2025年高职机电一体化技术（设备调试）试题及答案.doc

2025年高职机电一体化技术（设备调试）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：本卷共20小题，每小题2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. 转换能量形式 D. 提高系统稳定性
2. 以下哪种传感器不属于位置传感器（ ）
A. 光电编码器 B. 光栅尺 C. 热电偶 D. 磁电式传感器
3. 步进电机的步距角精度主要取决于（ ）
A. 电机的制造精度 B. 驱动电源的性能 C. 负载大小 D. 控制系统的算法
4. 机电一体化系统中，常用的执行元件不包括（ ）
A. 直流电动机 B. 交流伺服电动机 C. 液压马达 D. 传感器
5. 工业机器人的手部通常采用哪种传动方式（ ）
A. 机械传动 B. 液压传动 C. 气动传动 D. 以上都有
6. 以下关于PLC的描述，错误的是（ ）
A. 可靠性高 B. 编程简单 C. 功能强大 D. 只能用于工业控制
7. 机电一体化系统设计中，优化设计的目标不包括（ ）
A. 提高系统性能 B. 降低成本 C. 增加系统复杂性 D. 提高可靠性
8. 传感器的静态特性不包括（ ）
A. 线性度 B. 灵敏度 C. 响应时间 D. 重复性
9. 直流电动机调速方法中，调速范围最广的是（ ）
A. 调压调速 B. 调磁调速 C. 串电阻调速 D. 变频调速
10. 以下哪种控制算法不属于智能控制（ ）
A. 模糊控制 B. 神经网络控制 C. PID控制 D. 遗传算法控制
11. 机电一体化系统中，常用的接口技术不包括（ ）
A. 电气接口 B. 机械接口 C. 人机接口 D. 网络接口
12. 工业自动化生产线中，用于物料搬运的设备通常是（ ）
A. 工业机器人 B. 输送带 C. 数控机床 D. 自动化仓储设备
13. 步进电机的转速与以下哪个因素无关（ ）
A. 脉冲频率 B.步距角 C. 负载转矩 D. 电机相数
14. 以下关于传感器的说法，正确的是（ ）
A. 传感器只能测量物理量 B. 传感器的输出信号都是电信号
C. 传感器的精度越高越好 D. 传感器的量程越大越好
15. 机电一体化系统中，为了提高系统的响应速度，通常采用（ ）
A. 大惯性的传动部件 B. 高精度的传感器 C. 快速响应的执行元件 D. 复杂的控制算法
16. 工业机器人的关节通常采用哪种传动方式（ ）
A. 齿轮传动 B. 链传动 C. 谐波齿轮传动 D. 带传动
17. 以下关于PLC编程语言的描述，错误的是（ ）
A. 梯形图是最常用的编程语言 B. 指令表编程简单直观
C. 功能块图适用于复杂控制系统 D. 顺序功能图主要用于编写顺序控制程序
18. 机电一体化系统设计中，总体方案设计的主要内容不包括（ ）
A. 确定系统的功能要求 B. 选择系统的组成部件
C. 制定系统的技术指标 D. 进行系统的详细设计
19. 传感器的动态特性主要包括（ ）
A. 线性度、灵敏度、重复性 B. 响应特性、过渡特性、抗干扰能力
C. 精度、分辨率、迟滞 D. 零点输出、满量程输出、温度特性
20. 直流电动机的调速方式中，能耗制动的原理是（ ）
A. 切断电源，在电枢回路中串入电阻 B. 改变电枢电压的极性
C. 改变励磁电流的大小 D. 改变电机的极对数

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。请将正确答案填写在横线上。

1. 机电一体化系统由机械本体、动力系统、______、执行机构、______五部分组成。
2. 传感器的输出信号通常有______、______、数字信号等。
3. 步进电机的驱动方式主要有______、______、细分驱动等。
4. 工业机器人的控制系统主要包括______、______、伺服控制系统等。
5. PLC的编程语言主要有______、______、功能块图、顺序功能图等。

（二）简答题（共20分）
答题要求：本大题共4小题，每小题5分，请简要回答问题。

1. 简述机电一体化系统的设计原则。
2. 说明传感器的选型原则。
3. 简述直流电动机调速的方法及特点。
4. 简述工业机器人编程的主要方法。

（三）分析题（共15分）
答题要求：本大题共1小题，15分。请根据题目要求进行分析解答。

某机电一体化系统采用直流电动机驱动，要求实现调速范围0 - 1000r/min，调速精度±1%。已知直流电动机的额定转速为1500r/min，额定功率为5kW，电枢电阻为0.5Ω。请分析：
1. 若采用调压调速，计算所需的调压范围。
2. 若采用调磁调速，计算所需的磁通变化范围。

（四）设计题（共15分）
答题要求：本大题共1小题，15分。请根据题目要求进行设计。

设计一个基于PLC控制的三相异步电动机正反转控制系统，要求具有过载保护和短路保护功能。请画出控制系统的电气原理图，并编写PLC的梯形图程序。

材料：三相异步电动机正反转控制是工业生产中常见的控制需求，通过改变电动机电源的相序来实现正反转。过载保护可采用热继电器，短路保护可采用熔断器。

（五）综合应用题（共20分）
答题要求：本大题共1小题，20分。请根据题目要求进行综合应用解答。

某自动化生产线需要一台工业机器人进行物料搬运。已知物料的重量为5kg，搬运距离为2m，机器人的重复定位精度要求为±0.1mm。请设计该工业机器人的手部结构，并选择合适的驱动方式和控制系统。

材料：工业机器人手部结构设计要考虑物料的抓取方式、承载能力等因素。驱动方式可根据机器人的工作要求和性能特点选择，如电动、液压、气动驱动等。控制系统要具备精确的运动控制和安全保护功能。

答案：
1. C
2. C
3. A
4. D
5. D
6. D
7. C
8. C
9. B
10. C
11. D
12. B
13. D
14. B
15. C
16. C
17. B
18. D
19. B
20. A

填空题答案：
1. 检测与传感器、信息处理及控制系统
2. 模拟信号、开关信号
3. 单电压驱动、高低压驱动
4. 运动控制系统、示教控制系统
5. 梯形图、指令表

简答题答案：
1. 机电一体化系统的设计原则包括机电互补原则、功能优化原则、自动化、智能化原则、可靠性原则、开放性原则等。
2. 传感器的选型原则包括与测量对象特性相匹配、与测量环境相适应、满足精度和量程要求、可靠性高、经济性好等。
3. 直流电动机调速方法有调压调速、调磁调速、串电阻调速等。调压调速特点是调速范围较窄，适合恒转矩负载；调磁调速调速范围广，适合恒功率负载；串电阻调速能耗大，效率低。
4. 工业机器人编程主要方法有示教编程、离线编程等。示教编程通过手动操作机器人记录动作轨迹；离线编程利用计算机软件进行编程，可提高编程效率和准确性。

分析题答案：
1. 调压调速：额定转速时电压为U = E + IaRa，E = CeΦn，额定电流IaN = PN / (UnηN)，可得U = 220V。调速范围0 - 1000r/min时，最低转速电压Umin = Emin + IaRa，Emin = CeΦnmin = CeΦ×1000，可得Umin = 146.7V，调压范围146.7V - 220V。
2. 调磁调速：额定磁通时转速nN = U / (CeΦN)，最低转速nmin = U / (CeΦmin)，可得磁通变化范围Φmin / ΦN = nN / nmin = 1.5。

设计题答案：
电气原理图：主电路中电动机接三相电源，通过接触器控制正反转，热继电器作过载保护，熔断器作短路保护。控制电路中PLC输出控制接触器线圈。梯形图程序：用常开常闭触点实现正反转控制，热继电器常闭触点串联在控制回路作过载保护，熔断器在主电路。

综合应用题答案：
手部结构可设计为夹钳式，采用电动驱动方式，如直流伺服电机。控制系统选用具有精确运动控制和安全保护功能的工业机器人控制器，能实现物料的准确抓取和搬运，满足重复定位精度要求，确保生产线的高效稳定运行。