作业机械系统设计

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和常用的评价方法。

10. 采用评分法进行上述设备设计方案的比较评价（不少于4个备选方案）。11．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．试分析数控车床的总体布置方案。

14．机械系统常用技术参数及指标的类型。

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

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

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

机械系统设计大作业

《机械系统设计》 课程大作业—I 棒料校直机功能原理设计 院（系） 专业 学生 学号 班号 2015年4月

棒料校直机功能原理设计 1 设置棒料校直机功能原理设计的目的 功能原理设计是机械系统设计的最初环节，主要是针对产品的主要功能提出一些原理性构思，也就是针对产品的功能进行原理性设计！ 针对某一产品的主要功能，设计人员在进行了大量相关资料查阅之后，应设计出几种不同的功能原理方案来，以便从中选出较理想的一个为下一步总体设计奠定基础。针对产品主要功能而进行的功能原理设计这一步，在整个设计中是非常重要的一环。一个好的功能原理设计应既有创新构思，同时又能满足用户的需求。 因此，在培养学生的机械系统设计能力时，不仅要注重机构和结构设计的培养和训练，而且更应注重功能原理设计的培养和训练。由于功能原理设计有其自身的特点和工作内容，因此，本大作业将主要针对功能原理设计进行。 2棒料校直机功能原理设计目的 棒料校直是机械零件加工前的一道准备工序。若棒料弯曲，就要用大棒料才能加工出一个小零件，如图1所示，这种加工方式材料利用率不高，经济性差。故在加工零件前需将棒料校直。 图1 待校直的弯曲棒料

3 设计数据与要求 请根据以下设计数据，进行棒料校直机的功能原理设计。 1) 棒料材料：需校直的棒料材料为45钢 2) 工作环境及环保要求：室内工作，希望冲击振动小、噪声小； 3) 工作寿命：使用期限为10年，每年工作300天，每天工作16小时； 4) 设备保养维护要求：每半年作一次保养，大修期为3年。 5) 棒料校直机原始设计数据如表1所示。 表1 棒料校直机原始设计数据 4棒料校直机功能原理设计过程 功能原理方案设计的任务是：针对某一确定的功能要求，去寻求一些物理效应并借助某些作用原理来求得一些实现该功能目标的解法原理来；或者说，功能原理设计的主要工作内容是：构思能实现功能目标的新的解法原理。这一步设计工作的重点应放在尽可能多地提出创新构思上，从而使思维尽量“发散”，以力求提出较多的解法供比较和优选。此时，对构件的具体结构、材料和制造工艺等则不一定要有成熟的考虑，故只需用简图或示意图的形式 5 棒料校直机功能原理设计要求 1) 用黑箱法寻找总功能的转换关系，给出棒料校直机的黑箱图； 2) 对棒料校直机进行总功能分解，绘制“技术过程流程图”和“总功能分解图”； 3) 建立棒料校直机的“功能结构图” 4) 寻找原理解法和原理解组合。 6 设计参考资料 教材中第二章机械系统总体设计中“露天矿开采挖掘机的原理方案设计” 7 作业成绩及其与本门课程总成绩的关系 满分4分，记入100分的总课程成绩。 根据表1任选一组进行设计。

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。

【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。

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

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》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：

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；

机械电子工程教学大纲微机电系统-2017

《微机电系统》课程教学大纲 课程代码：010132024 课程英文名称：Micro-Electro-Mechanical Systems（MEMS） 课程总学时：16 讲课：16 实验：0 上机：0 适用专业：机械电子工程 大纲编写（修订）时间：2017.7 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 微机电系统是制造工程领域的最重要发展方向之一，也是高新技术发展的前沿技术。是20世纪末、21世纪初兴起的工程科学前沿，是当前一个十分活跃的研究领域。它被广泛应用于机械制造工程领域、信息工程领域、医学工程领域、武器装备领域和日常生活中高新技术产品制造领域等，因此，对从事制造工程领域的工程技术人员来说，学习和掌握该知识有着重要的意义。 本课程的教学目标是，通过该课程的教学使学生了解制造工程领域技术的新发展，掌握一定的制造工程领域的最新知识，培养学生的微小机械的设计和制造能力，提高学生的创新思维意识。通过该课程的教学使学生掌握或了解微机电系统的相关基础知识，为后续工作中的技术水平的提高和发展奠定一定的基础。同时，将微机电系统领域的新理论、新方法、新技术等传授给学生。并使学生理解并掌握微机电系统领域理论体系及相关产品在实际中的应用情况。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 1．掌握微机电系统的概念、技术范畴；了解微机电系统在国民经济中的地位和作用。 2. 掌握微机电系统的设计方法与理念。 3. 掌握典型微机电系统的制造技术方法的原理及关键问题，针对具体加工对象选择相应的方法。 4. 能适当选择微机电系统的测量技术方法，了解相应的原理。 5. 了解微机电系统的发展动态，以及在高新技术领域与国防领域的应用。 （三）实施说明 1. 结合MEMS技术的发展和生产实际，更新教学内容，特别要注重微机电技术发展中新技术的应用。 2. 开展实际工程案例教学，充分利用多媒体等现代化教学手段。 3. 课堂教学要与教师科研实际相结合，培养学生的创新能力和解决工程实际问题的能力。（四）对先修课的要求 先修课程为：机械制造技术基础理论、机械原理与设计理论、测试技术基础、机械控制工程基础等。 （五）对习题课、实践环节的要求 课外作业：以每个章节内容为单元，实行具有设计性的大作业制。 （六）课程考核方式 1.考核方式：期末考核采用大作业、期末报告或论文形式考核。 2.考核目标：采用课堂的教学模式，加强学生实践能力和自学能力的培养，通过阶段性考核使学生掌握各个环节与阶段的知识，通过最终结业考核使学生系统地掌握或理解课程系统化知识体系。 3.成绩构成：出勤+平时大作业+期末考核，综合评定。 （七）参考书目 《微机电系统设计与制造》，刘晓明编，国防工业出版社，2006年

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)；

打孔机的结构原理设计(机械系统设计大作业)

机械系统设计 课程作业 打孔机的设计） 一、设计任务书. (1) 二、确定总共能（黑箱） (3) 三、确定工艺原理 (3) （一）机构的工作原理: (3) （二）原动机的选择原理 (3)

（三）传动机构的选择和工作原理 (4) 四、工艺路线图 (5) 五、功能分解（功能树） (5) 六、确定每种功能方案，形态学矩阵 (6) 七、系统边界 (8) 八、方案评价 (8) 九、画出方案简图 (9) 十、总体布局图 (11) 十一、主要参数确定 (12) 十二、循环图 (17) 一、设计任务书

表1

、确定总共能（黑箱） ~220V 噪声 发热 图1 三、确定工艺原理 （一）机构的工作原理: 该系统由电机驱动，通过变速传动将电机的 1450r/min 降到 主轴的2r/min ，与传动轴相连的各机构控制送料，定位，和 进刀等工 艺动作，最后由凸轮机 通过齿轮传动带动齿条上下 平稳地运动,这样动力头也就能带动刀具平稳地上下移动从 而保证了较高的加工质量。 （二）原动机的选择原理 （1）原动机的分类 原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类： A. —次原动机 此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，称为一 次原动机。 属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机 和燃汽机等。 B.二次原动机 此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转 变为机械能，称为二次原动机。 属于此类原动机的有电动机， 液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。 （2） 选择原动机时需考虑的因素： 1：考虑现场能源的供应情况。 2：考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配。 3：考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳等方 面的要求。 被加工工件 黑箱 有孔的工件

(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

打孔机结构原理设计(机械系统设计大作业)

机械系统设计 课程作业（打孔机的设计）

一、设计任务书 (1) 二、确定总共能（黑箱） (2) 三、确定工艺原理 (3) （一）机构的工作原理: (3) （二）原动机的选择原理 (3) (三)传动机构的选择和工作原理 (3) 四、工艺路线图 (4) 五、功能分解（功能树） (4) 六、确定每种功能方案，形态学矩阵 (5) 七、系统边界 (6) 八、方案评价 (6) 九、画出方案简图 (7) 十、总体布局图 (9) 十一、主要参数确定 (10) 十二、循环图 (14)

一、设计任务书 表1

二、确定总共能（黑箱） （一）机构的工作原理: 该系统由电机驱动，通过变速传动将电机的1450r/min降到主轴的2r/min，与传动轴相连的各机构控制送料，定位，和进刀等工艺动作，最后由凸轮机通过齿轮传动带动齿条上下平稳地运动,这样动力头也就能带动刀具平稳地上下移动从而保证了较高的加工质量。 （二）原动机的选择原理 （1）原动机的分类 原动机的种类按其输入能量的不同可以分为两类： A.一次原动机 此类原动机是把自然界的能源直接转变为机械能，称为一次原动机。属于此类原动机的有柴油机，汽油机，汽轮机和燃汽机等。 B.二次原动机 此类原动机是将发电机等能机所产生的各种形态的能量转变为机械能，称为二次原动机。属于此类原动机的有电动机，液压马达，气压马达，汽缸和液压缸等。 （2）选择原动机时需考虑的因素： 1：考虑现场能源的供应情况。 2：考虑原动机的机械特性和工作制度与工作相匹配。 3：考虑工作机对原动机提出的启动，过载，运转平稳等方面的要求。 4：考虑工作环境的影响。