机械系统设计2
机械系统设计
三、下列知识点可出计算类型题
20．计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。
（1）答：B 处为局部自由度；E 、D 之一为虚约束。 机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×4－2×5－1=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。 21．计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。
答： A 处为局部自由度；移动副G 、H 之一为虚约束； 机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×6－2×8－1=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。
22．计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。
答： F 处为局部自由度；移动副D 、E 之一为虚约束； 机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×6－2×8－1=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。 23．计算图示机构自由度并判定该机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。
答： G 处为局部自由度；移动副E 、F 之一为虚约束； 机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×4－2×5－1=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。 24．计算图示机构的自由度并判断图示机构是否具有确定的运动（若含有
复合铰链、局部自由度和虚约束请指出），其中CD ∥EF ∥GH ，CD ＝EF ＝GH ；CG ∥DH ，CE ＝DF ，EG ＝FH 。
答： C 处为复合铰链，EF 杆及相联接的转动副或GH 杆及相联接的转动副之一为虚约束。
机构自由度：F=3n －2P L －P H =3×5－2×7－0=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。
25．（1-3P14）计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。
题24图
B
题20图
题21图
题22图
题25图
答：C处为复合铰链。
机构自由度：F=3n－2P L－P H=3×5－2×7=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。
26．（1-3P14）计算图示机构自由度并判定机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。
题26图
答：B、F处为复合铰链。
机构自由度：F=3n－2P L－P H=3×7－2×10=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。
27．（1-3P14）计算图示机构自由度并判定该机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。
题27图
答：
机构自由度：F=3n－2P L－P H=3×5－2×7=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。
28．（1-3P14）计算图示机构的自由度并判断图示机构是否具有确定的运动（若含有复合铰链、局部自由度和虚约束请指出）。
题28图
答：移动副F、G之一为虚约束。
机构自由度：F=3n－2P L－P H=3×5－2×7－0=1
因为机构主动件数和自由度数相等，所以机构有确定的运动。
四、下列知识点可出综合应用题
28．阐述平面机构运动简图的绘制方法
答:（1）分析机械的动作原理、组成情况和运动情况，搞清固定构件与活动构件、主动件与从动件。
（2）沿着运动传递路线，逐一分析每两个构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目。
（3）恰当地选择运动简图的视图平面，对于平面机构通常选用与各构件运动平面相平行的平面作为视图平面。必要时也允许把机械不同部分的视图展开到同一图面上，或用其他视图表达，总之以能简单清楚地把机械的结构及运动传递的情况正确地表达为原则。
（4）选择适当的比例尺
（5）从原动件开始，根据确定出的各运动副的相对位置，用各运动副的代号、常用机构运动简图符号和简单线条，按传动顺序绘制出机构运动简图。
29．阐述机构结构分析的方法和步骤
答：机构的结构分析就是将机构分解为原动件、机架和基本杆组，并确定机构的极别。与机构组成过程相反，一般是从远离原动件的构件开始拆组。其要领及步骤如下：
（1）检查并除去机构中的局部自由度和虚约束。
（2）用低副代替机构中的高副。
（3）正确计算机构的自由度，明确机构的原动件。机构原动件的数目应等于机构自由度的数目。
（4）从机构中拆杆组。首先从传动关系上离原动件最远的部分开始试拆，先试拆Ⅱ级杆组，如不能拆卸，再试拆Ⅲ级杆组或更高级杆组，直到剩下原动件和机架为止。注意
每次试拆组后，机构剩余部分的运动特性与拆杆组前相同，不允许出现只属于一个构件的
运动副和只有一个运动副的构件（原动件除外）。
四、下列知识点可出综合应用类型题
32．已知连杆BC 的长度及其预定位置B 1C 1、B 2C 2、B 3C 3，设计出四杆机构如图。叙述图解过程。
答：连杆BC 的轨迹分别是以固定铰链A 、D 为圆心的圆弧或圆。根据“三点定一圆”的几何原理，分别作B 1B 2、B 2B 3的垂直平分线b 12、b 23，它们的交点即为固定铰链A 的中心位置；同理，分别作线段C 1C 2、C 2C 3的垂直平分线c 12、c 23，它们的交点即为固定铰链D 的中心位置。连接AB 1和C 1D 即为所求的四杆机构。此问题有唯一解。上述问题中，如果给定连杆的两个预定位置B 1C 1、B 2C 2，那么固定铰链A 、D 点就可以分别在b 12、c 12上任意取，这时所求的四杆机构有无穷多组解。具体设计时，一般再根据其他条件，来得到一组确定解。 33．设计一铰链四杆机构，使其两连架杆实现下列三组对应关系：θ11=30°，
θ31=45°；θ12=60°，θ
32=90°；θ13=90°、θ33=135°。（可取1件长a =300mm ）
解：根据机构的位置方程
)]()cos[()cos()cos(
00313031021?αθθθ?θα-+-=+++-i i i i P P P 取0000==?α，，则由上式得
)cos(
cos cos )cos(cos cos )cos(cos cos 331333313213212323122131113131121θθθθθθθθθθθθ-=+--=+--=+-P P P P P P P P P 将三组参数代入上式则
)13590cos(135
cos 90cos )
9060cos(90cos 60cos )
4530cos(45cos 30cos 321321321?-?=?+?-?-?=?+?-?-?=?+?-P P P P P P P P P 解方程组求出三个待定参数 3657
.19313.16728
.1321===P P P
图32题
题33图
由常数关系式 ??
?
?
?
==-++=a d P c d P ac b d c a P //2/)(3222221根据实际需要决定构件1的长度a 后，其他构件的杆
长b 、c 、d 便可确定。
取原动件1长度a =300mm ，将P 1、P 2、P 3及a 代入上式求出其余杆尺寸分别为
b =299.9mm
c =212.1mm
d =409.7mm
34．已知摇杆长CD ，摆角ψ，和行程速比系数K ，根据给出的图示结果，阐述用图解法设计曲柄摇杆机构的设计步骤。
答：1）计算出极位夹角1
1180+-?
=K K θ 任取一点D 作为摇杆转动中心，以此为顶点作等腰三角形△DC 1C 2，使∠C 1DC 2=ψ，两腰长
CD D C D C ==21。 2）计算出极位夹角1
1
180+-?=K K θ，过C 1点作C 1N ⊥C 1C 2，过C 2作C 2M 使∠C 1C 2M=90°-θ，两直线交于P 点。
3）△作直角三角形△C 1C 2P 的外接圆，则此圆周上任意点均可作为曲柄转动中心A 。A 确定后机架长AD 即可确定。由几何关系得曲柄和连杆长度：a=(AC 2-AC 1)/2，b=(AC 2+AC 1)/2。 因A 点位置有无数个，所以有无穷多解。常用最小传动角γmin 或其他附加条件确定
A 点的确切位置。
三、下列知识点可出综合应用类型题
21．理论廓线曲率半径为ρa ，实际廓线曲率半径为ρb ，滚子半径为r r ，分析滚子半径对凸轮实际轮廓的影响。
答：对于内凹凸轮廓线，其三者之间的关系为ρb =ρa +r r ，因此无论滚子半径大小如何，实际轮廓线总是可以作出的。对于外凸凸轮廓线，其三者间的关系为ρb =ρa －r r ，ρa ＞r r 时，ρb ＞0，此时可以求出正常的实际轮廓；当ρa ＝r r 时，ρb =0，凸轮实际轮廓将出现尖点，尖点处极易磨损；ρa ＜r r 时，则ρb ＜0为负值，实际上轮廓将出现交叉，在加工时，交叉部分被切掉，使从动件不能按预期的运动规律运动，从而导致从动件运动失真。因此，为了使滚子从动件凸轮机
题34图
构不发生失真，保证任何情况下都不发生实际轮廓变尖或相交，应使实际轮廓外凸部分的最小曲率半径不小于某一许用值 [ρb ]，即ρbmin =ρamin －r r ≥[ρb ]，其中[ρb ]=3～5mm 。
三、下列知识点可出计算类型题
41．图示渐开线。已知基圆半径r b =45mm ，求r k =60mm 时，渐开线K 点的压力角αk 、曲率半径ρk ；基圆压力角αb 和曲率半径ρb 各是多少。 答：由几何关系 ?=∴===
414075060
45r r k k b k ..cos αα
曲率半径 mm 6939r k b k .tan ==αρ 基圆压力角和曲率半径 00
==b b ρα
39．一渐开线斜齿圆柱齿轮，z=14，m n =4mm ，β=12°，求齿轮的当量齿数；判断齿轮是否发生根切。 答：当量齿数 z v =z/(cos 3β)=14/(cos 312°)=15.53
不根切直齿轮的最少齿数为17，不根切斜齿轮的最少齿数为 z min =z vmin cos 3β=17 cos 315°=15.91 由于 z v ＜z min 所以发生根切。
40．一对外啮合渐开线斜齿圆柱齿轮，z 1=16，z 2=40，m n =4mm ，β=15°，b=30mm ，求无侧隙啮合的中心距、端面模数及轴面重合度βε。
答：答：中心距 a =m n (z 1+z 2)/(2cos β)=4×(16+40)/(2cos15°)=115.5mm 端面模数 m t =m n /cos β=4/cos15°=4.14mm
轴面重合度 βε=(bsin β)/(πm n )=(30×sin15°)/ (π×4)=0.62
41．已知一齿轮的模数m=3mm ，齿数z=20，压力角α=20°，h a *=1，求齿顶圆处的渐开线压力角和曲率半径。 答：齿顶圆压力角
?
====+?=+==??==323166
3856d d
mm 662203h 2z m d mm 385620203mz d a b a a a b ..arccos arccos )()(.cos cos *
αα得齿顶圆压力角
由
k
k 题38图
齿顶圆曲率半径 mm 1517r a b a .tan ==αρ
42．α=20°，h a *=1的渐开线标准直齿轮的齿根圆和基圆重合时，齿数应为多少？
基圆直径：d b =mzcos20° 齿根圆直径：d f =m(z-2h a *-2c*)
由 d b = d f 即 mzcos20°=m(z-2h a *-2c*) 得齿数 z=2(h a *+c*)/(1-cos α)≈42
43．一对外啮合标准斜齿轮，z 1=19，i 12=2，αn =20°，m n =2.5mm ，h an *=1，β=11°，求标准中心距a ；若实际中心距为122mm ，确定螺旋角β。(cos11°=0.98)
答：求齿数z 2 z 2= i 12.z 1=2×19=38
求标准中心距 a =m n (z 1+z 2)/(2cos β)=2.5×(19+38)/(2cos11°)=72.58mm 求螺旋角 由 a =m n (z 1+z 2)/(2cos β)得
β= arc[m n (z 1+z 2)/(2a)]= arc[2.5×(19+38)/(2×72.58)]=10.98°
44．一标准直齿圆柱齿轮h a *=1，齿顶圆齿距p a =15.7mm ，齿顶圆直径为d a =400mm ，求该齿轮的齿数和模数。 答：齿顶圆周长为 由 d a =p a z
得齿数 z=πd a /p a =π×400/15.7=80 由 d a =m (z+2h a *)
得模数 m= d a /(z+2h a *)=400/(80+2)=4.88mm ，取标准模数m=5mm 。
45．一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，z 1=20，z 2=40，m =3mm ，α=20°，h a *=1，求（1）两轮分度圆直径d 1、d 2，齿顶圆直径d a 1、d a 2，及标准安装时的中心距a 。
答：（1）求分度圆直径、齿顶圆直径及标准安装时的中心距 分度圆直径 d 1=mz 1=3×20=60mm d 2=mz 2=3×40=120mm
齿顶圆直径 d a 1= d 1+2h a *m =60+2×1×3=66mm d a 2= d 2+2h a *m =120+2×1×3=126mm 标准中心距 mm z z m a 902
1
21=+=
)( 46．已知一对渐开线标准直齿圆柱齿轮减速器，模数m=4，压力角α=20°，齿数z 1=25，z 2=50，转速n 1=960r/min ，求转速n 2、中心距a 、基圆齿距p b 。 答：由一对齿轮传动比公式 i 12=n 1/n 2=z 2/z 1
得转速 n 2= (z 1/z 2) n 1=(25/50)×960=480r/min 中心距 a =m(z 1+z 2)/2=4×(25+50)/2=150mm
基圆齿距 p b =πm cos α=π×4cos20°=11.8mm
47．一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，标准中心距a =160mm ，齿轮z 1=20，z 2=50，α=20°，
h a *=1，c*=0.25，试求模数和两轮的分度圆直径、基圆直径。 答：由中心距公式 )(2
1
21z z m a +=
求出模数 mm 57450201602z z a 2m 21.=+?=+=，取m=5mm 。
分度圆直径 mm 100205mz d 11=?== mm 300605mz d 22=?== 基圆直径 mm 9420205mz d 11b =??==cos cos α
mm 928120605mz d 22b .cos cos =??==α
48．（4-3P78）一对齿轮传i 12动，已知n 1=960r/min ，齿数z 1=20，z 2=60，计算传动比i 12和n 2。
答：传动比 i 12=n 1/ n 2= z 2/ z 1=60/20=3 n 2转速 n 2= n 1/ i 12=960/3=320 r/min
齿根圆直径：d f =m(z-2h a *-2c*)
由 d b = d f 即 mzcos20°=m(z-2h a *-2c*) 得齿数 z=2(h a *+c*)/(1-cos α)≈42
四、下列知识点可出综合应用类型题
48．设计一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动。要求传动比i 12=2.03，标准中心距a =150mm ，模数m =3mm 。若中心距增大1.5mm ，求节圆直径d 1′、d 2′及啮合角α′。
解：
（1）标准齿轮设计
由 )(2121z z m a += 03.21
212==z z
i
解出 z 1=33.0033 z 2=66.997 取z 1=33 z 2=67 求得以下参数：
分度圆直径：d 1=mz 1=33×3=99mm d 2=mz 2=67×3=201mm 齿顶圆直径：d a 1=d 1+2h a =99+2×3=105mm d a 2=d 2+2h a =201+2×3=207mm 齿根圆直径：d f 1=d 1-2h f =99-2×3(1+0.25)=91.5mm d f 2=d 2-2h f =201-2×3(1+0.25)=193.5mm （2）中心距增大1.5mm
安装中心距增大1.5，即 a ′= a +1.5=151.5mm 则
节圆直径：mm d a d mm i a d 3021005.1512210033
/6715
.15121212
121
=-?='-'='=+?=+'=' 啮合角： ?='
=5.21)cos arccos(
ααa a
49．现预配做一齿轮传动的小齿轮，与之相配的大齿轮为标准齿轮，其齿数z 2 =52，齿顶圆直径d a 2 = 135 mm ，标准中心距a = 112.5mm ，试确定小齿轮的齿数，模数、分度圆直径、齿顶圆直径及齿根圆直径。
答：
mm h d m h z m d a a a a 5.22
52135
2:
2*
2*
22=+=+=+=2z 模数得
)(由 由中心距 m )z z (a 212
1
+= 得 齿数 38525
.25.1122221=-?=-=
z m a z 分度圆直径 mm mz d 95385.211=?==
齿顶圆直径 mm h d d a a 1005.2)1238(211=??+=+=
齿根圆直径 mm h d d f f 75.885.2)25.021238(211=??-?-=-=
50．一对渐开线外啮合标准直齿圆柱齿轮传动，z 1=20，z 2=40，m =2mm ，α=20°，h a *=1，c*=0.25，求（1）两轮分度圆直径d 1、d 2，齿顶圆直径d a 1、d a 2，及标准安装时的中心距a ；（2）当中心距a ′=61mm 时，顶隙c ′、节圆直径d 1′、d 2′啮合角α′。
（1）求分度圆直径、齿顶圆直径及标准安装时的中心距 分度圆直径 d 1=mz 1=2×20=40mm d 2=mz 2=2×40=80mm
齿顶圆直径 d a 1= d 1+2h a *m =40+2×1×2=44mm d a 2= d 2+2h a *m =80+2×1×2=84mm 标准中心距 mm z z m a 602
1
21=+=
)( （2）当中心距改变时求顶隙、节圆直径及啮合角。 顶隙 mm c a a c 5.1225.01=?+=+-'=')(
节圆直径 mm i a d 67.4021/6121/2121
=+?=+'=')()( mm d a d 33.8167.40612212
=-?='-'='
啮合角 ?=?='='44.2220cos 61
60
arccos cos arccos )()(
ααa a 四、下列知识点可出综合应用类型题
22．图示复合轮系z 1=12，z 2=52，z 3=76，z 4=49，z 6=73，求传动比i 1H ；若转速n 1=1450r/min ，求行星架转速n H ，并判断两轮转向是否相同。 解：此为混合轮系。
（1）划分轮系 4、5、6、H 组成周转轮系（差动轮系），1、2、3轮组成定轴轮系； （2）分别计算传动比
)
(3
191276)(3
131252)(49
73
133113122112466446C z z n n i B z z n n i A z z n n n n i H H =
===-=-=-==
-
=-=--= （3）联立求解
由于14216313
3
,
19
3
n n n n n n -====
将n 4、n 6代入（A ）式整理后得：
min
/6.204.558/04.558/111r n n n n i H H H ====
结果为正，1、H 转向相同。 二、下列知识点可出简答类型题 1、常用螺旋机构有几种，各是什么？
答：三种
1）普通螺旋机构； 2）复式螺旋机构； 3）微动螺旋机构。 三、下列知识点可出计算类型题
19．图示铰链四杆机构中，已知各构件的尺寸及构件1的角速度ω1，求C 点的速度（写出矢量方程、画出速度图并分析出各矢量大小方向）。
答：1）根据相对运动运动合成原理列出构件2上B 、C 两点矢量方程分析各量
BC
AB CD
l v v v AB CB
B C ⊥⊥⊥+=
方向
大小
矢量方程
??1ω
题19图
题22图
1
2 3
5
6 H
4
机械系统设计
系统（概念）：具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。 机械系统（概念）：由若干装置、零件、部件等组成的一个特定的系统，是由确定的质量、刚度和阻尼的物体组成并能完成特定功能的一个系统。 系统的特性：整体性；相关性；层次性；目的性；环境适应性； 机械系统的组成：动力系统、传动系统、执行系统、操纵系统和控制系统、其他：基础部分、润滑、密封等 现代机械的基本要求：功能要求；运动要求；动力要求；可靠性和寿命要求；安全性要求；体积和重量要求；经济性要求；环境保护要求；产品造型要求；其他特殊要求； 机械系统设计的任务：一、从系统的观点出发（局部和整体的协调、统一；内部和外部的统一）；二、合理确定系统的功能（市场：需求、功能需求、市场；功能的性质：基本功能、辅助功能；用户：使用功能；外观功能；价值工程：V＝F/C）三、提高可靠性（产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力；可靠性技术：研究产品发生故障或失效的原因及预防措施的一门技术。衡量可靠性指标：可靠度R失效概率F失效率平均无故障时间MTBF失效前平均工作时间MTTF维修度M有效度A）四、提高经济性；五、保证安全性；机械系统设计的一般过程：计划；外部设计；内部设计；制造销售； 系统分解形式：平面分解；分级分解；组合分解； 系统分析的一般步骤：分析与确定系统的目的和要求；模型化；系统最优化；系统评价；机械系统的方案设计工作内容：一、研究给定的设计任务；二、设计任务抽象化（黑箱法）； 三、确定工艺原理（创造性思维，物场分析法）；四、确定技术过程；五、引进技术系统并确定系统边界；六、确定基本结构布局；七、方案评价（对设计方案进行技术、经济、环境、社会等方面的评价。方案评价的原则：客观性，可比性，合理性，整体性原则）；机械系统总体设计的主要内容：1.总体布置设计（基本要求：总体布置必须要有全局观点，不仅要考虑机械本身的内部因素，还要考虑人机关系、环境条件等各种外部因素。1 （最基本要求）保证工艺过程的连续和流畅2 降低质心高度、减小偏置3 保证精度、刚度，提高抗振性及热稳定性4 充分考虑产品系列化和发展5 结构紧凑、层次分明6 操作、维修、调整方便7 外形美观）2.确定总体主要参数3.绘制总体设计图样4.编写总体设计报告书及技术说明书等 传动系统布置注意：1）简化传动链2)合理安排传动机构顺序3)注意传动系统的润滑和密封的可靠性 执行系统的功能：夹持；搬运；输送；分度与转位；检测；施力；完成工艺性复杂动作；执行系统的分类：按执行系统对运动和动力的要求：动作型；动力型；动作－动力型。执行机构的相互联系情况：单一型；相互独立型；相互联系型。 执行构件的运动形式：平面运动：转动，移动。空间运动：一般空间运动 常用执行机构的性能优、缺点、功能：1.连杆机构：优点：运动副（低副面接触）单位面积所受压力较小，且面接触便于润滑，故磨损减小；制造方便（平面、圆柱面），易获得较高精度；两构件之间的接触是靠本身的几何封闭来维系的，它不象凸轮机构有时需利用弹簧等力封闭来保持接触；构件运动形式具有多样性；在主动件运动规律不变的情况下，只要改变连杆机构各构件的相对尺寸，就可以使从动件实现不同的运动规律和运动要求。连杆曲线具有多样性。缺点：一般情况下，只能近似实现给定的运动规律或运动轨迹，且设计较为复杂；当给定的运动要求较多或较复杂时，需要的构件数和运动副数往往较多，这样就使机构结构复杂，工作效率降低，不仅发生自锁的可能性增加，而且机构运动规律对制造、安装误差的敏感性增加；机构中作复杂运动和作往复运动的构件所产生的惯性力难以平衡，在高速时将引起较大的振动和动载荷，故连杆机构常用于速度较低的场合。功能：A.实现有轨迹、位置或运动规律要求的运动；B.实现从动件运动形式及运动特性的改变C.实现较远距离的传
太原理工机械系统设计实验报告
《机械系统设计》 实验报告 姓名：马睿聪 班级：机械Z1317 学号：2013000384
实验一：采煤机的主功能及辅助功能 采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失. 采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一.机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性,达到高产量、高效率、低消耗的目的. 采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种：采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展,采煤机的功能越来越多,其自身的结构、组成愈加复杂,因而发生故障的原因也随之复杂.双滚筒采煤机综合了国内外薄煤层采煤机的成功经验,是针对我国具体国情而设计的新型大功率薄煤层采煤机. 采煤机的主要组成部分： 采煤机的类型很多，但基本上以双滚筒采煤机为主，其基本组成部分也大体相同。各种类型的采煤机一般都由下列部分组成。 （1）截割部 截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤，由左、右截割电机，左、右摇臂减速箱，左、右滚筒，冷却系统，内喷雾系统和弧形挡板等组成。截割部耗能占采煤机装机总功率的80%-90%，
因此，研制生产效率高和比能耗低的采煤机主要体现在截割部。 传动装置： 截割部传动装置的作用是将采煤机电动机的动力传递到滚筒上，以满足滚筒转速及转矩的要求；同时，还应具有调高功能，以适应不同煤层厚度的变化。 截割部的传动方式主要有一下几种： a）、电动机-摇臂减速箱-行星齿轮减速箱-滚筒 b）、电动机-固定减速箱-摇臂减速箱-滚筒 c）、电动机-固定减速箱-摇臂减速箱-行星齿轮减速箱-滚筒 d）、电动机-摇臂减速箱-滚筒螺旋滚筒： 螺旋滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构，对采煤机工作起决定性作用，消耗总装功机率的80%-90%。早期的螺旋滚筒为鼓型滚筒，现代采煤机都采用螺旋滚筒。螺旋滚筒能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法及采煤工艺的要求，具有落煤、装煤、自开切口的功能。近些年来出现了一些新的截割滚筒，诸如滚刀式滚筒、直
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。
《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：
【完整版】仿真软件在机械系统设计中的应用
机械系统中仿真软件的使用现状分析 1.计算机仿真概述 所谓计算机仿真就是建立系统模型的仿真模型进而在电子计算机上对该仿真模型进行模拟实验(仿真实验)研究的过程。计算机仿真方法即以计算机仿真为手段，通过仿真模型模拟实际系统的运动来认识其规律的一种研究方法。计算机仿真作为分析和研究系统运行行为、揭示系统动态过程和运动规律的一种重要手段和方法, 随着系统科学研究的深入、计算机技术的发展,而成为一门新兴的学科。近年来, 随着信息处理技术的突飞猛进, 使仿真技术得到迅速发展。计算机仿真主要有以下三种仿真形式： （1）物理仿真：按照实际系统的物理性质构造系统的物理模型，并在物理模型上进行试验研究。直观形象，逼真度高，但代价高，周期长。在没有计算机以前，仿真都是利用实物或者它的模型来进行研究的。 （2）半物理仿真：即物理数学仿真，一部分以数学模型描述，并把它仿真计算模型，一部分以实物方式引入仿真回路。针对存在建立数学模型困难的子系统的情况，必须使用此类仿真，如航空航天、武器系统等研究领域。 （3）数字仿真（计算机仿真）：首先建立系统的数学模型，并将数学模型转化为仿真计算模型，通过仿真模型的运行达到对系统运行的目的。现代计算机仿真由仿真系统的软件/硬件环境，动画与图形显示、输入/输出等设备组成。作为新兴的技术方法，与传统的物理实验相比较，计算机仿真有着很多无可替代的优点： 1）模拟时间的可伸缩性由于计算机仿真受人的控制，整个过程可控性比较强，仿真的时间可以进行人为的设定，因此时间上有着很强的伸缩性，也可以节约实验的时间,提高实验的效率。 2）模拟运行的可控性由于计算机仿真以计算机为载体，整个实验过程由计算机指令控制进程，所以可以进行认为的设定和修改，这个实验模拟过程有较强的可控性。 3）模拟试验的优化性由于计算机仿真技术可以重复进行无限次模拟实验，因此可以得出不同的结果，各种结果相互比较，可以找到一个更理想更优的问题的解决方案，可以作为优化实验，选择相应的方案。
机械系统设计计算题
计算题 1.设计一台车床的主传动系统。已知条件：主轴最高转速n max＝1800r/min，最低转速n min＝40r/min，电动机转速n电＝1500r/min。主轴转速公比φ＝1.41。φ＝1.06的标准数列为： 完成内容： 1、求出主轴的变速范围R n； 2、用公式计算出主轴转速级数Z； 3、由给定的φ＝1.06的标准数列值表确定主轴各级标准转速； 4、写出至少4个不同的结构式； 5、画出所列结构式中至少2个相应的结构网； 6、确定一个合理的结构式，并说明其合理性； 解： 1、主轴的变速范围：R n＝n max/n min＝1800/40＝45； 2、主轴转速级数：Z＝lg R n/lgφ＋1＝lg45/lg1.41＋1≈12.08，取Z＝12； 3、主轴各级标准转速为： 40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250，1800。 4、4个不同的结构式为：12＝31×23×26； 12＝32×21×26； 12＝32×26×21； 12＝31×26×23。 共有18种，可写出任意4种。 5、2个相应的结构网如下图：（共有18个，可画出任意2个）。
12＝32×21×26 6、合理的结构式：12＝31×23×26 合理性：① 符合变速级数、级比规律；② 传动件“前多后少”；③ 结 构网“前密后疏”；④ 第二扩大组的变速范围r ＝1.416＝8，满足极限变速范围要求。 2.已知某机床的主轴转速为n=100-1120r/min ，转速级数Z=8，电动机转速 nm=1440r/min 。试根据机床主传动系统的设计原则，完成： 1. 拟定传动系统的结构式； 2. 设计转速图； 解： 1. 计算公比φ 已知：1001120= R ，Z=8 . 根据 1-=Z R ?, 则7 19 .11lg 1lg lg =-=Z R ?, 即：
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
机械系统设计课程实验指导书
机械系统设计课程实验指导书 (机械系统设计课程组编制) 2008年
实验一传动系统的空载功率测定 （两学时） 一、实验目的 1.了解传动系统空载功率损失在机床主电机功率中所占的比重。 2.了解机床传动系统的安排和结构设计对空载功率损耗的影响。 3.掌握机床传动系统空载功率的测定方法和仪器的使用。 二、实验内容 1.测量机床电机空转时的空载功率。 2.测量脱开主轴部件时，机床主变速系统各级主轴转速下的空载 功率。 3.测量接通主轴部件时，机床主传动系统各级主轴转速下的空载 功率。 4.测量包含进给传动系统在内的机床传动系统在各级主轴转速 下的空载功率。 三、实验原理 机床传动系统电机输出功率P除消耗于切削功率P c外，还消耗于机床传动系统空载运转时的功率损耗P i和机床有了切削负载以后所增加的机械摩擦所损耗的功率P a。用公式表示为 P=P c + P i + P a 式中P——机床电机功率(kw)； P c——消耗于切削加工的功率(kw)； P i——机床传动系统的空载功率(kw)； P a——载荷附加功率(kw)。
消耗于切削加工的有效功率P c ，可根据已定的切削用量和有关 的切削条件从工艺手册中查到，或用简化后的切削力计算公式根 据切削用量进行计算求得。 载荷附加功率是指增加切削载荷以后，所增加的传动件摩擦损 耗功率。它随切削功率的增加而增大。用公式表示为 c c P Pa P η∑=- 式中：∑η——机床传动链的总机械效率。321ηηηη=∑… ; 1η,2η,2 η—— 为主传动链内的各传动副的机械效率。 机床传动系统的空载功率是指在无切削负荷时，主传动系统 中所有运动零件的机械摩擦损耗功率，包括 1． 克服各种传动件和支承表面间的摩擦，如齿轮、传动带、轴承、 导轨、油封、摩擦离合器磨擦片等。 2． 克服在机床零件的加工和装配中，由于几何形状误差和位置偏 差等所引起的附加摩擦。 3． 传动件在油池中搅动润滑油所引起的功率损耗，它取决于传动 件的种类、尺寸大小、浸油深度、油的粘度、温度和传动件 的转速。 4． 运动件的空气阻力及传动件上的动载荷和离心力等所需消耗 的功率。 如果机床的电机同时带动主传动系统和进给传动系统(如卧式 车床)，则机床传动系统的总空载功率 P i = P mi + P ji 式中 P i —— 机床传动系统总空载功率(kw)； P m i ——机床主传动系统空载功率(kw)；
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；
(机械制造行业)机械系统设计第一章
《机械系统设计》习题选集 机械设计教研室
第一章 1．系统的概念。 2．系统的特点。 3．机械系统的特性。 4．从流的观点出发，机械系统的组成。 5．机械系统设计的特点。 6．机械系统设计的基本思想。 7．机械系统设计的一般过程。 第二章 1．总体设计过程中应形成的基本技术文件。 2．设计任务的类型。 3．设计任务的来源。 4．试拟定播种、施肥机的设计任务书。 5．画出播种、施肥机的功能构成图。 6．试建立播种、施肥机的功能树。 7．形态学矩阵的概念。 8．试建立挖掘机的形态学矩阵，并根据总体方案确定的基本原则，确定几种合理的方案，并作简要说明。 9．机械系统方案评价的基本原则。常用的评价方法。 10．在某机器设计中，有两种备选方案，为了确定选择哪个方案，组织了一个由20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。已知： 1)评价指标：产品性能（B1）、可靠性（B2）、使用方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5）；每个评价指标划分为优、良、中等、较差、很差5个等级：0.9，0.7，0.5，0.3，0.1； 2)评价指标B1、B2、B3、B4、B5的权分别为：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15； 3)投票结果如下表所示：
评价指标 评价等级（A方案）评价等级（B方案） 优良中等较差很差优良中等较差很差 B110 4 4 2 0 8 6 4 2 0 B210 4 2 4 0 8 4 4 2 2 B38 4 4 2 2 8 4 4 2 2 B48 4 4 4 0 6 4 4 4 2 B58 6 4 2 0 6 4 4 6 0 11．总体布置的基本原则。 12．总体布置的基本形式。 13．试分析手扶拖拉机的总体布置方案。 14．机械系统常用技术参数及指标的类型。 第三章 1．物料流系统的基本概念。 2．物料流设计在机械系统设计中的重要地位。 3．物料流系统的组成。 4．简述常用存储子系统。 5．简述常用输送、搬运子系统。 6．简述六点定位规则。 7．夹紧装置的组成。 8．试结合生产实习中所见的一种物料系统，分析制造系统物料流系统的组成。9．如图所示，某物料流系统设计时，要把工件从A工位送至B工位，请提出你自己的设计方案。 注意：1)工件输送过程中姿态要求保持不变； 2)需要给出方案简图。 第四章
机械系统设计教案
第1课(3课时) 课程基本介绍： ⑴与《机械设计》课程的基本区别： 研究对象的基本不同，研究方法的基本区别 ⑵课程的训练目的和方法： 因为同学们均为四年级，大家所从事的毕业设计研究方向不同，所以教学目的为尽可能对每个同学所从事的具体工作有所帮助。 训练方法包括较多的讨论课，讨论以每人的大作业为基础，要求采用书面作业结合多媒体(以PowerPoint形式)表现手段，每人分别介绍自己的作业，教师加以点评。 ⑶考核的基本办法： 以教学过程检查和期末考试相结合的方式：大作业4个，每个占10分，共40分，课堂点名10次，每次2分，共20分，考试占40分。 正式教学开始 1.绪论 教学重点：帮助同学建立系统论的观点，从《机械设计》课程的零部件设计的思路建立机械系统的设计理念，激发对机械系统设计的兴趣。 教学难点：机械系统的体系 1.1机械与机械系统 1.1.1系统的概念
举例说明： 例1：本人的硕士研究课题：一个液压回转系统的研究 重点说明：从机械零件的最佳设计角度能实现的效果与从系统的角度能完成的效果比较。 引申出系统设计思想与零件设计的很大区别。 例2：自动控制技术的发展历程： 从自动控制技术的发生、发展，以及从导弹、宇航一直到民用的发展历程，介绍系统化的设计思想和思路。 例3：系统论在经济学和人文科学领域的一些应用： 以房地产发展为例，尝试说明系统论在经济学上的一些应用。 1.1.2机械系统的基本组成 子系统：动力系统、传动系统、执行系统、操纵及控制系统 举例说明： 例1：汽车 例2：《机械设计》中所有人均完成的千斤顶 1.2机械系统设计的任务 1.2.1从系统的观点出发 重点：与外部环境的相互影响，以汽车设计为例 1.2.2合理确定系统功能
机械系统设计习题(有答案版)
第一章绪论 1、系统： 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。 2、机械系统的组成： 1、动力系统。 2、执行系统。 3、传动系统。 4、操纵、控制系统。 5、支承系统。 6、润滑、冷却与密封系统。 3、产品设计类型：完全创新设计、适应性设计、变异性设计。 4、机械系统的设计要求：功能、适应性、可靠性、生产能力、使用经济性、成本六方面的要求。 5、产品的产生过程分哪几个阶段？ 产品策划---产品设计---产品生产---产品运转---产品报废或回收。 6、产品的设计过程分哪几个阶段？ 功能原理方案设计阶段---结构总体设计阶段---技术设计阶段 第二章机械系统总体设计 1、功能原理方案设计步骤 设计任务-求总功能-总共能分解-寻求子功能解-原理解功能-评价与决策-最佳原理方案 2、什么是“黑箱法”：根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求，从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换，得到相应的解决方法，从而推求出“黑箱”的功能结构，使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。 3、功能元、功能结构 功能元：在一个系统中，总功能可以分解为一些分功能，其中可以分解到最低层次的分功能，并且分解到最后不能再分解的基本功能单位叫做功能元。 功能结构：将总功能分解为分功能，并相应找出实现各分功能的原理方案，从而简化了实现总功能的原理构思。反之，同一层次的功能单位组合起来，应能满足上一层次功能的要求，最后组合成的整体应能满足总功能的要求。这种功能的分解和组合关系称为功能结构。 4、机械系统总体参数包括哪些 性能参数、结构参数、尺寸参数、运动参数、动力参数。 5、七个标准公比为：1.0 6、1.12、1.26、1.41、1.58、1.78和2。 6、公比φ、变速范围R n与级数Z间的关系。 Z=lgRn/lgφ+1 第三章执行系统设计 1、执行系统的组成：由执行末端和与之相连的执行机构。 2、以机床执行轴机构——主轴组件为例介绍执行轴机构设计的内容和要求。（略）书61页 3、执行轴（主轴）的结构通常设计成阶梯形状，一种是中间粗两边细，另一种是由主轴前端向后端逐步递减的阶梯状； 4、轴承的精度分为P2、P4、P 5、P6 和 P0 五级，精度依次由高级到低级，此外，又规定了 SP 级和 UP 级作为补充。 5、什么是选配法？（略）书85页 6、导轨的设计内容 根据工作情况选择合适的导轨类型；根据导向精度要求及制造工艺性，选择导轨的截面形状；选择合适的导轨材料，热处理及精加工方法；确定导轨的结构尺寸，进行压强和压强分布等的验算；设计导轨磨损后的补偿及间隙调整装置；设计良好的防护装置及润滑系统。 第四章传动系统设计
机械系统设计
机械系统设计 第一章 一、系统： 指具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。 二、系统的一些特性： 整体性、相关性、目的性、环境适应性 三、机械系统的组成： 动力系统、执行系统、传动系统、操作系统和控制系统 四、机械设计的一般过程包括： 计划、外部系统设计、内部系统设计、制造销售 五、系统分解（了解）P17 第二章 一、方案设计的工作内容： 研究给定的设计任务、构思实现功能的原理和方法、选择工艺原理、确定技术过程、引进技术系统、分析结构布局、拟定设计方案并进行设计方案评价、确定能实现预定设计目标的最佳方案 二、黑箱： 指仅知输入量和输出量而不知其内部结构的表述设计任务的一种模式。黑箱明确表示了设计任务的基本功能要求和主要约束条件 三、工艺原理： 指各种物理效应（包括物理学、化学、生物学等自然科学中的定理、定律、原理及效应）的具体应用。 四、系统的功能结构：P22 五、方案评价的目的： 是通过对可行的候选方案进行技术、经济、外部环境等方面的评定，提出方案的评价意见，为决策者最后确定设计方案提供信息和依据。 六、方案的评价原则： 客观性原则、可比性原则、合理性原则、整体性原则 七、总体设计的主要内容： 总体布置设计、确定总体主要参数、绘制总体设计图样、编写总体设计报告书计技术说明书等 八、总体设计的基本要求： （1）保证工艺过程的连续和流畅 （2）降低质心高度、减小偏置 （3）保证精度、刚体，提高抗振性及热稳定性 （4）充分考虑产品系列化和发展 （5）结构紧凑，层次分明 （6）操作、维修、调整方便 （7）外形美观 九、传动系统的布置 （1）简化传动链：在保证运动要求的前提下，传动链愈简短，零件数就愈少，材
合肥工业大学机械系统设计复习资料与试题1
！机械综合原理设计！
1、试进行水果分选机的原理方案设计和结构方案设计。 方案一：原理方案设计：采用滚筒式来进行水果的分选； 结构方案设计：总体结构分为以下主要部分：进料斗、滚筒、收集料斗、机架、传动装置、摩擦轮等。 方案二：原理方案设计：采用摆动筛式来进行水果的分选 结构方案设计：水果分选机由分选机构、传动机构和电动机组成。水果分选时将水果运送至进料斗，然后流入到摆动筛中，使水果在摆动筛中作相对运动，并在此过程中通过相应的孔流出，以达到分级目的。 2.试进行回收后的牛奶瓶或啤酒瓶洗瓶机的原理方案设计和结构方案设计 原理方案设计： 为了清洗圆形瓶子外面，需将瓶子推人同向转动的导辊上，导辊带动瓶子旋转，推动瓶子沿导辊前进，转动的刷子就将瓶子洗净。
实现方案一：凸轮-铰链四杆机构方案 实现方案二：五杆组合机构方案： 3．给出一种步进式送料机构的设计构思。(本题可与相应的实验结合使用) 要求：应含有存储、送料、检验及检验后的分类处理等环节。(以棒料为例) 存储选择坯件自重式料仓，送料原理图如下
书上第66页也有一种方案。 4．图示为工厂中使用的虎钳，采用丝杆螺母机构，当需要较大距离移动钳口时非常不便。请针对这一问题进行一种可实现快速进给的虎钳机构设计（原理方案设计），画出其原理图。
5、试对于鸡蛋大小分级的分选机进行原理设计。（请至少提供两种方案，并简要说明实现方法） 0）电子称重式分选机：采用压力传感器称量水果，微机系统将传感器输出信号进行采样、放大、滤波、模数转换、运算和处理，然后用单片机控制相应的电磁阀送出开关量。
1）筛子分选法：采用平面振动筛，筛孔大小由分选尺寸确定，主要是通过筛体的振动使筛面鸡蛋以一定的速度向排斜端移动，小于第一层的鸡蛋落到第二层筛面。 2）回转带分选法：回转带分选法的工作方式是将水果置于两条分离带之间，若鸡蛋小于两带之间的距离，水果便从中落下。由于两条分离带之间的距离沿鸡蛋运行方向不断增大，使不同尺寸的鸡蛋落在下方相应的输送带上 6．根据对电子配钥匙机器的观察，对其作出原理构思并作出初步的结构设计。请用结构简图画出你的设计来，要求准确的表达其功能特点，并附有文字说明。 电子配钥匙机器的原理是典型的仿形铣床，机器可以将原钥匙的轮廓硬扫描出来并按照这个轮廓加工机器上待加工部位的钥匙，从而实现钥匙的复制，即配钥匙。 7．图示一种可纵横开启的窗户，试构思一种机构能满足这种窗户的功能。请用结构简图画出你的设计来，要求准确的表达其功能特点，并附有文字说明。 利用百叶窗来实现上下开启。这样窗户需要两个窗框。外面窗框与墙体固定。内部窗框作为百叶窗的边缘，以实现普通窗户的左右开启。
机械系统设计
系统是具有特定功能的、相互间具有有机联系的许多要素构成的一个整体。 构成一个系统必须具备三个条件： ①系统由两个以上的要素组成； ②要素之间存在着相互联系、相互作用（interaction）； ③系统具有不同于各个组成要素的整体功能 系统组成 （1）要素又称元素。是系统的组成部分，又称为子系统。 （2）结构系统各要素相对稳定的相互联系、相互作用的方式。 （3）功能系统整体在内部与外部的联系中表现的作用和能力。 （4）边界系统所包含的要素的界限，结构表明须有确定边界。 （5）环境存在于系统外与系统发生作用的各种因素的总体。 功能表明系统需要与环境发生关系。 （6）输入通过边界进入到系统的事物。 输出通过边界进入到环境的事物。 1. 系统的6个原理 (1)整体性原理(Principle of system integrality) 系统的整体性的主要表现在于： 系统的性质、功能和运动规律只有从整体上才能显示出来。 整体与部分相对应，整体是各个部分综合的产物。系统整体不等于部分和，表现出了系统的非加和性，即要素的相互作用具有非线性。 整体性至少有两层含义： ①要素联系不能分割。 ②要素服从整体功能。 (2)结构性原理(Principle of system structure)。 系统的结构性是指要素与要素、要素与整体的相互联系、相互作用的特性。 结构性又称为系统内部的相关性。 结构是系统保持整体性和目的性的内在根据。 任何系统都是时空结构系统。 结构是功能的基础，功能是结构的表现。 结构决定功能，功能又反作用于结构。 (3)开放性原理(Principle of open properties of system) 系统的开放性是指系统与环境发生交换关系的属性。 开放性又称为系统外部的相关性，它是由系统内在结构所决定的。 输入与输出是表征系统开放性的两个方面。 系统需要开放，是由于系统的存在和发展离不开环境。 开放性是在与环境的相互作用中实现的。 环境选择系统，系统也选择环境。 系统世界应该是一个和谐发展的世界。 (4)动态性原理(Principle of dynamic property of system)。 任何具体系统都要经历产生、发展、稳定、老化和衰亡的过程，系统状态是时间的函数，这就是系统的动态性。 运动是系统的存在方式。系统内部各要素的相互作用是系统运动的内因，系统与环境的相互作用是系统运动的外因。 系统具有绝对的动态性，并不否认系统具有相对的稳定性。
《机械系统设计》教学大纲
《机械系统设计》教学大纲 大纲说明 课程代码：3335045 总学时：48学时（讲课44学时，实验4学时） 总学分：3 课程类别：专业模块选修课 适用专业：机械设计制造及其自动化专业 预修要求：机械系统设计是一门重要专业课程，在这门课程中将综合运用机械设计等知识 一、课程的性质、目的、任务： 本课程是机械设计制造及其自动化专业一门重要的专业主干课，它是为适应专业改革而新开设的一门课程，它在专业培养目标中具有重要的地位和作用。通过本课程的学习，使学生能从整机的角度和系统的观点了解一般机械产品设计的规律和特点，拓展学生的知识面，扩大机械结构设计知识，增强机械设计能力，掌握机械产品设计基本方法和技术，培养学生具有开发设计性能良好的有市场竞争力的机械产品的初步能力。 二、课程教学的基本要求： 使学生具有较宽广的知识和视野，有较强的工作能力，不仅有从事机械设计的基础知识和基本技能，有对机械设计中的具体技术问题进行分析和设计的能力，而且还具有对各类产业机械进行整机设计的初步能力。 为了拓宽学生的知识面，应从各个不同行业及机械中选择有代表性的典型实例来说明一般机械产品设计的共性规律和设计方法。 本课程以课堂讲授为主，采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；引导和鼓励学生通过实践和自学获取知识，课堂教学将充分利用计算机技术；教材配有相应的习题，适当布置一些作业，以巩固和加深对基本原理的理解和应用。 在教学中尽可能采用幻灯和插播教学录象片等手段。并逐渐采用电子教案、CAI课件及多媒体教学系统等先进教学手段。 课程考试形式采用笔试，试题命题题型分为：填空、选择、判断、计算题，总评成绩将参考平时作业和实验情况。 三、大纲的使用说明： 机械系统设计是一门重要专业课程，在这门课程中将综合运用机械设计等知识来解决设计问题，故本课程必须在学完上述各门课程以后进行。 大纲正文 第一章绪论学时：3学时（讲课3学时）
机械系统设计课程设计实例解析
机械系统设计课程设计 题目：分级变速主传动系统设计（题目30）专业：机械设计制造及其自动化 班级： 姓名： xxx xxx xxxx 学号： xxx xxx xxxx 指导教师： 2012年月日
《目录》 摘要 (2) 第1章绪论 (3) 第2章运动设计 (5) 1.确定极限转速，转速数列，结构网和结构式 (5) 2.主传动转速图和传动系统图 (7) 3.确定变速组齿轮齿数，核算主轴转速误差 (8) 第3章动力计算 (9) 1.传动件的计算转速 (9) 2.传动轴和主轴的轴径设计 (10) 3.计算齿轮模数 (11) 4.带轮设计 (15) 第4章主要零部件选择 (20) 第5章校核 (21) 结束语 (22) 参考文献 (23)
摘要 设计机床得主传动变速系统时首先利用传动系统设计方法求出理想解和多个合理解。根据数控机床主传动系统及主轴功率与转矩特性要求，分析了机电关联分级调速主传动系统的设计原理和方法。从主传动系统结构网入手，确定最佳机床主轴功率与转矩特性匹配方案，计算和校核相关运动参数和动力参数。本说明书着重研究机床主传动系统的设计步骤和设计方法，根据已确定的运动参数以变速箱展开图的总中心距最小为目标，拟定变速系统的变速方案，以获得最优方案以及较高的设计效率。在机床主传动系统中，为减少齿轮数目，简化结构，缩短轴向尺寸，用齿轮齿数的设计方法是试算，凑算法，计算麻烦且不易找出合理的设计方案。本文通过对主传动系统中三联滑移齿轮传动特点的分析与研究，绘制零件工作图与主轴箱展开图及剖视图。
第一章绪论 （一）课程设计的目的 《机械系统课程设计》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。 （二）课程设计题目、主要技术参数和技术要求 1 课程设计题目和主要技术参数 题目30：分级变速主传动系统设计 技术参数：Nmin=50r/min；Nmax=1120r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=4KW；电机转速n=710/1420r/min 2 技术要求 1. 利用电动机完成换向和制动。 2. 各滑移齿轮块采用单独操纵机构。 3. 进给传动系统采用单独电动机驱动。
机械系统设计-第一章.doc
《机械系统设计》 习题选集 机械设计教研室
第一章 1．系统的概念。 2．系统的特点。 3．机械系统的特性。 4．从流的观点出发，机械系统的组成。 5．机械系统设计的特点。 6．机械系统设计的基本思想。 7．机械系统设计的一般过程。 第二章 1．总体设计过程中应形成的基本技术文件。 2．设计任务的类型。 3．设计任务的来源。 4．试拟定播种、施肥机的设计任务书。 5．画出播种、施肥机的功能构成图。 6．试建立播种、施肥机的功能树。 7．形态学矩阵的概念。 8．试建立挖掘机的形态学矩阵，并根据总体方案确定的基本原则，确定几种合理的方案，并作简要说明。 9．机械系统方案评价的基本原则。常用的评价方法。 10．在某机器设计中，有两种备选方案，为了确定选择哪个方案，组织了一个由 20 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。已知： 1）评价指标：产品性能（B1 ）、可靠性（B2 ）、使用方便性（B3 ）、制造成本（B4）、使用成本（B5）；每个评价指标划分为优、良、中等、较差、很差5个等级：0.9, 0.7，0.5，0.3，0.1； 2）评价指标 B1、B2、B3、B4、B5 的权分别为：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15; 3）投票结果如下表所示：
11.总体布置的基本原则。 12.总体布置的基本形式。 13.试分析手扶拖拉机的总体布置方案。 14.机械系统常用技术参数及指标的类型。
第三章 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 物料流系统的基本概念。 物料流设计在机械系统设计中的重要地位。 物料流系统的组成。 简述常用存储子系统。 简述常用输送、搬运子系统。 简述六点定位规则。 夹紧装置的组成。 试结合生产实习中所见的一种物料系统，分析制造系统物料流系统的组成。 如图所示，某物料流系统设计时，要把工件从 A 工位送至B 工位，请提出你 9. 自己的设计方案。 注意：1）工件输送过程中姿态要求保持不变; E 工位 第四章