机械系统设计试卷

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页题号一25分二15分三30分四30分总分100分分数一、简答（25分）1、执行系统设计的基本要求有哪些？（6分）。2、什么是系统，系统有哪些特性？（6分）燕山大学试卷密封线共8页第2页3、总体设计原则是什么？（6分）4、支撑件的基本要求有哪些？（7分）燕山大学试卷密封线共8页第3页二、分析题（15分）1、分析离心式调整器的自平衡原理。（7分）1-竖轴；2-重锤；3-滑套；4-杠杆；5阀门燕山大学试卷密封线共8页第4页2、分析单圆锥摩擦安全离合器原理。（8分）1.摩擦盘2、内锥摩擦盘3、弹簧4、螺母5、螺母6、轴套单圆锥摩擦安全离合器结构图燕山大学试卷密封线共8页第5页三、叙述题（32分）1、参考下图，请叙述曲柄压力机的工作原理。(9分)1-操纵杆；2-滑块；3-连杆；4-曲轴；5-制动器6-离合器；7，8-齿轮；9-电机；10-机身燕山大学试卷密封线共8页第6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?(7分)3、绘制出6级变速结构网的4种形式，并写出对应的结构式（16分）。燕山大学试卷密封线共8页第7页四、综合题（本大题共6小题，内含7空，每空2分，本题总计28分）有一台单轴自动车床，其传动系统如下图所示，试完成下列问题：1)计算主轴的最高转速nmax=_________________________r/min和最低转速nmin=_______________________r/min；2)计算：公比φ=___________________，级数Z=___________________级和转速范围Rn=_______________________；3)根据附表标准数列查取主轴的各级输出转速值为：__________________________________________________________________r/min4）绘制出对应的转速图；5)写出对应的结构式：___________________________；6)指明基本组和扩大组。附表标准数列1．001．061．121．181．251．321．401．501．601．701．801．902．002．122．242．362．502．652．803．003．153．353．553．754．004．254．504．755．005．305．606．006．306．707．107．508．008．509．009．5010．0燕山大学试卷密封线共8页第8页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10学年（春、秋）季学期考核类型：闭卷开卷涂卡考核专业年级：07机设命题教师：曹秒艳答题教师：曹秒艳一、简答1、执行系统设计的基本要求有哪些？（6分）。1)保证设计时提出的功能目标执行系统是直接完成功能要求的子系统，若其保证不了功能目标，则所设计的产品就没达到预期目标。因此，执行系统首先必须实现设计提出的功能目标；其次，在此基础上应确保所完成功能的精度。2)足够的使用寿命和强度、刚度要求执行系统的使用寿命与组成此系统的零、部件的寿命有关，因此，系统中的每一个零、部件都应有足够的强度和刚度，尤其对动力型执行系统更是不能忽视。3)各执行机构应结构合理、配合协调不但各执行机构自身的结构设计要合理，而且还要确保各执行机构问的运动协调，以防止由于运动不协调而造成的机构间相互碰撞、干涉或工序倒置等事故。2、什么是系统，系统有哪些特性？（6分）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。系统特性：目的性：完成特定的功能是系统存在的目的。相关性和整体性：系统是由两个或两个以上要索构成的，而每个要素之间都是有机地并以特定的关系联系在一起的，即相关性。一个系统整体功能的实现，并不是某一个要素单独作用的结果，或者说每一个要素对系统整体都不具有独立的影响。环境的适应性：任何——个系统都存在于一定的环境之中，当环境变化时，就会对系统产生影响，严重时会使系统的功能发生变化，甚至丧失功能。燕山大学试题标准答案共4页第1页3、总体设计原则是什么（6分）1)明确原则:包括功能明确、工作情况明确和结构的工作原理明确。2)简单原则：在满足总功能的前提下，尽量便整机、部件、零件的结构简单，且数目少；同时还要求操作与监控简便；制造与测量容易、快速、28确；安装与调试简易而快捷。3)安全可靠原则一个系统的可靠性包括：构件的可靠性、功能的可靠性、工作的安全性和环境的安全性。4、支撑件的基本要求有哪些？（7分）1)足够的静刚度支承件在静载荷作用下抵抗变形的能力称为支承件的静刚度。要求支承件在额定载荷作用下，变形不超过允许值。2)较好的动特性机械系统应具有抵抗振动的能力，在机床上主要包括抵抗强迫振动和自激振动的能力，而且不应产生薄壁振动。3)良好的热特性机械系统工作时，电动机、液压系统、机械摩擦等的发热，以及环境温度的变化，而对于机床还有切削过程产生的热，这些都会使支承件产生不均匀的变形，以致破坏被支承零、部件的相互位置关系，降低机械系统的工作精度。4)小的内应力支承件在焊接或铸造和粗加工过程中，材料内部都会形成内应力。如不消除，在使用过程中，内应力会重新分布和逐步消失．引起支承件的变形。5)其他在设计支承件时，应考虑吊运安全方便，液压、电器布置合理以及便于加工和装配等。而对于机床的支承件．还要考虑便于冷却液、润滑液的回收．排屑方便等。燕山大学试题标准答案共4页第2页二、分析题1、当竖轴1的转速升高且超过要求转速时，重锤2会自动抬起，带动滑套3和杠杆4使阀门5转动，以减少蒸汽通过量，进而降低蒸汽机的转速以恢复到正常值。相反，转速过低时，重锤2会自动下落，带动滑套3和杠杆4使阀门5转动，增大蒸汽通过量，而降低蒸汽机的转速以恢复到正常值。故实现了自平衡。2、摩擦面由具有内锥面的摩擦盘1和具有外锥面的摩擦盘2组成，在弹簧3的作用下使两个锥面压紧，由此产生的摩擦力矩即为安全离合器允许的输出转矩。螺母4用来调整弹簧3的压紧力。在两个锥面制造与安装正确的情况下，只需很小的压紧力就能保证良好的接触。该离合器一般用于转矩不大的场合。三、叙述题1、电动机9通过一对齿轮副8、7及离合器6带动曲柄4旋转，再通过连杆3使滑块2在立柱10的导轨中作往复运动。操纵秆1使离合器6接合或脱开，可控制曲柄滑块机构的运动或停止。制动器5与离合器6的动作要协调配合。工作前，制动器5先松开，离合器6后结合，停车时，离合器先脱开，制动器后结合。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、燕山大学试题标准答案共4页第3页四、综合题（本大题共7小题，内含8空，每空2分，本题总计30分）1)600、602)1.58、6、103)60、95、150、236、375、6004）根据分析和计算，得到其转速图如下：5）6=31×236）Ⅰ-Ⅱ轴之间三联滑移齿轮组为基本组；Ⅱ-Ⅲ轴之间双联滑移齿轮组为扩大组。燕山大学试题标准答案共4页第4页