2025年大学本科（机械电子工程）机电一体化系统设计阶段测试题及答案

2025年大学本科（机械电子工程）机电一体化系统设计阶段测试题及答案

（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：本大题共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，机械本体的主要功能不包括以下哪一项？A.支承功能B.传递运动功能C.控制功能D.执行功能2.以下哪种传感器不属于机电一体化系统常用的传感器类型？A.温度传感器B.压力传感器C.流量传感器D.视觉传感器3.机电一体化系统中，微处理器的主要作用是？A.执行机械运动B.处理传感器信号并进行控制决策C.提供动力D.存储数据4.滚珠丝杠副的传动效率一般在？A.50%-60%B.60%-70%C.70%-80%D.85%-95%5.步进电机的步距角精度主要取决于？A.电机的制造工艺B.负载大小C.控制方式D.电源电压6.机电一体化系统的设计流程中，首先要进行的是？A.总体方案设计B.详细设计C.需求分析D.性能测试7.以下哪种传动方式具有过载保护功能？A.齿轮传动B.链传动C.带传动D.蜗杆传动8.机电一体化系统中，液压系统的工作介质一般是？A.水B.液压油C.空气D.润滑油9.智能控制系统的特点不包括？A.自适应性B.自组织性C.精确性D.学习能力10.机电一体化产品的设计应遵循的原则不包括？A.机电互补原则B.功能优化原则C.自动化原则D.个性化原则第II卷（非选择题共70分）11.（10分）简述机电一体化系统的组成部分及其相互关系。12.（15分）分析传感器在机电一体化系统中的作用，并举例说明一种常用传感器的工作原理。13.（15分）阐述机电一体化系统中机械传动机构的设计要求。14.（15分）材料：某机电一体化产品需要实现精确的位置控制。已知该产品采用步进电机作为执行元件，通过滚珠丝杠副传动。要求设计一个控制系统来实现其位置控制功能。问题：请简述该控制系统的设计思路，包括控制算法的选择、传感器的应用以及如何保证位置控制的精度。15.（15分）材料：在设计一个机电一体化系统时，考虑到系统的工作环境较为恶劣，需要承受较大的振动和冲击。问题：请从机械结构设计的角度，阐述如何提高系统的抗振性和抗冲击能力。答案：1.C2.C3.B4.D5.A6.C7.C8.B9.C10.D11.机电一体化系统由机械本体、传感器、微处理器、接口电路、驱动电路和执行机构等部分组成。机械本体提供支承和传递运动功能；传感器检测系统的各种物理量并转化为电信号；微处理器处理传感器信号并进行控制决策；接口电路实现各部分之间的信号匹配和转换；驱动电路为执行机构提供动力；执行机构完成具体的动作。各部分相互协作，传感器将信息传递给微处理器，微处理器根据信息通过接口电路和驱动电路控制执行机构动作，机械本体为整个系统提供基础支撑。12.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，以便进行控制和监测。例如，光电传感器利用光电器件将光信号转换为电信号。工作原理是：当光照射到光电元件上时，其内部的电子吸收光子能量产生光电效应，从而使元件的电学性能发生变化，如电阻变化、电流变化等，进而输出与光强相关的电信号。13.机械传动机构的设计要求包括：传动精度高，以保证系统的运动精度；传动效率高，减少能量损耗；承载能力强，能够承受系统工作时的负载；工作平稳，减少振动和冲击；结构紧凑，便于安装和布置；可靠性高，能够长期稳定工作；易于维护，方便维修和更换零部件。14.设计思路如下：控制算法可选择步进电机细分控制算法，提高步进电机的步距精度。选用光电编码器作为位置传感器，实时反馈电机的转动位置。通过闭环控制方式，将编码器反馈的位置信号与设定值比较，偏差经控制器处理后驱动步进电机，保证位置控制精度。同时，优化滚珠丝杠副的参数，减少传动误差，进一步提高位置控制精度。15.从机械结构设计角度，可采取以下措施提高抗振性和抗冲击能力。增加结构的刚度，合理设计机械结构的形状和尺寸，采用加强筋等方式提高结构的强度和刚性。选用合适的材料，如高强度合金钢等，提高材料的韧性