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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 25分 二 15分 三 30分 四 30分 總分 100分 分數(shù) 一、簡答（25分） 1、執(zhí)行系統(tǒng)設計的基本要求有哪些？（6分）。 2、什么是系統(tǒng)，系統(tǒng)有哪些特性？（6分） 燕山大學試卷 密 封 線 共8 頁 第 2 頁 3、總體設計原則是什么？（6分） 4、支撐件的基本要求有哪些？（7分） 燕山大學試卷 密 封 線 共 8 頁 第 3 頁 二、分析題（15分） 1、分析離心式調(diào)整器的自平衡原理。（7分） 1-豎軸；2-重錘；3-滑套；4-杠桿；5閥門 燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 4 頁 2、分析單圓錐摩擦安全離合器原理。（8分） 1.摩擦盤 2、內(nèi)錐摩擦盤 3、彈簧 4、螺母 5、螺母 6、軸套 單圓錐摩擦安全離合器結(jié)構(gòu)圖 燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 5 頁 三、敘述題（32分） 1、 參考下圖，請敘述曲柄壓力機的工作原理。(9分) 1-操縱桿；2-滑塊；3-連桿；4-曲軸；5-制動器 6-離合器；7，8-齒輪；9-電機；10-機身 燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 6 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?(7分) 3、繪制出6級變速結(jié)構(gòu)網(wǎng)的4種形式，并寫出對應的結(jié)構(gòu)式（16分）。 燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 7 頁 四、綜合題（本大題共6小題，內(nèi)含7空，每空2分，本題總計28分） 有一臺單軸自動車床，其傳動系統(tǒng)如下圖所示，試完成下列問題： 1 )計算主軸的最高轉(zhuǎn)速 n max=_________________________r/min和最低轉(zhuǎn)速 n min=_______________________r/min； 2 )計算：公比φ=___________________，級數(shù)Z=___________________級和轉(zhuǎn)速范圍Rn=_______________________； 3 ) 根據(jù)附表<標準數(shù)列>查取主軸的各級輸出轉(zhuǎn)速值為： __________________________________________________________________r/min 4）繪制出對應的轉(zhuǎn)速圖； 5 ) 寫出對應的結(jié)構(gòu)式：___________________________； 6 ) 指明基本組和擴大組。 附表 標準數(shù)列 1．00 1．06 1．12 1．18 1．25 1．32 1．40 1．50 1．60 1．70 1．80 1．90 2．00 2．12 2．24 2．36 2．50 2．65 2．80 3．00 3．15 3．35 3．55 3．75 4．00 4．25 4．50 4．75 5．00 5．30 5．60 6．00 6．30 6．70 7．10 7．50 8．00 8．50 9．00 9．50 10．0 燕山大學試卷 密 封 線 共 8頁 第 8 頁 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 10 學年 （春、 秋） 季學期 考核類型：閉卷 開卷 涂卡 考核專業(yè)年級： 07機設 命題教師： 曹秒艷 答題教師： 曹秒艷 一、簡答 1、執(zhí)行系統(tǒng)設計的基本要求有哪些？（6分）。 1)保證設計時提出的功能目標 執(zhí)行系統(tǒng)是直接完成功能要求的子系統(tǒng)，若其保證不了功能目標，則所設計的產(chǎn)品就沒達到預期目標。因此，執(zhí)行系統(tǒng)首先必須實現(xiàn)設計提出的功能目標；其次，在此基礎上應確保所完成功能的精度。 2)足夠的使用壽命和強度、剛度要求 執(zhí)行系統(tǒng)的使用壽命與組成此系統(tǒng)的零、部件的壽命有關，因此，系統(tǒng)中的每一個零、部件都應有足夠的強度和剛度，尤其對動力型執(zhí)行系統(tǒng)更是不能忽視。 3)各執(zhí)行機構(gòu)應結(jié)構(gòu)合理、配合協(xié)調(diào) 不但各執(zhí)行機構(gòu)自身的結(jié)構(gòu)設計要合理，而且還要確保各執(zhí)行機構(gòu)問的運動協(xié)調(diào)，以防止由于運動不協(xié)調(diào)而造成的機構(gòu)間相互碰撞、干涉或工序倒置等事故。 2、什么是系統(tǒng)，系統(tǒng)有哪些特性？（6分） 系統(tǒng)是指具有特定功能的、相互間具有一定聯(lián)系的許多要素構(gòu)成的一個整體，即由兩個或兩個以上的要素組成的具有一定結(jié)構(gòu)和特定功能的整體。 系統(tǒng)特性： 目的性：完成特定的功能是系統(tǒng)存在的目的。 相關性和整體性：系統(tǒng)是由兩個或兩個以上要索構(gòu)成的，而每個要素之間都是有機地并以特定的關系聯(lián)系在一起的，即相關性。一個系統(tǒng)整體功能的實現(xiàn)，并不是某一個要素單獨作用的結(jié)果，或者說每一個要素對系統(tǒng)整體都不具有獨立的影響。 環(huán)境的適應性：任何——個系統(tǒng)都存在于一定的環(huán)境之中，當環(huán)境變化時，就會對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，嚴重時會使系統(tǒng)的功能發(fā)生變化，甚至喪失功能。 燕山大學試題標準答案 共 4 頁 第 1 頁 3、總體設計原則是什么（6分） 1)明確原則:包括功能明確、工作情況明確和結(jié)構(gòu)的工作原理明確。 2)簡單原則：在滿足總功能的前提下，盡量便整機、部件、零件的結(jié)構(gòu)簡單，且數(shù)目少；同時還要求操作與監(jiān)控簡便；制造與測量容易、快速、28確；安裝與調(diào)試簡易而快捷。 3)安全可靠原則 一個系統(tǒng)的可靠性包括：構(gòu)件的可靠性、功能的可靠性、工作的安全性和環(huán)境的安全性。 4、支撐件的基本要求有哪些？（7分） 1)足夠的靜剛度 支承件在靜載荷作用下抵抗變形的能力稱為支承件的靜剛度。要求支承件在額定載荷作用下，變形不超過允許值。 2)較好的動特性 機械系統(tǒng)應具有抵抗振動的能力，在機床上主要包括抵抗強迫振動和自激振動的能力，而且不應產(chǎn)生薄壁振動。 3)良好的熱特性 機械系統(tǒng)工作時，電動機、液壓系統(tǒng)、機械摩擦等的發(fā)熱，以及環(huán)境溫度的變化，而對于機床還有切削過程產(chǎn)生的熱，這些都會使支承件產(chǎn)生不均勻的變形，以致破壞被支承零、部件的相互位置關系，降低機械系統(tǒng)的工作精度。 4)小的內(nèi)應力 支承件在焊接或鑄造和粗加工過程中，材料內(nèi)部都會形成內(nèi)應力。如不消除，在使用過程中，內(nèi)應力會重新分布和逐步消失．引起支承件的變形。 5)其他 在設計支承件時，應考慮吊運安全方便，液壓、電器布置合理以及便于加工和裝配等。而對于機床的支承件．還要考慮便于冷卻液、潤滑液的回收．排屑方便等。 燕山大學試題標準答案 共 4 頁 第 2 頁 二、分析題 1、當豎軸1的轉(zhuǎn)速升高且超過要求轉(zhuǎn)速時，重錘2會自動抬起，帶動滑套3和杠桿4使閥門5轉(zhuǎn)動，以減少蒸汽通過量，進而降低蒸汽機的轉(zhuǎn)速以恢復到正常值。相反，轉(zhuǎn)速過低時，重錘2會自動下落，帶動滑套3和杠桿4使閥門5轉(zhuǎn)動，增大蒸汽通過量，而降低蒸汽機的轉(zhuǎn)速以恢復到正常值。故實現(xiàn)了自平衡。 2、 摩擦面由具有內(nèi)錐面的摩擦盤1和具有外錐面的摩擦盤2組成，在彈簧3的作用下使兩個錐面壓緊，由此產(chǎn)生的摩擦力矩即為安全離合器允許的輸出轉(zhuǎn)矩。螺母4用來調(diào)整彈簧3的壓緊力。在兩個錐面制造與安裝正確的情況下，只需很小的壓緊力就能保證良好的接觸。該離合器一般用于轉(zhuǎn)矩不大的場合。 三、敘述題 1、電動機9通過一對齒輪副8、7及離合器6帶動曲柄4旋轉(zhuǎn)，再通過連桿3使滑塊2在立柱10的導軌中作往復運動。操縱稈1使離合器6接合或脫開，可控制曲柄滑塊機構(gòu)的運動或停止。制動器5與離合器6的動作要協(xié)調(diào)配合。工作前，制動器5先松開，離合器6后結(jié)合，停車時，離合器先脫開，制動器后結(jié)合。 2、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、 燕山大學試題標準答案 共 4 頁 第 3 頁 四、綜合題（本大題共7小題，內(nèi)含8空，每空2分，本題總計30分） 1) 600 、60 2) 1.58 、6 、10 3) 60、95、150、236、375、600 4）根據(jù)分析和計算，得到其轉(zhuǎn)速圖如下： 5）6=3123 6） Ⅰ-Ⅱ軸之間三聯(lián)滑移齒輪組為基本組； Ⅱ-Ⅲ軸之間雙聯(lián)滑移齒輪組為擴大組。 燕山大學試題標準答案 共 4 頁 第 4 頁