2026年機(jī)械原理+自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)題庫(kù)一、單選題（每題2分，共20題）1.在連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，若要求實(shí)現(xiàn)精確的軌跡運(yùn)動(dòng)，通常采用哪種機(jī)構(gòu)？A.齒輪機(jī)構(gòu)B.凸輪機(jī)構(gòu)C.齒條機(jī)構(gòu)D.平行四邊形機(jī)構(gòu)2.在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，PLC（可編程邏輯控制器）主要用于哪種控制任務(wù)？A.高精度運(yùn)動(dòng)控制B.數(shù)據(jù)采集與分析C.邏輯順序控制D.復(fù)雜算法運(yùn)算3.機(jī)械系統(tǒng)中的飛輪主要作用是？A.增大摩擦力B.提高傳動(dòng)效率C.平衡振動(dòng)和沖擊D.減少能量損耗4.在液壓系統(tǒng)中，節(jié)流閥的主要功能是？A.控制系統(tǒng)壓力B.控制流量C.防止液壓沖擊D.排除空氣5.工業(yè)機(jī)器人常用的傳感器類(lèi)型不包括？A.觸覺(jué)傳感器B.磁力傳感器C.視覺(jué)傳感器D.接近傳感器6.在伺服系統(tǒng)中，PID控制器中的“D”代表什么？A.比例（Proportional）B.積分（Integral）C.微分（Derivative）D.比例-積分（Proportional-Integral）7.機(jī)械系統(tǒng)的剛度通常用哪種參數(shù)表示？A.頻率B.力矩C.應(yīng)力D.彈性模量8.在自動(dòng)化包裝生產(chǎn)線中，哪種傳感器常用于檢測(cè)產(chǎn)品是否存在？A.紅外傳感器B.超聲波傳感器C.電磁傳感器D.溫度傳感器9.機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中，V帶傳動(dòng)相比平帶傳動(dòng)的主要優(yōu)勢(shì)是？A.傳動(dòng)效率更高B.適用于大中心距C.承載能力更強(qiáng)D.結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單10.在工業(yè)自動(dòng)化中，SCADA系統(tǒng)主要用于？A.設(shè)備故障診斷B.過(guò)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控C.運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃D.機(jī)器人路徑優(yōu)化二、多選題（每題3分，共10題）1.機(jī)械系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)分析通常包括哪些內(nèi)容？A.力矩計(jì)算B.速度分析C.位移分析D.能量損失2.自動(dòng)化生產(chǎn)線中常見(jiàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有？A.電機(jī)B.液壓缸C.電磁閥D.步進(jìn)電機(jī)3.凸輪機(jī)構(gòu)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)包括？A.基圓半徑B.升程C.行程速度變化系數(shù)D.推程角4.PLC控制系統(tǒng)常用的輸入/輸出模塊有？A.數(shù)字量輸入模塊B.模擬量輸出模塊C.接觸器輸出模塊D.光電編碼器模塊5.機(jī)械系統(tǒng)中的摩擦損失主要來(lái)自？A.接觸面粗糙度B.運(yùn)動(dòng)部件的慣性C.潤(rùn)滑不良D.傳動(dòng)間隙6.伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)通常包括？A.響應(yīng)時(shí)間B.穩(wěn)定裕度C.精度D.承載能力7.工業(yè)機(jī)器人常用的末端執(zhí)行器有？A.夾爪B.吸盤(pán)C.鉆頭D.掃描儀8.液壓系統(tǒng)中的壓力控制元件包括？A.溢流閥B.減壓閥C.順序閥D.節(jié)流閥9.機(jī)械疲勞破壞的主要特征是？A.突發(fā)性斷裂B.裂紋擴(kuò)展C.材料軟化D.局部應(yīng)力集中10.自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)常用的設(shè)備有？A.AGV（自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)）B.ASRS（自動(dòng)存儲(chǔ)與檢索系統(tǒng)）C.分揀機(jī)D.機(jī)械臂三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共6題）1.簡(jiǎn)述連桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置及其消除方法。2.解釋液壓系統(tǒng)中“液壓沖擊”現(xiàn)象及其防護(hù)措施。3.PLC控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)相比有哪些優(yōu)勢(shì)？4.機(jī)械系統(tǒng)剛度不足會(huì)導(dǎo)致哪些問(wèn)題？如何提高系統(tǒng)剛度？5.什么是伺服系統(tǒng)的“帶寬”？其大小對(duì)系統(tǒng)性能有何影響？6.在自動(dòng)化生產(chǎn)線中，如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋？四、計(jì)算題（每題10分，共4題）1.某連桿機(jī)構(gòu)的曲柄長(zhǎng)度為100mm，連桿長(zhǎng)度為300mm，試計(jì)算當(dāng)曲柄轉(zhuǎn)角為30°時(shí)，連桿的角速度和角加速度。（假設(shè)輸入轉(zhuǎn)速為1000r/min）2.液壓系統(tǒng)中的液壓缸直徑為100mm，活塞桿直徑為50mm，輸入壓力為5MPa，試計(jì)算活塞桿能產(chǎn)生的推力。（假設(shè)無(wú)泄漏）3.某伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=10/(s2+2s+10)，試求該系統(tǒng)的阻尼比ζ和自然頻率ωn。4.一個(gè)機(jī)械臂的末端執(zhí)行器需要以0.1m/s的速度沿直線運(yùn)動(dòng)，若其傳動(dòng)比i=50，輸入電機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min，試計(jì)算電機(jī)輸出軸的角速度。五、設(shè)計(jì)題（每題15分，共2題）1.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)化分揀裝置，要求能夠根據(jù)產(chǎn)品的高度自動(dòng)分揀到不同軌道，畫(huà)出系統(tǒng)示意圖并說(shuō)明主要部件的功能。2.設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)械臂的軌跡規(guī)劃方案，要求機(jī)械臂從原點(diǎn)（0,0,0）運(yùn)動(dòng)到目標(biāo)點(diǎn)（1,1,1），路徑需經(jīng)過(guò)Z軸正方向，說(shuō)明運(yùn)動(dòng)學(xué)模型和關(guān)鍵控制參數(shù)。答案與解析一、單選題1.B（凸輪機(jī)構(gòu)常用于精確軌跡運(yùn)動(dòng)控制）2.C（PLC主要執(zhí)行邏輯順序控制）3.C（飛輪通過(guò)儲(chǔ)能平抑振動(dòng)和沖擊）4.B（節(jié)流閥通過(guò)調(diào)節(jié)閥口面積控制流量）5.B（磁力傳感器非機(jī)器人常用類(lèi)型）6.C（PID中的“D”代表微分）7.D（剛度用彈性模量表示）8.A（紅外傳感器適用于產(chǎn)品檢測(cè)）9.C（V帶承載能力更強(qiáng)）10.B（SCADA用于過(guò)程數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控）二、多選題1.A,B,C（動(dòng)力學(xué)分析包括力矩、速度、位移）2.A,B,D（電機(jī)、液壓缸、步進(jìn)電機(jī)為常見(jiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)）3.A,B,C（凸輪設(shè)計(jì)關(guān)鍵參數(shù)為基圓半徑、升程、行程速度變化系數(shù)）4.A,B,C（PLC常用數(shù)字量輸入、模擬量輸出、接觸器輸出）5.A,C,D（摩擦損失與接觸面粗糙度、潤(rùn)滑、傳動(dòng)間隙有關(guān)）6.A,B,C（伺服系統(tǒng)性能指標(biāo)包括響應(yīng)時(shí)間、穩(wěn)定裕度、精度）7.A,B,C（夾爪、吸盤(pán)、鉆頭為常見(jiàn)末端執(zhí)行器）8.A,B,C（壓力控制元件包括溢流閥、減壓閥、順序閥）9.B,D（疲勞破壞特征為裂紋擴(kuò)展、局部應(yīng)力集中）10.A,B,C（AGV、ASRS、分揀機(jī)為自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備）三、簡(jiǎn)答題1.死點(diǎn)位置：連桿機(jī)構(gòu)在某些位置時(shí)，輸入軸的驅(qū)動(dòng)力無(wú)法有效傳遞到輸出軸，導(dǎo)致輸出卡死。消除方法：增加輔助機(jī)構(gòu)（如彈簧）、改變驅(qū)動(dòng)方式（如采用偏心輪）。2.液壓沖擊：液壓系統(tǒng)快速變載時(shí)，油液動(dòng)能轉(zhuǎn)化為壓力能導(dǎo)致瞬時(shí)高壓。防護(hù)措施：安裝蓄能器、限壓閥、緩速閥。3.PLC優(yōu)勢(shì)：可編程、靈活、可靠性高、易于維護(hù)。4.剛度不足問(wèn)題：振動(dòng)加劇、變形增大、精度下降。提高方法：選用高強(qiáng)度材料、增加支撐結(jié)構(gòu)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)布局。5.帶寬：系統(tǒng)響應(yīng)快速變化信號(hào)的能力。影響：帶寬越高，響應(yīng)越快，但易受噪聲干擾。6.實(shí)時(shí)監(jiān)控與反饋：通過(guò)傳感器采集數(shù)據(jù)，PLC或DCS處理并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，形成閉環(huán)系統(tǒng)。四、計(jì)算題1.角速度ω=2π×1000/60=104.7rad/s角加速度α=2×π×1000×(30°×π/180)/60≈0.95rad/s22.推力F=π×(0.1)2×5×10^6≈1570kN3.ζ=1/(2√(10/10))=0.5,ωn=√10≈3.16rad/s4.角速度ω=2π×1500/60=157rad/s,輸出軸角速度=157/50=3.14rad/s五、設(shè)計(jì)題1.分揀裝置示意圖：-輸入傳送帶