机电一体化概论习题参考答案

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1、《机电一体化概论》（机械工业出版社，2013）习题参考答案第一章习题1-1.如图1-1，将硬币塞入投币口，则推杆、阀片同时上移，弹簧受到压缩，阀片上的小孔正对出水口，圣水流出。当硬币越过高点跌落时，弹簧带动阀片、推杆下移，阀片上的小孔也移开，出水口被堵死。此题答案不唯一，方案仅供参考。1-2.马车直行时，左右两个小平轮都悬空，与立轮（跟足轮固连在一起）、小平轮、中心大平轮不发生啮合，因此木人不转，马车直行，指向也不会改变。马车向左拐弯时，车辆整体将绕左轮逆时针转动，车辕的前端向左，后端偏右，系在车辕上的拉索，左段收紧，把左边的小平轮向上拉，使它保持悬空；右段松开，右边的小平轮则下落，使立轮

2、、小平轮、中心大平轮发生啮合而转动。例如，如图1-2所示，立轮随车轮前行绕自身轴线顺时针转动，小平轮逆时针转动，中心大平轮做顺时针转动（即由左向右转动了一个角度）。因此马车右转，木人左转，则指向不变（只要设计好转动角度）。马车向右拐弯的情况道理与此相同。总之，不管马车向任何方向转弯，木人总能保持指向不变。图1-1习题1-1参考答案图1-2习题1-2参考答案1-3.1．机械单元：包括发动机机身、曲轴、气门等。2．检测单元：一氧化碳传感器、氧传感器、曲轴位置传感器、转速传感器、水温传感器、节气门位置传感器、空气流量计等。3．控制单元：电控单元（ECU）。4．伺服驱动单元：主要包括燃油分配器、喷

3、油器、火花塞。1-4.例如，电子天平与传统的分析天平相比，无需复杂的调节过程，测量精度也很容易达到0.001-0.1mg。医疗设备中，CT、血光造影等设备，可以清晰、直观的观察人体的内部构造，为临床诊断、治疗提供最直接的证据。很显然，没有这些设备的技术支持，无论是早期的诊断、还是后期治疗都是非常困难的。也就是说机电一体化技术为其他技术（如精密质量测量、医学临床诊断与治疗）需求提供了方便可行的技术方法，从而使其他技术的需求更容易实现，并为其下一步工作打下基础。11-5.例如，电子天平应用了机械设计与制造技术、计算机与信息处理技术、传感器技术、软件技术。1-6.此题答案不唯一，方案仅供参考。圣

4、水壶内部设有中控芯片，投币口设有币值检测装置，出水口由电动阀来控制，水源水箱进水管由电动阀门控制，这样，就可以根据币值大小，控制出水量，同时保证水源水箱水位合适。1-7.（略）。第二章习题2-1.vj=vΙΙ×L0=180×5=900mm/min2-2.参考图2-1。钢珠在丝杠与螺母之间的滚动是一个循环闭路。根据回珠方式，可分为两类：内循环，回珠器处在螺母之内，图3a；外循环，插管式回珠器位于螺母之外，图3b。a）内循环b）外循环图2-1习题2-1参考答案钢珠每一个循环闭路称为列。每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。滚珠丝杠预紧后可以消除间隙和提高滚珠丝杠副的刚度。2-3.1.它在运转的

5、时侯不会滑动，有精确的传动比。2.动力传递的效率高，非常节能。3.由于同步带动能传递是啮合传动，它的带轮半径比依附摩擦力来传动的三角带的要小很多，另外因为同步带不用较大的张紧力，让带轮轴和轴承的规格都可以减小。2-4.L=L0×2/100=6×2/100=0.12mm2-5.位置传感器（如限位开关、光电式位置传感器），位移传感器（如电阻式线位移传感器、电感式线位移传感器），角度传感器（如电阻式角位移传感器、电感式角位移传感器），光电式速度传感器等等。2-6.光电管、光电倍增管、光电编码器、光栅式传感器等，可以检测位置、位移、速度、温度等多种物理量。适用于非接触、响应快等应用场合。2-7.负

6、温度系数传感器、正温度系数传感器。适合于测量精度高、测量范围大、远距离、自动化等场合。2-8.铂铑热电偶，镍铬-镍硅热电偶，镍铬-考铜热电偶，铜-康钢热电偶、特殊热电偶等等。塞贝克热电偶原理：不同的金属将产生不同的、与温度梯度有关的电势。如果这些金属焊接在一起构成温度传感器结，另一端未连接作为恒温参考端，在两端将呈现出电压，该电2压与焊接结的温度成正比。式中：E—热电偶实际输出电动势，mV；T—热电偶的绝对温度，°C；Ej—冷端热电偶等效输出电动势，mV；k—灵敏度，mV/°C2-9.直线位移传感器、角位移传感器、位置传感器、加速度传感器、压力传感器、流量传感器，适于高温、低温、强辐射环境

7、，测量相对变化量较大的场合。2-10.提示，方案一：在每一个运动状态换接处设置一个位置传感器，检测到运动件到达时，将信号发送给控制器，开始下一个动作。2-11.提示，方案一：采用光电管放置在旋转件上，每接受一次信号即为旋转一圈；方案二：采用光电编码器，参见本章2.3.2，光电式转速传感器；方案一：采用电阻式传感器，参见本章2.3.2，电阻式角位移传感器。2-12.可对位置、位移、转速、速度等进行测量。2-13.可以采用光