华侨大学机械设计历年真题整理.
考研专业解析 华侨大学机械专业
考研专业解析华侨大学机械专业华侨大学机电及自动化学院的前身为机械工程系，创办于1978年，1979年开始招生，后改名精密机械工程系，1997年改名为机电工程系。
2001年6月1日成立学院，设5个系：制造工程系、设计工程系、机电工程系、测试与控制工程系、工业设计系;1个基础部：工程图学。
目前学院拥有1个博士点：机械制造及其自动化，1个一级学科硕士点：机械工程(涵盖机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程4个二级学科硕士点)和测试计量技术及仪器、检测技术及自动化装置2个硕士点，1个机械工程领域硕士点，5个本科专业：机械制造及其自动化、测控技术与仪器、工业设计、材料成型与控制工程、车辆工程。
现有教职员工104人。
其中专任教师77人，专任教师中，教授16人，副教授17人，具有博士学位的中青年教师36名。
目前共有本、硕、博各类学生2200余名。
学院具备了一支年龄和知识结构比较合理、研究方向稳定明确的学术梯队，多年来，围绕“硬脆材料加工”，“数字化制造技术”、“快速成型技术”、“CAD/CAM技术”，“电磁流变技术”，“机械系统动力特性分析”和“精密加工技术”等领域开展广泛而深入的科学研究，承担了国家杰出青年基金项目 1 项和包括国家自然科学基金、国家计委重大科技计划项目、973引导性项目、国家科技支撑计划项目、教育部“新世纪优秀人才支持计划”和“优秀青年资助教师计划”项目、教育部科学研究重点项目、福建省自然科学基金重点和面上项目、福建省科技计划重大和重点项目等科研项目。
若干科研项目已处于国际前沿水平。
目前承担的在研国家级项目5项，省部级以上科研项目26项，省级教改项目2项。
同时，紧紧依托产业背景和区域经济优势，广泛开展横向技术开发与技术服务，形成了明显的研究特色，为地方经济建设与社会发展做出了应有的贡献。
20多年来，先后出版专著和统编教材近30部，获全国或大区优秀科技图书一、二等奖5 次。
华侨大学复试练习卷三合一整理版 红字部分求改
*练习试卷院系机电及自动化学院考试日期 2009 年月日班级姓名学号一、填空（40%）1、加工方法按照在由原材料或毛坯制造成零件的过程中质量m的变化，可分为三种类型，即△m<0，如材料去除原理、车，铣，镗，磨；△m=0，如材料基本不变原理、铸造，焊接，锻造和△m>0，如材料累加成型原理，如： 3D打印等加工方法。
2、机械加工工艺按年生产纲领划分，可分为：单件生产、成批生产和大批大量生产。
3、铣削加工中，当转方铣刀旋向与工件进给方向相同（相同或相反）为顺铣，反之为逆铣。
为保证铣削铸、锻件引起的刀齿磨损较小，一般铣削多采用逆铣。
4、采用台钻进行钻孔加工时，主运动是：钻头的旋转运动，进给运动是：钻头的往复直线运动。
5、车刀按结构分类，可分为：镶片车刀、一体式车刀、机夹式车刀和焊接车刀等几种。
6、在车削外圆，当刀尖安装得高于工件中心线时，车刀的工作前角将增大，后角将减小。
7、为使切削过程正常进行和保证已加工表面质量，可采用前刀面磨断屑槽或使用压块式断屑器使切屑卷曲和折断。
8、切削过程中产生的热主要由切屑变形功和前后刀面的摩擦功转换而来，并分别传入切屑、工件、刀具和周围介质。
9、机床精度中对加工精度影响较大的包括机床主轴误差和机床导轨误差。
其中机床主轴回转误差包括径向圆跳动、端面圆跳动和倾角摆动三种基本形式。
10、刀具典型磨损过程大致分初期磨损、正常磨损和快速磨损三个阶段。
11、加工质量包括表面质量和加工精度。
其中加工精度包括尺寸精度、形状精度和位置精度三个方面的问题。
12、常用刀具材料有： CBN 、硬质合金和高速钢等。
13、保证装配精度的装配方法有：互换、选配、调整和修配等。
1.考虑年产量、产品大小及复杂程度可将生产类型划分为大批大量生产、成批生产及单件生产三种。
3. 图1为车削工件端面的示意图，图上标注的进给运动是 10 ，主偏角是 7 ，刀具后角是5 ，已加工表面是 3 。
图14. 综合切削用量三要素对刀具寿命、生产率和加工质量的影响，选择切削用量的顺序应该为：首先选尽可能大的背吃刀量，其次选尽可能大的进给量，最后选尽可能大的切削速度。
华侨大学机械制造技术基础试卷A(含答案)
（2 分）
b）主轴的最高转速：
nmax
1440 120 240
26 72
41 41
50 65
200
主轴的最低转速：
nmin
1440 120 240
26 22 72 60
50 26 20 65 104 80
4.58
r / min
r / min
（2 分） （2 分）
a)过定位； 去掉三爪卡盘换成鸡心夹具；（各 0.5 分） （1 分，错 2 个以内扣 0.5 分）
b)合理；（1 分）
P6 c)过定位； 把固定 V 形块换成沿 X 方向浮（活）动的；（各 0.5 分）
生
考 专业 装
学院
栏 学号 线
d 过定位； 把浮（活）动 V 形块换成压块。（各 0.5 分）
答：刀具磨损过程分为初级磨损阶段、正常磨损阶段和剧烈磨损阶段。（各 0.5 分） 刀具磨损的原因有：硬质点磨损、粘结磨损、扩散磨损、化学磨损和相变磨损。 （各 0.5 分）
4、作用在铣刀上的圆周铣削力，通常用于确定 A 。 A. 铣床主运动电动机功率； B. 铣床纵向进给电动机功率； C. 铣床横向进给电动机功率。
订
信
班级
生
考 专业 装
学院
P3 P4
（各 0.5 分）
栏 学号 线
息 姓名
订
信
班级
3、试比较车削加工与铣削加工的特点。（4 分） 答：车削加工的特点：单刃切削、连续切削、敞开式切削、无切入过程；（各 0.5 分）
铣削加工的特点：多刃切削、断续切削、半封闭切削、有切入过程。 或：断续的切削过程、切削厚度变化、铣削力变化、切屑的变形程度大。（各 0.5 分）
华侨大学机械设计2009—2018(缺2017)年考研真题试题
招生专业 机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及其理论、车辆工程、机械工程
科目名称
机械设计
科目代码 849
三、问答题 （每题 8 分，五题共 40 分）
1. 圆柱齿轮设计中，齿数 z1 和模数 m 的选择原则是什么？
2. 带传动中，何为弹性滑动？它会引起什么后果？
3. 为什么螺纹连接常需要防松？按防松原理，螺纹连接的防松方法可分为哪几类？试举 例说明之。
（答案必须写在答题纸上）
招生专业 机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程
科目名称
机械设计
科目代码 851
机械设计 B 卷
一、 是非判断题（你认为命题正确的，请在题号后面括号中打√，否则画×；每题 1.5 分，
共 15 分）
1. 对于受轴向变载荷的紧螺栓联接, 在限定螺栓总拉力的条件下,提高螺栓疲劳强度的
A．应力集中；
B．安全系数；
C．拉扭复合；
D．承载面积是按内径面积计算，但螺纹牙也承担一定的抗拉作用。
2. 设计一般闭式齿轮传动时，计算接触疲劳强度是为了避免 ⑵ 失效。
A. 胶合 C. 齿面点蚀
B. 磨料磨损 D. 轮齿折断
3. 链传动中，链节数常采用偶数，这是为了使链传动 ⑶
。
A．工作平稳； C．提高传动效率；
A. 传动效率提高，滑动速度降低 C. 传动效率和滑动速度都提高
B. 传动效率降低，滑动速度提高 D. 传动效率和滑动速度都降低
7. 当轮毂轴向移动距离较小时，可以采用 ⑺ 联接。
A． 普通平键 C． 导向平键
B．半圆键 D．滑键
共4页 第1页
1
招生专业 机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及其理论、车辆工程、机械工程
华侨大学2011-2012第二学期材料力学期末试题A卷
单位：m
三、图示槽型截面悬臂梁，已知惯性矩 I z 1.02 108 mm 4 ， yc 96.4mm ，
P 10kN ， （20 分） M 70kN m 。 （1）请画出悬臂梁的剪力图和弯矩图，并标出突变值的大小。
（2）试求梁的最大拉应力 t max 和最大压应力 c max 。 （C 为截面形心） 。
B －2
华侨大学机电及自动化学院 工程力学（二） 班级 姓名2试卷 A 月 12 日考试日期 学 号2
2012
年
6
一、已知杆的面积为 A1 8cm ， A2 4cm ， E 200GPa ，试求固定端的约束反
力。 （20 分）
二、图示托架，CD 杆外径 D=50mm，内径 d=40mm，两端为球铰，材料为 A3 钢，E=206MPa，λp=100，稳定安全系数 nst 3 ，试确定托架的许可载荷 F。
B －1
四、如图所示平面刚架各段杆的弯曲刚度均为 EI，试求截面 A 的铅垂位移。 （20 分）
五、圆截面直角弯杆 ABC 放置于图 8-54 所示水平位置，已知 L=50cm，水平力 F=40kN，铅垂均布载荷 q=28Kn.m，材料的许可应力[ ]=160MPa，试用第三强 度理论设计杆的直径 d。 （20 分）
2017年华侨大学考研试题826机械设计
5. 带传动在工作时，假定小带轮为主动轮，则带内应力的最大值发生在带
6. 在一定转速下，要减轻链传动的运动不均匀和动载荷，应 C. 增大链节距，减小链轮齿数 7. 蜗杆直径 d1 的标准化，是为了 A. 有利于测量 C. 有利于实现自锁 厚度 A. 减小 C. 不变 A. 单头、小导程角 C. 多头、小导程角 10. 采用变位蜗杆传动时 A. 仅对蜗杆进行变位 11. 与齿轮传动相比较， C. 同时对蜗杆与蜗轮进行变位 不能作为蜗杆传动的优点。 A. 传动平稳，噪声小 B. 传动效率高 C. 可产生自锁 D. 传动比大 12. 角接触轴承承受轴向载荷的能力，随接触角α 的增大而 A．增大 C. 不变 B. 减小 D．不定 。 B. 增加 D. 不能确定 的蜗杆。 B. 单头、大导程角 D. 多头、大导程角 。 B. 仅对蜗轮进行变位
轮
5. 在不完全液体润滑滑动轴承设计中， 限制 p 值的主要目的是 6. 阿基米德蜗杆传动变位的主要目的是为了
； 限制 pv 值的主
四、分析题：(本题共 15 分) （答案必须写在答题纸上） 在图示传动系统中，1 为蜗杆，2 为蜗轮，3 和 4 为斜齿圆柱齿轮，5 和 6 为直齿锥齿轮。 若蜗杆 1 主动，要求输出齿轮 6 的转速方向如图所示。若要使Ⅱ、Ⅲ轴上所受轴向力互 相抵消一部分，试确定（请将图自行移到答题纸上） ： 1） Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴的转速方向（在图中标示） ； 2） 蜗杆 1、蜗轮 2 及斜齿轮 3 和 4 的螺旋线方向（在图中标示） ； 3） 蜗轮 2、斜齿轮 3、斜齿轮 4 和锥齿轮 5 在啮合点处的受力方向（Ft、Fr、Fa 在图中 画出） 。
8. 液体摩擦径向滑动轴承在所受外载荷不变的条件下， 当轴颈的转速增加时， 最小油膜
9. 起吊重物用的手动蜗杆传动，宜采用
华侨大学2014年《851机械设计》考研专业课真题试卷
6. 图中板 A 用 4 个铰制孔用螺栓固定在板 B 上，受力为 F，其中螺栓__
_受力最大。
四、分析题： 简要回答以下问题(本题共 15 分) 下图为一直齿圆锥齿轮——斜齿圆柱齿轮——蜗杆蜗轮三级传动。已知圆锥齿轮 1 为主动件，转向如图所示。试在下图中标出： （1）各轮的转向； （2）欲使轴Ⅱ、轴Ⅲ上 轴承所受的轴向力为最小时，斜齿圆柱齿轮和蜗杆蜗轮的旋向（要求画出并用文字标出 它们的旋向） ； （3）各轮在啮合点处的诸分力（Ft 、Fr、Fa）的方向。
华侨大学 2014 年硕士研究生入学考试专业课试卷
（答案必须写在答题纸上）
招生专业 机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程 科目名称 机械设计 科目代码 851
一、是非判断题（你认为命题正确的，请在题号后面括号中打√，否则画×；每题 1.5 分， 共 15 分） 1. 螺纹的螺旋升角愈小，螺纹的自锁性能愈好。 （ ） 2. 带传动中的弹性滑动是可以防止的。 （ ） 3. 向心滑动轴承验算压强 P 的实质是控制轴承发热量。 （ ） 4. 增大齿轮的模数，可以提高齿轮的接触强度。 （ ） 5. 在转轴初步计算中，轴的直径是按弯曲强度初步确定的。 ( ) 6. 圆柱螺旋弹簧的弹簧丝直径 d＝5mm，旋绕比 C=5，则它的内径 D1＝25mm。 ( ) 7. 受横向载荷作用的普通螺栓联接，其螺栓所受的应力是剪切应力。 ( ) 8. 为了避免带的打滑，可将带轮与带接触表面加工粗糙些，以增大摩擦力。( ) 9. 链传动与带传动相比较，其优点之一是能保持准确的平均传动比。 ( ) 10. 转速一定的某滚动轴承， 当量动载荷由 P 增为 2P， 则轴承额定寿命由 L10 下降为 （L10） /2。 ( ) 二、 选择题（请选择正确的答案标号，每题 2 分,共 40 分） 1. 采用普通螺栓连接的凸缘联轴器，在传递转矩时， 。 A. 螺栓的横截面受剪切 B. 螺栓与螺栓孔配合面受挤压 C. 螺栓同时受剪切与挤压 D. 螺栓受拉伸与扭转作用 2. 对工作时仅受预紧力 F′作用的紧螺栓连接， 其强度校核公式为 e = 中的系数 1.3 是考虑 。 A. 可靠性系数 B. 安全系数 C. 螺栓在拧紧时，同时受拉伸与扭转联合作用的影响 D. 过载系数 3. 设计键连接时，键的截面尺寸 b×h 通常根据 由标准中选择。 A. 传递转矩的大小 B. 传递功率的大小 C. 轴的直径 D. 轴的长度
华侨大学817机械设计2018年考研初试专业课真题
华侨大学2018年硕士招生考试初试自命题科目试题（答案必须写在答题纸上）招生专业机械工程、机械工程（专业学位）科目名称机械设计科目代码817一、是非判断题（你认为命题正确的，请在题号后面括号中打√，否则画×；每题1.5分，共1 5分）（答案必须写在答题纸上）1.钢的强度极限愈高，对应力集中越不敏感。
（）2.静载荷作用下的零件，不仅可以产生静应力，也可能产生变应力。
（）3.在螺纹联接防松的各种措施中，当承受较大的冲击或振动载荷时，摩擦防松效果较差或无效。
（）4.受轴向载荷的普通螺栓联接，适当增大预紧力能提高螺栓的抗疲劳强度。
（）5.滚动轴承内圈与轴颈的配合，通常采用基轴制。
（）6.为了保证V带与带轮的良好契合，应保证带的楔角与轮槽楔角相等。
（）7.链传动由于可以保证准确的平均传动比，通常放在传动系统的高速级。
（）d b8.对于软齿面闭式齿轮传动，若弯曲强度校核不足，较好的解决办法是保持和不变，1而减少齿数，增大模数。
（）9.高速重载的齿轮传动，当润滑不良时最可能出现的失效形式是齿面磨损。
（）10.弹簧刚度是指弹簧产生的变形与载荷之比。
（）二、单项选择题（请选择正确的答案标号，每题2分,共40分）1.零件受不稳定变应力作用时，若各级应力是递减的，则发生疲劳破坏时的总损伤率将。
A. 小于1B. 等于1C. 大于1D. 可能大于1，也可能小于12.在承受横向载荷或旋转力矩的普通紧螺栓组联接中，螺栓杆作用。
A. 受切应力B. 受拉应力C. 受扭转切应力和拉应力D. 既可能只受切应力，也可能只受拉应力共 6 页第 1 页。
华侨大学2010级机械设计试卷[B]-标准答案
![华侨大学2010级机械设计试卷[B]-标准答案](https://img.taocdn.com/s3/m/f47c52016bd97f192279e98a.png)
A. 实际齿数，大端模数 C. 当量齿数，大端模数
B. 当量齿数，平均模数 D. 实际齿数，平均模数
5、 已知承受预紧力 F0 的紧螺栓联接在受工作拉力 F 时，剩余预紧力为 F1 ，其螺栓所受的总
拉力 F2 为
B
。 B. F2 F F1 C. F2 F0 F1 D. F2 F0 C
(本大题分 10 小题, 每小题 1.5 分, 共 15 分) 1、 在受轴向变载荷的紧螺栓联接结构中，在两个被联接件之间加入橡胶垫片，可以提高螺 2、 3、 4、 5、
栓的疲劳强度。 (×) 在 V 带（三角带）传动设计计算中，要求小带轮包角1≥120，是为了保证带传动具有足够的 承载能力。 (√) 直齿圆柱齿轮轴系由一对角接触球轴承 7206C（旧 36206）支承，两轴承所受径向力大 小不相等，这两个轴承所受的轴向力也将是不相等的。 (×) 制造蜗轮的材料，其主要要求是具有足够的强度和表面硬度，以提高其寿命。 ( × ) 联轴器和离合器都是联接两轴使之一同回转并传递转矩的一种部件。前者只有在机器 低速时或停车时才能使两轴分离， 后者则随时可使两轴分离或接合。 (×)
4
Байду номын сангаас
答：① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑾ ⑿ ⒀
左轴承内圈无轴向固定，需增加轴肩结构。 圆锥滚子轴承应成对使用。 联轴器没有轴向定位，应增加轴肩结构。 安装齿轮的轴段长度应小于轮毂宽度，以使齿轮得到可靠的轴向定位。 右轴承内圈左侧轴肩过高而无法拆卸。 右轴承配合处右侧缺少台阶，轴承装拆不方便，应增加轴肩结构。 轴与右轴承盖不应接触，应有缝隙。 为便于加工， 轴上安装齿轮处的键槽应与安装联轴器键处的键槽开在同一母线上。 联轴器上的键槽与键之间应留有间隙。 箱体端面的加工面积过大，应起轴承凸台。 应增加调整垫片； 轴端尺寸应小于联轴器右端面，以保证连接正常； 轴与右轴承盖应有密封圈结构。
机械原理测试卷(华侨大学)
1、计算图4所示机构的自由度和速度瞬心数，并指出虚约束、局部自由度、与复合铰链，并说明该机构具有确定运动的条件，要求写出具体的求解表达式。
（15）2、摆动导杆机构的运动简图如图所示，原动件1以角速度w1逆时针方向回转，用矢量图解法求在图示位置时构建3的角速度w3与角加速度a3的大小与方向，并求出构件3上D点的速度与加速度的大小与方向；（注：所求的各个矢量大小用公式表示，不必计算其数值的大小）（18）3在图示机构中,滑块3在已知驱动力F作用下等速下移已知转动副A,B的摩擦圆大小移动副中摩擦角大小,各构件的惯性力和重力忽略不计,作出各运动副中总反力,并指出连杆2的受力状态,标出各构件间相对速度或角速度方向,作简要说明.(15分)4 如图所示为一带式运输机，由电动机 1经带传动及一个两级齿轮减速器带动运输带 8 。
设已知运输带 8 所需的曳引力 F ＝5500N，运送速度v=1.2m/s。
带传动（包括轴承）的效率η1 =0.95,每对齿轮（包括其轴承）的效率η2 =0.97,运输带8的机械效率η3 =0.92。
试求该系统的总效率η及电动机所需的功率。
（18）解：该系统中包含两对齿轮传动、1对带传动及运输带，可知：η=η1*η2*η2*η3=0.822电动机所需功率P电=F*v/η=8029.2瓦5、在图示的转子上有三个偏心质量：12310m m m===kg，若已知123100r r r===mm，80a=mm，140b =mm ，70c =mm ，50d =mm ，30e f ==mm 。
平衡基面如图所示，试分析应如何才能使该转子得到平衡？（16）6、图（a ）所示的齿轮传动中，已知120z =，240z =，轮1为主动轮，在轮1上施加力矩1M =常数，作用在轮2上的阻抗力矩2M 的变化曲线如图（b ）所示；两齿轮对其回转轴线的转动惯量分别为1J =0.01 kg ·m2，2J =0.08 kg ·m2。
多功能坐便椅的设计
ＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.２０９５－５０９Ｘ.２０２０.１０.０１０多功能坐便椅的设计黄诗展ꎬ余裕浩ꎬ杨瀚林ꎬ姜㊀峰(华侨大学制造工程研究院ꎬ福建厦门㊀３６１０２１)摘要:为减轻老年人如厕过程中生理和心理负担ꎬ根据机械原理ꎬ结合人机工程学ꎬ设计了一款多功能坐便椅ꎮ该坐便椅主要由上下身机构㊁变胞机构㊁腋下机构㊁脚踏机构和腋下－脚踏联动机构５个部分构成ꎮ上下身机构由电动推杆㊁平行四边形连杆机构等组成ꎬ辅助老人坐下如厕和起身ꎮ利用电动推杆可双向作动的特点ꎬ通过约束其自由度的变化ꎬ构成变胞机构ꎬ实现脚踏板和座板先后顺序工作的功能ꎮ腋下机构由死点机构㊁腋下支撑组成ꎬ可减轻老人克服自身重力的负担ꎮ脚踏机构由脚踏板㊁脚踏靠板和滑轨组成ꎬ可抬高老人的下肢ꎬ便于老年人如厕ꎮ腋下－脚踏联动机构通过采用柔性连接ꎬ巧妙实现联动ꎬ使坐便椅结构更加简单ꎮ关键词:坐便椅ꎻ变胞机构ꎻ平行四边形连杆机构ꎻ死点机构中图分类号:ＴＰ２３㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:２０９５－５０９Ｘ(２０２０)１０－００５３－０６１㊀研究背景老年人坐便椅是老龄用品的一种ꎬ是为解决如厕困难人群而设计的一种兼具坐便器与椅子功能的辅助性器械ꎮ通过调研发现ꎬ目前市场在售的老年人坐便椅大多只具有基本功能ꎬ对人机工效考虑较少ꎬ导致用户体验不佳ꎮ老人坐便椅可根据折叠与否㊁高度能否调节㊁便桶取出方式等进行分类[１]ꎮ市面上无靠背和扶手的简易坐便椅较为常见ꎬ但随着生活质量不断提高ꎬ将逐渐被淘汰ꎮ折叠的坐便椅将设计的重点放在了坐便椅的收纳功能上ꎬ如专利ＣＮ２１０８１０７５９Ｕ所述的一种两用折叠坐便椅[２]ꎬ然而对于长期需要如厕辅助的老人来说没必要收纳ꎮ专利ＣＮ１０６２３５９４５Ａ所述的一种智能助力坐便椅[３]ꎬ依靠前设电机控制座位板的升降ꎬ可给老人一个起身的助力ꎬ然而对老人上半身没有支撑作用ꎬ若老人腿部力量不足ꎬ由于自身重力ꎬ身体可能会往下滑ꎬ因此还需要老人有足够的手臂力量ꎬ否则容易造成事故ꎮ专利ＣＮ２１０４３３３９１Ｕ所述的一种便于老年人使用的坐便椅装置[４]ꎬ设计了升降柱与扶手以提供辅助支撑ꎬ便捷实用ꎬ但依然需老人有足够的手臂力量才能起身ꎬ创新点单一ꎮ通过分析相关文献[５－１２]ꎬ结合目前市场上坐便椅产品进行深入的对比分析可知ꎬ多数产品主要存在以下问题:１)功能单一ꎬ结构复杂ꎻ２)对老人的安全性考虑不充分ꎻ３)适用于老人独自居家生活的产品很少ꎻ４)对人机工效考虑较少ꎬ老人体验不佳ꎻ５)生产成本较高ꎬ价格昂贵ꎬ普通家庭无法承受等ꎮ本文运用机械原理知识并结合人机工程学ꎬ设计了一款适用于辅助老人独自居家生活㊁简单方便㊁安全性高的多功能坐便椅ꎮ２㊀功能实现与设计２.１㊀坐便椅设计参数按照国家标准ＧＢ２４４３６ ２００９规定[１３]ꎬ椅凳类家具的座面高度可以有４００ｍｍ㊁４２０ｍｍ㊁４４０ｍｍ３种规格ꎬ椅子座深尺寸范围３５０~４００ｍｍꎬ靠背的高度４８０~６３０ｍｍꎬ宽度３５０~４８０ｍｍꎮ休息扶手高度一般取２００~２３０ｍｍꎬ两扶手的间距可取５００~６００ｍｍꎮ普通的家用马桶尺寸如图１所示ꎮ图１㊀普通马桶尺寸㊀㊀综合考虑座椅国标和普通马桶尺寸ꎬ坐便椅座面高度取４６０ｍｍꎬ座宽取４２０ｍｍꎬ座深取４２０ｍｍꎮ两腋托间距选取４１０ｍｍꎬ坐便时腋托到座面收稿日期:２０２０－０７－１３基金项目:福建省本科高校教育教学改革研究项目(ＦＢＪＧ２０１８００４６)ꎻ华侨大学教师教学发展改革项目(１９ＪＦ￣ＪＸＧＺ１４ꎬ１９ＪＦ￣ＪＸＧＺ３５)作者简介:黄诗展(１９９７ )ꎬ男ꎬ本科生ꎬ主要研究方向为智能制造ꎬ８４０９５４７４０＠ｑｑ.ｃｏｍ.３５ ２０２０年１０月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｏｃｔ.２０２０第４９卷第１０期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＭａｃｈｉｎｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ.４９Ｎｏ.１０距离为(４７０ʃ５０)ｍｍꎬ站立时腋托距离地面为(１３１０ʃ５０)ｍｍꎬ坐便时双脚抬起１６０ｍｍꎮ２.２㊀动力源选择考虑辅助老人起立和坐下过程中ꎬ座位板需要推力完成折叠和展开功能ꎬ故选用电动推杆电机ꎮ电动推杆电机是一种将电机的旋转运动转变为推杆的直线往复运动的电力驱动装置ꎬ可作为执行机械用于各种简单或复杂的工艺流程中ꎬ以实现远距离控制㊁集中控制或自动控制ꎮ根据椅子的参数ꎬ综合考虑一般人的质量㊁老人的安全保障和椅子模型的搭建效果ꎬ选择工作电压为１２Ｖ㊁空载速度为１０ｍｍ/ｓ㊁最大推力为９００Ｎ㊁行程为４００ｍｍ的电动推杆电机ꎮ２.３㊀机械结构设计坐便椅产品设计三维图如图２所示ꎮ坐便椅设计整体由以下几个部分组成:支架１㊁腋下机构２㊁脚踏机构３㊁电动推杆４㊁四边形连杆机构５㊁座位板６㊁靠背７及腋下－脚踏联动机构ꎮ１ 支架ꎻ２ 腋下机构ꎻ３ 脚踏机构ꎻ４ 电动推杆ꎻ５ 四边形连杆机构ꎻ６ 座位板ꎻ７ 靠背图２㊀产品设计三维图㊀㊀１)上下身机构设计ꎮ上下身机构由靠背㊁座位板㊁电动推杆㊁平行四边形连杆机构等组成ꎮ在靠背的两侧ꎬ通过一旋转轴连接杆的两端装配腋下机构ꎮ靠背与座位板垂直连接ꎬ随座位板作动ꎮ电动推杆电机通过三角支撑板和铆钉固定在座椅的两侧ꎬ作为整个装置的唯一动力源ꎮ利用电动推杆电机可双向分段运动的特点ꎬ其既能够推座位板作动ꎬ也能推脚踏连接杆作动ꎮ为方便老人安全使用坐便椅ꎬ座位板两侧还装有扶手ꎬ以提高稳定性和安全性ꎮ座位板两侧设计两组平行四边形连杆机构ꎬ利用平行四边形容易变形的原理ꎬ实现座椅的展开和折叠功能ꎮ平行四边形连杆机构由４根连杆和４个铰链依次连接而成ꎮ２)变胞机构设计ꎮ利用电动推杆可双向分段运动的特点ꎬ通过约束其自由度的变化ꎬ构成变胞机构ꎬ实现脚踏板和座板先后顺序工作的功能ꎮ当坐便椅处于图３中的第三种状态时ꎬ电动推杆处于原始状态ꎬ为零伸缩量ꎮ当使用者按下电源后推杆将伸长ꎬ推杆两端都处于自由无约束的状态ꎬ但由于使用者与座板的自身重力载荷远大于脚踏连接杆对推杆的作用力ꎬ因此推杆上端作动被限制ꎬ优先推动下方的连杆ꎬ脚踏板向下运动至触地ꎮ此时地面对连杆的反作用力远大于人体的自身重力载荷ꎬ于是推杆开始反向推动座板和靠背ꎬ使老人站立ꎮ在此过程中ꎬ推杆的自由度由２变成了１ꎬ其全程状态变化如图３所示ꎮ图３㊀使用过程作品的状态变化㊀㊀３)腋下机构设计ꎮ为减轻老人如厕时坐下和起身过程中克服自身重力的负担ꎬ设计了腋下机构ꎮ腋下机构由死点机构㊁腋下支撑等组成ꎮ另外ꎬ在老人完全坐下后ꎬ已不再需要腋下支撑ꎬ因此设计腋下机构可自行回收ꎬ当需要用时再弹出ꎬ不干涉老人活动ꎬ从而提高座椅的舒适度ꎮ死点机构为平面四连杆机构ꎬ如图４所示ꎬ长连杆(ａ１)可与机架(ａ２)一起绕点ｄ旋转㊁与短连杆一起绕点ｂ旋转ꎬ腋托杆(ａ４)可与机架(ａ２)一起绕点ａ旋转㊁与短连杆(ａ３)一起绕点ｃ旋转ꎮ当长连杆(ａ１)旋转至竖直状态时ꎬ短连杆(ａ３)恰好也竖直ꎬ则ｂꎬｃꎬｄ三点共线ꎬ处于死点位置ꎬ腋托杆(ａ４)受力后长连杆(ａ１)不可旋转ꎮ图４㊀腋下死点机构㊀㊀弹片套筒通过腋下支撑固定在腋托杆(ａ４)上ꎬ腋下支撑通过弹片固定在套筒里面ꎮ采用弹片实现腋下支撑高度可调节ꎬ使坐便椅适用于不同身４５２０２０年第４９卷㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀高的老人ꎬ提高装置的适用性ꎮ㊀㊀４)脚踏机构设计ꎮ为提高老人如厕时的利便效果ꎬ考虑在老人坐下时将脚抬起ꎬ为此设计了脚踏机构ꎮ脚踏机构由脚踏板㊁脚踏靠板和滑轨等组成ꎬ如图５所示ꎮ脚踏机构通过脚踏板与靠板垂直连接ꎮ靠板与装置之间设置有滑轨ꎬ以实现脚踏板升降功能ꎮ该功能使老人排便时ꎬ更容易产生排便反射ꎬ肛直角更大ꎬ直肠前突深度更小ꎬ会阴下降程度更大ꎬ从而改善排便意愿[１４]ꎬ不同体位对排便的影响如图６所示ꎮ图５㊀脚踏机构设计图６㊀不同体位对排便的影响㊀㊀在脚踏连接杆上设置滑槽ꎬ滑槽通过滑杆与脚踏板固定连接ꎬ滑杆置于滑槽内ꎬ可以自由移动ꎮ电动推杆通过三角支撑板与脚踏连接杆固定ꎬ推杆可拉动脚踏连接杆运动ꎬ通过滑杆在滑槽内的移动ꎬ实现脚踏板的升降功能ꎮ５)腋下－脚踏联动机构设计ꎮ为充分体现机械创新设计ꎬ巧妙设计了脚踏－腋下联动机构ꎬ通过柔性连接ꎬ将钢丝绳的两端分别固定在腋下连接杆和脚踏上ꎬ以实现联动ꎮ当腋下支撑由竖直状态变换为水平状态时ꎬ联动脚踏板下降ꎬ顺应老人起身过程ꎻ当腋下支撑由水平状态变为竖直状态时ꎬ联动脚踏上升ꎬ顺应老人坐下过程ꎮ６)电控系统设计ꎮ推杆电机作为本装置的唯一动力源ꎬ在左右扶手上分别设置座椅的启动按钮ꎬ为推杆电机提供驱动ꎮ左手按钮为座椅的展开开关ꎬ即起身辅助作动ꎻ右手按钮为座椅的折叠开关ꎬ即坐下辅助作动ꎮ采用点动的驱动方式ꎬ可随时急停ꎬ保证坐便椅使用时的安全性ꎬ电路图如图７所示ꎮ图７㊀电路图㊀㊀完整作品的三维图如图８所示ꎮ图８㊀作品模型３㊀设计计算与校核３.１㊀总体尺寸设计本装置的最大特点在于坐便和站立两种状态的转换ꎬ因此只有设计好结构尺寸才能合理㊁协调地实现其功能ꎮ坐便椅设计参数见２.１节ꎮ该参数可适用于绝大多数老年人及市面上绝大部分马桶ꎬ且从坐便切换至站立无尺寸不适ꎮ３.２㊀最大载重计算坐便椅原动件为两根相同的电动推杆ꎬ原长４００ｍｍꎬ行程３００ｍｍꎬ通电后速度ｖ＝１０ｍｍ/ｓꎬ推杆以恒速率伸长ꎬ最大推力Ｆ推＝９００Ｎꎮ机械结构简图如图９所示ꎬ数学计算简图如图１０所示ꎮ由于推杆以恒速率伸长ꎬ故机构在运动中达到动态平衡状态ꎮ忽略机构运动中的摩擦力ꎬ得２Ｆ推Ｌ１＝ＧＬ２式中:Ｆ推为电动推杆的推力ꎻＧ为最大的老人载重ꎻＬ１和Ｌ２分别为Ｆ推㊁Ｇ对点Ｂ的力臂长度ꎮ利用ＳｏｌｉｄＷｏｒｋｓ软件测得ＢＣ＝２０７ｍｍꎻＢＡ＝５７１.３ｍｍꎻøＤＢＡ＝６４.７ʎꎮ５５ ２０２０年第１０期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黄诗展:多功能坐便椅的设计㊀㊀图９㊀机械结构简图㊀㊀图１０㊀数学计算简图㊀㊀坐便椅最大载重计算过程如下:Ｇ＝２Ｆ推Ｌ１Ｌ２Ｌ１Ｌ２＝ｓｉｎøＡＣＢｓｉｎøＤＣＢＢＣｓｉｎøＡ＝ＢＡｓｉｎøＡＣＢøＡ＝９０ʎ－øＡＣＤ－øＤＢＡ＝２５.３ʎ＋øＤＣＢ－øＡＣＢｓｉｎøＡ＝２０７５７１.３ｓｉｎøＡＣＢ＝ｓｉｎ(２５.３ʎ＋øＤＣＢ－øＡＣＢ)设øＤＣＢ＝ｘꎬ得Ｌ２Ｌ１＝ｓｉｎｘ２＋ｓｉｎ２[ｃｏｓ(２５.３ʎ＋ｘ)＋２０７５７１.３]ｓｉｎ２(２５.３ʎ＋ｘ)经数学分析得ꎬＬ２Ｌ１随着øＤＣＢ增大而减小ꎬ当座板水平时ꎬＬ２Ｌ１取最小值ꎬＧ取最大值ꎬ故能够承受的最大载重为Ｇ＝１８００Ｎꎬ故此坐便椅最大承载质量为１８０ｋｇꎮ３.３㊀机构运行时间计算脚踏板完全落下所需时间ｔ１:ｔ１＝Δｌ１ｖ＝４６２－４００１０＝６.２(ｓ)式中:әｌ１为脚踏放下时电动推杆的长度变化量ꎮ完全站立所需时间ｔ２:ｔ２＝Δｌ２ｖ＝７００－４６２１０＝２３.８(ｓ)式中:әｌ２为从脚踏放下到电动推杆完全伸出的长度变化量ꎮ则从坐便到站立所需时间ｔ:ｔ＝ｔ１＋ｔ２＝３０(ｓ)３.４㊀电池续航能力计算本坐便椅搭载１２Ｖ㊁５６００ｍＡｈ锂电池ꎬ机构原动件为两根额定功率Ｐ为３０Ｗ的电动推杆ꎮ电池续航能力计算公式如下:ｎ＝ＵＣＰｔ＝１２ˑ５.６ˑ６０ˑ６０３０ˑ３０＝１３４.４(次)式中:ｎ为一次充电装置的使用次数ꎻＵ为电动推杆的额定功率ꎻＰ为电动推杆的额定功率ꎻＣ为锂电池容量ꎮ因此ꎬ一次充电可供使用１３４次ꎮ３.５㊀主要承力杆强度校核座椅的支架所采用材料为６０６３－Ｔ５铝型材ꎬ截面如图１１所示ꎬ其屈服极限为σ０＝１４５ＭＰａꎮ通过三维软件分析ꎬ座椅的主要受力部位为座位板和脚踏起重杆ꎬ座位板的最大承重已由３.２节所述ꎬ此处校核脚踏起重杆是否安全ꎮ图１１㊀铝型材横截面㊀㊀脚踏起重杆的装配示意简图如图１２所示ꎬ取人的体重为８０ｋｇꎬ单边推杆电机以拉力Ｆ作用在起重杆上ꎮ按我国男性青年体质分布计算ꎬ小腿及足的质量约占体重的４.５％[１５]ꎮ则脚踏单边杆受力Ｆ２为Ｆ２＝８０ˑ４.５ˑ１０２＝１８(Ｎ)图１２㊀脚踏起重杆的转配示意图㊀㊀起重杆离地的瞬间为最大承力状态ꎬ受力简图如图１３所示ꎮ图中Ｌ１＝１７３ｍｍꎬＬ２＝２５７ｍｍꎬＬ３＝４３ｍｍꎮ图１３㊀受力简图㊀㊀由力矩关系可知:ＦＬ１－Ｆ２(Ｌ１＋Ｌ２)＝０６５ ２０２０年第４９卷㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀由此可得:Ｆ＝Ｆ２(Ｌ１＋Ｌ２)Ｌ１＝４５(Ｎ)利用ＡｕｔｏＣＡＤ软件的面域功能ꎬ计算得到杆的截面惯性矩Ｉｚ＝７４４９ｍｍ４ꎮ通过力学分析ꎬ可知最大危险截面位于Ｆ作用点处ꎬ由正应力计算公式得σ１＝ＭｙＩｚ＝４５ˑ１７３ˑ１０７４４９＝１１(ＭＰａ)式中:σ１为该点处的正应力ꎻＭ为该截面上的弯矩ꎻｙ为该点到中性轴的距离ꎮ取安全系数为１.５[１６]ꎬ则σ０１.５＝１４５１.５＝１３２(ＭＰａ)故脚踏起重杆满足安全校核ꎮ４㊀操作流程在使用坐便椅时ꎬ首先根据使用者的身高ꎬ按下腋下弹珠ꎬ调节合适的腋下高度ꎮ如图１４所示ꎬ装置开始状态为站立姿势ꎬ使用者站到脚踏板１６上ꎬ双臂自然放在腋下支撑２上ꎬ手握在扶手２８上ꎮ１ 金属弹片套筒ꎻ２ 腋下支撑ꎻ３ 靠背ꎻ４ 腋下支撑连杆ꎻ５腋下机构ꎻ６ꎬ７ꎬ８ꎬ１５ꎬ２０ 支架连接杆ꎻ９ꎬ２４ 座位板起重杆ꎻ１０ 电动推杆ꎻ１１ 脚踏起重杆ꎻ１２ꎬ２２ꎬ２３ꎬ２６ꎬ２７ 连接铰链ꎻ１３ 三角板ꎻ１４ 销钉ꎻ１６ 脚踏板ꎻ１７ 脚踏背板ꎻ１８ꎬ１９ 滑轨ꎻ２１ 座位板ꎻ２５ 四连杆机构ꎻ２８ 扶手图１４㊀作品三维装配图㊀㊀使用者手握扶手ꎬ左手大拇指按动左扶手上的启动按钮ꎬ电动推杆１０开始作动ꎬ拉动座位板起重杆ꎬ平行四边形开始变形ꎬ座位板２１向下翻转ꎬ直至座位板处于水平状态ꎬ使用者完全坐下ꎬ座位板限位制动ꎬ电动推杆开始反向向上拉动脚踏起重杆１１ꎬ脚踏板１６上升ꎬ将使用者的腿部抬高ꎬ由于脚踏机构与腋下机构５联动ꎬ此时腋下机构顺时针旋转ꎬ腋下支撑垂下收回ꎬ不干涉使用者如厕ꎬ至此使用者坐下过程结束ꎬ进行如厕ꎮ如厕完毕ꎬ使用者起身过程如下:双手握住扶手２８ꎬ右手大拇指按动右扶手上的启动按钮ꎬ电动推杆１０开始作动ꎬ由于人体重力载荷ꎬ推动座位板２１需要的力远远大于推脚踏起重杆１１的力ꎬ因此电动推杆首先推动脚踏起重杆１１向下作动ꎬ脚踏板１６下降ꎬ此时腋下机构５逆时针旋转并慢慢到达死点位置ꎬ直至脚踏起重杆１１和脚踏板１６都着地ꎬ由于受到地面的反向作用力ꎬ电动推杆开始反向推动座位板起重杆９ꎬ平行四边形变形ꎬ座位板向上翻转ꎬ和靠背一起推着使用者起身ꎬ直至完全站立ꎬ使用者离开ꎬ整个使用过程结束ꎮ５㊀创新性和应用前景５.１㊀创新点１)折叠功能实现巧妙ꎮ利用两组平行四边形连杆机构ꎬ实现座位板的旋转和靠背的移动ꎬ座椅展开和折叠灵活顺畅ꎬ互不干涉ꎮ２)将各部件之间进行联动ꎬ动力源唯一ꎮ仅用一对推杆电机作为动力源ꎬ实现了整个装置的功能ꎮ其中ꎬ设计了巧妙的机械联动机构ꎬ将座板㊁脚踏㊁靠背㊁腋下有机结合在一起ꎬ不仅实现了机构功能ꎬ且机械结构简单清晰ꎬ耗材少㊁成本低ꎮ３)利用柔性连接实现脚踏和腋下的远距离联动ꎮ将钢丝绳的两头分别固定在腋下连接杆和脚踏上ꎬ实现联动ꎮ当腋下支撑由竖直状态变换为水平状态时ꎬ联动脚踏板下降ꎬ顺应老人起身过程ꎻ当腋下支撑由水平状态变为竖直状态时ꎬ联动脚踏上升ꎬ顺应老人坐下过程ꎮ４)腋下机构设计死点机构ꎬ安全性能高ꎮ腋下机构设计了死点机构ꎬ当腋下支撑处于水平状态时ꎬ形成 三点一线 的死点机构ꎬ这时候使用者上半身质量基本由腋下机构支撑ꎬ充分保障了腋下机构的承载能力和座椅的安全性能ꎮ５)腋下支撑高度可调节ꎬ应用范围广ꎮ将弹片套筒固定在腋托杆(图４中ａ４)上ꎬ支撑块通过弹片固定在套筒里面ꎮ采用弹片实现腋下支撑高度可调节ꎬ适用于不同身高的老人ꎬ提高了装置的适用性ꎮ７５ ２０２０年第１０期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀黄诗展:多功能坐便椅的设计６)利用变胞机构实现机构运动的先后顺序ꎮ利用推杆电机可双向运动的功能ꎬ结合装置的自由度分析ꎬ使推杆电机先后作用于座位板和底下连接杆ꎬ驱动坐便椅实现所有联动功能ꎮ５.２㊀应用前景随着我国人口老龄化的不断发展ꎬ社会对老人的关注度不断提升ꎬ市场上对老年人用品的需求也日益旺盛ꎮ然而我国对于智能坐便椅的研究尚处于摸索阶段ꎬ因此坐便椅具有良好的应用前景ꎮ通过调研发现ꎬ现有的一些帮助老人如厕的产品无法做到比较全面的功能实现ꎮ与市面上现有的坐便椅产品相比ꎬ本文设计的多功能坐便椅凭借以下优点具有更为良好的应用前景:１)辅助程度高ꎮ可帮助老人独立居家生活ꎬ辅助如厕坐下和站立的完整过程ꎮ２)安全性高ꎮ腋下机构具有死点位置ꎬ足以支撑老人的身体ꎬ防止摔倒ꎮ３)结构简单可靠ꎮ原动件少ꎬ传动为连杆传动ꎬ后续维修难度小ꎮ４)应用范围广ꎮ适用于不同身高㊁不同年龄的老人ꎬ与市面上的马桶适配ꎮ５)操作简单ꎮ老人仅需操作左右两个开关即可ꎮ６)人性化设计ꎮ抬高了老人双脚ꎬ解决了老人使用马桶排便难的问题ꎮ参考文献:[１]㊀施佳佳.基于人机工效学的老年人坐便椅效能分析[Ｊ].河南科技ꎬ２０１８(１０):５３－５４.[２]㊀申宇彤.两用折叠坐便椅:ＣＮ２１０８１０７５９Ｕ[Ｐ].２０２０－０６－２３. [３]㊀郝丽俊ꎬ单纯玉ꎬ王迪.一种智能助力坐便椅:ＣＮ１０６２３５９４５Ａ[Ｐ].２０１６－１０－１９.[４]㊀黎晓艳ꎬ邹继华.一种便于老年人使用的坐便椅装置:ＣＮ２１０４３３３９１Ｕ[Ｐ].２０２０－０５－０１.[５]㊀伍小兰ꎬ魏彦彦ꎬ曲嘉瑶.中国老龄用品业的现状分析与对策研究[Ｊ].老龄科学研究ꎬ２０１５(１１):１４－２１.[６]㊀叶妍ꎬ陈之心ꎬ赖征田ꎬ等.老龄用品使用状况及其影响因素[Ｊ].老龄科学研究ꎬ２０１７(６):１５－２５.[７]㊀何少.老人坐便椅的优化设计研究[Ｄ].成都:西南交通大学ꎬ２０１３.[８]㊀罗椅民.辅助器具[Ｍ].北京:大地出版社ꎬ２０１０. [９]㊀余晓齐.老年护理[Ｍ].郑州:河南科技出版社ꎬ２０１８. [１０]余裕浩ꎬ黄诗展ꎬ杨瀚林ꎬ等.一种多功能如厕助力椅:ＣＮ１１１１３４５６１Ａ[Ｐ].２０２０－０５－１２.[１１]黄诗展ꎬ余裕浩ꎬ杨瀚林ꎬ等.一种带有腋下支撑装置的助力椅:ＣＮ１１１１３４４７５Ａ[Ｐ].２０２０－０５－１２.[１２]黄诗展ꎬ余裕浩ꎬ杨瀚林ꎬ等.一种变胞机构式助力椅:ＣＮ１１１１０９９０６Ａ[Ｐ].２０２０－０５－０８.[１３]樊金成ꎬ王保华ꎬ戴东ꎬ等.康复训练器械安全通用要求ＧＢ２４４３６ ２００９[Ｓ].[１４]张祯捷ꎬ王琛.坐位及蹲位对直肠前突患者排便过程的影像学及动力学影响研究[Ｊ].现代医药卫生ꎬ２０１９ꎬ３５(２１):３３０２－３３０４.[１５]田宏ꎬ石岫昆ꎬ石秀权ꎬ等.我国男性青年人体质量的分布[Ｊ].吉林医药学院学报ꎬ２００１(３):１２７－１２８.[１６]刘鸿文.材料力学[Ｍ].北京:高等教育出版社ꎬ２０１７.ＤｅｓｉｇｎｏｆａｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｏｉｌｅｔｃｈａｉｒＨｕａｎｇＳｈｉｚｈａｎꎬＹｕＹｕｈａｏꎬＹａｎｇＨａｎｌｉｎꎬＪｉａｎｇＦｅｎｇ(ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬＨｕａｑｉａｏＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＦｕｊｉａｎＸｉａｍｅｎꎬ３６１０２１ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌａｎｄｐｓｙｃｈｏｌｏｇｉｃａｌｂｕｒｄｅｎｏｆｔｈｅｅｌｄｅｒｌｙｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｌａｖａｔｏｒｙꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｍｕｌｔｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｏｉｌｅｔｃｈａｉｒａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｅｒｇｏｎｏｍｉｃｓ.Ｔｈｅｃｈａｉｒｉｓｍａｉｎｌｙｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｆｉｖｅｐａｒｔｓｓｕｃｈａｓｕｐｐｅｒａｎｄｌｏｗｅｒｂｏｄｙｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬｃｅｌｌｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬｕｎｄｅｒａｒｍｍｅｃｈ￣ａｎｉｓｍꎬｆｏｏｔｐｅｄａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｕｎｄｅｒａｒｍ－ｆｏｏｔｐｅｄａｌｌｉｎｋａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ.Ｔｈｅｕｐｐｅｒａｎｄｌｏｗｅｒｂｏｄｙｍｅｃｈａ￣ｎｉｓｍｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｐｕｓｈｒｏｄａｎｄｐａｒａｌｌｅｌｏｇｒａｍｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｔｏａｓｓｉｓｔｔｈｅｅｌｄｅｒｌｙｔｏｓｉｔｄｏｗｎａｎｄｇｅｔｕｐ.Ｂｙｃｏｎｓｔｒａｉｎｉｎｇｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆｆｒｅｅｄｏｍｄｅｇｒｅｅｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｐｕｓｈｒｏｄꎬｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｃｅｌｌｍｅｃｈａ￣ｎｉｓｍｉｓｆｏｒｍｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｅｄａｌａｎｄｔｈｅｓｅａｔｐｌａｔｅｗｏｒｋｉｎｇｉｎｓｅｑｕｅｎｃｅ.Ｔｈｅｕｎｄｅｒａｒｍｍｅｃｈａ￣ｎｉｓｍｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｄｅａｄｐｏｉｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｕｎｄｅｒａｒｍｓｕｐｐｏｒｔꎬｗｈｉｃｈｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｂｕｒｄｅｎｏｆｔｈｅｅｌｄｅｒｌｙｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｉｒｏｗｎｇｒａｖｉｔｙ.Ｔｈｅｐｅｄａｌｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｐｅｄａｌｓꎬｐｅｄａｌｓａｎｄｓｌｉｄｉｎｇｒａｉｌｓꎬｗｈｉｃｈｃａｎｅｌ￣ｅｖａｔｅｔｈｅｌｏｗｅｒｌｉｍｂｓｏｆｔｈｅｅｌｄｅｒｌｙａｎｄｆａｃｉｌｉｔａｔｅｔｈｅｅｌｄｅｒｌｙｔｏｇｏｔｏｔｈｅｔｏｉｌｅｔ.Ｕｎｄｅｒａｒｍ－ｆｏｏｔｌｉｎｋａｇｅｍｅｃｈａ￣ｎｉｓｍｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｕｓｅｏｆｆｌｅｘｉｂｌｅｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｃｌｅｖｅｒｌｉｎｋａｇｅꎬｓｏｔｈａｔｔｈｅｃｈａｉｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｓｍｏｒｅｓｉｍｐｌｅ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｏｉｌｅｔｃｈａｉｒꎻｃｅｌｌｕｌａｒｍｅｃｈａｎｉｓｍꎻｐａｒａｌｌｅｌｏｇｒａｍｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇｒｏｄｍｅｃｈａｎｉｓｍꎻｄｅａｄｐｏｉｎｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ８５２０２０年第４９卷㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀机械设计与制造工程㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀。
华侨大学考研试题851机械设计(2015年~2016年)
华侨大学2015年硕士研究生入学考试专业课试卷（答案必须写在答题纸上）招生专业机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及理论、车辆工程、机械工程科目名称机械设计科目代码851一、是非判断题（你认为命题正确的，请在题号后面括号中打√，否则画×；每题1.5分，共15分）1. 用于薄壁零件联接的螺纹，应采用三角形细牙螺纹。
（）2. 传递同样功率和转速的带传动和链传动相比，链传动的压轴力大。
（）3. 设计链传动时，链条的节数和链轮的齿数均应选择偶数。
（）4. 对于硬齿面闭式齿轮传动，若接触强度校核不足，解决办法是增大传动尺寸或提高齿面硬度。
（）5. 斜齿圆柱齿轮的标准参数在法面上。
（）6. 重载情况下，滑动轴承应选用粘度较高的润滑油。
（）7. 若一个轴承的当量动载荷P高于其基本额定动载荷C，则该轴承将失效。
（）8. 滚动轴承的摩擦系数一定小于滑动轴承的摩擦系数。
（）9. 联轴器主要用于把两轴联接在一起，机器运转时不能将两轴分离，只有在机器停车并将联接拆开后，两轴才能分离。
（）10. 轴上的定位轴肩高度应尽量大，以保证轴上零件轴向定位可靠。
（）二、选择题（请选择正确的答案标号，每题2分,共40分）1. 为了不过于严重削弱轴和轮毂的强度，两个切向键最好布置成。
A.在轴的同一母线上B. 180°C. 120°~ 130°D. 90°2. 在螺栓连接中，有时在一个螺栓上采用双螺母，其目的是。
A. 提高强度B. 提高刚度C. 防松D. 减小每圈螺纹牙上的受力3. 不是滚动轴承预紧的目的。
A. 增大支承刚度B. 提高旋转精度C. 减小振动噪声D. 降低摩擦阻力4. 在径向滑动轴承中，采用可倾瓦的目的在于 。
A. 便于装配B. 使轴承具有自动调位能力C. 提高轴承的稳定性D. 增加润滑油流量，降低温升5. 设计齿轮传动时，若保持传动比i 和齿数和21z z z +=Σ不变，而增大模数m ，则齿轮的 。
华侨大学2012-2013液压传动试题
华侨大学本科考试卷2012—2013学年第2 学期（B）学院机电及自动化课程名称《液压传动》考试日期姓名专业学号题号一二三四五总分得分一、填空题（每空1分，公24分）1.液压泵是将能转化为能，为系统提供压力油；而液压马达是将能转化为能，输出转矩和转速。
2.由于泵和马达都存在内泄漏，使得它们的几何流量q和实际流量q并不相等，对t于液压泵q q；对于液压马达t q q。
t3.外啮合齿轮泵中，最为严重的泄漏途径是。
4.为了消除齿轮泵的困油现象，通常在两侧盖板上开，使闭死容积由大变少时与腔想通，闭死容积由小变大时与腔想通。
5.单作用叶片泵转子每转一周，完成吸、排油各次，同一转速的情况下，改变它的可以改变其流量，存在不平衡的径向力。
；叶片泵运转时，不平衡径向力相抵消，受力情况较好。
6.电磁换向阀只适用于压力不太高，流量不太大的场合的主要原因是：。
7.为了便于检修，蓄能器与管路之间应安装；为了防止液压泵停车或卸载时许能期内的压力有倒流，蓄能器与液压泵之间应安装。
8.定压式节流调速回路中，系统工作压力由调定，当负载恒定时，负载增大，回路的效率：旁路节流调速回路中系统工作压力由决定，回路效率较定压式调速回路。
9.容积调速回路通过改变或的排量来调节执行元件的运动速度，回路中没有损失和损失，所以发热少、效率高，适用于高速、大功率系统调速。
二、选择填空（每空1分，公24分）1.液压控制阀可分为三大类，它们是。
A.压力阀/方向阀/流量阀B.球阀/截止阀/闸阀C.单向阀/比例阀/伺服阀D.溢流阀/减压阀顺序阀2.外啮合齿轮泵吸油口比压油口做得大，其主要原因是。
A.防治困油B.减少泄漏C.增加吸油能力D.减少径向不平衡力3.背压阀的作用是使液压缸的回油腔具有一定的压力，保证运动部件工作平稳，下面不可以作为背压阀来使用。
A.单向阀B.减压阀C.溢流阀D.节流阀4.一水平放置的双伸出杆液压缸，采用三位四通电磁换向阀，要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸闭锁不动，其中位机能应选用；为保证锁紧迅速、准确，采用了双向液压锁的汽车起重机支腿油路的换向阀应选用中位机能。
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招生专业 机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计及其理论、车辆工程、机械工程 科目名称 机械设计 科目代码 849
8. V 带传动设计中，选取小带轮基准直径的依据是 ⑻ 。
A. 带的型号
B. 带的速度
C. 主动轮转速
D. 传动比
9. 校核pv 值的目的是限制滑动轴承的 ⑼ 。
A ． 点蚀破坏
B ．疲劳破坏
C ． 温升
D ．过度磨损
10. 如下图所示，在 ⑽ 情况下，两相对运动的平板间粘性液体不能形成压力油膜。
二、填空题 （每空2分，共20分）
1. 在承受轴向载荷的紧螺栓联接中，当预紧力0F 和轴向工作载荷F 一定时，若降低螺栓
的刚度b C ，则螺栓中的总拉力将 ⑴ 。
2. 普通V 带传动中，已知预紧力02500F N =，传递有效拉力为800N ，若不计带的离心
力，则工作时的紧边拉力1F 为 ⑵ ，松边拉力2F 为 ⑶ 。
3. 深沟球轴承6308的基本额定动载荷32r C kN =，说明当承受径向载荷 ⑷ N 时，
其寿命为 ⑸ r,可靠度 ⑹ %。
4. 链传动的动载荷是随着链条节距p ⑺ 和链轮齿数 ⑻ 而增加。
5. 设计蜗杆传动时，通常选择蜗杆材料为 ⑼ ，蜗轮材料为 ⑽ ，以减
小摩擦力。
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三、问答题 （每题8分，五题共40分）
1. 圆柱齿轮设计中，齿数z 1和模数m 的选择原则是什么？
2. 带传动中，何为弹性滑动？它会引起什么后果？
3. 为什么螺纹连接常需要防松？按防松原理，螺纹连接的防松方法可分为哪几类？试举例说明之。
4. 如何选择蜗杆的头数1z ？对于动力传动，为什么蜗轮的齿数2z 不应小于28，也不宜大于80？
5. 什么是轴承组合设计中的一端固定，一端游动方式？该方式适合于什么场合？为什么？
四、分析题 （共25分）
图为一斜齿圆柱齿轮—圆锥齿轮—蜗杆传动机构组成的三级减速传动。
试在图上：（稿纸上绘图）
(1) 合理确定斜齿圆柱齿轮1、2和蜗杆5、蜗轮6的螺旋方向；
(2) 画出斜齿轮2锥齿轮3及蜗轮6所受的各个分力（F t 、F r 、F a ）。
(3) 标出各转轴的回转方向。
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五、计算题 （每题15分，三题共45分）
1. 在受轴向载荷作用的紧螺栓联接中，螺栓预紧力'14F kN =，当受轴向工作载荷10F kN =时，测得螺栓所受总拉力018F kN =。
试求：联接螺栓与被联接件的刚度系数比12c c 。
2. 一根轴用两个角接触球轴承支承，如图所示。
140L mm =，2200L mm =，轴端作用有轴向力1000ae F N =，径向力2000re F N =。
试分别求出两轴承所受的径向载荷1r F 、2r F ；判断紧端和松端；并求出轴向载荷1a F 、2a F （注：轴承派生轴向力0.68d r F F =）。
3. 设带所能传递的最大功率3P kW =，已知主动轮直径1140d mm =，转速11420/min n r =，小轮包角1160α=︒，带与带轮间的当量摩擦系数'0.5f =，求最大有效圆周力F 和紧边拉力1F 。