2025年大学（机械电子工程）机电系统设计测试题及答案.doc

2025年大学（机械电子工程）机电系统设计测试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题，共40分）
（总共8题，每题5分，每题只有一个正确答案，请将正确答案填在括号内）
w1. 机电一体化系统中，以下哪种技术主要用于实现信息的采集和处理？（ ）
A. 机械技术 B. 微电子技术 C. 传感器技术 D. 自动控制技术
w2. 机电系统设计中，考虑系统的可靠性时，以下哪种措施不能有效提高可靠性？（ ）
A. 采用冗余设计 B. 提高零部件精度 C. 进行可靠性测试 D. 增加系统复杂度
w3. 在机电一体化系统的传动机构中，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. 蜗轮蜗杆传动
w4. 机电系统的控制系统中，开环控制系统的特点是（ ）
A. 控制精度高 B. 能自动补偿干扰 C. 结构简单 D. 稳定性好
w5. 以下哪种传感器可用于测量物体的位移？（ ）
A. 应变片 B. 热电偶 C. 光栅尺 D. 霍尔传感器
w6. 机电一体化产品设计时，首先应进行的是（ ）
A. 总体方案设计 B. 详细设计 C. 技术设计 D. 工艺设计
w7. 对于机电系统中的执行元件，以下哪种电机具有调速范围宽、精度高的特点？（ ）
A. 直流电机 B. 步进电机 C. 交流伺服电机 D. 异步电机
w8. 在机电系统设计中，优化系统性能的主要目的是（ ）
A. 降低成本 B. 提高效率 C. 增加功能 D. 减小体积

第II卷（非选择题，共60分）
w9. （10分）简述机电一体化系统的组成部分及其相互关系。

w10. （15分）在机电系统设计中，如何进行系统的总体布局设计？请简要说明要点。

材料：某机电一体化产品需要设计一个用于物料搬运的机械手臂。其工作要求为能够准确抓取和放置物料，工作空间为一个长方体区域。
w11. （15分）根据上述材料，设计机械手臂的结构方案，包括手臂的形状、关节类型及驱动方式，并说明理由。

材料：某机电系统采用PLC作为控制器，控制一台三相异步电机的启停和调速。电机额定功率为5kW，额定转速为1450r/min。
w12. （20分）设计该控制系统的硬件电路，包括PLC的选型、电机控制电路等，并说明各部分的作用。

答案：
w1. C
w2. D
w3. C
w4. C
w5. C
w6. A
w7. C
w8. B
w9. 机电一体化系统由机械本体、动力系统、传感检测系统、执行部件、信息处理及控制系统等部分组成。机械本体是系统的支撑结构；动力系统提供能量；传感检测系统获取信息；执行部件完成动作；信息处理及控制系统对各部分进行协调控制，它们相互协作，使系统实现特定功能。
w10. 总体布局设计要点包括：根据系统功能确定各部件的位置关系，保证操作方便；考虑工作空间和运动范围，避免干涉；合理安排动力源和控制装置，便于布线和维护；注重整体美观和稳定性，确保系统可靠运行。
w11. 机械手臂可设计为多关节连杆结构。手臂形状采用矩形截面的杆件，便于安装和受力。关节类型选用旋转关节，驱动方式采用电动伺服驱动。理由是电动伺服驱动精度高，能满足准确抓取和放置物料的要求；旋转关节可实现灵活的空间运动，多关节连杆结构能适应长方体工作空间，便于在不同位置操作物料。
w12. PLC可选用西门子S7-200系列。电机控制电路包括主电路和控制电路。主电路采用接触器控制电机的启停，热继电器进行过载保护。控制电路通过PLC的输出端口控制接触器的线圈，实现电机的启停控制。调速可采用变频器，通过PLC的模拟量输出控制变频器的频率，从而实现电机的调速。各部分协同工作，实现对电机的有效控制。