2025年大學(xué)本科（機(jī)械電子工程）機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段測(cè)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：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的。1.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，機(jī)械本體的主要功能不包括以下哪一項(xiàng)？A.支承功能B.傳遞運(yùn)動(dòng)功能C.控制功能D.執(zhí)行功能2.以下哪種傳感器不屬于機(jī)電一體化系統(tǒng)常用的傳感器類型？A.溫度傳感器B.壓力傳感器C.流量傳感器D.視覺(jué)傳感器3.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，微處理器的主要作用是？A.執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)B.處理傳感器信號(hào)并進(jìn)行控制決策C.提供動(dòng)力D.存儲(chǔ)數(shù)據(jù)4.滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率一般在？A.50%-60%B.60%-70%C.70%-80%D.85%-95%5.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.負(fù)載大小C.控制方式D.電源電壓6.機(jī)電一體化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程中，首先要進(jìn)行的是？A.總體方案設(shè)計(jì)B.詳細(xì)設(shè)計(jì)C.需求分析D.性能測(cè)試7.以下哪種傳動(dòng)方式具有過(guò)載保護(hù)功能？A.齒輪傳動(dòng)B.鏈傳動(dòng)C.帶傳動(dòng)D.蝸桿傳動(dòng)8.機(jī)電一體化系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)一般是？A.水B.液壓油C.空氣D.潤(rùn)滑油9.智能控制系統(tǒng)的特點(diǎn)不包括？A.自適應(yīng)性B.自組織性C.精確性D.學(xué)習(xí)能力10.機(jī)電一體化產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則不包括？A.機(jī)電互補(bǔ)原則B.功能優(yōu)化原則C.自動(dòng)化原則D.個(gè)性化原則第II卷（非選擇題共70分）11.（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。12.（15分）分析傳感器在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的作用，并舉例說(shuō)明一種常用傳感器的工作原理。13.（15分）闡述機(jī)電一體化系統(tǒng)中機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求。14.（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。已知該產(chǎn)品采用步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，通過(guò)滾珠絲杠副傳動(dòng)。要求設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)其位置控制功能。問(wèn)題：請(qǐng)簡(jiǎn)述該控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，包括控制算法的選擇、傳感器的應(yīng)用以及如何保證位置控制的精度。15.（15分）材料：在設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)時(shí)，考慮到系統(tǒng)的工作環(huán)境較為惡劣，需要承受較大的振動(dòng)和沖擊。問(wèn)題：請(qǐng)從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的角度，闡述如何提高系統(tǒng)的抗振性和抗沖擊能力。答案：1.C2.C3.B4.D5.A6.C7.C8.B9.C10.D11.機(jī)電一體化系統(tǒng)由機(jī)械本體、傳感器、微處理器、接口電路、驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等部分組成。機(jī)械本體提供支承和傳遞運(yùn)動(dòng)功能；傳感器檢測(cè)系統(tǒng)的各種物理量并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；微處理器處理傳感器信號(hào)并進(jìn)行控制決策；接口電路實(shí)現(xiàn)各部分之間的信號(hào)匹配和轉(zhuǎn)換；驅(qū)動(dòng)電路為執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力；執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成具體的動(dòng)作。各部分相互協(xié)作，傳感器將信息傳遞給微處理器，微處理器根據(jù)信息通過(guò)接口電路和驅(qū)動(dòng)電路控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，機(jī)械本體為整個(gè)系統(tǒng)提供基礎(chǔ)支撐。12.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，以便進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)。例如，光電傳感器利用光電器件將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。工作原理是：當(dāng)光照射到光電元件上時(shí)，其內(nèi)部的電子吸收光子能量產(chǎn)生光電效應(yīng)，從而使元件的電學(xué)性能發(fā)生變化，如電阻變化、電流變化等，進(jìn)而輸出與光強(qiáng)相關(guān)的電信號(hào)。13.機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求包括：傳動(dòng)精度高，以保證系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度；傳動(dòng)效率高，減少能量損耗；承載能力強(qiáng)，能夠承受系統(tǒng)工作時(shí)的負(fù)載；工作平穩(wěn)，減少振動(dòng)和沖擊；結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝和布置；可靠性高，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定工作；易于維護(hù)，方便維修和更換零部件。14.設(shè)計(jì)思路如下：控制算法可選擇步進(jìn)電機(jī)細(xì)分控制算法，提高步進(jìn)電機(jī)的步距精度。選用光電編碼器作為位置傳感器，實(shí)時(shí)反饋電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)位置。通過(guò)閉環(huán)控制方式，將編碼器反饋的位置信號(hào)與設(shè)定值比較，偏差經(jīng)控制器處理后驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，保證位置控制精度。同時(shí)，優(yōu)化滾珠絲杠副的參數(shù)，減少傳動(dòng)誤差，進(jìn)一步提高位置控制精度。15.從機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)角度，可采取以下措施提高抗振性和抗沖擊能力。增加結(jié)構(gòu)的剛度，合理設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸，采用加強(qiáng)筋等方式提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛性。選用合適的材料，如高強(qiáng)度合金鋼等，提高材料的韌性