机械系统设计—2008试题A答案

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2. 简述结构总体设计原则中安全可靠原则应从哪几方面考虑。
答：一个系统(产品)的安全可靠性主要指： 1) 构件的可靠性 在规定外载荷下， 在规定的时间内， 构件不发生断裂、 过度变形、 过度磨损且不丧失稳定性。 2) 功能的可靠性 主要指总系统的可靠性， 即保证在规定条件下能实现总系统的总 功能。 3) 工作安全性 主要指对操作者的防护，保证人的安全。 4) 环境安全性 不造成不允许的环境污染， 同时也要保证整个系统(产品)对环境的 适应性。为了保证上述各种安全可靠性，应在设计过程中充分给予重视并落实 到具体设计中，除对重要的结构、零部件进行必要的各种计算外，还应设置防 护系统和保护装置及在危险发生之前的报警系统。
试题 A 答案
简答题
1. 简述功能原理设计的特点
答：功能原理设计的特点如下： ①功能原理设计是用一种新的物理效应来代替旧的物理效应， 使所设计系统的工作 原理发生根本变化。 ②功能原理设计中往往要引入某种新技术、新材料、新工艺……，但首先要求设计 人员有一种新想法、新构思。 ③功能原理设计使所设计的系统发生质的变化。
3. 简述执行系统的功能
答：执行系统一般大致可实现下列各种功能。 ① 实现运动形式或运动规律变换的功能 ② 实现开关、联锁和检测等的功能 ③ 实现程序控制的功能 ④ 实现施力功能
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试题 A 答案
4. 论述传动系统的组成，试举出变速装置的任意三种变速方式 答：传动系统统常由变速装置、起停和换向装置、制动装置以及安全 保护装置等几个基本部分组成。 机械系统中有级变速常用的变速方式有交换齿轮变速、滑移齿轮变速、 离合器变速、上述变速方式的组合、啮合器变速。 5. 简述提高产品价值的分析方法？ 答：提高产品价值的分析方法如下： ① 功能分析： 从用户需要出发， 保证产品的必要功能， 去除多余功能， 调整过剩功能，必要时增加功能； ② 性能分析：研究一定功能下提高性能的措施； ③ 成本分析：分析成本的构成，从各方面探求降低成本途径。 6. 简述微机电系统的基本特征。 答：微机电系统的基本特征是 ① 微机械中起主导作用的力是表面力。 ② 微机械并不是传统机械的模拟缩小。 ③ 微机械一般采用静电力供能，或者使用静电力激励供能。
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试题 A 答案
四 论述题（33 分） 1. 简述操纵系统的组成及对操纵系统的基本要求 答：操纵系统主要由操纵件、变送环节和执行件三部分组成。 操纵系统应当满足： 1) 灵活省力 尽量减少操纵力，以减轻操作者的劳动强度，有益于提高劳动生产率和安 全性，对提高操纵系统的灵敏度也有好处。操纵力的大小应符合人机工程 学的有关规定。 2) 方便和舒适 操纵行程应在人体能达到的舒适操纵范围之内。此外，操纵件的形状、尺 寸、布置位置、运动方向和各操纵件的标记、操作顺序等都要符合人体状 况和动作习惯。 3) 安全可靠的要求。 操纵件应有可靠的定位，相互关联的操纵应互锁，以保证操纵有效，防止 错误操纵。为防止因意外事故而对人身造成伤害，除应采取必要的安全保 护措施外，还应有应急措施。 2. 简述机械系统中那些情况下应该选用干油润滑？ ① 粘性很好，并能附着在摩擦表面上，不易流失与飞溅。多用于往复 式转动及短期工作的重载荷低转速的滑动轴承上； ② 密封性好，给油方便； ③ 很适用于低速的滚动轴承润滑，可长时间不用加油，维护方便； ④ 防护性能较好，能保护裸露的摩擦表面免受机械杂质及水等的污损。
5) 操纵系统保护
操纵系统与人直接接触，人为因素较多，为避免操作的失误，保护机械系统正常运 行和人身安全，在设计操纵系统时，必须设置必要的安全保护装置。此外，操纵机构本 身也必须安全可靠，方能保证操纵有效。
6) 环境保护
环境安全保护主要是指对操纵环境的不安全因素采取必要的安全防护措施， 有以下 一些： (1) (2) (3) 在机械系统中加装保护装置 提高操作者作业环境的舒适性 设置指示和报警装置
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试题 A 答案
三．计算题（8 分） 1 解：
1 ） R R A 若 则
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几 何 条 A a ( A a )
件
： ( L ) 2
2
2

L 2 1 6 a a 0 .3 h L 2 4 .8 h
A
在选定滑块高度 h 时， L 越大， A 也越大， 设计时摆角应在 60～90 度之间。 2 解：
5. 什么是 ABC 分析法？ABC 法是如何对零件进行分类的？
答：ABC 分析法也称成本比重分析法。它是一种优先选择占成本比重大的零件、工 序、或其它要素作为价值分析对象的方法。
A 类零件：数量占产品零件总数 10~20%左右，成本占产品总成本的 60~70%； C 类零件：数量占产品零件总数 60~70%，成本占产品总成本 10~20%； B 类零件：其余部分的零件称为 B 类，它们的零件数与占产品成本的比例相适应。
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试题 A 答案
3. 机械系统中需要设置安全保护装置的子系统有哪些，并举例说明相应的 保护措施。
1) 动力系统保护
机械系统的动力源一般为三相 380V 的交流电源。电源进入配电柜后，首先要经空 气开关的保护，主回路和控制回路要有熔断器。电机要有熔断器和热继电器保护。熔断 器主要用于断路保护，热继电器主要用于过载和过流保护。此外，还有欠压、过压和缺 相等保护。在液压和气动回路中，要有安全阀和压力继电器。
哈工大
2009
年
秋
季学期
机械系统设计 试题（A）答案
填空题
1. 机械工程科学是研究机械产品的 性能、设计和制造的基础理论与技术 的科学。按照经历阶段的不同，机械工程科学可分成 机械学 制造 两大分学科。 2. 系统的三个特性是：目的性、相关性和整体性、环境适应性。 机构、执行器、 3. 机电一体化系统一般由五个本质不同的基本要素： 动力、 计算机和传感器组成。 4. 功能元是能直接从技术效应(如物理效应、化学效应等)及逻辑关系中找 到可以满足功能要求的最小单位。机械设计中常用的基本功能元有物理 功能元、数学功能元和逻辑功能元。 5. 按执行系统对运动和动力的不同要求可分为：动作型、动力型、动作动 力型。 6. 根据支承件的功用，对支承件的基本要求是：足够的静刚度、较好的动 特性、良好的热特性、小的内应力。 7. 机械系统中常用的无级变速装置有机械无级调速器、液压无级变速装 置、电气无级变速装置。 8. 对于封闭或非封闭的薄壁支承件，采用合理布置隔板和肋条比采取简单 地增加壁厚的办法来提高支承件刚度的效果要好得多。纵向隔板主要用 来提高支承件的抗弯刚度，横向隔板主要用来提高支承件的抗扭刚度， 斜向隔板既可提高支承件的抗弯刚度，又可提高抗扭刚度。 和 机械
拨动力F G f 2 N f
Gf —滑移齿轮重量产生的摩 擦力；2Nf —偏转力产生的附加摩擦 力 N —附加正压力；B—滑移齿轮宽度Βιβλιοθήκη Baidu一般 B d；f —摩擦系数
FA 2 N B 3
求解得： F G f
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3A f B
若 f =0.3 则 3Af / B≈A/B 当 A/B 大于等于 1 时就会发生自锁， 因此，必须保证 A<B
2) 传动系统保护
传动系统主要是过载保护问题，如机械系统中采用的安全离合器、摩擦离合器。电 气系统中的热继电器保护。
3) 执行系统保护
机械系统的最终目的是由执行件完成的，其安全系统主要考虑行程保护问题。
4) 控制系统保护
控制系统是安全系统的核心，负责机械系统各部分运动和动作的逻辑关系，因此， 正确处理这些逻辑关系，是整个机械系统安全可靠的前提和保障。
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试题 A 答案
4. 什么是“黑箱法”? 试说明黑箱法的解题过程，并举例说明使用黑箱法 建立功能结构的过程 答：利用黑箱法进行功能原理设计是暂时摒弃那些附加功能和非必要 功能，突出必要功能和基本功能，并将这些功能用较为抽象的形式(如输入 量和输出量)加以表达。这样，通过抽象化可清晰地掌握所设计系统(产品) 的基本功能和主要约束条件，从而突出设计中的主要矛盾，抓住问题本质。 如果把具体设计对象抽象化，统称为待设计系统，则有下图形式