2026年机械设计工程师自动化设备设计与维护专项题库

2026年机械设计工程师自动化设备设计与维护专项题库一、单选题（每题2分，共20题）注：每题只有一个正确答案。1.在自动化生产线中，PLC（可编程逻辑控制器）主要用于控制系统的（）。A.机械传动B.电气驱动C.流程逻辑运算D.传感器信号采集2.设计自动化设备时，优先选用伺服电机而非步进电机的场景是（）。A.对精度要求不高的间歇性运动B.需要高响应速度的连续运动C.低成本轻负载应用D.长时间空载运行3.气缸在自动化设备中常用于执行直线运动，其选型时需重点考虑（）。A.压缩空气压力B.液压系统兼容性C.防护等级IP等级D.电机功率匹配4.维护自动化设备时，发现伺服电机报警代码“Err-0501”，最可能的原因是（）。A.电机过载B.编码器信号丢失C.电源电压异常D.传动链条松动5.在自动化设备中，伺服驱动器的“增益”（Gain）参数主要用于（）。A.调节电流输出B.优化动态响应性能C.降低系统噪声D.减少发热量6.设计自动化设备时，若需实现快速定位功能，应优先考虑（）。A.气缸+凸轮机构B.伺服电机+滚珠丝杠C.步进电机+同步带D.齿轮齿条传动7.在工业机器人关节设计中，选择谐波减速器的主要优势是（）。A.高刚性B.低惯量比C.高效率D.长寿命8.自动化设备中，传感器选型时需考虑“防护等级”（IP等级），其中IP67的含义是（）。A.防尘防滴溅B.完全防水防尘C.仅防尘D.仅防滴溅9.设计机械臂时，若负载较重且运动范围大，应优先考虑（）。A.六轴机器人B.SCARA机器人C.二爪机械手D.螺旋升降机构10.在自动化设备维护中，发现气动系统压力不足，可能的原因不包括（）。A.空压机故障B.管路泄漏C.气缸内冷凝水过多D.伺服电机驱动器异常二、多选题（每题3分，共10题）注：每题至少有两个正确答案。1.设计自动化设备时，需考虑机械结构的刚度，其影响因素包括（）。A.材料弹性模量B.连接方式（螺栓/焊接）C.运动部件质量D.防护等级2.在伺服系统调试中，常见的参数优化指标包括（）。A.位置响应时间B.跟踪误差C.过冲量D.电流谐波3.自动化设备中，气动系统的常见故障排查步骤包括（）。A.检查气源压力B.测量气缸动作速度C.检查电磁阀线圈电阻D.校准PLC输入信号4.设计机械臂时，需考虑的负载特性参数包括（）。A.负载质量B.负载惯量C.负载旋转半径D.负载中心高度5.在自动化设备中，传感器信号干扰的常见来源包括（）。A.动力线电磁干扰B.接线屏蔽不良C.传感器供电不稳D.环境温度过高6.维护工业机器人时，常见的故障代码“Err-0302”可能涉及（）。A.伺服过载B.编码器故障C.通信中断D.安全门未关闭7.设计自动化设备时，若需实现高精度定位，应考虑（）。A.精密滚珠丝杠B.高分辨率编码器C.液压驱动系统D.多级齿轮减速8.在气动系统中，常用气动元件包括（）。A.气缸B.电磁阀C.节流阀D.伺服电机9.机械臂的动力学分析需考虑（）。A.运动速度B.负载分布C.传动链刚度D.电机扭矩10.自动化设备的设计需符合（）。A.安全标准（如ISO13849）B.工艺要求（如节拍时间）C.成本预算D.环境适应性（如防爆/防腐蚀）三、判断题（每题1分，共10题）注：正确划“√”，错误划“×”。1.伺服电机比步进电机更适合低速重载应用。（×）2.气动系统的压缩空气必须经过干燥过滤才能使用。（√）3.机械臂的“关节刚度”越高，抗振动能力越强。（√）4.PLC程序中，定时器（TON）用于执行一次性延时任务。（×）5.传感器信号传输时，长距离布线应优先选用屏蔽电缆。（√）6.工业机器人六轴设计比四轴机器人更灵活，但成本更高。（√）7.自动化设备的防护等级IP54表示可防尘且能防喷水。（√）8.维护伺服系统时，定期清理电机散热风扇可防止过热报警。（√）9.设计气动系统时，快速响应优先于节能性。（×）10.机械臂的“工作空间”是指其可达的最大范围。（√）四、简答题（每题5分，共6题）注：要求简明扼要，突出关键点。1.简述伺服电机与步进电机的主要区别及其适用场景。2.如何排查自动化设备中气动系统压力不足的问题？3.设计机械臂时，如何平衡精度与成本？4.简述PLC程序中常用指令（如传送、定时器、计数器）的作用。5.自动化设备中，传感器信号干扰的常见原因及应对措施。6.维护工业机器人时，常见的故障代码及处理方法。五、计算题（每题10分，共2题）注：需列出公式和计算步骤。1.某机械臂设计需搬运50kg负载，最大速度为0.5m/s，手臂长度1.2m，求所需电机扭矩（假设效率η=0.8）。2.气动系统气缸直径100mm，行程200mm，工作压力0.6MPa，求其推力（忽略摩擦力）。六、论述题（每题15分，共2题）注：需结合实际案例或行业标准进行分析。1.如何在自动化设备设计中平衡安全性与效率？举例说明。2.结合中国制造业现状，论述伺服系统与气动系统的选型趋势。答案与解析一、单选题答案1.C2.B3.A4.B5.B6.B7.B8.A9.A10.D解析：1.PLC的核心功能是逻辑运算，控制生产流程的顺序和时序。2.伺服电机高响应速度适用于要求动态性能的场合，如机器人手臂。3.气缸主要用于直线运动，选型需考虑气源压力匹配。4.伺服电机报警“Err-0501”通常指编码器故障。二、多选题答案1.AB2.ABC3.ABCD4.ABCD5.ABCD6.ABCD7.AB8.ABC9.ABCD10.ABCD解析：3.气动系统故障排查需全面检查气源、管路、元件及控制信号。三、判断题答案1.×2.√3.√4.×5.√6.√7.√8.√9.×10.√解析：4.定时器（TON）为连续延时，而（TOF）为单次延时。四、简答题答案1.伺服电机高精度、高响应，适用于重载低速；步进电机成本低，适用于间歇性轻载。2.检查气源压力、管路泄漏（肥皂水检测）、电磁阀状态、过滤器堵塞。3.优先满足精度要求，通过优化结构（如轻量化材料）或降低运动速度来控制成本。五、计算题答案1.公式：扭矩T=负载力F×力臂L；F=mg=50×9.8=490N；T=490×1.2/0.8=735Nm。2.公式：推力F=πd²P/4=π×0.1²×0.6/4=0.0471kN≈47.1N。六、论述题答案1.安全性需符合ISO13