机械系统设计试卷.doc

科目机械系统设计班级姓名学号时间燕山大学试卷 密 封 线 共8 页 第 1 页 题号一10分二20分三15分四25分作业20分实验10分总分100分分数一、填空（10分）1、现代机械从实现系统功能角度来看，主要包括的子系统有:动力系统、传动系统、执行系统、及控制系统。2、系统的特性有:整体性、相关性、环境适应性3、机械系统设计的一般过程包括：计划，外部系统设计，内部系统设计，。4、操纵系统主要分为人为操纵系统、主力操纵系统、液压操纵系统和。5、在人力操纵机构设计时，如果采用手杆操作，其操作力不宜超过。6、按动力机驱动执行机构数目分类，传动系统可以分为的传动系统，集中驱动的传动系统和联合驱动的传动系统。7、总体参数一般包括生产能力、尺寸参数和动力参数。8、执行系统的功能主要有:夹持、分度和转位、检测、施力。9、从人体力学的角度考虑机械系统设计时，应注意的问题有：尽量减少静态施力和。10、三相异步电动机按转子结构分类分为电动机和绕线型电动机。二、简答（20分）1、简述总体布置设计的总体要求（5分）。燕山大学试卷 密 封 线 共8 页 第 2 页 2、操作系统设计的主要要求是什么？（5分）3、人机工程学的定义。（5分）燕山大学试卷 密 封 线 共 8 页 第 3 页 4、简述互锁机构的定义，并叙述下图中机构的互锁原理。（5） 图（a） 图（b）燕山大学试卷 密 封 线 共 8页 第 4 页 三、叙述题（15分） 1、 参考下图，请叙述双停歇摆动机构的工作原理。(6分)1-曲柄； 2-连杆；3-扇形板；4-齿圈；5-齿轮燕山大学试卷 密 封 线 共 8页 第 5 页 2、设计带式制动器时，以下两种方案哪个更为合理，为什么?(4分) 燕山大学试卷 密 封 线 共 8页 第 6 页 3、比较下图中破碎机上增力机构的两种布置形式哪种更合理，为什么？（5分） 燕山大学试卷 密 封 线 共 8页 第 7 页 四、计算题（25分）1、根据工作条件决定选用=26的两个角接触球轴承代号7207AC(旧代号46207)，“面对面”安装，如下图所示，工作中有中等冲击，取fp=1.5，转速n=1800rpm，已知两轴承的径向载荷分别为R1=3390N,R2=1040N,轴向载荷Fa=870N,作用方向指向轴承1。试确定其工作寿命。（已知该轴承e=0.7；Cr=29KN；A/Re时，径向载荷系数X=1、Y=0; A/Re时，径向载荷系数X=0.41、Y=0.85，其中A为轴向载荷)（10分）向心推力轴承的派生轴向力S的计算公式圆锥滚子轴承向心推力轴承360004600066000S=R/0.8ctgS=0.4RS=0.7RS=R燕山大学试卷 密 封 线 共 8页 第 8 页 2、已知某种管制品变速传动系统中，电机转速为1400r/min,工作主轴转速n=45250r/min,变速级数为6级，请设计传动系统。（15分） 燕山大学试题标准答案院(系): 机械工程学院 教研室: 机械设计 考核课程： 机械系统设计 09 学年 （春、 秋） 季学期考核类型：闭卷 开卷 涂卡 考核专业年级： 06机设 命题教师： 曹秒艳 答题教师： 曹秒艳 一、填空1、操纵系统；2、目的性；3、制造和销售；4、气压操纵系统；5、150N；6、独立驱动；7、运动参数；8、搬运；9、尽量发挥较大肌肉力；10、笼形；二、简答1、简述总体布置设计的总体要求1） 保证工艺过程的连续和流畅；2) 降低质心高度、减小偏宜、工作稳定；3) 保证机械系统的精度指标；4) 充分考虑产品的标准化、规格化、系列化和今后发展的要求；5）结构紧凑，层次分明；6）操作、调整、维修方便；7）造型美观、装饰宜人。 2、操作系统设计的主要要求是什么？1） 操纵轻便省力；2） 操纵行程适当；3） 操纵件定位可靠；4） 操纵系统的反馈迅速准确；5） 操纵系统应有可调性；6） 操纵方便舒适；7） 操纵安全可靠。 燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 1 页 3、人机工程学定义 研究人在什么环境条件下才能最好地发挥作用的科学称做“工程心理学”；研究如何使人满足系统设计的要求、准确可靠地执行操作任务的科学称做“人机工程学”。两者统称做“人机工程学”。4、 简述互锁机构的定义，并叙述下图中机构的互锁原理。 互锁机构使操纵系统在进行一个操作动作时把另一个操作动作锁住，从而避免机械发生不应有的运动干涉，保证在前一执行件的动作完成后才可使另一执行件动作。图 (a)为两个手柄轴上各装有一个带缺口的圆盘，图中所示位置只能左面的一个转动，只有两缺口相对时，才能转动两个轴中的任意一个。图(b)为两轴上环形槽相对时为原始位置，即可移动其中任意的一根轴。当移动其中一根轴时，钢球被推入另一根轴上的环形槽内，使该轴被锁住。三、叙述题1、曲柄1转动时，通过连杆2使扇形板3摆动。3上有可滑移的齿圈4。图示位置，当3顺时针方向转动时，挡块4推动齿圈4与齿轮5逆时针方向转动。当3逆时针方向回摆时，齿圈在3上滑移，而齿轮5停歇不转，直至齿圈接触挡块5后，才推动齿轮5作顺时针方向转动。3再次变向摆动时，轮5同样也有一段停歇时间。故这种机构具有双侧停歇的待性。改变l可调整停歇的时间。2、（a）方案更好。如图（a）所示，操纵力作用在制动带的松边操纵力F所产生的制动带衬紧力为F，制动轮作用于制动带上的摩擦力方向与F一致，有助于制动，在同样大小的F时可获得较大的制动力矩。而图（b）所示的操纵杠杆作用于制动带的紧边，教要求产个相同的制动力矩，则制动带的拉紧力F必须加大，所需要的操纵力F也增大，而且由于作用于制动带上的摩擦力方向与F相反，减小了制动力矩，将使制动不平稳，所以设计时应使拉紧力F作用于制动带的松边。故（a）方案由于（b）方案。3、（b）更为合理。在图 (a)中，偏心轮绕固定点B转动时，带动活动额板AE摆动，产生增力作用。动颚板与固定颚板靠近量下大上小，上部不能获得较大破碎功；在图(b)中，这种机构的动颚板装于连杆上，当偏心心轮绕固定点A转动时，动颚板作平面复合运动。动颚板与固定颚板靠近量下小上大，上部能获得较大破碎功，破碎效果好。故（b）更合理。燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 2 页四、计算题1、根据工作条件决定选用=26的两个角接触球轴承代号7207AC(旧代号46207)，“面对面”安装，如下图所示，工作中有中等冲击，取fp=1.5，转速n=1800rpm，已知两轴承的径向载荷分别为R1=3390N,R2=1040N,轴向载荷Fa=870N,作用方向指向轴承1。试确定其工作寿命。（已知该轴承e=0.7；Cr=29KN；A/Re时，径向载荷系数X=1、Y=0; A/Re时，径向载荷系数X=0.41、Y=0.85，其中A为轴向载荷)解：（1）由题中条件求出派生轴向力： S1=0.7R1=0.73390=2373NS2=0.7R2=0.71040=728N（2）求轴承的计算轴向力： 由于Fa+S2=870+728=1598S1=2373 故A1=S1=2373N A2=S1-Fa=2373-870=1503N (3)对于本轴承，e=0.7则：故当量动载荷P的径向载荷系数与轴向载荷系数分别为：轴承1：X1=1、Y1=0；轴承2：X1=0.41、Y1=0.85；（4）计算当量动载荷P1=fp（X1R1+Y1A1）=1.5(13390+0)=5085NP2=fp（X2R2+Y2A2）=1.5(0.411040+0.851503)=2555.9N（5）计算寿命：对于求轴承=3,题中未强调环境温度故温度系数ft=1。2、已知某种管制品变速传动系统中，电机转速为1400r/min,工作主轴转速n=45250r/min,变速级数为6级，请设计传动系统。解：(1)确定结构式 采用两个变速组，根据传功顺序应“前多用少”，结构式为63(1) 2(3)。燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 3 页(2)确定传动链中是否需要定比传功副 执行机构的转速都比电动机转速低，属于降速传动链，总降速比：，由于齿轮的最大降速比为4，则至少需要三对降速传动副。根据总体布置的需要，电动机和变速箱之间要用一级带传动。(3)拟定转速图传动系统由两个变速组和两对定比传动别组成，共有5根轴线。画5条等距线代表5根轴线，白左至右依次标上I、II、III、IV。 I为电动机铀，v为输出轴。由已知条件知道所需变速范围R=n6n125045=5.6，相应的公比为6-15.6，即=1.41。设系统的最大变速级数为z，则小nmin6-1nmax得： ， 画12条等距水平线表示转速线。轴上用点A代表电动机转速，在轴v上标出12级转速的数值。最低转速n145rmin与轴V交点标上E。由转速图可看出A点和E点相邻大约10格，表示总降速比大约为10 。拟定转速图的一项主要工作是分配降速传动比。首先，确定中间轴的B、C、D三个点的位置，其中AB和DE代表两对定比传功副的降速比，BC和CD代表两个变速组的最大降速比。取轴I、II间的降速比大约为，轴II、III间的降速比为2，轴III、IV间降速比为3，轴IV、V间的降速比为4，符合降速传动比“前小后大”递降的原则，有利于提高中间轴的转速。画变速组的其他传动副连线，轴II、III间是基本组，有三对齿轮副，其级比指数为1，故三条连线在转速图上各相邻一格。轴IV、V间是扩大组，有两对齿轮副，其级比指数为3，故两条连线在转速图上相邻三格。最后，画出传动副的全部连线。燕山大学试题标准答案 共 4 页 第 4 页