2025年大学机电技术应用（机电系统设计）试题及答案

2025年大学机电技术应用（机电系统设计）试题及答案

（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：每题只有一个正确答案，请将正确答案的序号填在括号内。(总共10题，每题3分)w1.机电一体化系统中，机械传动部件的作用不包括以下哪一项？（）A.传递能量B.传递运动C.提高系统稳定性D.改变运动形式w2.以下哪种传感器不属于位置传感器？（）A.光栅尺B.磁电式传感器C.光电编码器D.超声波传感器w3.机电一体化系统设计中，优化系统性能的关键环节是（）A.总体设计B.详细设计C.接口设计D.可靠性设计w4.步进电机的步距角精度主要取决于（）A.电机的制造工艺B.驱动电源的性能C.负载的大小D.控制系统的精度w5.在机电一体化系统中，PID控制器属于（）A.开环控制系统B.闭环控制系统C.复合控制系统D.智能控制系统w6.以下哪种传动方式具有传动效率高、结构紧凑的特点？（）A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.蜗杆传动w7.机电一体化系统的核心是（）A.机械本体B.传感器C.控制器D.执行元件w8.工业机器人的手臂通常采用（）结构。A.串联B.并联C.混联D.复合联w9.以下哪种材料常用于制造机电一体化系统中的弹性元件？（）A.铝合金B.铜合金C.弹簧钢D.不锈钢w10.机电一体化系统设计时，应遵循的首要原则是（）A.实用性原则B.可靠性原则C.经济性原则D.创新性原则第II卷（非选择题共70分）w11.（10分）简述机电一体化系统的组成部分及其相互关系。w12.（15分）说明传感器在机电一体化系统中的作用，并举例说明几种常见传感器的工作原理。w13.（15分）材料：某机电一体化产品需要实现精确的位置控制，采用步进电机作为执行元件。已知步进电机的步距角为1.8°，要求系统的定位精度达到±0.05mm。问题：若丝杆的导程为5mm，计算需要多少个脉冲才能实现±0.05mm的位移？并简述提高步进电机定位精度的方法。w14.（15分）材料：在一个自动化生产线上，需要设计一个机电一体化控制系统来控制物料的输送和加工过程。该生产线包括输送带、加工设备和检测装置等。问题：请设计一个简单的控制系统方案，说明系统的组成部分、工作原理以及各部分之间的协调配合。w15.（15分）材料：某企业计划开发一款新型的机电一体化产品，要求产品具有高效、节能、智能化等特点。问题：请阐述在产品设计过程中，如何综合考虑机械、电子、控制等多方面因素，以实现产品的性能目标，并举例说明可能采用的技术手段。答案：w1.Cw2.Dw3.Aw4.Aw5.Bw6.Cw7.Cw8.Aw9.Cw10.Aw11.机电一体化系统由机械本体、传感器、控制器、执行元件和接口等部分组成。机械本体提供支撑和运动基础；传感器检测系统的各种参数；控制器根据传感器信号进行分析处理并发出控制指令；执行元件执行控制器的指令实现相应动作；接口则实现各部分之间的信息传递和匹配。它们相互协作，共同完成系统的功能。w12.传感器在机电一体化系统中用于检测各种物理量、化学量和生物量等，并将其转换为电信号，为系统提供信息。常见传感器如光电编码器，通过光电转换原理，将轴的旋转角度或速度转换为脉冲信号；应变片利用应变与电阻变化的关系，测量力等物理量引起的应变。w13.丝杆导程为5mm，步距角为1.8°，则每个脉冲的位移为5×1.8°/360°=0.025mm。实现±0.05mm位移需要的脉冲数为0.05/0.025=2个脉冲。提高步进电机定位精度的方法有：采用细分电路提高步距角分辨率；优化机械传动部件减少传动误差；提高控制系统的精度和稳定性。w14.控制系统由控制器、传感器、执行器等组成。传感器检测物料位置和加工状态等信号传至控制器，控制器分析处理后发出指令给执行器控制输送带速度、加工设备启停等。例如物料到达指定位置，位置传感器检测到信号传至控制器，控制器控制输送带停止，启动加工设备进行加工，加工完成检测装置检测合格后，控制器控制输送带继续输送成品。w15.在设计过程中，机械方面要优化结构减轻重量提高效率；电子