1、科目 机 械 系 统 设 计班级机设 05 姓名学号时间燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 1 页 题号 一20 分二30 分三15 分四15 分作业20 分总分100 分分数一、填空（20 分）1、系统的特性有整体性、目的性、和优化原则。2、任何机械均是由若干、部件和零件组成的系统。3、机械系统的构成有：系统、系统、系统、机械运动系统。4、机械系统设计的一般过程包括、和制造销售阶段。5、在进行系统评价时，应坚持、及合理性等原则。6、结构布局设计可以参考的原则有运动学原则、和简单化原则。7、常用的技术参数和指标有尺寸与规格参数、运动参数、经济技术指标。8、物料流由、储存、检验几部分组成。
2、9、根据采用动力源的类型，伺服驱动装置可以分为伺服驱动装置、液压伺服驱动装置和气压伺服驱动装置。10、执行系统的功能归纳起来有夹持、搬运、检测和加载。二、简答（30 分 ）1 滚珠丝杆传动的特点有哪些？燕山大学试卷 密 封 线 共 9 页 第 2 页 燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 2 页 2、不完全定位和欠定位有何区别，试举例说明。 （5 分）3、进行能量流设计应该解决哪些问题？（5 分）燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 3 页 4、与一般带传动相比，同步带传动有何特点？（5）5、选择电机应考虑哪些因素？（5）燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 4 页 6、人-机工程
3、学定义是什么？（5 分）三、叙述题（15 分） 1、参考下图，请叙述该齿轮换向装置原理。燕山大学试卷 密 封 线 共 6 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?燕山大学试卷 密 封 线 共 6 页 第 6 页 四、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 08 学年 （春、 秋） 季学期考核类型：闭卷 开卷 涂卡 考核专业年级： 05 机设 命题教师： 曹秒艳 答题
4、教师： 曹秒艳 一、填空1、自组织性和动态性，相关性；2、机构；3、物料流，能量流，信息流；4、产品规划，系统技术设计；5、客观性，可比性，整体性；、6、基面合一原则，最短运动链原则，保证安全性原则；7、重量参数，动力参数；8、加工，输送；9、电气10、分度和转位二、简答1、1)传动效率高、摩擦损失小。丝杯螺母传动的滚动摩擦阻力很小，因而传动效率很高，可达 90以上，相当于普通滑动丝杠螺母传动的34 倍。2)传动的可逆性一般的螺旋传动是指其正传动，即把回转运动转变成直线运动。而滚珠丝打传动不仅能实现正传动，还能实现逆传动将直线运动变为旋转运动。3)传动精度高传动精度主要是指进给精度和轴向定位精
5、度4)磨损小、使用寿命长滚动磨损要比滑动磨损小得多，而且滚珠、丝征和螺丹都经过淬硬，所以该珠丝杠传动长期使用仍能保持其精度，工作寿命比滑动丝杠传动高 56 倍。燕山大学试题标准答案 共 页 第 页 2、 不完全定位:工件被限制的自由度少于六个，但能满足加工要求的定仿称为不完全定位。如图在长方体上加工一条通槽，要求保比上序尺寸 A 和 B。定位方案中 y 可以不限制因为一批工件逐个在夹具上定位时，各个工件沿 y轴的位置即使不同也不会影响加工要求。此例中，工件需要限制五个自由度。在满足加工要求的前提下，采用不完全ZXY、 及 、 、定位是允许的。欠定位:按照加工要求必须限制的自由度没有被限制的定位
6、，称为欠定位。欠定位是不允许的，因为欠定位保证不了工件的加工要求。如图所示，要求在一长方体工件上刨一条通槽，必须限制五个自由度，从而将工件定位在图中假想线的位置。但是若夹具只限制了三个白由度，在定位过程中工件的位置就可能处于实线所示的情况，并且在一批工件中是不确定的，显然无法保证工序加工精度要求。3、进行能量流系统设计应解决如下四个方面的问题机械系统中能量流动状况和特征分析；工作机械的载荷计算；驱动装置的选择； 系统能量匹配与设计。燕山大学试题标准答案 共 页 第 页4、与一般的带传动相比，齿形带传动的优点是：传动过程中无相对滑动，可保持恒定的传动比，传动精度较高工作乎稳，传动速度高，线速度可
7、达 4080 ms。带轮直径小，传动比变化范围较大，可达 1020。不靠摩擦传动，所以预紧力小，传动轴的径向压力小噪音小，不需润滑。缺点是：成本高于带传动。中心距离要求严格，安装要求高。工作温度范围为-2080 度，散热性差。5、选样电动机时，应考虑的问题：1)负载转矩 首先要考虑到电动机对外做功所要求的输出转矩，和电动机克服摩擦带动负载需要的转矩各有多大。2)飞轮力矩 要考虑负载以及整个驱动系统的飞轮力矩。另外，还要考虑到装置性能所要求的加减速型式，即考虑电动机所要提供的加减速转矩。3)转速 根据装置的要求决定必要的转速，根据转速要求选择合适的电动机。 4)耐久性 所有的电动机内部均装有轴承
8、，关于轴承的寿命一般都在电动机的产品样本说明书中有记载，另外，如果使用电刷式电动机，有时常因电刷的故障造成电动机损坏，对此要注意。5)控制性 对转速、位置的控制精度，会因电动机的种类、调控器的型式不同而有所差异，要注意必须配套选择能满足装置性能要求的电动机和调控器。6、人机工程学是运用生理学、心理学和其他有关学科知识，使机器与人相互适应，创造舒适和安全的环境条件，从而提高工效的学科。它的分析原则是：针对人的心理特点，设计最理想的机器和没备；通过结构设计方案的选择，能对人的能力的开发起到促进及刺激作用，以期唤起人们的活动乐趣；在人和机器的相互影响过程中能为操作者创造出保持正常情绪及最适当的生活紧
9、张度的条件。燕山大学试题标准答案 共 页 第 页三1、在图示实线位置时，运动传递路线为齿轮 1-2-3-4-5-6，其传动比为： 由1642364151()i zzn于传动比为正，说明齿轮 6 与主动轮 1 同向转动。图示虚线位置为操纵手柄 a 反时针转一角度后的齿轮啮合情况，此时中间轮 2 脱离啮合而轮 3 同时与轮 1 和轮 4 相啮合，运动传递路线为 1-3-4-5-6，传动比： ，式中 表示 3 次外啮合，传动比为1634661515()i zzn()负，齿轮 6 与主轴 1 转向相反，实现换向。2、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
10、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。四、(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)。(2)确定传动镕小是行需要定比传功副伞例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
11、对maxin14035i总降速传动副、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)拟定转速图本例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=n6n 125045=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 nmin 6-1n max 得：画 12 条等距水平线表示maxlgnlg1401.Zi（ /） （ /5）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。
12、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 页 第 页
