转机械系统设计思考题

转机械系统设计思考题
1、设计机械系统时，为什么特别强调和重视从系统的观点出发?
从系统的观点出发是指机械系统设计时，采用内部系统设计和外部系统设计相结合的方法，既要重视内部系统设计，也要重视内、外系统的联系。

传统的设计方法多偏重内部系统设计，且以改善零部件的特性为重点，至于各零部件之间、外部环境与内部系统之间的相互作用和影响考虑较少。

因此，虽然对零部件的设计考虑得很仔细，但设计的系统仍然不够理想。

零部件的设计固然应该给予足够的重视，但全部用好的零部件未必能够组成好的系统，其技术性能和经济效益未必能实现良好的统一。

因此，不应只考虑各零部件的工作状态和性能，不能追求局部的最好，而应该在满足系统整体工作状态和性能最好的前提下，确定各零部件的基本要求及它们之间的协调和统一。

外部环境对内部系统设计有直接影响，不仅影响机械系统的总体方案、经济型、可靠性和使用寿命等指标，也影响具体零部件的性能参数、结构和技术要求，甚至可导致设计失败。

此外，也不能忽略系统对外部环境的作用和影响，包括该产品投入市场后对市场形势、竞争对手的影响，该产品运行中对环境、操作人员及周围其他人员的影响等。

内部系统设计与外部系统设计相结合是系统设计的特点，它可以使设计尽量做到周密、合理、少走弯路，避免不必要的返工和浪费，以尽可能少的投资获取尽可能大的效益，其技术、经济、社会效果、往往随系统复杂程度的增加而越趋明显。

2、什么是产品的基本功能、辅助功能、使用功能、外观功能?如何合理确定产品的功能?
基本功能是用户直接要求的功能，体现了产品存在的基本价值；辅助功能是为了实现基本功能而附加在产品上的功能，是实现基本功能的手段。

使用功能是指能够满足用户使用要求的功能，是体现产品实际使用价值的功能，属必要功能；外观功能是指在使用功能基础上，对产品起美化、装饰作用的功能，可以起到增加产品竞争力和吸引顾客的作用。

确定系统功能时，应遵循保证基本功能、满足使用功能、剔除多余功能、
增添新颖功能、恰到好处地利用外观功能原则，降低现实成本，提高功能价值，力求使产品达到尽善尽美的境地。

3、简述机械系统设计的一般过程。

机械系统设计的一般过程包括计划、外部系统设计(简称外部设计)、内部
系统设计(简称内部设计)和制造销售四个阶段。

4、机械系统总体布置的基本要求有哪些?
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。

5、布置传动系统、执行系统、操纵系统应注意哪些问题?
1)传动系统的布置：a)、简化传动链：在保证运动要求的前提下，传动链
愈短，零件数就愈少，材料的消耗和制造费用就愈低，同时也有利于提高传动
效率、可靠性和精度。

b)、合理安排传动机构顺序：各种不同传动机构的传递
运动和动力的性能不同，传动机构的安排顺序对传动系统的效率、尺寸、精度
和动力学性能都有影响。

c)、注意传动系统润滑和密封的便利性和可靠性：总
体布置设计时应使各级传动都能得到充分有效的润滑，虽然确定适宜的润滑方
法和设计润滑系统应在技术设计阶段才能具体进行，但总体布置时应为其创造
有利条件。

2)执行系统的布置：a)、减少构件和运动副的数目，减小构件的几何尺寸，以减小其磨损和变形对执行机构运动精度的影响；b)、使原动件尽量接近执行
机构。

在布置相互联系型的多个执行机构时，应尽量将各原动件集中在一根或
少数几根轴上。

对外露的执行机构，最好将原动件隐蔽布置，以提高操作安全性；c)、由于执行构件往往与作业对象直接接触，所以布置执行构件和中间连
接件时应充分考虑作业对象装卡和传送的方便与安全。

3)操纵系统的布置：a)、操纵件的布置应便于操纵和观察，保证操作人员
和操纵件之间有合适的空间位置，符合方便宜人及与环境协调的要求。

b)、被
加工的物体应相对于操作人员自左向右运动，或顺时针转动。

操纵件的运动方
向应与被驱动件的运动方向一致。

c)、操作位置应设置在工序最集中、操纵最
频繁、容易出现故障和最便于观察的部位。

常用操纵件应尽量布置在操作人员
近旁。

对于大型复杂的机械往往需要在几个位置上操作，可采用联动装置，以
便在不同位置都可进行操纵，也可采用可移动的集中操纵按钮站。

紧急制动按
钮应在各个操作位置都设置，而且要醒目，便于识别。

d)、仪表和仪器等的位
置应便于操作人员观察和维护。

6、常见工作机械的负载特性有哪几种，试举例说明。

负载
n-M曲线
特性
举例
横转矩
c O
n M
位能性负载，M为常数
起重机，提升机构，卷扬机
O n
c
-c M
反抗性负载，M大小相同，方向随n的方向发生变化
摩擦负载
恒功率
O n
M
功率为常数，M增大、n减小或M减小、n增大
机床切削加工
转矩是转速的函数
O 1
2 n
M M与n之间有一定的函数关系，M随n增大而增大，如图1为二次关系，2为直线关系
透风机、离心式水泵
横转速
n=c n
O M
n为常数，而转矩可从0变化到一定的数值
内燃机、驱动发电机、压气机
7、简述三相异步电机的固有机械特性及人为机械特性。

8、简述执行系统设计应满足哪些基本要求。

1)实现预期精度的运动或动作；
2)有足够的强度、刚度；
3)各执行机构间动作要协调配合；
4)机构合理、造型美观、便于制造与安装；
5)工作安全可靠，有足够的使用寿命。

9、简述凸轮机构、间歇机构、直线运动机构主要性能特点及设计中应注意的问题。

1)凸轮机构：凸轮机构是主要由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。

凸
轮机构的最大优点可以准确地实现任意复杂的运动规律，只要设计出凸轮轮廓
曲线，就可以使从动件按拟定的规律运动。

缺点是在高副处难以保证良好的润滑，且比压又较大，因此易磨损，传递动力不能过大，高速运行时动力学特性
变差，故凸轮机构不宜在高速重载下运行。

a)凸轮从动件运动规律；b)凸轮轮
廓曲线的最小曲率半径不宜过小；c)压力角与基圆半径；d)凸轮常用材料及强
度计算。

2)间歇机构：使系统在实现某一功能时其他功能停止执行。

a)棘轮机构的
噪声及棘爪齿尖磨损较大，工作时有空行程和冲击，棘轮转角只能做有级调节，摩擦式棘轮机构工作时较平稳，冲击及噪声较小，棘轮转角可通过改变摇杆摆
角进行无级调节，但运动准确性较差。

b)槽轮机构：槽轮的角速度是变化的，
工作时不可避免的会有冲击，故不宜用于高速传动。

增加槽轮槽数可使冲击减小，但会增大机构尺寸。

内接槽轮机构角速度的变化及冲击相对较小，槽轮机
构用于分度转位时，槽轮上的锁止弧可起定位作用，但定位精度不高，如需提
高定位精度，应采用其他定位装置。

c)不完全齿轮机构：从动轮在起动和停顿
瞬间都有速度突变，有较大冲击和噪声。

通常只宜用于低速、轻载及冲击、噪
声不影响正常工作的场合。

d)凸轮间歇运动机构：凸轮螺旋面与圆柱销为渐进
啮合，传动平稳、噪声小，可传递较大动力。

蜗杆式凸轮间歇机构易实现圆柱
销与凸轮的预紧而消除间隙、提高刚度，传动精度和动力性能更好，常用作高
速传动的分度机构。

3)直线运动机构：直线运动机构能将主动件的螺旋或摆动运动转换为从动
件的直线运动。

10、常见传动系统有哪些类型?选择传动类型时应考虑哪些因素?
一、按传动比变化情况分类：1)固定传动比的传动系统；2)可调传动比的
传动系统。

二、按驱动形式分类：1)独立驱动的传动系统；2)集中驱动的传动系统；3)联合驱动的传动系统。

三、按工作原理分类：机械传动、流体传动、电力传动。

考虑因素：1)工作机或执行机构的工况；2)动力机的机械特性和调速性能；
3)对传动的尺寸、质量和布置方面的要求；4)工作环境条件；5)经济性；6)操
作和控制方式；7)其他要求，如现场的技术条件、标准件的选用及环境保护等。

11、什么是传动系统的转速图，拟定转速图应注意哪些要点?
12、简述操纵系统的要求。

1)操纵轻便省力；2)操纵行程适当；3)操纵灵活；4)操纵件定位可靠；5)
操纵灵敏、效率高；6)操纵系统的反馈准确迅速；7)操纵系统应有可调性；8)
操纵方便和舒适；9)操纵安全可靠。

13如何合理确定操纵系统的传动比。