2025年高职机电一体化技术（机电技术专题）试题及答案

2025年高职机电一体化技术（机电技术专题）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40分）答题要求：本大题共20小题，每小题2分，共40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，请将正确答案的序号填在括号内。1.机电一体化系统中，机械本体的功能不包括（）A.支撑B.连接C.执行D.导向2.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.编码器D.超声波传感器3.机电一体化系统的核心是（）A.机械本体B.电子控制系统C.动力部分D.执行机构4.步进电机的步距角取决于（）A.电源电压B.脉冲频率C.电机相数、通电方式和转子齿数D.负载大小5.直流伺服电机的调速方法不包括（）A.改变电枢电压B.改变励磁磁通C.改变电机极对数D.改变电枢回路电阻6.以下哪种传动方式具有传动效率高、结构紧凑等优点（）A.带传动B.链传动C.齿轮传动D.蜗杆传动7.机电一体化系统设计中，可靠性设计主要考虑（）A.系统的精度B.系统的寿命C.系统的抗干扰能力D.系统的成本8.可编程控制器的编程语言不包括（）A.梯形图B.语句表C.流程图D.汇编语言9.工业机器人的手部通常由（）组成。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.传感器的静态特性指标不包括（）A.线性度B.灵敏度C.响应时间D.重复性11.交流伺服电机的调速方法主要是（）A.改变电源频率B.改变电枢电压C.改变励磁磁通D.改变电机极对数12.以下哪种联轴器属于刚性联轴器（）A.弹性套柱销联轴器B.弹性柱销联轴器C.凸缘联轴器D.滑块联轴器13.机电一体化系统中，检测与转换环节的作用是（）A.对系统的输出进行检测和转换B.对系统的输入进行检测和转换C.对系统的运行状态进行检测和转换D.对系统的能量进行检测和转换14.步进电机的转速与（）有关。A.电源电压B.脉冲频率C.电机相数D.负载大小15.直流电动机的调速范围通常用（）来表示。A.调速比B.调速范围C.调速精度D.调速效率16.以下哪种传感器属于温度传感器（）A.热电偶B.超声波传感器C.光纤传感器D.霍尔传感器17.机电一体化系统设计中，优化设计的目的是（）A.提高系统的性能B.降低系统的成本C.提高系统的可靠性D.以上都是18.可编程控制器的输入输出点数通常用（）来表示。A.I/O点数B.输入点数C.输出点数D.控制点数19.工业机器人的控制系统主要由（）组成。A.控制器、驱动器和传感器B.控制器、执行器和传感器C.控制器、驱动器和执行器D.控制器、电源和传感器20.传感器的动态特性指标包括（）A.线性度、灵敏度和重复性B.响应时间、上升时间和超调量C.线性度、响应时间和重复性D.灵敏度、响应时间和超调量第II卷（非选择题共60分）（一）填空题（共10分）答题要求：本大题共5小题，每小题2分，共10分。请将正确答案填在横线上。1.机电一体化系统的五大组成要素是机械本体、电子控制系统、______、执行机构和检测与转换环节。2.传感器的输出信号有______、______和开关量等类型。3.直流伺服电机的调速方法有改变电枢电压调速、改变励磁磁通调速和______调速。4.可编程控制器的编程语言主要有梯形图、______和功能块图等。5.工业机器人的运动自由度是指机器人______的运动参数。（二）简答题（共20分）答题要求：本大题共4小题，每小题5分，共20分。简要回答问题。1.简述机电一体化系统的概念。2.简述传感器的作用和分类。3.简述步进电机的工作原理。4.简述工业机器人的应用领域。（三）分析题（共15分）答题要求：本大题共1小题，共15分。分析以下问题。某机电一体化系统采用直流伺服电机作为执行元件，已知电机的额定功率为1kW，额定转速为1500r/min，电枢电阻为0.5Ω。现要求电机在额定转速下运行，负载转矩为5N·m，求所需的电枢电压。（四）材料分析题（共10分）答题要求：本大题共2小题，每小题5分，共10分。阅读以下材料，回答问题。材料：在某自动化生产线上，采用了一台工业机器人进行产品的装配工作。该机器人具有6个运动自由度，能够完成复杂的装配任务。在工作过程中，机器人通过传感器感知周围环境，实时调整自身的动作，以确保装配的准确性和稳定性。同时，该生产线还配备了可编程控制器，用于控制机器人的运动和其他设备的协同工作。1.请分析工业机器人在该自动化生产线上的作用。2.请分析可编程控制器在该生产线中的作用。（五）设计题（共5分）答题要求：本大题共1小题，共5分。设计一个简单的机电一体化系统，要求包括机械本体、电子控制系统、执行机构和检测与转换环节，并简要说明各部分的作用。答案：1.C2.D3.B4.C5.C6.C7.B8.D9.B10.C11.A12.C13.B14.B15.A16.A17.D18.A19.A20.B填空题答案：1.动力部分2.模拟量、数字量3.改变电枢回路电阻4.语句表5.末端执行器简答题答案：1.机电一体化系统是将机械技术、电子技术、信息技术、自动控制技术、传感测试技术、电力电子技术和接口技术等多学科技术进行有机结合，并综合应用到实际中去的综合系统。它是在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能上引进电子技术，并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合而构成系统的总称。2.传感器的作用是将被测量的非电量转换成电量，以便于后续的处理、传输、显示和控制等。分类：按工作原理可分为电阻式、电容式、电感式、压电式、磁电式等；按被测量可分为位移传感器、压力传感器、温度传感器、速度传感器等；按输出信号可分为模拟量传感器、数字量传感器等。3.步进电机是一种将电脉冲信号转换为角位移或线位移的开环控制电机。当步进驱动器接收到脉冲信号时，驱动步进电机按设定的步距角转动一个角度，每输入一个脉冲信号，转子就转动一个固定的角度，称为步距角。通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的；同时通过控制脉冲频率来控制电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。4.工业机器人的应用领域包括汽车制造业、电子电器制造业、食品加工行业、物流仓储行业、医疗行业、航空航天等领域。在汽车制造业中用于汽车零部件的装配、焊接等；在电子电器制造业中用于电子产品的组装、检测等；在物流仓储行业中用于货物的搬运、分拣等。分析题答案：根据直流伺服电机的转矩公式T=CTΦIa，其中T为转矩，CT为转矩常数，Φ为磁通，Ia为电枢电流。在额定转速下运行时，负载转矩等于电机输出转矩，即T=5N·m。已知电机额定功率P=1kW，额定转速n=1500r/min，根据P=Tn/9550，可得电机的额定转矩Tn=9550P/n=9550×1/1500≈6.37N·m。由于负载转矩小于额定转矩，电机可以正常运行。根据T=CTΦIa，可得Ia=T/CTΦ。又因为电枢电压U=E+IaRa，其中E为感应电动势，E=CeΦn，Ce为电动势常数。在额定转速下，E=CeΦn=U-IaRa。将Ia=T/CTΦ代入可得U=T/CTΦ×Ra+CeΦn。已知电枢电阻Ra=0.5Ω，可通过查电机手册得到CT和Ce的值，进而计算出所需的电枢电压U。材料分析题答案：1.工业机器人在该自动化生产线上的作用是完成产品的装配工作。它具有6个运动自由度，能够灵活地完成复杂的装配任务，提高了装配的效率和准确性。同时，通过传感器感知周围环境，实时调整自身动作，确保了装配过程的稳定性和可靠性。2.可编程控制器在该生产线中的作用是控制机器人的运动和其他设备的协同工作。它可以根据预设的程序，对机器人的动作进行精确控制，实现产品装配过程的自动化。同时，还可以与其他设备进行通信和协调，保证整个生产线的高效运行。设计题答案：设计一个简单的机电一体化系统，如自动窗帘控制系统。机械本体为窗帘轨道和安装支架，用于支撑