国家开放大学电大本科《机电一体化系统设计基础》2024期末试题及答案（试卷号：1118） 一、单选题（每小题3分，共24分） 1．以下产品不属于机电一体化产品的是( )。

A．工业机器人 B．打印机 C．空调 D．计算机 2．在同步带的基准节圆柱面上，带轮的节距与带的节距的关系为( )。

A．大于 B．小于 C．等于 D．不确定 3．下列哪项指标是传感器的动特性？( ) A．量程 B．线性度 C．灵敏度 D．幅频特性 4．在开环控制系统中，常用( )做驱动元件。

A．直流伺服电动机 B．步进电动机 C．同步交流伺服电动机 D．异步交流伺服电动机 5．采用脉宽调制(PWM)进行直流电动机调速驱动时，通过改变( )来改变电枢回路的平均电压，从而实现直流电动机的平滑调速。

A.脉冲的宽度 B．脉冲的频率 C．脉冲的正负 D．其他参数 6．PID控制算法中，积分调节器的主要作用是( )。

A．消除静差 B．加快响应 C．减小振荡 D．提高稳定性 7．HRGP-1A工业机器人中的旋转变压器属于系统中的( )。

A.能源部分 B．测试传感部分 C．控制器 D．执行机构 8．由单台CNC机床或加工中心与工业机器人组成，实现单工序加工的可变加工单元称为( )。

A．FMF B．FMS C．FML D．FMC 二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题3分，共30分） 9．机电一体化是一个新兴的交叉学科，是机械和微电子技术紧密集合的一门技术，机电一体化产品具有智能化、人性化等特征。( ) 10.机电一体化系统的机械系统与一般的机械系统相比，应具有高精度、良好的稳定性、快速响应性的特性。( ) 11.减少齿轮传动机构的摩擦，减少转动惯量，提高传动效率等措施，从而提高机电一体化系统的响应速度。( ) 12.选择滚珠丝杆副的过程中，当系统的加工精度要求较高时，导程就大一点；
加工精度较低时，导程就选小一些。( ) 13.选择传感器时，如果测量目的是定性分析的，选用重复度高的传感器即可，不宜选用绝对量值精度高的；
如果是为了定量分析，就需选用精度等级能满足要求的传感器。( ) 14.步进电动机是一种将电脉冲信号转换成机械位移的机电执行元件，每当一个脉冲信号施加于电机的控制绕组时，其转轴就转过一个固定的角度。( ) 15.直流伺服电机具有良好的启动、制动和调速特性，可很方便地在宽范围内实现平滑无极调速，故多采用在对伺服电机的调速性能要求较高的生产设备中。( ) 16.自动控制是在人直接参与的情况下，通过控制器使被控对象或过程自动地按照预定的规律运行。( ) 17.计算机控制系统的采样周期越小，其控制精度就越高。( ) 18.虚拟设计是二种以先进产品设备的实物、样件、软件或影像作为研究对象，应用产品设计方法学。系统工程学、计算机辅助设计的理论和方法进行系统分析和研究，探索掌握其关键技术，进而开发出同类的或更先进的技术。( ) 三、简答题（每小题8分，共24分） 19.完善的机电一体化系统主要包括哪几部分？ 20.选择传感器时需要考虑哪些因素？ 21．PLC由哪几个主要部分组成？各部分的作用是什么？ 四、计算题（10分） 1-套筒2-内齿轮3-圆柱齿轮4-丝杠 图 双螺母齿差预紧式滚珠丝杠 五、综合题（12分） 23.假定你在设计一套典型的机电一体化系统，比如数控机床，请制订出概念设计的流程。

试题答案及评分标准 （仅供参考） 一、选择题（每小题3分，共24分） 1．D 2．C 3．D 4．B 5．A 6．A 7．B 8．D 二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题3分，共30分） 9．√ 10.√ 11．√ 12.× 13.√ 14.√ 15.√ 16.× 17.× 18．× 三、简答题（每小题8分，共24分） 19.答：机械本体、动力系统、检测传感系统、执行部件和信息处理及控制系统五部分相互协调，共同完成所规定的目的功能。通过接口及相应软件有机结合在一起，构成内部匹配合理、外部效能最佳的完整产品。

20.答：选择传感器除主要考虑灵敏度、响应特性、线性范围、稳定性、精确度等几个方面的问题之外，还要考虑测量目的、测量对象、测量环境、测量条件和测量方式，还应尽可能兼顾结构简单、体积小。重量轻、价格便宜、易于维修、易于更换等条件。

21．答：PLC主要由有以下四部分组成：(1)中央处理单元(CPU)(2)存储器(RAM、ROM) (3)输入输出单元（I/O接口）(4)电源（开关式稳压电源）。

(1)中央处理单元CPU：CPU是PLC的核心部件。它是PLC控制系统的运算及控制中心。

(2)存储器：存储器是用来储存系统程序、用户程序与数据的，故PLC的存储器有系统存储器和用户存储器二大类。

(2)根据系统的总功能要求和构成系统的功能要素进行总功能分解，划分出各功能模块，将总功能分解为子功能，直到分解到不能再分解的功能元，形成功能树，确定它们之间的逻辑关系；
（2分） (3)对各功能模块输入／输出关系进行分析，确定功能模块的技术参数和控制策略、系统的外观造型和总体结构；
(2分) (4)寻找子功能（功能元）的解，并将原理解进行组合，形成多种原理解设计方案；
（2分） (5)以技术文件的形式交付设计组讨论、审定I（2分） (6)方案整体评价：对不同的方案进行整体评价，选择综合指标最优的设计方案，最终选定最佳方案形成概念产品。（2分） （注：绘制出流程图或文字作答均可）