哈尔滨理工大学成人继续教育学院机械系统设计复习题
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n
Z1 =
i=1 n
Vi Yi = 0.445 × 0.9 + 0.215 × 0.7 + 0.18 × 0.5 + 0.14 × 0.3 + 0.02 × 0.1 = 0.685
Z2 =
i=1
Vi V2i = 0.365 × 0.9 + 0.225 × 0.7 + 0.2 × 0.5 + 0.15 × 0.3 + 0.06 × 0.1 = 0.637
主 min
≥ 1/4，为避免扩大传动误差，减少振
动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比 μ μ
主 man 主 max
≤ 2。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取 ≤ 2.5
② 各传动组的最大变速范围为 μ R
主 max
=
主 max 朱 min
μ
≤
2 − 2.5 = 8 − 10 0.25
1
③ 设计机床进给传动系统时，由于转速通常较低，传动 功率小，零件尺寸也较小，上述限制可放宽为 u
5
机械系统设计复习题
一、 1. 简答题： 试述确定标准公比φ的原则？ 答： ① 通用机床，辅助时间与准备结束时间长，激动时间在加工周期 中占的比重不大，转速损失不会因其加工周期过多的延长，为使 变速箱不过与复杂，一般取Φ=1.26 或 1.41 等较大的公比 ② 大批量的专用机床，情况相反，通常取Φ=1.12 或 1.26 较小的 公比 ③ 自动化小型机床，切削时间远小于辅助时间，通常取公比为 1.58、1.78、2. 以简化机床结构。 2. 在设计机床传动系统时，如何限制齿轮的最大传动比 μmax 和最小传动比μmin 及各传动组的最大变速范围R max ？ 答： ① 设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大而 增加箱体的径向尺寸，一般限制直齿圆柱齿轮的最小 传动比μ
1120 100
,z=8，根据R = φz −1 ，则lgφ =
lgR z −1
=
lg11.19 7
，即
2. 确定转动组，传动副和扩大顺序 跟转动组和传动副拟定原则，可选方案有①z=4×2，②z=2×4， ③z=2×2×2，在方案①、②中，可减少一根轴，但有一个传动组内 有四个传动副，增加传动轴轴向长度，所以选择方案③：z=2×2×2 3.转速图绘制设计 ① 主轴各级转速为：100，140，200，280，400，560，800， 1120r/min ② 确定定比传动比：取轴 I 的转速值为 800r/min，则电机轴与轴 的传动比为：io =
800 1440 1 1.8
=
④ 确定各变速组最小传动比 从转速点 800r/min，到 100r/min，共有 6 格，三个变速值的最小 传动线平均下降两格，按照前缓后紧的原则，第二变速组最小传动 线下降 2 格，第一变速组最小传动线下降 2-1=1 格，第三变速组最 小传动线下降 2+1=3 格。 4. 绘制转速图
=(8.9,4.3,3.6,2.8,0.4) x2 =U∙ R 2 =(0.25,0.2,0.2,0.2,0.15)
8 8 8 6 6 6 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 2 2 4 6 0 2 2 2 0
=(7.3,4.5,4.3,1.2) 将x1 、x2 进行归一化处理： Y1 =(0.445,0.215,0.18,0.14,0.02) Y2 =（0.365，0.225，0.2，0.15，0.06） 两设计方案的综合评价：
评价指标
产品性能 可靠性 使用方便 性 制造成本 使用成本
解： （1） 建立因素论域和评语论域 因素论域，U=（产品性能，可靠性，使用方便性，制造成 本，使用成本）=10，25，0.2，0.2，0.2，0.15 评语论域，V=（很好，较好，中等，较差，很差）=（0.9， 0.7，0.5，0.3，0.1） （2） 构建模糊矩阵，梁设计方案的模糊矩阵为： R1 =
10 10 8 8 8 4 4 4 4 6 4 2 4 4 4 2 4 2 4 2 0 0 2 0 0
R2 =
8 8 8 6 6 6 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 2 2 4 6 0 2 2 2 0
3
（3）
综合评价
x1 =U∙ R1 =(0.25,0.2,0.2,0.2,0.15)
10 10 8 8 8 4 4 4 4 6 4 2 4 4 4 2 4 2 4 2 0 0 2 0 0
（2）
评语标准划分为很好、较好、中等、较差、很差 5 个等 级，对应的标准分为 0.9，0.7，0.5，0.3，0.1.
（3）
专家们的投票结果见下表：
2
专家投票结果
很好 10 10 8 8 8 评价等级（A 方案） 较好 中等 较差 4 4 2 4 2 4 4 4 6 4 4 4 2 4 2 很差 0 0 2 0 0 很好 8 8 8 6 6 评价等级（B 方案） 较好 中等 较差 6 4 2 4 4 2 4 4 4 4 4 4 2 4 6 很差 0 2 2 2 0
二、
某机械产品的设计有两个备选方案，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，拟采用模糊 综合评价法两个方案进行评价。已知：
（1）
评价指标分别为产品性能（B1）、可靠性（B2）、使用 方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5），wk.baidu.com 应权数分别为 0.25、0.2、0.2、0.2、0.15.
进 max 进 max
≤ 2.8，u ≤ 14
进 min
≥ 1/5，最大变速范围为
R 3.
机床主传动系统设计中，扩大变速范围的方法有哪些？ 答：1. 增加变速组；是扩大变速范围最简单的办法，但 增加的变速组的级比指数不得小于理论值，导致部分转 速重复。 2. 采用背轮机构 告诉直连传动时，应使背轮脱开， 以减少空载功率损失、噪声和发热及避免超速现象。 3. 采用双公比的传统系统 4. 采用分支传动
比较上述结果可以看出，方案一由于方案二 三、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n =1440r/min，试根据机床主传动系统的设计原则，完
电
成： 1. 拟定传动系统的结构式 2. 设计转速图
4
3. 画出转速图 答：1. 计算公比φ 已知：R = φ = 1.41
Z1 =
i=1 n
Vi Yi = 0.445 × 0.9 + 0.215 × 0.7 + 0.18 × 0.5 + 0.14 × 0.3 + 0.02 × 0.1 = 0.685
Z2 =
i=1
Vi V2i = 0.365 × 0.9 + 0.225 × 0.7 + 0.2 × 0.5 + 0.15 × 0.3 + 0.06 × 0.1 = 0.637
主 min
≥ 1/4，为避免扩大传动误差，减少振
动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比 μ μ
主 man 主 max
≤ 2。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取 ≤ 2.5
② 各传动组的最大变速范围为 μ R
主 max
=
主 max 朱 min
μ
≤
2 − 2.5 = 8 − 10 0.25
1
③ 设计机床进给传动系统时，由于转速通常较低，传动 功率小，零件尺寸也较小，上述限制可放宽为 u
5
机械系统设计复习题
一、 1. 简答题： 试述确定标准公比φ的原则？ 答： ① 通用机床，辅助时间与准备结束时间长，激动时间在加工周期 中占的比重不大，转速损失不会因其加工周期过多的延长，为使 变速箱不过与复杂，一般取Φ=1.26 或 1.41 等较大的公比 ② 大批量的专用机床，情况相反，通常取Φ=1.12 或 1.26 较小的 公比 ③ 自动化小型机床，切削时间远小于辅助时间，通常取公比为 1.58、1.78、2. 以简化机床结构。 2. 在设计机床传动系统时，如何限制齿轮的最大传动比 μmax 和最小传动比μmin 及各传动组的最大变速范围R max ？ 答： ① 设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大而 增加箱体的径向尺寸，一般限制直齿圆柱齿轮的最小 传动比μ
1120 100
,z=8，根据R = φz −1 ，则lgφ =
lgR z −1
=
lg11.19 7
，即
2. 确定转动组，传动副和扩大顺序 跟转动组和传动副拟定原则，可选方案有①z=4×2，②z=2×4， ③z=2×2×2，在方案①、②中，可减少一根轴，但有一个传动组内 有四个传动副，增加传动轴轴向长度，所以选择方案③：z=2×2×2 3.转速图绘制设计 ① 主轴各级转速为：100，140，200，280，400，560，800， 1120r/min ② 确定定比传动比：取轴 I 的转速值为 800r/min，则电机轴与轴 的传动比为：io =
800 1440 1 1.8
=
④ 确定各变速组最小传动比 从转速点 800r/min，到 100r/min，共有 6 格，三个变速值的最小 传动线平均下降两格，按照前缓后紧的原则，第二变速组最小传动 线下降 2 格，第一变速组最小传动线下降 2-1=1 格，第三变速组最 小传动线下降 2+1=3 格。 4. 绘制转速图
=(8.9,4.3,3.6,2.8,0.4) x2 =U∙ R 2 =(0.25,0.2,0.2,0.2,0.15)
8 8 8 6 6 6 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 2 2 4 6 0 2 2 2 0
=(7.3,4.5,4.3,1.2) 将x1 、x2 进行归一化处理： Y1 =(0.445,0.215,0.18,0.14,0.02) Y2 =（0.365，0.225，0.2，0.15，0.06） 两设计方案的综合评价：
评价指标
产品性能 可靠性 使用方便 性 制造成本 使用成本
解： （1） 建立因素论域和评语论域 因素论域，U=（产品性能，可靠性，使用方便性，制造成 本，使用成本）=10，25，0.2，0.2，0.2，0.15 评语论域，V=（很好，较好，中等，较差，很差）=（0.9， 0.7，0.5，0.3，0.1） （2） 构建模糊矩阵，梁设计方案的模糊矩阵为： R1 =
10 10 8 8 8 4 4 4 4 6 4 2 4 4 4 2 4 2 4 2 0 0 2 0 0
R2 =
8 8 8 6 6 6 4 4 4 4 4 4 4 4 4 2 2 2 4 6 0 2 2 2 0
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（3）
综合评价
x1 =U∙ R1 =(0.25,0.2,0.2,0.2,0.15)
10 10 8 8 8 4 4 4 4 6 4 2 4 4 4 2 4 2 4 2 0 0 2 0 0
（2）
评语标准划分为很好、较好、中等、较差、很差 5 个等 级，对应的标准分为 0.9，0.7，0.5，0.3，0.1.
（3）
专家们的投票结果见下表：
2
专家投票结果
很好 10 10 8 8 8 评价等级（A 方案） 较好 中等 较差 4 4 2 4 2 4 4 4 6 4 4 4 2 4 2 很差 0 0 2 0 0 很好 8 8 8 6 6 评价等级（B 方案） 较好 中等 较差 6 4 2 4 4 2 4 4 4 4 4 4 2 4 6 很差 0 2 2 2 0
二、
某机械产品的设计有两个备选方案，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，拟采用模糊 综合评价法两个方案进行评价。已知：
（1）
评价指标分别为产品性能（B1）、可靠性（B2）、使用 方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5），wk.baidu.com 应权数分别为 0.25、0.2、0.2、0.2、0.15.
进 max 进 max
≤ 2.8，u ≤ 14
进 min
≥ 1/5，最大变速范围为
R 3.
机床主传动系统设计中，扩大变速范围的方法有哪些？ 答：1. 增加变速组；是扩大变速范围最简单的办法，但 增加的变速组的级比指数不得小于理论值，导致部分转 速重复。 2. 采用背轮机构 告诉直连传动时，应使背轮脱开， 以减少空载功率损失、噪声和发热及避免超速现象。 3. 采用双公比的传统系统 4. 采用分支传动
比较上述结果可以看出，方案一由于方案二 三、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n =1440r/min，试根据机床主传动系统的设计原则，完
电
成： 1. 拟定传动系统的结构式 2. 设计转速图
4
3. 画出转速图 答：1. 计算公比φ 已知：R = φ = 1.41