機械系統(tǒng)設計試卷.doc

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科目機械系統(tǒng)設計班級姓名學號時間燕山大學試卷 密 封 線 共8 頁 第 1 頁 題號一10分二20分三15分四25分作業(yè)20分實驗10分總分100分分數(shù)一、填空（10分）1、現(xiàn)代機械從實現(xiàn)系統(tǒng)功能角度來看，主要包括的子系統(tǒng)有:動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、及控制系統(tǒng)。2、系統(tǒng)的特性有:整體性、相關性、環(huán)境適應性3、機械系統(tǒng)設計的一般過程包括：計劃，外部系統(tǒng)設計，內(nèi)部系統(tǒng)設計，。4、操縱系統(tǒng)主要分為人為操縱系統(tǒng)、主力操縱系統(tǒng)、液壓操縱系統(tǒng)和。5、在人力操縱機構設計時，如果采用手桿操作，其操作力不宜超過。6、按動力機驅動執(zhí)行機構數(shù)目分類，傳動系統(tǒng)可以分為的傳動系統(tǒng)，集中驅動的傳動系統(tǒng)和聯(lián)合驅動的傳動系統(tǒng)。7、總體參數(shù)一般包括生產(chǎn)能力、尺寸參數(shù)和動力參數(shù)。8、執(zhí)行系統(tǒng)的功能主要有:夾持、分度和轉位、檢測、施力。9、從人體力學的角度考慮機械系統(tǒng)設計時，應注意的問題有：盡量減少靜態(tài)施力和。10、三相異步電動機按轉子結構分類分為電動機和繞線型電動機。二、簡答（20分）1、簡述總體布置設計的總體要求（5分）。燕山大學試卷 密 封 線 共8 頁 第 2 頁 2、操作系統(tǒng)設計的主要要求是什么？（5分）3、人機工程學的定義。（5分）燕山大學試卷 密 封 線 共 8 頁 第 3 頁 4、簡述互鎖機構的定義，并敘述下圖中機構的互鎖原理。（5） 圖（a） 圖（b）燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 4 頁 三、敘述題（15分） 1、 參考下圖，請敘述雙停歇擺動機構的工作原理。(6分)1-曲柄； 2-連桿；3-扇形板；4-齒圈；5-齒輪燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 5 頁 2、設計帶式制動器時，以下兩種方案哪個更為合理，為什么?(4分) 燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 6 頁 3、比較下圖中破碎機上增力機構的兩種布置形式哪種更合理，為什么？（5分） 燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 7 頁 四、計算題（25分）1、根據(jù)工作條件決定選用=26的兩個角接觸球軸承代號7207AC(舊代號46207)，“面對面”安裝，如下圖所示，工作中有中等沖擊，取fp=1.5，轉速n=1800rpm，已知兩軸承的徑向載荷分別為R1=3390N,R2=1040N,軸向載荷Fa=870N,作用方向指向軸承1。試確定其工作壽命。（已知該軸承e=0.7；Cr=29KN；A/Re時，徑向載荷系數(shù)X=1、Y=0; A/Re時，徑向載荷系數(shù)X=0.41、Y=0.85，其中A為軸向載荷)（10分）向心推力軸承的派生軸向力S的計算公式圓錐滾子軸承向心推力軸承360004600066000S=R/0.8ctgS=0.4RS=0.7RS=R燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 8 頁 2、已知某種管制品變速傳動系統(tǒng)中，電機轉速為1400r/min,工作主軸轉速n=45250r/min,變速級數(shù)為6級，請設計傳動系統(tǒng)。（15分） 燕山大學試題標準答案院(系): 機械工程學院 教研室: 機械設計 考核課程： 機械系統(tǒng)設計 09 學年 （春、 秋） 季學期考核類型：閉卷 開卷 涂卡 考核專業(yè)年級： 06機設 命題教師： 曹秒艷 答題教師： 曹秒艷 一、填空1、操縱系統(tǒng)；2、目的性；3、制造和銷售；4、氣壓操縱系統(tǒng)；5、150N；6、獨立驅動；7、運動參數(shù)；8、搬運；9、盡量發(fā)揮較大肌肉力；10、籠形；二、簡答1、簡述總體布置設計的總體要求1） 保證工藝過程的連續(xù)和流暢；2) 降低質心高度、減小偏宜、工作穩(wěn)定；3) 保證機械系統(tǒng)的精度指標；4) 充分考慮產(chǎn)品的標準化、規(guī)格化、系列化和今后發(fā)展的要求；5）結構緊湊，層次分明；6）操作、調(diào)整、維修方便；7）造型美觀、裝飾宜人。 2、操作系統(tǒng)設計的主要要求是什么？1） 操縱輕便省力；2） 操縱行程適當；3） 操縱件定位可靠；4） 操縱系統(tǒng)的反饋迅速準確；5） 操縱系統(tǒng)應有可調(diào)性；6） 操縱方便舒適；7） 操縱安全可靠。 燕山大學試題標準答案 共 4 頁 第 1 頁 3、人機工程學定義 研究人在什么環(huán)境條件下才能最好地發(fā)揮作用的科學稱做“工程心理學”；研究如何使人滿足系統(tǒng)設計的要求、準確可靠地執(zhí)行操作任務的科學稱做“人機工程學”。兩者統(tǒng)稱做“人機工程學”。4、 簡述互鎖機構的定義，并敘述下圖中機構的互鎖原理。 互鎖機構使操縱系統(tǒng)在進行一個操作動作時把另一個操作動作鎖住，從而避免機械發(fā)生不應有的運動干涉，保證在前一執(zhí)行件的動作完成后才可使另一執(zhí)行件動作。圖 (a)為兩個手柄軸上各裝有一個帶缺口的圓盤，圖中所示位置只能左面的一個轉動，只有兩缺口相對時，才能轉動兩個軸中的任意一個。圖(b)為兩軸上環(huán)形槽相對時為原始位置，即可移動其中任意的一根軸。當移動其中一根軸時，鋼球被推入另一根軸上的環(huán)形槽內(nèi)，使該軸被鎖住。三、敘述題1、曲柄1轉動時，通過連桿2使扇形板3擺動。3上有可滑移的齒圈4。圖示位置，當3順時針方向轉動時，擋塊4推動齒圈4與齒輪5逆時針方向轉動。當3逆時針方向回擺時，齒圈在3上滑移，而齒輪5停歇不轉，直至齒圈接觸擋塊5后，才推動齒輪5作順時針方向轉動。3再次變向擺動時，輪5同樣也有一段停歇時間。故這種機構具有雙側停歇的待性。改變l可調(diào)整停歇的時間。2、（a）方案更好。如圖（a）所示，操縱力作用在制動帶的松邊操縱力F所產(chǎn)生的制動帶襯緊力為F，制動輪作用于制動帶上的摩擦力方向與F一致，有助于制動，在同樣大小的F時可獲得較大的制動力矩。而圖（b）所示的操縱杠桿作用于制動帶的緊邊，教要求產(chǎn)個相同的制動力矩，則制動帶的拉緊力F必須加大，所需要的操縱力F也增大，而且由于作用于制動帶上的摩擦力方向與F相反，減小了制動力矩，將使制動不平穩(wěn)，所以設計時應使拉緊力F作用于制動帶的松邊。故（a）方案由于（b）方案。3、（b）更為合理。在圖 (a)中，偏心輪繞固定點B轉動時，帶動活動額板AE擺動，產(chǎn)生增力作用。動顎板與固定顎板靠近量下大上小，上部不能獲得較大破碎功；在圖(b)中，這種機構的動顎板裝于連桿上，當偏心心輪繞固定點A轉動時，動顎板作平面復合運動。動顎板與固定顎板靠近量下小上大，上部能獲得較大破碎功，破碎效果好。故（b）更合理。燕山大學試題標準答案 共 4 頁 第 2 頁四、計算題1、根據(jù)工作條件決定選用=26的兩個角接觸球軸承代號7207AC(舊代號46207)，“面對面”安裝，如下圖所示，工作中有中等沖擊，取fp=1.5，轉速n=1800rpm，已知兩軸承的徑向載荷分別為R1=3390N,R2=1040N,軸向載荷Fa=870N,作用方向指向軸承1。試確定其工作壽命。（已知該軸承e=0.7；Cr=29KN；A/Re時，徑向載荷系數(shù)X=1、Y=0; A/Re時，徑向載荷系數(shù)X=0.41、Y=0.85，其中A為軸向載荷)解：（1）由題中條件求出派生軸向力： S1=0.7R1=0.73390=2373NS2=0.7R2=0.71040=728N（2）求軸承的計算軸向力： 由于Fa+S2=870+728=1598S1=2373 故A1=S1=2373N A2=S1-Fa=2373-870=1503N (3)對于本軸承，e=0.7則：故當量動載荷P的徑向載荷系數(shù)與軸向載荷系數(shù)分別為：軸承1：X1=1、Y1=0；軸承2：X1=0.41、Y1=0.85；（4）計算當量動載荷P1=fp（X1R1+Y1A1）=1.5(13390+0)=5085NP2=fp（X2R2+Y2A2）=1.5(0.411040+0.851503)=2555.9N（5）計算壽命：對于求軸承=3,題中未強調(diào)環(huán)境溫度故溫度系數(shù)ft=1。2、已知某種管制品變速傳動系統(tǒng)中，電機轉速為1400r/min,工作主軸轉速n=45250r/min,變速級數(shù)為6級，請設計傳動系統(tǒng)。解：(1)確定結構式 采用兩個變速組，根據(jù)傳功順序應“前多用少”，結構式為63(1) 2(3)。燕山大學試題標準答案 共 4 頁 第 3 頁(2)確定傳動鏈中是否需要定比傳功副 執(zhí)行機構的轉速都比電動機轉速低，屬于降速傳動鏈，總降速比：，由于齒輪的最大降速比為4，則至少需要三對降速傳動副。根據(jù)總體布置的需要，電動機和變速箱之間要用一級帶傳動。(3)擬定轉速圖傳動系統(tǒng)由兩個變速組和兩對定比傳動別組成，共有5根軸線。畫5條等距線代表5根軸線，白左至右依次標上I、II、III、IV。 I為電動機鈾，v為輸出軸。由已知條件知道所需變速范圍R=n6n125045=5.6，相應的公比為6-15.6，即=1.41。設系統(tǒng)的最大變速級數(shù)為z，則小nmin6-1nmax得： ， 畫12條等距水平線表示轉速線。軸上用點A代表電動機轉速，在軸v上標出12級轉速的數(shù)值。最低轉速n145rmin與軸V交點標上E。由轉速圖可看出A點和E點相鄰大約10格，表示總降速比大約為10 。擬定轉速圖的一項主要工作是分配降速傳動比。首先，確定中間軸的B、C、D三個點的位置，其中AB和DE代表兩對定比傳功副的降速比，BC和CD代表兩個變速組的最大降速比。取軸I、II間的降速比大約為，軸II、III間的降速比為2，軸III、IV間降速比為3，軸IV、V間的降速比為4，符合降速傳動比“前小后大”遞降的原則，有利于提高中間軸的轉速。畫變速組的其他傳動副連線，軸II、III間是基本組，有三對齒輪副，其級比指數(shù)為1，故三條連線在轉速圖上各相鄰一格。軸IV、V間是擴大組，有兩對齒輪副，其級比指數(shù)為3，故兩條連線在轉速圖上相鄰三格。最后，畫出傳動副的全部連線。燕山大學試題標準答案 共 4 頁 第 4 頁