2025年大学大四（机械设计）机电一体化综合测试卷

2025年大学大四（机械设计）机电一体化综合测试卷

（考试时间：90分钟满分100分）班级______姓名______第I卷（选择题，共30分）答题要求：本卷共10小题，每小题3分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1.机电一体化系统中，用于将输入的各种指令信息进行综合、分析、判断，并按照预定的规律对系统各部分的工作进行控制与调节的是（）A.机械本体B.检测传感部分C.控制及信息处理单元D.执行机构2.以下哪种传动方式具有传动效率高、结构紧凑、能过载保护等优点（）A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.蜗杆传动3.在机电一体化系统设计中，为提高系统的可靠性，常采用冗余设计，以下属于硬件冗余的是（）A.软件备份B.多CPU系统C.数据备份D.容错算法4.机电一体化产品的设计流程中，概念设计阶段主要任务是（）A.明确产品功能需求B.确定产品总体结构C.进行详细的工程分析D.完成产品原型制作5.步进电机的步距角大小取决于（）A.电源电压B.负载大小C.电机相数和拍数D.电机转速6.传感器的静态特性指标中，反映传感器在多次测量过程中输出量的重复变化程度的是（）A.线性度B.迟滞C.重复性D.精度7.机电一体化系统中，用于实现能量转换和传递，完成各种机械运动的部分是（）A.机械本体B.检测传感部分C.控制及信息处理单元D.执行机构8.以下哪种控制算法常用于位置控制，具有响应速度快、抗干扰能力强等优点（）A.PID控制B.模糊控制C.神经网络控制D.滑模变结构控制9.在设计机电一体化系统时，考虑系统的动态特性，主要是为了（）A.提高系统的精度B.增强系统的稳定性C.降低系统成本D.减轻系统重量10.机电一体化产品的核心技术是（）A.机械技术B.电子技术C.计算机与信息处理技术D.自动控制技术第II卷（非选择题，共70分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分。请将答案填写在题中的横线上。1.机电一体化系统的五大组成要素是机械本体、检测传感部分、控制及信息处理单元、______和动力源。2.齿轮传动的失效形式主要有齿面接触疲劳点蚀、齿面磨损、齿面胶合、______和塑性变形等。3.传感器按照工作原理可分为电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、______、热电式传感器等。4.机电一体化系统设计中，常用的优化设计方法有______优化设计、可靠性优化设计、动态优化设计等。5.工业机器人的主要技术参数包括自由度、重复定位精度、______、承载能力等。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分。简要回答问题。1.简述机电一体化产品的特点。2.说明步进电机的工作原理。3.简述传感器在机电一体化系统中的作用。4.简述机电一体化系统设计的一般步骤。（三）分析题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。请对给定的问题进行分析解答。某机电一体化系统采用直流电动机作为执行机构，已知电动机的额定功率为5kW，额定转速为1500r/min，额定电压为220V，现要设计一个调速系统，要求调速范围为500-1500r/min，调速精度为±1%。请分析并选择合适的调速方法，并说明理由。（四）设计题（共15分）答题要求：本大题共1小题，15分。根据给定的任务进行设计。设计一个基于PLC控制的自动售货机系统，要求实现以下功能：1.能够识别1元、5元、10元的纸币。2.根据顾客选择的商品价格进行找零。3.能够显示商品名称、价格和剩余金额。4.具有故障报警功能。请画出系统的总体结构框图，并简要说明各部分的功能。（五）综合应用题（共20分）答题要求：本大题共1小题，20分。结合实际应用场景进行综合分析解答。某工厂生产一种机械零件，要求零件的尺寸精度为±0.05mm。现采用一台数控机床进行加工，已知该机床的定位精度为±（0.01+0.002L）mm（L为行程长度，单位：m），重复定位精度为±0.005mm。请分析该机床是否满足加工要求，并说明理由。若不满足，应采取哪些措施来提高加工精度？答案：第I卷选择题答案：1.C2.D3.B4.B5.C6.C7.D8.A9.B10.C第II卷填空题答案：1.执行机构2.轮齿折断3.压电式传感器4.静态5.定位精度简答题答案：1.机电一体化产品的特点有：功能多样化、智能化程度高、可靠性高、具有良好的人机界面、便于实现生产过程自动化等。2.步进电机是一种将电脉冲信号转换成相应角位移或线位移的电动机。每输入一个脉冲信号，转子就转动一个固定的角度，这个角度称为步距角。3.传感器在机电一体化系统中的作用是检测系统运行过程中的各种物理量、化学量等信息，并将其转换为电信号，以便控制系统进行处理和决策。4.机电一体化系统设计的一般步骤为：需求分析、概念设计、详细设计、综合评价与决策、产品制造与调试。分析题答案：可采用脉宽调制（PWM）调速方法。理由：PWM调速方法具有调速范围宽、调速精度高、效率高、动态响应快等优点，能够满足该系统的调速要求。通过改变PWM信号的占空比来调节电动机的转速，可实现平滑调速。设计题答案：总体结构框图包括纸币识别模块、PLC控制器、找零模块、显示模块、报警模块等。纸币识别模块识别纸币面额；PLC控制器根据商品价格和投入纸币金额进行运算并控制找零等操作；找零模块进行找零；显示模块显示商品信息和金额；报警模块在故