机械系统设计复习资料汇编
机械系统设计复习资料
一、名词解释
1．“黑箱法”：是指机械产品进行功能原理设计时采用的一种抽象化的方法，此方法暂时摒弃那些附加功能和非必要功能，突出必要功能和基本功能，并将这些功能以抽象的方式加以表达。“黑箱法”是根据系统的输入、输出关系来研究实现系统功能的一种方法。要设计的产品就是“黑箱”，通过分析黑箱与输入量、输出量及周围环境的的信息联系来使问题简化，从而寻找某种物理效应或者原理来实现输入与输出关系的转化。
2．主轴合理跨距：在主轴前端受力时主轴端部产生的位移是由主轴本身及其支承产生的变形引起的。
对于一个已确定主轴前端悬伸量的主轴组件来说，存在一个最佳支承跨距L0可以使得主轴组件的综合刚度最大，即可以使得主轴端部产生位移最小。由于当0.75≤L实/L0≤1.5时主轴组件的刚度损失不超过5%~7%，这在工程上可以认为是合理的刚度损失，所以称（0.75~1.5）L0为主轴合理
跨距L。
3．功能原理设计：针对所要设计产品的主要功能提出一些原理性的构思，即针对产品的主要功能进行原理性设计。即构思能实现目标的新的解法原理。
4．转速扩大顺序：在进行传动系统的结构式或结构网设计时，从基本组、第一扩大组、到第二扩大组。。。的排列顺序称为转速扩大顺序。即按级比指数由小到大进行排列时的变速组的顺序。
5．主轴旋转精度：是指主轴组件装配后，在无载荷低速转动条件下，主
轴安装刀具或者工件部位相对于理想旋转中心线的空间瞬时旋转误差。包括径向跳动、轴向串动和角度摆动等。
6．基本组：指进行等比数列的有级变速传动系统设计时，变速组内级比等于公比的变速组。或者指级比指数等于1的变速组。
7．计算转速：指传动轴、齿轮等传动件传递全部功率的最低转速，该转速主要用来计算传动轴和传动件的最大传递转矩，从而确定传动轴和传动件的尺寸。
8．卸荷导轨：指采用机械式、液压式或气压式等方法对滑动导轨工作面上的压强进行卸荷，这样可以减小滑动导轨工作面上的压强，提高导轨的耐磨性和低速运动平稳性（防止爬行现象的发生）。
9．内联传动精度：指机械系统内联传动系统两末端执行件之间运动的协调性与均匀性。
二. 填空题
1．导轨的功用是导向和承载。
2．支承件的的静刚度包括自身刚度、局部刚度和接触刚度。3．直线运动导轨的截面形状主要有三角形、矩形、燕尾形和圆柱形。
4．传动精度是指机械产品传动系统的传动链各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。
5．从系统完成的不同功能来分，机械系统主要由动力系统、执行系统、传动系统、操纵与控制系统和支承系统、润滑冷却与密封系统组成。
6．支承件的变形包括自身变形、局部变形和接触变形三种。7．总体参数是机械系统结构总体设计与零部件设计的依据，一般情况下机械系统的总体参数主要有动力参数、运动参数、性能参数和尺寸参数。
8．对一般机械承受的动载荷，按其载荷历程的不同可分为周期载荷、冲击载荷和随机载荷。
9．为了保证三联滑移齿轮左右滑移时能从固定齿轮上顺利通过，在齿轮模数相同时变速组内滑移齿轮的齿数应该满足滑移齿轮上最大齿轮与次大齿轮的齿数差大于4 。
10．常用的机械变速装置有交换齿轮、滑移齿轮、离合器变速和啮合器变速以及上述几种变速方式的组合。
11．对于一般机床的主轴组件主要进行刚度验算，对粗加工、重载机床的主轴组件则还需进行强度验算。
12．执行轴机构设计的基本要求包括旋转精度、静刚度、抗振性、热变形和耐磨性。
13．纵向隔板主要用来提高支承件的抗弯刚度，横向隔板主要用来提高支承件的抗扭刚度。
14．导轨间隙的调整通常是采用压板和镶条。
15．机械系统功能原理设计时常采用一种“抽象化”的方法称作黑箱法，它是根据系统的输入输出关系来研究实现系统功能的一种方法。
16．电动机容量的选择应分为预选和校验两大步。电动机校验的主
要内容有温升和过载能力，必要时还要校验起动能力。
17．角接触球轴承的组配方式有三种：背靠背、面对面和同向安装。机床主轴上为了提高支承刚度常采用背靠背组合的双联
角接触球轴承。
18．电动机校验的主要内容有发热温升、过载能力和起动能力。
19．轴承的径向跳动直接影响主轴的旋转精度，在提高主轴的旋转精度时，
一方面应当采用高精度轴承，另一方面在装配时可再
采用选配法进行分组组装。
三.简答题
1．图示并说明什么是背轮机构，为什么要采用背轮机构？
答：图略。结构特点是两个同轴线的轴通过一个中间传动轴，利用一个双向离合器将两对齿轮组成的变速装置联系起来。可以获得最大传动比为1和最小传动比为1/4乘以1/4即可得1/16的最小传动比的一种机构。与普通的滑移齿轮变速组相比它扩大了变速组的极限变速范围，可以用来扩大传动系统的变速范围。
2. 图示并分析双支承主轴组件前端位移的组成，简介主轴最佳跨距和合
理跨距的确定方法。
答：图略。在主轴前端受力时主轴端部产生的位移是由主轴本身及其支承产生的变形引起的。对于一个已确定主轴前端悬伸量的主轴组件
来说，存在一个最佳支承跨距L0可以使得主轴组件的综合刚度最大，即
可以使得主轴端部产生位移最小。由于当0.75≤L实/L0≤1.5时主轴组件
的刚度损失不超过5%~7%，这在工程上可以认为是合理的刚度损失，所以
称（0.75~1.5）L0为主轴合理跨距L合。
３．介绍制定等比数列规范公比的原则，分析通用机床、自动机床和小型机械如何选用等比数列的公比？
答：制定等比数列规范公比的原则有3条：一是大于1小于等于2；公比为2的某次方根；公比为10的某次方根。从使用性能方面考虑，规范等比数列的公比最好选小一些，以便减少相对转速损失。但公比越小，转速级数就越多，系统结构将越复杂。对于生产率要求较高的通用机械设备，减少相对转速损失率是主要的，故取较小公比，如1.26或1.41。对于非自动化小型机床，为了简化结构，可将转速公比选的大一些。如一般为1.58，甚至可取为2。对于批量生产用的自动机床或大批生产用的专用机床，对减少相对转速损失的要求很高，所以常取很小的公比如 1.12或1.26。
４．画图说明三相交流异步电动机的机械特性，并标注出四个特征点的转矩与转速。
答：图略：这是三相异步电动机的固有机械特性曲线。起动点，n=0，M=Mst为电动机的起动力矩。空载工作点 n=n0，M=0此时电动机处于理想空转状态。额定工作点n=n N，M=M N为额定转矩。最大转矩点 n=n M，M=Mm 为电动机的最大转矩点。
5．简述提高支承件自身刚度的措施。
答：正确选择截面的形状和尺寸：1）截面积相同时空心截面刚度大于实心截面刚度。2) 圆环形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低。3) 封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，不封闭的截面比封闭的截面刚度显著下降，特别是抗扭刚度下降更多。2.合理布置肋板，纵向隔板布置在弯曲平面内，其抗弯刚度较高；斜向隔板的抗弯刚度和抗扭
刚度均较高。3.合理选择支承件的壁厚4.合理开孔和加盖。
6．图示并分析说明主运动为旋转运动的通用机床的功率与转矩特性答：图略，图为通用机床旋转主传动的功率与转矩特性。从特性曲线上看，首先存在一个计算转速n j，在n j处主轴开始传递机床电动机的全部功率。在计算转速之前，即在n min和n j之间机床属于恒转矩特性。在计算转速之后，即在n j和n max之间机床属于恒功率特性。
7．什么是离合器变速时的超速现象？为什么离合器变速设计时要避免超速现象？画图说明如何予以避免。
答：在采用离合器进行变速的机械传动系统中，可能存在的当一条传动路线工作时在另一条不工作的传动线上出现的传动件高速空转的现象称为离合器的超速现象。超速现象会引起空转功率的消耗，还会导致齿轮的噪声和磨损加剧。超速现象可以通过摩擦离合器的结构设计予以避免。
8．画出结构式12=2[3]·3[1]·2[6]的结构网，说明哪个是基本组、第一扩大组和第二扩大组，并求出当公比为1.41时各变速组的级比、级比指数和变速范围。
答：12=2[3]·3[1]·2[6]的结构网略
12=2[3]·3[1]·2[6]的3[1]为基本组，2[3]为第一扩大组，2[6]为第二扩大组。
当公比为1.41时：3[1]的级比为1.41，级比指数为1，变速组的变速范围为1.412=2。
2[3]的级比为1.413，级比指数为3，变速组的变速范围为1.413=2.8。
2[6]级比为1.416，级比指数为6，变速组的变速范围为1.416=8=r max。9．普通滑动导轨的材料有哪些？选用滑动导轨副材料的原则是什么？
答：普通滑动导轨的材料有铸铁、镶钢和镶装有色金属材料导轨、镶装塑料导轨等。为了提高导轨副之间的耐磨性和防止咬焊，动导轨和支承导轨的材料应不同，原则上是一软一硬。若材料相同时也必须采用不同的热处理方法使得双方硬度不同。
10．分析说明提高内联传动链传动精度的措施有哪些。
答：措施有：缩短传动链，原因是存在误差累积现象。
采用降速传动，这是因为采用降速传动时，前面传动副的误差会在传递过程中被逐步缩小。
合理分配各传动副的传动比，并且应使末端件的传动比最小。这是因为传动比直接影响各个传动副误差的传递特性，而且最后一级传动副将直接参与总误差的合成。
合理选择传动件，这是考虑各个传动件的制造难易程度不一样，可能达到的精度等级不一样。而且不允许采用传动比不准确的传动副，如摩擦传动副不能在内联传动系统中使用。
合理确定传动副的制造精度，比如末端传动件的误差将直接复印给执行件，因此需要更高的精度。
采用校正装置。采用带反馈的校正装置有时比直接提高传动副的制造精度成倍更低，也更容易实现。常用的校正装置有光学校正装置、数控校正装置等。
11．介绍制定等比数列规范公比的原则，分析通用机床、自动机床和小型
机械如何选用等比数列的公比？
答：制定等比数列规范公比的原则有3条：一是大于1小于等于2；公比为2的某次方根；公比为10的某次方根。从使用性能方面考虑，规范等比数列的公比最好选小一些，以便减少相对转速损失。但公比越小，转速级数就越多，系统结构将越复杂。对于生产率要求较高的通用机械设备，减少相对转速损失率是主要的，故取较小公比，如1.26或1.41。对于非自动化小型机床，为了简化结构，可将转速公比选的大一些。如一般为1.58，甚至可取为2。对于批量生产用的自动机床或大批生产用的专用机床，对减少相对转速损失的要求很高，所以常取很小的公比如 1.12或1.26。
12．画出结构式18=3[3]·3[1]·2[9]的结构网，说明哪个是基本组、第一扩大组和第二扩大组，并求出当公比为1.26时各变速组的级比、级比指数，验证变速组的变速范围。
答：18=3[3]·3[1]·2[9]的结构网略
18=3[3]·3[1]·2[9]的3[1]为基本组，3[3]为第一扩大组，2[9]为第二扩大组。
当公比为1.26时：3[1]的级比为1.26，级比指数为1，变速组的变速范围为1.262=1.58。
3[3]的级比为1.263，级比指数为3，变速组的变速范围为1.266=4。
2[9]级比为1.269，级比指数为9，变速组的变速范围为1.269=8=r max。13．数控机械系统的各个执行件可以分别采用动力源驱动吗？为什么？
答：数控机械系统的各个执行件是可以分别采用动力源驱动的。各种
数控机械一般都有多个执行件，并且各个执行件之间彼此有严格的速比与位置要求，以便实现复杂的组合或加工复杂表面。但是由于数控机械是采用数字指令进行运动控制。即各个执行件是由数控程序发出的指令控制，可以通过程序的编制来控制执行件按照某种运动规律运行，所以在数控机械中每个执行件都采用单独的动力源进行驱动。
14.分析主轴组件前端位移的组成并说明主轴最佳跨距和合理跨距的确定方法。当由于结构原因不能采用合理跨距时应该如何提高主轴组件的刚度？
答：主轴合理跨距：在主轴前端受力时主轴端部产生的位移是由主轴本身及其支承产生的变形引起的。对于一个已确定主轴前端悬伸量的主轴组件来说，存在一个最佳支承跨距L0可以使得主轴组件的综合刚度最大，即可以使得主轴端部产生位移最小。由于当0.75≤L实/L0≤1.5时主轴组件的刚度损失不超过5%~7%，这在工程上可以认为是合理的刚度损失，所以称（0.75~1.5）L0为主轴合理跨距L合。
当由于结构原因不能使用合理跨距时，应该区别对待：当支承跨距大于合理跨距时应该加大主轴的刚度，当支承跨距小于合理跨距时应该加大支承的刚度——轴承与轴承座的刚度。
15．简述执行轴机构设计的基本要求。
答：（1）旋转精度及精度保持性的要求，其径向跳动，轴向串动，角度摆动不超出允许范围。（2）静刚度，要求主轴具有抵抗静态外载荷引起变形的能力。（3）抗振性，要求主轴受到交变载荷时，能平稳运转而不发生振动。（4）温升支热变形，要求主轴的设计、制造、安调中控制温升及产生的热变形，保证正常运行。（5）耐磨性，要求主轴具有长期保持原始精度的能力即精度保持性，具体体现在主轴组件的抗磨损性能。
16. 简述主轴组件前端定位轴向精度的特点及应用。
答：主轴前端定位前支承发热大，温升高，但主轴受热膨胀后向后伸长，不影响轴向精度。主轴受轴向载荷部分较短，变形小，精度高，间隙调整较不方便，主轴前端悬伸量当推力轴承在前支承两侧的较长，均在同一侧的较短，应用于对轴向精度和刚度要求较高的精密机床。
17. 机床主运动与进给运动传动系统中齿轮变速组的极限变速范围是什么？它是如何确定的？
答：对于直齿圆柱齿轮变速组的极限变速范围是r max≤8，对于斜齿圆柱齿轮的极限变速范围是r max≤10。这是因为升速传动时过大的传动比会导致齿轮的振动与噪声显著增加，所以限制了升速的极限传动比为i max≤2，在降速传动时过小的传动比将导致大齿轮的径向尺寸比较大，会增加变速箱体的尺寸，因此限制了直齿圆柱齿轮的极限传动比为i min≥1/4。对于斜齿圆柱齿轮来说由于斜齿轮在前面一个轮齿未脱开时后一个轮齿已经进入啮合，所以传动平稳性较好。规定的升速的极限传动比为i xma≤2.5。
对于进给传动系统来说，由于其传递的功率比较小，引起的振动和噪声有限，同时传递转矩不大，传动件的尺寸也不算很大。因此规定其极限传动比为1/5≤i极≤2.8，所以其极限变速范围是r max≤14
18．画图说明采用惰轮实现换向功能时惰轮轴应该怎样布置，为什么？
答：图略首先，惰轮轴应该尽量使用双支承结构。若无法使用双支承结构而采用悬臂轴支撑时，由于支承刚性较差，应该通过改善其受力状况来减少刚度不够可能带来的影响。如图所示，根据主动齿轮的旋转方向，左图布置方式惰轮受到向外侧的作用力，会破坏正常的工作位置关系，所以不是理想的布置方式。按照右图布置方式则主动齿轮给惰轮的作用力使
得惰轮趋近于刚性很好的齿轮轴及齿轮，因此传递的刚性较好。
四.综合题（1）
根据已知条件设计某升降台式铣床的主传动系统。已知：主轴最低转速n min=30rpm ，主轴最高转速 n max=1500rpm，公比φ＝1.26。要求采用一级定比传动以便进行机床产品的变型设计。
1. 确定主轴转速的级数Z。
2. 列出机床主轴的各级规范转速。
3. 求出该主轴的最大相对转速损失率。
4. 写出6个可供选择的结构式。
5. 确定一个合理的结构式并说明其合理性。
6. 画出选定结构式的对应结构网。
7. 确定各变速组的传动比，画出转速图，并说明其合理性。8. 指出基本组与扩大组，并验证各变速组的变速范围。9．确定各传动轴的计算转速[注：主轴的计算转速公式：n j=n min*φ(z/3-1)]
附：规范数列表（φ＝1.06）
解：1．93.17126.1lg 301500lg 1lg lg =+=+=φn R Z 所以，经过圆整之后机床转速级数取为
18级。
2．根据1.064=1.26,所以查表得到机床各级规范转速：
30，37.5,47.5, 60,75,95,118,150,190,236,300,375,475,600,750,950,1180,1500 3.%6.20%100)11(11max =?-=-=+?
j j
n n A 1.06 1.12 1.18 1.25 1.32 1.4 1.5
1.6
1.7
1.8 1.9
2.0 2.12 2.24 2.36 2.5 2.65 2.8
3.0 3.15 3.35 3.55 3.75
4.0 4.25 4.5 4.75
5.0 5.3 5.6
6.0 6.3 6.7
7.1 7.5
8.0 8.5
9.0 9.5 10 10.6 11.2 11.8 12.5 13.2 14 15 16 17 18 19 20 21.2 22.4 23.6 25 26.5 28 30 31.5 33.5 35.5 37.55 40 42.5 45 47.5 50 53 56
60 63 67 71 75 80 85 90 95 100
4．93123318??=36123318??=91323318??=
31623318??=16223318??=12623318??=
5．93123318??= 理由：变速组的传动副数为3或者2，按照前多后
少原则安排变速组，按照前紧后松原则安排转速扩大顺序。
6．结构网略
7．转速图略 理由：根据主轴最大转速为1500确定电动机的同步转速为1500，n 电=1440r/min 。
由于29第二扩大组为极限变速范围，按照极限传动比确定的传动比为φ
3/1和1/φ6即传动比为i 2max =2, i 2min =1/4。
根据降速比前慢后快的原则分配i 1和i 0的传动比，结合电动机的转速在
电动机和i 0之间串联一级定比传动，得到传动比分别为：i 1max =φ2, i 1mid =1/φ，i 1min =1/φ4；i 0max =1, i 1mid =1/φ，i 1min =1/φ2。i 电=475/1440=1/3
8．根据通用机床计算转速的计算方法得到：n 主轴Ⅳj 为95r/min 。并由
此知道95r/min 向上各级转速都将传递全部功率，所以得到各传动轴的计算转速：n Ⅲj 为118r/min 。n Ⅱj 为300r/min 。n Ⅰj 为475r/min 。四.综合题
（2）
根据已知条件设计某升降台式铣床的主传动系统。
已知：主轴最低转速n min =31.5rpm ，转速级数为18级，公比φ＝1.26。
要求采用一级定比传动以便进行机床产品的变型设计。
1. 列出机床主轴的各级规范转速。
2. 计算主轴的最大相对转速损失率。
3. 确定变速组数和传动副数，写出4个可供选择的结构式。
4. 画出上述结构式的对应结构网。
5. 确定一个合理的结构式与结构网并说明理由。
6. 选择电动机的转速并说明理由。
7.确定各变速组的传动比，画出转速图。
8. 指出基本组与扩大组，并验证各变速组的变速范围
附：规范数列表（φ＝1.06）
解：1． 根据n min =31.5rpm ，转速级数为18级，公比φ＝1.26有
1.064=1.26,所以查表得到机床各级规范转速：
31.5，40,50, 63,80,100,125,160,200,250,315,400,500,630,800,1000,1250,1600 2.%6.20%100)11(11max =?-=-=+?
j j
n n A 3．93123318??=36123318??=
91323318??=31623318??=
4. 结构网略
5．93123318??=
理由：变速组的传动副数为3或者2，按照前多后少原则安排变速组，按照前紧后松原则安排转速扩大顺序。
6．根据传动系统的最大转速1600，取电动机同步转速和最大转速趋于接近，所以n 电=1440r/min 。
7．转速图略 由于29第二扩大组为极限变速范围，按照极限传动
比确定的传动比为φ3/1和1/φ6即传动比为i 2max =2, i 2min =1/4。根据降速
比前慢后快的原则分配i 1和i 0的传动比，结合电动机的转速在电动机和
i 0之间串联一级定比传动，得到传动比分别为：i 1max =φ2, i 1mid =1/φ，i 1min =1/φ4；i 0max =1, i 1mid =1/φ，i 1min =1/φ2。i 电=475/1440=1/3
8．根据结构式和结构网可知：基本组为31，第一扩大组为32，第二
扩大组为29。一般只要验证最后一级扩大组的变速范围即可。r 2=φ(2-1)9=1.269=23=8=r max 。所以满足直齿圆柱齿轮极限传动比的要求。
四.综合题（3）
根据已知条件设计一台普通卧式车床的主传动系统。
已知：主轴转速范围为45~2000r/min ，从结构及工艺要求为Z=12级的机械有级变速系统。
试完成下述内容：
1. 求出机床主轴的变速范围R n 。
2. 确定主轴的转速公比φ。
3. 查表确
定机床主轴的各级规范转速。4. 确定变速组数和传动副数，写出4个可供选择的结构式，并画出对应的结构网。5. 确定一个合理的结构式与结构网并说明理由。6. 确定各变速组的传动比，画出转速图。7. 指出基本组与扩大组，并验证各变速组的变速范围
附：规范数列表（φ＝1.06）
解：1． Rn=2000/45=44.4。
2．412.1112==-Rn ?，经过圆整为41.1
3．根据45~2000r/min ， Z=12，公比φ＝1.41，查表得到机床各级规范转速：
45，63,90,125,180,250,355,500,710,1000,1400,2000
4．63122312??=36122312??=61222312??=12422312??=
结构网略
5．63122312??=
理由：变速组的传动副数为3或者2，按照前多后少原则安排变速组，
按照前紧后松原则安排转速扩大顺序。
6．根据传动系统的最大转速2000，取电动机同步转速1500，所以n
电=1440r/min。
转速图略。选择过程如下：由于26第二扩大组为极限变速范围，
按照极限传动比确定的传动比为φ2/1和1/φ4即传动比为i2max=2,
i2min=1/4。根据降速比前慢后快的原则分配i1和i0的传动比，结合电动
机的转速在电动机和i0之间串联一级定比传动，得到传动比分别为：
i1ma x=1, i1min=1/φ3；i0max=1, i1mid=1/φ，i1min=1/φ2。i电=1000/1440=0.7 7．根据结构式和结构网可知：基本组为31，第一扩大组为23，第二
扩大组为26。一般只要验证最后一级扩大组的变速范围即可。r2=φ
(2-1)6=1.416=23=8=r
max。所以满足直齿圆柱齿轮极限传动比的要求。
四.综合题（4）
根据已知条件设计一台普通卧式车床的主传动系统。
已知：主轴转速范围为37.5~1700r/min，从结构及工艺要求为Z=12级的
机械有级变速系统。
试完成下述内容：
1. 求出机床主轴的变速范围R n。
2. 确定主轴的转速公比φ。
3. 查表确
定机床主轴的各级规范转速。4. 确定变速组数和传动副数，写出4个可
供选择的结构式，并画出对应的结构网。5. 确定一个合理的结构式与结
构网并说明理由。6. 确定各变速组的传动比，画出转速图。7. 指出基本
组与扩大组，并验证各变速组的变速范围
。8. 确定各传动轴的计算转速[注：主轴的计算转速公式：n j=n min*φ
(z/3-1)]
附：规范数列表（φ＝1.06）
解：1． Rn=1700/37.5=45.3。
2．414.1112==-Rn ?，经过圆整为41.1
3．根据37.5~1700r/min ， Z=12，公比φ＝1.41，查表得到机床各级规范转速：
37.5，53,75,106,150,212,300,425,600,850,1200,1700 4．63122312??=36122312??=61222312??=12422312??= 结构网
略
5．63122312??= 理由：变速组的传动副数为3或者2，按照前多
后少原则安排变速组，按照前紧后松原则安排转速扩大顺序。
6．根据传动系统的最大转速1700，取电动机同步转速和最大转速趋于接近，所以n 电=1440r/min 。
转速图略。选择过程如下：由于26第二扩大组为极限变速范围，按照
极限传动比确定的传动比为φ2/1和1/φ4即传动比为i 2ma x=2, i 2min =1/4。根据降速比前慢后快的原则分配i 1和i 0的传动比，结合电动机的转速在
电动机和i 0之间串联一级定比传动，得到传动比分别为：i 1max =1, i 1min =1/φ3；i 0max =1, i1mid =1/φ，i 1min =1/φ2。i 电=850/1440=0.59
7．根据结构式和结构网可知：基本组为31，第一扩大组为23，第二扩大组为26。一般只要验证最后一级扩大组的变速范围即可。r 2=φ(2-1)6=1.416=23=8=r max 。所以满足直齿圆柱齿轮极限传动比的要求。
8．根据通用机床计算转速的计算方法得到：n 主轴Ⅳj 为106r/min 。
并由此知道106r/min向上各级转速都将传递全部功率，所以得到各传动轴的计算转速：
nⅢj为150r/min。nⅡj为425r/min。nⅠj为850r/min。
机电一体化原理应掌握的知识(doc 9页)
机电一体化原理应掌握的知识(doc 9页)
机电一体化原理应掌握的重要知识点（简答） 第二章机械系统设计 1.机电一体化共性关键技术包括机械技术、计算机与信息处理技术、检测与传感技术、自动控制技术、伺服驱动技术、系统总体技术 2.机电一体化对机械系统的基本要求：（1）. 精度高、刚度高、无间隙(尽可能小) （2）. 响应快、摩擦小、惯量小、谐振频率高（高接触刚度，可避免共振） （3）. 稳定性好、可靠性高、阻尼合适、体积小、重量轻、寿命长等 3.机械系统的组成包括传动机构、导向机构（起导向与支承作用 )、执行机构 4.滚珠丝杠副轴向间隙的调整和加预紧力的方法有垫片调隙式、螺纹调隙式、齿差调隙式 5.滚珠丝杠副的支承方式有一端固定、一端自由；一端固定、一端游动；两端固定三种 6.工业机器人的机械夹持器可分为圆弧开合型、圆弧平行开合型、直线平行开合型三种 第三章直流电动机的工作原理及特性 1.直流电动机的优缺点:优点：调速、启动、制动性能好，控制器简单，短时过载能力强。缺点：结构较复杂，价格较高，换向器与电刷处有火花放电腐蚀，需定期维护。 2.直流电动机与直流发电机的工作原理 直流电动机：电动机定子提供磁场，直流电源向转子的绕组提供电流，换向器使转子电流与磁场产生的转矩保持方向不变。 直流发电机：直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。 3.直流电动机/发电机内部的电磁感应公式，机械特性指电动机转速与电磁转矩间的关系，已知直流他励电动机机械特性公式，会推导
(8) (9) 9.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述反馈制动的原理、特点 原理：当电机n>n0时，因电枢电流方向改变，电磁转矩方向也改变，成为制动转矩。特点：制动转矩大，速度稳定性好，效率高，节能。 10.直流电动机启动方法有电枢串电阻启动、降压启动 11.大直流电动机为什么不允许在额定电压下直接启动？ （1）、启动电流Ist太大会使换向器产生严重的火花,烧坏换向器；破坏电网工作。（2）、启动转矩太大,机械冲击太大，使传动机构损坏。 12.结合直流他励电动机的机械特性曲线简述电源反接制动的原理、特点
电缆挂钩机械手课程设计说明书
目录 任务书 (2) 一目的和要求 (2) 二主要容 (2) 三进度计划 (3) 四课程设计成果要求 (3) 五考核方式 (3) 一、机械手总体设计 (4) 二、手部的设计计算 (6) 三、手腕部分的设计 (9) 四、手臂液压缸设计及校核 (19) 五、机身液压缸设计 (23) 六、电缆挂钩机械手的整体装配及其二维工程图的生成 (26) 七、液压控制原理图及PLC控制原理图 (28) 八、心得体会…………………………………………………………………………………… 30 九、参考文献…………………………………………………………………………………… 30
任务书 一、目的与要求 《专业课程设计》是机械设计及自动化专业方向学生的重要实践性教育环节，也是该专业学生毕业设计前的最后一次课程设计。拟通过《专业课程设计》这一教学环节来着重提高学生的机构分析与综合的能力、机械结构功能设计能力、机械系统设计的能力和综合运用现代设计方法的能力，培养学生的创新与实践能力。在《专业课程设计》中，应始终注重学生能力的培养与提高。《专业课程设计》的题目为工业机械手设计，要求学生在教师的指导下，独立完成整个设计过程。学生通过《专业课程设计》，应该在下述几个方面得到锻炼：1．综合运用已学过的“机械设计学”、“液压传动”、“机械系统设计”、“计算机辅助设计”等课程和其他已学过的有关先修课程的理论和实际知识，解决某一个具体设计问题，是所学知识得到进一步巩固、深化和发展。 2．通过比较完整地设计某一机电产品，培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力，掌握机电产品设计的一般方法和步骤。 3．培养机械设计工作者必备的基本技能，及熟练地应用有关参考资料，如设计图表、手册、图册、标准和规等。 4．进一步培养学生的自学能力、创新能力和综合素质。 二、主要容
机械系统设计说明书
《目录》 一.课程设计的目的 (1) 二.《机械系统设计》课程设计题目 (1) 三.传动系统设计 (3) 四. 主轴.传动组及相关组件的验算 (17) 五.设计总结 (35) 六.参考文献 (36)
一. 课程设计的目的 《机械系统设计》课程设计是在学习完本课程后，进行一次学习和设计的综合性练习。通过课程设计，使我们能够应用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型结构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计，掌握查阅相关工程设计手册，设计标准资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高我们设计能力的目的。通过分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。 二．《机械系统设计》课程设计题目 设计题目： 分级变速主传动系统设计 技术参数： =40r/min , =400r/min Z=6 公比 =1.58 电机参数： 电机功率 P=4KW 电机转速 n=1430r/min 设计对象： 本设计自选为普通车床，最大加工直径400mm. 设计要求： 1.完成装配图的设计，包括床头箱传动系统 展开图和床头箱剖视图。 2.完成设计说明书一份，页数在20页左右，打印件，书写规格 按《哈尔滨理工大学本科生毕业设计( 论文）撰写规范》 书写。
三.传动系统设计 3.1 传动设计 3.1.1 确定转速数列及转速范围 由设计题目知最低转速为63r/min,公比为1.58，查文献[2]表2.12，查得 主轴的转速数列值为（单位：r/min）:40，63，100，160，250，400. 转速范围Rn= ===10 3.1.2定传动组数和传动副数 本设计为6级变数，考虑到结构的紧凑性，在变速组后加一定比传动组。方案为： 6=3×2×1 3.1.3 齿轮齿数的确定 ≤≤2,因此≤≤,故取== ====4＜8 所以满足条件 = = ==2.5＜8 所以满足条件 由转速图上定的传动副和传动比，查文献[2]表4.1，齿数和最大不超过100~120，可得各齿轮组的齿数如下表：
电大机电一体化系统设计习题汇总(知识点复习考点归纳总结参考)
机电一体化系统设计习题汇总 第一章：概论 1.关于机电一体化的涵义，虽然有多种解释，但都有一个共同点。这个共同点是什么? 2.机电一体化突出的特点是什么?重要的实质是什么？ 3.为什么说微电子技术不能单独在机械领域内获得更大的经济效益? 4.机电—体化对我国机械工业的发展有何重要意义? 5.试列举20种常见的机电一体化产品。 6.试分析CNC机床和工业机器人的基本结构要素，并与人体五大要素进行对比，指出各自的特点。 7.机电一体化产品各基本结构要素及所涉及的技术的发展方向。 8.机电一体化设计与传统设计的主要区别是什么? 9.试举例说明常见的、分别属于开发性设计、适应性设计和变异性设计的情况。 10.为什么产品功能越多，操作性越差?为何产品应向“傻瓜化”方向发展? 11.试结合产品的一般性设计原则，分析和理解按“有限寿命”设计产品的目的和意义。 第二章：机械系统设计 1. 机电一体化产品对机械系统的要求有哪些? 2. 机电一体化机械系统由哪几部分机构组成，对各部分的要求是什么? 3. 常用的传动机构有哪些，各有何特点？ 4. 齿轮传动机构为何要消除齿侧间隙? 5. 滚珠丝杠副轴向间隙对传动有何影响?采用什么方法消除它？ 6. 滚珠丝杠副的支承对传动有何影响?支承形式有哪些类型?各有何特点? 7. 试设计某数控机床工作台进给用滚珠丝杠副。己知平均工作载荷F＝4000N，丝杠工作长度l＝2m，平均转速＝120r／min，每天开机6h，每年300个工作日，要求工作8年以上，丝杠材料为CrwMn钢，滚道硬度为58—62HRC，丝杠传动精度为±0.04mm。 8.导向机构的作用是什么?滑动导轨、滚动导轨各有何特点? 9.请根据以下条件选择汉江机床厂的HJG—D系列滚动直线导轨。作用在滑座上的载荷F＝18000N，滑座数M=4，单向行程长度L＝0.8m，每分钟往返次数为3，工作温度不超过120℃，工作速度为40m／min,工作时间要求10000h以上,滚道表面硬度取60HRC。 10.滚动直线导轨的形式有哪些?各有何特点? 11. 塑料导轨的特点是什么?常用的塑料导轨有哪些？如何使用? 第三章：接口设计 1.试述机电—体化接口设计的重要性。 2.试述机电一体化产品接口的分类方法。 3. 试述人机接口的作用和特点。 4.人机接口中，常用的输入设备有哪几种？常用的输出设备有哪几种？ 5.设计键盘输入程序时应考虑哪几项功能？ 6.七段发光二极管显示器的动态工作方式和静态工作方式各具有什么优缺点？ 7. 在进行PP40打印机接口设计时，可否直接将STB连到WR上？为什么？ 8.试述机电接口的作用和特点。 9. 在机电接口的控制输出接口中，常用的电力电子器件有哪些？ 10.在机电接口中，光电耦合器的作用是什么？
心得体会 机械原理实验心得体会
机械原理实验心得体会 机械原理实验心得体会 机械原理课程设计心得体会 十几天的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化. 在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会.在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大,有些人很有责任感,把这样一种事情当成是自己的重要任务,并为之付出了很大的努力,不断的思考自己所遇到的问题.而有些人则不以为然,总觉得自己的弱势…..其实在生活中这样的事情也是很多的,当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题. 在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧
的心态,因为毕竟我们的出发点都是很好的.课程设计也是一种学习同事优秀品质的过程,比如我组的纪超同学,人家的确有种耐得住寂寞的心态.确实他在学习上取得了很多傲人的成绩,但是我所赞赏的还是他追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得我们每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越.我们过去有位老师说得好,有有些事情的产生只是有原因的,别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩,那绝对不是侥幸或者巧合,那是自己付出劳动的成果的彰显,那是自己辛苦过程的体现.这种不断上进,认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美,有位那种追求的锲而不舍的过程是相同的,这就是一种优良的品质,它将指引着一个人意气风发,更好走好自己的每一步. 在今后的学习中,一定要戒骄戒躁,态度端正,虚心认真….要永远的记住一句话:态度决定一切. 一、温故而知新。课程设计发端之始，思绪全无，举步维艰，对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”，于是想起圣人之言“温故而知新”，便重拾教材与实验手册，对知识系统而全面进行了梳理，遇到难处先是苦思冥想再向同学请教，终于熟练掌握了基本理论知识，而且领悟诸多平时学 习难以理解掌握的较难知识，学会了如何思考的思维方式，找到了设计的灵感。二、思路即出路。当初没有思路，诚如举步维艰，茫茫大地，不见道路。在对理论知识梳理掌握之后，茅塞顿开，柳暗花明，思路如泉涌，高歌“条条大路通罗马”。顿悟，没有思路便无出路，
机械系统设计讨论课
机械系统设计讨论课汇报 班级：机设08-1 组内成员：庞沙沙何宏雷宋盈盈指导老师：汪飞雪 完成时间：2011年10月26日
目录 一、平行辊矫直机原理 (3) 二、平行辊矫直机结构参数计算 (3) 三、平行辊矫直机力能参数计算 (5) 四、平行辊矫直机工艺参数计算 (8) 五、讨论感想 (9) 六、参考文献 (9) 七、组内分工 (9)
一、平行辊矫直机原理 平行辊矫直机属于连续性反复弯曲的矫直设备，这种矫直机克服了脚力矫直机断续工作的缺点，是矫直效率成倍提高，使矫直工序得以进入连续生产线。 金属材料在较大弹塑性弯曲条件下，不管其原始弯曲程度有多大区别在弹复后所残留的弯曲程度差别会显著减小，甚至会趋于一致。随着压弯程度的减小其弹复后的残留弯曲必然会一致趋近于零值而达到矫直目的。因此平行辊矫直机必须具备两个基本特征，第一是具有相当数量交错配置的矫直辊以实现多次反复弯曲；第二十压弯量可以调整，能实现矫直所需要的压弯方案。 二、平行辊矫直机结构参数计算 1、辊系与辊数 （1）辊系 首先需要选定辊系，为了兼顾扩大适用范围及缩小空桥区的两个目 的，曾提出双交错变辊矫直辊系，如图3-8所示，辊系中,2、,3、,4及,5各辊为液压恒压支承或在形成连续梁受力时自动卸载变为零压支承。其恒压是只能对工件头尾有矫直作用的压力。于是这种辊系，第一，可矫直中等断面的工件，相当于辊距为p=21t 的矫直机；第二，可矫中等断面的工件，使,2、,3、,4及,5各辊处于浮动状态，其压力只能矫直头尾，而对其他各辊只有较小的增压作用；第三，可矫大型断面的工件，上述恒压辊在变成零压辊之后辊距增大到p=3t +2 t 61t ，也达到了变距的效果。这样“变辊距”要比其他办 法有三个优点，其一为容易调整；其二为机架刚性好；其三为空桥区很短。
机械系统设计考试重点
1系统的概念与特性：系统是由具有特定功能的，彼此间具有有机联系的许多要素所构成的一个整体。特性：整体性，相关性，环境适应性，目的性，优化原则。 2工业控制微机系统的基本要求：a具有完善的输入/输出过程，b具有实时控制功能，c具有高可靠性，d具有较强的环境适应性及抗干扰能力，e具有丰富的软件。 3机械系统方案评价基本原则：客观性，可比性，合理性，整体性。采用专家评审集体讨论的方法，有：名次计分法，评分法，技术经济评价法，模糊评价法。将系统的总收益与总投资之比作为主要评价值。 4机械系统设计的基本思想：在机械系统设计时不应追求局部最优，而应该追求整体的最优。5机械系统总体设计的主要内容：a系统原理方案的构思，b结构方案设计，c总体布局与环境设计，d主要参数及技术指标的确定，e总体方案的评价与决策。 6形态学矩阵的概念：在形态学中，将各子系统的目标（功能）及基本可能实现的方法列入一个矩阵形式的表中，这个表就是形态学矩阵，亦称模幅箱图。 7简述六点定位规则：运用适当分布的与工件接触的六个支承点来限制工件六个自由度的规则。 8夹紧装置的组成：力源装置，夹紧机构（中间传力机构，夹紧元件）。 9夹紧装置的基本要求：夹紧过程可靠，夹紧力大小适当，结构性好，使用性好。 10三相异步电机固有机械特性：在额定电压和额定频率下，用规定的接线方法，定子和转子电路中不串联任何电阻或电抗时的机械特性；人为机械特性：当固有机械特性不能满足工作机械要求时，常采用改变电动机某些参数以改变其机械特性的方法，所获得的机械特性称为。 11简述传动系统的组成：变速装置，启停与换向装置，制动装置，安全保护装置。 12物料流系统的基本概念：机械系统工作过程中的运动变化过程。地位：物料流系统的设计非常重要，机械系统的设计就是围绕着物料流展开的，物料流系统决定了机械系统设计的总体布置，物料流系统决定了能量流系统的主要参数，物料流系统是信息流系统的主要控制对象。 13物料流系统的组成：加工，输送，存储，检验. 14常用的微位移机构：柔性支承微工作台，尺蠖机构，蠕动直线马达，X-Y-Z-θ三自由度微动台。驱动单元：微型电动机，压电式维驱动器，微型发动机。 15微位移机电系统基本要求：a灵敏度高，最小位移量达到使用要求；b传动灵敏、平稳。无空行程，制动后能保持稳定位置；c抗干扰能力强，响应快；d结构工艺性好。 16试简述尺蠖机构的组成及前进运动的控制：由三个压电陶瓷串联形成。只要按一定的频率顺序在三个压电晶体上加压，就可以使器件在轴上做步步移动，改变三个压电陶瓷所加的压电频率就可以获得不同的移动速度。 17机械系统设计的一般过程：产品规划（任务书，调研，可行性研究，开发计划），系统技术设计（总体，技术，工作图，鉴定和评审），制造销售（样机试制及样机实验，样机鉴定和评审改进设计，小批试制，定型设计，销售）。 18工作循环图：在机械设备中，各执行机构的运动往往是周期性的，执行机构在经过一段时间间隔后，其位移运动等参数周期性重复，即完成一个个工作循环，工作循环图反应系统中各执行机构在一个周期的工作时间是以怎样的顺序对产品进行加工的。 19执行系统的功能：夹持，搬运，分度与定位，检测，加载。 总体布置的基本原则：运动学原则,基面合一原则,最短传动链原则,保证安全性原则,简单化原则。 总体布置的基本形式：按主要工作机构的空间几何位置：平面式，空间式等；按主要工作机
集美大学 机械系统设计期末知识点总结
系统是指具有特定功能的，相互间具有有机联系的诸多要素组成的一个整体 机械系统：由若干机械要素组成，彼此间有机联系完成特定功能。 1系统的特性：1 目的性2 整体性3相关性4环境适应性。 2系统的组成：1动力系统2传动系统3执行系统4控制系统5支承系统. 3系统的6个原理：1整体性原理2结构性3开发性4动态性5层次性6目的性 4机械系统的基本要求：1功能要求2性能要求3可靠性要求4工作效率5适应性6经济性7寿命要求5系统的一般设计过程：市场需求-产品策划-产品设计-产品制造-产品销售-产品运行-产品报废与回收 6机械系统设计的前沿设计：模块化设计，协同设计，绿色设计，虚拟设计，动态设计 7设计类型：开发设计，适应性设计，变异设计 8总体设计的原则：1需求原则2信息原则3系统原则4简单原则 9总体设计的内容：1原理方案设计2确定参数3总体结构设计4分析与评价 10工业技术系统处理对象：能量物料信息 11待设计系统的功能：变换传递保存 功能元：是指能够直接从技术效应和逻辑关系中找到可以满足功能要求的最小单位，是产品功能的基本单位，是产品功能分析的基本单元（物理功能元，数学功能元,逻辑功能元） 12总体布置的基本要求：1功能要求2性能要求3结构要求4工艺要求5使用要求 13主要技术参数的确定：1尺寸参数2 运动参数3 动力参数 14创新技法：类比创新法，组合创新法，头脑风暴法，TRIZ法 15方案评价的方法：加权评价法价值工程评价法模糊评价法（单因素，多因素） 传动系统的功能：1实现从动力源到执行件的升降速功能2实现执行件的变速功能3实现执行件运动形式和运动规律的变化功能4实现对不同执行件的运动分配功能5实现从动力源到执行件的动力转化16传动系统的类型：分级变速传动系统无级变速传动系统定比传动系统 17传动系统的组成：变速装置启停和换向装置制动装置安全保护装置 18扩大传动系统的变速范围1 增加传动组2采用分支传动3采用背轮机构4采用混合公比 19系统结构设计的原则：1从内到外2从主到此3从局部到整体4从粗略到详细 20执行系统的功能：1传递和输出所需要的运动2传递和输出所需要的动力3实现运动形式和运动规律的变换4完成预定的辅助功能 21执行系统的组成：1执行末端件：执行系统中直接完成工作任务的零部件完成一定动作 2执行机构：驱动执行构件，传递变换运动和动力以满足执行构件要求 22箱体轴线布置：1 平面布置2三角布置3轴线互相重合布置 23支撑件的静刚度：1自身刚度2局部刚度3接触刚度 24支撑件的截面形状：1 圆形截面扭转惯性炬较大矩形截面弯曲惯性矩较大2空心截面可以增大惯性矩3封闭结构的惯性矩比未封闭的大 25支承件的结构：1隔板2加强筋3窗孔4连接结构 26设计支撑件时在满足使用要求的前提下应尽量便于铸造焊接加工和装配 27提高支承件动态性能的措施：1提高支撑件的静刚度2增加支撑件的阻尼 28转速图的拟定原则：1前多后少2 前密后疏3 “升2降4”原则4 前慢后快 超速现象：当一条传动路线工作时，在另一条不工作的传动路线上传动件出现高速空转的现象。危害：加剧齿轮和离合器磨损及噪声，增大空载损失 29载荷的确定方法：1 类比法2实测法3计算法
机械系统设计课程设计7级变速
哈尔滨理工大学课程设计 题目：分级变速主传动系统设计 学院：机械动力工程学院 姓名： 指导教师：段铁群 系主任：段铁群 2013年08月29日
目录 第一章运动计算 1.1 课程设计的目的 1.2 课程设计的内容 1.3 课程设计的题目，主要技术参数和技术要求1.4 运动参数及转速图的确定 1.5 核算主轴转速误差 第二章动力计算 2.1 带传动设计 2.2 计算转速的计算 2.3 齿轮模数计算及验算 2.4 传动轴最小轴径初定 2.5 执行轴合理跨距计算 第三章主要部件的校核 3.1 主轴强度，刚度校核 3.2 传动轴刚度校核 3.3 轴承寿命校核 第四章总结 第五章参考文献
第1章运动计算 1.1课程设计的目的 《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。 1.2课程设计的内容 《机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。 1.2.1 理论分析与设计计算： （1）机械系统的方案设计。设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。 （2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。 1.2.2 图样技术设计： （1）选择系统中的主要机件。 （2）工程技术图样的设计与绘制。 1.2.3编制技术文件： （1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。
机械系统设计试题及答案
内蒙古民族大学2013-2014学年二学期 试卷答案（考查） 课程名称：机械系统设计考试时间：110分钟年级：11级 专业：机制、农机 一、简答题（6小题，共60分） 1、什么是专家系统？专家系统的作用是什么？简述现代虚拟样机仿真分析的目的与意义。答：一个或一组能在某特定领域内，以人类专家水平去解决该领域中困难问题的计算机程序。 专家系统的作用：减少设计人员的负担；适用于常规方法和分析程序无能为力的地方；快速；防止设计人员出错及保留系统的知识和经验的领域。 虚拟样机仿真分析的目的与意义：化设计；缩短周期、降低成本；提高性安全性；提高产品开发效率及产品设计质量。 2、试从人机工程学观点分析汽车驾驶室的布置设计。 答：人机工程学是运用生理学、心理学和其他有关学科知识，使人和机器相互适应，创造舒适和安全的环境条件从而提高工效的学科。 驾驶座椅的设计，根据不同的体格可以调整高度和前后位置。而且坐姿操作可减少疲劳。显示装置的设计，如速度里程表、油表等的设计充分利用人体工程及人的视觉习惯，便于观察，警醒作用。操纵装置设计，方向的大小以人施力最适宜的尺寸，而且活动灵活，长期驾驶不易疲劳。档位杆的设计充分考虑人手生理学特点，手握舒适，不产生滑动，施力方便。脚操纵的刹车，离合，油门等，与坐姿操作相适应。踏板采用矩形或椭圆性。转向按钮与方向盘一体便于操作。照明灯及前后镜子的设计也充分考虑人的视觉规律。 汽车驾驶室的设计，充分运用人体工程学的原理，使人在最舒适最不易疲劳的最易观察的角度安全驾驶。 3、机械工作状态能量信息论；机械工作过程能量损失论；机械工作过程节能效益论。 曲柄压力机动力机容量的选择，根据压力机负载而确定的有效能+系统广义储能+系统损耗能的综合，在乘以安全系数，便是动力机容量。 4、典型闭环控制系统有哪些基本环节组成？各有什么作用？ 答：给定环节、测量环节、比较环节、校正及放大环节和执行环节。 给定环节是给出与反馈信号同样形式和因次的控制信号。 测量环节用于测量被控变量，并将被控变量转换为便于传送和便于处理的另一物理量的环节。 比较环节是将来自给定环节的输入信号与测量环节发出的有关被控变量的反馈信号进行比较的环节。 校正及放大环节将偏差信号做必要的校正，并进行放大以便推动执行环节。 执行环节接受放大的控制信号，驱动被控对象按照预期的规律运行的环节。
哈尔滨理工大学机械系统设计试题及答案
考试科目：机械系统设计考试时间：110分钟试卷总分100分考试班级：机械05级 一、选择填空（本大题共10小题，每小题1分，总计10分） 1．机械工程学科由（）和机械制造两部分组成。 A.机械原理 B.机械零件 C.机械学 D.机械加工 2．人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（）。 A.黑箱法 B.白箱法 C.类比法 D.头脑风暴法 3．机械系统结构总体设计的任务是（）。 A.进行原理设计的构思 B.进行功能原理设计 C.将原理设计结构化 D.确定总体参数 4．在传动系统中，基本组的级比指数（）。 A.小于1 B.等于1 C.大于1 D.任意数 5．双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（）。 A.3倍齿宽 B.4倍齿宽 C.5倍齿宽 D.6倍齿宽 6．执行系统是由执行末端件和与之相连的（）组成。 A.运动机构 B.导向机构 C.定位机构 D.执行机构 7．预紧可以有效提高滚动轴承的（）。 A.承载能力 B.工作转速 C.精度 D.刚度 8．我们可以用镶条来调整（）的间隙。 A.三角形导轨 B.燕尾形导轨 C.车床主轴 D.铣床主轴 9．支承系统是机械系统中具有支承和（）作用的子系统。 A.连接 B.导向 C.定位 D.夹紧 10.隔板的布置方向应与载荷的方向（）。 A.平行 B.垂直 C.倾斜 D.任意 二、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，总计10分） 1．机械系统2．功能原理设计3．级比4．执行系统5．自身刚度 三、简答题（本大题共6小题，每小题4分，总计24分） 1．机械系统设计有哪些基本原则？ 2．什么是功能元？有那些种基本功能元？ 3．扩大传动系统变速范围有哪些方法？ 4．导轨有何功用？滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型？ 5．什么是支承件的接触刚度？提高接触刚度有哪些有效措施？ 6．常用的典型控制系统有哪几种类型？ 四、填空题（本大题含2小题共8个空，每空2分，总计16分） 1．某台数控机床，主轴最高转速为4000r/min，最低转速为30r/min，计算转速为145r/min。拟选用交流调频主轴电动机，其最高转速和额定转速分别为4500r/min和1500r/min，则主轴的恒功率调速范围R np为（），电动机的恒功率调速范围r p为（）r/min，如果有级变速机构的公比φu=R p，则有级变速机构的级数Z为（）级。 2．某卧式滑动导轨，支承导轨长720mm，动导轨长360mm，计算开式导轨的判别依据
机械系统设计--课程知识点考点总结
机械系统设计总结 1.机械是机构和机器的统称。机械零件是组成机械系统的基本要素。人与机器组成了生产中的最基本单元。 2.系统是指具有特定功能的相互间具有有机联系的若干个要素所组成的一个整体。 3.系统可以分为两种：流系统（柔性连接），结合系统（刚性连接）。 4.机械系统的定义：任何机械都是由若干装置部件和零件组成的一个特定系统，是一个由确定的质量刚度和阻尼的物体组成的，彼此有机联系的，并能完成特定功能的系统。 5.机械系统的组成：动力系统传动系统执行系统操作控制系统框架支承结构系统润滑系统等子系统组成。机械零件是组成机械系统的基本要素。 6.内部系统：机械本身构成的系统外部系统：人和环境构成的系统 7.现代机械系统：由计算机信息网络协调与控制用于完成包括机械力运动和能量流等动力学任务的机械和（或）机电部件相互联系的系统。 8.从系统类型来看，机械系统本身通常为结合系统。 9.机械系统特性：集合性整体性相关性目的性环境适应性。 10.整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。 11.动力系统包括动力机及其配套装置，是机械系统工作的动力源。按能量转换 性质的不同，动力机可分为一次动力机和二次动力机。一次动力机是把自然界的能源转变为机械能的机械，如内燃机汽轮机水轮机等。二次动力机是把二次能源（如电能液能气能）转变为机械能的机械，如电动机液压马达气动马达等。动力机输出的运动通常为转动，而且转速高。 12.选择动力机时，应全面考虑执行系统的运动和工作载荷机械系统的使用环境和工况工作载荷的机械特性等要求，使系统既有良好的动态性能，又有较好的经济性。 13.执行系统包括机械的执行机构和执行构件，是利用机械能来改变作业对象的性质状态形状和位置，或对作业对象进行检测度量等，以进行生产或达到其他预定要求的装置，根据不同的功能要求，各种机械的执行系统也不同，而且对运动和工作载荷的机械特性要求也不同。
CA6140机械系统设计课程设计
卧式车床CA6140机械传动系统课程设计 前言 在现在机械制造工业中，切削加工仍然是将金属毛坯加工成规定的几何形状、尺寸和表面质量的主要加工方法。所以金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所担负的工作量在一般生产中占制造机器总工作量的40%～60%，一个国家机床工业的技术水平标志着自身装备国民经济的能力，体现着一个国家的生产实力，反映着机械工业发展的水平。因此机床工业部门必须首先为各机械制造厂提供先进的、现代化的机床装备，实现我国国民经济现代化所具备的条件。显然，金属切削机床在我国社会主义建设中起着重大的作用。金属切削机床的设计就是为切削加工设计出既经济而且满足加工要求的车床，CA6140车床加工范围广，能够满足各方面加工的需要，在这种车床的主传动中，采用齿轮传动，因为齿轮传动效率高，如一级圆柱齿轮传动的效率可达99%，这对大功率传动十分重要，因为即使效率提高1%，也有很大的经济意义。而且结构紧凑工作可靠寿命长，传动比稳定，在齿轮设计中，应该首先考虑齿轮的工作条件和用途，使所设计的齿轮满足工作的需要，根据齿轮的工作条件，得出齿轮最可能的失效形式，然后进行校核，如齿根强度计算和接触疲劳强度校核，使其在有效工作期内安全可靠，在国内外齿轮的设计中，如何提高设计效率是普遍面临的问题，所以为提高设计效率，人们借助与计算机软件UG软件，它提供了功能强大的参数化设计平台。
目录 前言 ............................................................... 错误！未定义书签。 第1章机床的概述 (4) 1.1机床的作用和用途 (4) 1.1.1金属切削机床的作用： (4) 1.1.2机床的用途： (4) 1.2机床的规格 (4) 第2章机床的主传动设计 (7) 2.1主传动系统 (7) 2.1.1传动关系的确定 (7) 2.1.2各种转速的传动计算 (8) 2.1.3主传动系统图及传动内部的结构 (9) 2.1.4设计机床的主传动的基本要求错误！未定义书 签。 2.2主运动参数的选定 ............. 错误！未定义书签。 2.2.1确定最低和最高转速 .... 错误！未定义书签。 2.2.2确定其他参数 (13) 第3章机床传动装置的运动及参数的设计 (13) 3.1绘制转速图 (14) 3.1.1各轴转速 (14) 3.1.2各轴输入功率 (14) 3.1.3确定各轴的计算转速 (15) 3.1.4各齿轮的计算转速 (15) 3.1.5各轴的转矩 (15) 3.1.6转速图 (16) 3.2动力设计 ..................... 错误！未定义书签。 3.2.1带传动设计 ............ 错误！未定义书签。 第4章齿轮的设计 (19)
心得体会 机械设计学实验心得体会
机械设计学实验心得体会 机械设计学实验心得体会 《机械设计学》实践教学机械创新设计实验报告 学生姓名：学号：班级： 题目： 小组组长： 年月日 机械创新设计实验 一、 实验目的 通过实验使学生能够以系统的观点去发掘机械产品设计的规律和特点，并培养学生的创新意识，使学生的综合素质得到提高。二、实验原理 系统设计方法。三、实验要求 分组（最好4～6人）或个人完成实验，独立完成实验报告。四、实验仪器设备 机械系统设计手册及相关参考书。五、实验类型、性质与学时 类型：综合、创新学时：6课时六、实验步骤 根据所学知识，提出一机械设备总体设计方案（参考题目附后），要求包含物料 流系统、能量流系统及信息流系统；分小组讨论并确定方案。七、实验报告
实验报告必须包含的内容： 1、引言：对所选课题进行资料收集，简单介绍类似系统或技术的国内外研究与应用现状； 2、描述系统的总功能、分功能； 3、分功能实现方案；3、绘制系统的功能结构图； 4、绘制系统的运动循环图； 5、绘制系统的总体设计草图； 题目一（适用于一组）：载重车装载系统的开发 见教材P362《课外作业1》 题目二（适用于二组）：讲义自动发放机见教材P363《课外作业3》题目四（适用于四组）：比萨饼成形机见教材P365《课外作业7》 题目六（适用于六组）：移动车载升降系统设计设计一个安装在一台卡车上的升降平台，要求如下： 1.收缩范围：距离车厢底部2米到8米； 2.收缩至2米时不影响卡车正常行驶； 3.升高至8米时能够保证在不大于10km/h的行使速度，加速度不大于0.5m/s2 的情况下安全作业； 4.平台顶部能承受30kg负荷。 要求设计移动平台（含驱动、制动、控制系统）题目八（适用于七组）：布线装置见教材P364《课外作业4》 分组情况 1题目一魏绍超吴昊张健马耀军许晓蒙贺建博2题目二齐相宇杨荣耀
《机械系统设计》电子教案
第一章绪论 重点：机械，机械系统的相关概念及学科中的位置。 难点：学习机械系统设计课程的重要性。 讲授提示与方法：回顾机械工程的发展历程，注重机械系统的整体性，提高学生对机械系统设计的认知程度。 1.1机械系统设计在机械工程科学中的地位及作用 一、机械工程科学 1.机械工程科学的定义： 机械工程科学是研究机械产品（或系统）的性能、设计和制造的基础理论与技术的科学。 2.机械工程科学的组成： P1图1.1 （1）机械学：机械设计过程（核心部分）； （2）机械制造：机械制造过程（基础部分）。 3.机械学所包含的内容： P3图1.5 二、机械、机械系统、系统 1.机械：关于机械的定义，目前尚无严格的定论，一般可归纳为： （1）须由两个以上的零、部件组成； （2）这些零、部件的运动部件，应按设计要求作确定的运动； （3）将外来的能源转变为有用的机械功。 【举例】机械产品：汽车、拖拉机、机床、钟表…… 2.系统：是指具有特定功能的、相互间具有一定联系的许多要素构成的一个整 体。即由两个或两个以上的要素组成的具有一定结构和特定功能的整体都是 系统。 3.机械系统：由若干个零、部件及装置组成的，彼此间有机联系，并能完成特 定功能的系统，称之为机械系统。 4.系统应具有下述特性： （1）目的性：完成特定的功能 （2）相关性与整体性： 1）相关性：各构成要素之间是相互联系的 2）整体性：评价一个系统的好与坏要看该系统的整体功能 （3）环境的适应性：系统对外部环境变化和干扰有良好适应性 三、机械系统的组成： P4图1.6 1.动力系统：为系统提供能源（动力源） 2.执行系统：是系统的执行输出部分 3.传动系统：把运动和动力由动源传递给执行系统的中间环节 4.操纵、控制系统：使前三者协调动作和运行 5.支承系统：支承和联系各机件 6.润滑、冷却与密封系统：
青科成人教育《机械系统设计》期末考试复习题及参考答案
2019-2020 学年第 1 学期机械系统设计课程考试试题（C）卷 类别继续教育学院 适用专业 （答案写在答题纸上，写在试题纸上无效） 一、填空题（每题5分，共25分） 1.机械系统设计的基本思想即：在机械系统设计时不应追求最优，而 应追求的最优。 2.系统的含义：系统由相互联系的构成；系统与环境发生关系，不是 孤立的。其特性为：具有、、、目的性和优化原则等。 3.物料流由、、和组成。 4.机械系统总体设计的主要内容有：、、、和。 5.专家系统是一个能在某特定领域内，以去解决该领域中困难问题 的。 二、试画出图示主传动系统的转速图（20分） 题二图题三图
三、如图所示，某物料流定向机构，试说明其方案的原理（20分）。 四、某厂在开发一种新产品时，总体设计时选定了A1和A2两个候选方案。为了确定选择哪个方案，组织了一个由10位专家组成的评价小组用模糊综合评价法对两个方案进行评价。专家组选用三个评价指标：产品性能（P1）、可靠性（P2）及使用方便性（P3），同时将每个评价指标划分为4个等级：0.9，0.7，0.5，0.3。投票结果如表1、2所示。试根据这些条件进行方案评价。（三个评价指标的加权系数分别为：0.6、0.3、0.1）（20分） 表１方案A1得票 表2 方案A2得票 五、如图所示为三面切书自动机的工艺示意图，它由送料机构、压书机构、两侧切刀机构、横切刀机构、工件（书本）、工作台等组成，其工艺路线为：将书本用送料机构1送至切书工位，然后用压书机构2将书本压紧，接着用两侧切刀3切去两侧余边，最后用横切刀4切去前面余边。试分析各执行机构的运动组成，并画出该自动机的运动循环图（示
心得体会 机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会
机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会 机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会 《机械原理》实验班级 姓名机构运动简图测绘学号 一、实验目的： 1．学会运用构件及其运动副联接常用符号和机械中常用机构的简图符号，正确绘制出机构运动简图； 2．通过实验进一步理解机构运动简图的意义； 3．熟练掌握机构自由度的计算方法，学会判断运动链能否成为机构。 二、实验内容： 机构运动简图是用国家标准规定的简单符号和线条代表运动副和构件，并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸，绘制出的表示机构的简明图形。不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。在分析研究现有机械和构思设计新机械时都需要绘制机构运动简图。因此，我们必须熟练掌握正确绘制机构运动简图的方法。 1．绘制三个机构的运动简图，测绘对象：1）油泵――摆杆式油泵、摆块式油泵；2)冲床――滚子式、滑块式；3)插齿机――从曲柄开始到插齿刀；4)牛头刨床――从小齿轮开始画起。其中，1、2必做，3、4选其一。对于油泵，要对其进行必要的尺寸测量，然后按比例画出其机构简图；对其余机构则绘出机构示意图。2．计算所画机构的自由度，判断其能否成为机构？ 3．在东6D座参观常用机构的电动模型，观察各机构的运动。
三、实验步骤： 1．分析机械的组成情况和运动情况：确定机械是由多少个构件组成？哪个是原动件和机架？哪部分是执行构件和传动部分？ 2．沿着运动传递路线，分析两构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目；3．适当地选择运动简图的视图平面； 4．选择适当比例尺，绘制机构运动简图。在原动件上标出代表其转动方向的箭头，并从原动件起，按传动路线标出各构件的编号（1、2、3、······）和运动副的代号(A、B、C、······）。5．绘制完机构运动简图和计算其自由度后，由指导教师签字认可，方可离去。 四、注意事项： 1．上课时自带直尺、橡皮、铅笔和画草图用的白纸。 2．课堂上只要求画出各机构简图的草图，草图应画在自带的白纸上。 五、实验报告： 1．直接将报告填写在后面作业纸上。2．将课堂上所绘制的各机构简图的草图，按机械制图的要求画出正式的机构运动简图或机构示 意图。 3．计算机构自由度时应列出公式，并写明其活动构件数、各级运动副的数目。4．说明机构是否具有确定运动？为什么？ 5．将有教师签字的草图附在实验报告后一同按时交上。 六、思考题： 1．在计算平面机构自由度时应注意哪些事项？2．机构运动简图与机构示意图的区别？
CM6132机械系统设计课程设计精密车床主轴箱与变速箱系统设计说明
目录 绪论 (1) 1．概述 (5) 1.1机床主轴箱课程设计的目的 (5) 1.2设计任务和主要技术要求 (5) 1.3操作性能要求 (6) 2.技术参数确定与方案设计 (6) 2.1原始数据 (6) 2.2开展CM6132功能原理设计 (6) 3．运动设计 (7) 3.1确定转速极速 (7) 3.1.1计算主轴最高转速 (9) 3.1.2计算主轴最低转速 (10) 3.1.3确定主轴标准转速数列 (11) 3.2主电动机的选择 (12) 3.3变速结构的设计 (14) 3.3.1 主变速方案拟定 (14) 3.3.2 拟定变速结构式 (14) 3.3.3拟定变速结构网 (15) 3.3.4 验算变速结构式 (16)
3.4绘制转速图 (17) 3.5 齿轮齿数的估算 (20) 3.6 主轴转速误差 (23) 4.动力设计 (26) 4.1电机功率的确定 (26) 4.2确定各轴计算转速 (26) 4.3 带轮的设计 (27) 4.4传动轴直径的估算 (30) 4.5齿轮模数的确定 (33) 4.6主轴轴颈的直径 (36) 4.6.1主轴悬伸量a (36) 4.6.2主轴最佳跨距0L 的确定和轴承的选择 (36) 4.6.3主轴组件刚度验算 (37) 5. 结构设计 (38) 5.1齿轮的轴向布置 (39) 5.2传动轴及其上传动元件的布置 (40) 5.2.1 I 轴的设计 (42) 5.2.2 II 轴的设计 (42) 5.2.3 III 轴的设计 (42) 5.2.4 带轮轴的设计 (42) 5.2.5 Ⅳ轴的设计 (43) 5.2.6主轴的设计 (43) 5.2.7 主轴组件设计 (43) 5.3齿轮布置的注意问题 (44)
2013机械系统设计期末考试题.
2013天津商业大学机械系统设计期末考试复习题 一：填空题 1.机械系统由若干装置、部件和零件组成的系统。 （1）、从实现系统功能角度看只要包括下列一些子系统：动力系统、传动系统、执行系统、操纵系统和控制系统。 （2）、从“流”的观点出发，将机械系统分为物料流系统、能量流系统、信息流系统 2.设计任务的类型：开发性设计、适应性设计、变型设计 3.设计任务的来源：指令性设计任务、来自市场的设计任务、考虑前瞻的预研设计任务。 4.自动机械的工作循环时间由哪几部分组成？ 工作循环时间Tp=基本工艺时间Tk+空行程时间Td+等待停留时间To 5.常用的几种步进运动机构：棘轮机构、槽轮机构、蜗形凸轮机构、不完全齿轮机构 6.棘爪安装角：棘齿面正压力方向线与齿端和轴心的连线之间的夹角β为棘爪安装角。 7.棘爪进入啮合应满足：棘轮齿对棘爪的反作用产生的力矩能使棘爪进入啮合。棘爪在 两个力F和N的作用下,产生两个力矩Mn和Mf,当Mn>Mf时，棘爪进入啮合。由N*Lsinβ>F*Lcosβ,又存在：F*Lcosβ= N*f*Lcosβ,可得到tgβ≥f=tgγ因此得：β≥γ,即安装脚大于摩擦角。考虑齿面的倾斜角δ=0~10°，安装角 βˊ=10~22°。 8.槽轮机构的结构形式：平面外槽轮、平面内槽轮、空间球面槽轮。 以外槽轮为例，主要由曹轮（主动轮）、拨销盘（转臂、拨销、锁紧弧——从动轮）组成9.槽轮啮合时速度和加速度的变化特征：W=λ(cosφ-λ/1-2λcosφ+λ2)W0。（W为槽 轮的角速度，W0为槽轮的角加速度。） 10.几种托盘升降机构的形式和特点： 1）、滑道式托盘升降机构； （1）、机构形式；圆柱凸轮机构；升程时凸轮升角；下降时凸轮升角 （2）、特点；结构简单；易挤坏瓶子 2）、压缩空气式；（1）、机构形式；上升时； 下降时； （2）、特点；a.不会挤坏瓶子，压缩空气伸缩性；b.下降速度慢 3）、综合式；上升用压缩空气，下降用凸轮机构，综合两者有点。 11.外联传动链和内联传动链的构成； （1）、外链传动链——机械的主轴或分配轴与动力源（电机、液压、气压等）的链接。 主要有分级变速和无级变速两种结构形式； （2）、内链传动链——运动和功率的传递，确保执行机构的协调动作；要求严格的速比，如车床（主轴与丝杠），滚齿机（滚刀与工件）。 12.机械系统的工作载荷按作用形式分为几种：（1）拉伸压缩载荷，弹簧类；（2）弯 曲载荷，悬臂梁结构；（3）扭转载荷，传递扭矩的轴类件；