.B8.D9.B10.C11.A12.C13.B14.B15.A16.A17.D18.A19.A20.B填空題答案：1.動力部分2.模擬量、數(shù)字量3.改變電樞回路電阻4.語句表5.末端執(zhí)行器簡答題答案：1.機電一體化系統(tǒng)是將機械技術(shù)、電子技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感測試技術(shù)、電力電子技術(shù)和接口技術(shù)等多學科技術(shù)進行有機結(jié)合，并綜合應用到實際中去的綜合系統(tǒng)。它是在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能上引進電子技術(shù)，并將機械裝置與電子裝置用相關(guān)軟件有機結(jié)合而構(gòu)成系統(tǒng)的總稱。2.傳感器的作用是將被測量的非電量轉(zhuǎn)換成電量，以便于后續(xù)的處理、傳輸、顯示和控制等。分類：按工作原理可分為電阻式、電容式、電感式、壓電式、磁電式等；按被測量可分為位移傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器、速度傳感器等；按輸出信號可分為模擬量傳感器、數(shù)字量傳感器等。3.步進電機是一種將電脈沖信號轉(zhuǎn)換為角位移或線位移的開環(huán)控制電機。當步進驅(qū)動器接收到脈沖信號時，驅(qū)動步進電機按設(shè)定的步距角轉(zhuǎn)動一個角度，每輸入一個脈沖信號，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為步距角。通過控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到準確定位的目的；同時通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的。4.工業(yè)機器人的應用領(lǐng)域包括汽車制造業(yè)、電子電器制造業(yè)、食品加工行業(yè)、物流倉儲行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。在汽車制造業(yè)中用于汽車零部件的裝配、焊接等；在電子電器制造業(yè)中用于電子產(chǎn)品的組裝、檢測等；在物流倉儲行業(yè)中用于貨物的搬運、分揀等。分析題答案：根據(jù)直流伺服電機的轉(zhuǎn)矩公式T=CTΦIa，其中T為轉(zhuǎn)矩，CT為轉(zhuǎn)矩常數(shù)，Φ為磁通，Ia為電樞電流。在額定轉(zhuǎn)速下運行時，負載轉(zhuǎn)矩等于電機輸出轉(zhuǎn)矩，即T=5N·m。已知電機額定功率P=1kW，額定轉(zhuǎn)速n=1500r/min，根據(jù)P=Tn/9550，可得電機的額定轉(zhuǎn)矩Tn=9550P/n=9550×1/1500≈6.37N·m。由于負載轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩，電機可以正常運行。根據(jù)T=CTΦIa，可得Ia=T/CTΦ。又因為電樞電壓U=E+IaRa，其中E為感應電動勢，E=CeΦn，Ce為電動勢常數(shù)。在額定轉(zhuǎn)速下，E=CeΦn=U-IaRa。將Ia=T/CTΦ代入可得U=T/CTΦ×Ra+CeΦn。已知電樞電阻Ra=0.5Ω，可通過查電機手冊得到CT和Ce的值，進而計算出所需的電樞電壓U。材料分析題答案：1.工業(yè)機器人在該自動化生產(chǎn)線上的作用是完成產(chǎn)品的裝配工作。它具有6個運動自由度，能夠靈活地完成復雜的裝配任務，提高了裝配的效率和準確性。同時，通過傳感器感知周圍環(huán)境，實時調(diào)整自身動作，確保了裝配過程的穩(wěn)定性和可靠性。2.可編程控制器在該生產(chǎn)線中的作用是控制機器人的運動和其他設(shè)備的協(xié)同工作。它可以根據(jù)預設(shè)的程序，對機器人的動作進行精確控制，實現(xiàn)產(chǎn)品裝配過程的自動化。同時，還可以與其他設(shè)備進行通信和協(xié)調(diào)，保證整個生產(chǎn)線的高效運行。設(shè)計題答案：設(shè)計一個簡單的機電一體化系統(tǒng)，如自動窗簾控制系統(tǒng)。機械本體為窗簾軌道和安裝支架，用于支撐