《機電系統設計》課程綜合復習資料

一、簡答題

1.機械系統噪聲控制的途徑有哪些？

2.衡量產品可靠性的指標有哪些？

3.執行構件的運動形式有哪些？

4.傳動系統中常用的有級變速裝置有哪幾種？

5.從系統的角度闡述人（操作者）-機械系統--環境之間的具體聯系。

6.閉環控制系統由哪些環節組成？

7.簡述機械系統設計的一般過程。

8.簡述三相異步電動機的特點和應用。

9.輪胎轉動是汽車的執行系統嗎？為什么？

10.簡述傳動系統的任務。

11.如何合理確定操縱系統的傳動比？

12.操縱件的布置原則有哪些？

13.噪聲在噪聲源和接收器之間有哪三種傳播途徑？

14.機械控制系統的主要任務哪些？

二、

普通嚙合器廣泛用于汽車、拖拉機、叉車、挖掘機等行走機械的變速箱中。這些機械要求運轉平穩，可以在運轉中變速和傳遞較大的轉矩。結合右邊的原理圖，談一談普通嚙合器是如何實現停止、傳動和變速的。

三、

已知電動機轉速=1460 rpm，執行機構要求三級變速，等比級數排列，公比，轉速值分別為95、150、23rpm，試確定合理的轉速圖方案。

四、

選擇動力機的主要依據是什么？結合實際，談一談具體體會。

五、

對整機而言，產品的設計要求如下：1）產品功能要求，2）適應性要求， 3）性能要求， 4）生產能力要求，5）制造工藝要求，6）可靠性要求，7）使用壽命要求，8）人機工程要求，9）安全性要求。結合家庭實際，擬定一份微電腦全自動洗衣機的設計任務書。

六、

右圖5-14為石油鉆機單杠桿剎車機構:由剎把，傳動杠桿（或稱剎車曲軸）、剎帶、剎鼓、平衡梁和調整螺釘、氣剎車等組成。試結合實際回答：1）簡述該機構的工作原理。2）操縱和控制系統有何主要區別？ 3）平衡梁的主要作用是什么？4）剎把的作用力是作用在剎帶的松邊嗎？為什么？

七、

右圖為制動系的氣壓操縱系統，各部分符號含義如下：1.通往前輪制動氣室的管路；2.放氣閥；3.膜片；4.制動閥；5.制動踏板；6.氣泵；7.油水分離器；8.壓力表；9.貯氣筒；10.后輪制動器；11.后輪制動氣室；12.進氣閥。

結合實際，回答問題：1）何為氣壓操縱？ 2）簡述該系統的工作原理。

八、

某機械傳動系統有3個軸，轉速圖上各個變速組的傳動比分布規律如右圖所示，輸出軸轉速按等比級數排列，公比為常數。

試解答如下問題：1）對a,b,c,d四種傳動方案，分別寫出軸Ⅰ-Ⅱ的各個傳動比,軸Ⅱ-Ⅲ的各個傳動比；2）計算4種傳動方案中，軸Ⅰ-Ⅱ傳動、軸Ⅱ-Ⅲ傳動的級比以及級比指數；3）根據計算結果，說明4種方案中，哪種結構形式比較好？為什么？#p#分頁標題#e#

綜合復習資料參考答案

一、簡答題

1.答：1）聲源控制；2）噪聲傳播途徑控制；3）噪聲接受點控制。

2.答：可靠度、失效概率、失效率、壽命指標、維修度、有效度等。

3.答：1）平面運動，包括轉動、移動； 2）空間運動。

4.答：常用的有級變速裝置有滑移齒輪、交換齒輪、離合器、嚙合器四種。

5.答：具體體現在以下幾個方面：1）人（操作者）-機械系統；2）振動；3）噪聲：機械系統產生的環境噪聲影響人的身心健康，噪聲也會對儀器設備產生影響。

6.答：閉環控制系統包括給定環節、測量環節、比較環節、校正放大環節、執行環節。

7.答：1）計劃，2）外部設計，3）內部設計，4）制造銷售。

8.答：特點：1）優點：構造簡單、運行可靠、維護方便、效率較高、價格低廉；2）缺點：調速和啟動性能差；低載荷時，功率因數低。

應用：載荷平穩、無需變速的、長期工作的機器，如水泵、金屬切削機床、起重運輸機、礦山機械等。

9.答：是。因為輪胎轉動直接完成預期任務，促使車輛移動，因此可以看作執行系統。

10.答：1）將動力機輸出的速度降低或增高，以適合工作（執行）機構的需要；2）直接用動力機進行調速不經濟或不可能時，采用變速傳動來滿足工作（執行）機構經常變速的要求；3）將動力機輸出的轉矩，變換為工作（執行）機構所需要的力矩或力；4）將動力機輸出的等速旋轉運動，轉變為工作（執行）機構所要求的按某種規律變化的旋轉或非旋轉運動；5）實現由一個或多個動力機驅動若干個相同或不相同速度的工作（執行）機構；6）由于受到動力機或工作（執行）機構機體外形、尺寸等的限制，或為了安全和操作方便，執行機構不宜與動力機直接聯系，也需要用傳動裝置來連接。

11．答：當Fz一定時，ic大則Fc小，操縱省力；當Sz一定時，ic大則Sc大，易使操作者疲勞。因此,傳動比不能太大或太小。

12.答：一切機械的操縱件都應布置在人的肢體活動最有利的區域內，應有利于發揮人的體能和反應靈敏，并使人感到舒適。操縱件的布置原則：1）布置區域要注意視覺的要求；2）操縱件的排列，應適應人的操作習慣，按照操作順序和邏輯關系進行安排；3）同一臺機器的操縱件，其操縱運動方向要一致；4）操縱件的空間位置，一般應盡量布置在視線內的地方；5）緊急停車操縱件應與其他操縱件分開布置，并要在最顯眼又便操作的地方；6）為便于操作和互不干擾，操縱件之間應保持一定的距離。

13.答：1）直接傳播，2）反射傳播，3）間接傳播。

14.答：1）使各執行機構按一定的順序和規律運動；2）改變各運動構件的運動方向和速度大??；3）使各運動構件間有協調的動作，完成給定的作業環節要求；4）對產品進行檢測、分類以及防止事故，對工作中出現的不正?，F象及時報警并消除。#p#分頁標題#e#

二、

答：1）嚙合套7在中間位置，2及4均空轉，二者不傳遞運動和動力；

2）嚙合套7左移，通過7將6與3接合，使2與軸1相連接而傳遞運動和動力；

3）嚙合套7右移，可使4與軸1相連接而傳遞運動和動力，從而達到變速的目的。

三、解：1）計算總降速比

這里執行機構的最低轉速，比電動機的轉速低得多，是一個降速鏈，最大降速比為。

2）確定傳動副數目

采用一個三聯齒輪變速組，可以得到三個速度。由于一對齒輪允許的最大降速比為4，為了實現總降速比15. 4，至少再用一對定比傳動的齒輪實現降速。這樣傳動副的數目就大體確定了：三軸，三聯＋定傳動比齒輪。

3）確定各傳動副的傳動比值

為了減小三聯齒輪的尺寸，應采用變速組在前（靠近發動機），定傳動比在后的方案。即Ⅰ－Ⅱ軸之間為三聯齒輪變速組，軸Ⅱ—Ⅲ之間為定比齒輪傳動，如圖5-34所示。變速組的3個傳動比為，，；定比傳動齒輪的傳動比為。

四、答：選擇動力機的主要依據包括

1）分析工作機械的負載特性，包括其載荷性質、工作制、作業環境、結構布置等；

2）分析動力機本身的機械特性，以確定與工作機械相匹配的動力機類型；

3）動力機容量計算，動力機功率的大小等；

4）進行經濟性分析，包括能源的供應、使用和維修費用、動力機購置費用等；

5）作業環境的要求，如是戶外型還是戶內型、環境溫度、濕度、粉塵及通風條件、有無隔爆要求、是否需經常移動還是固定不動等。還要考慮對環境的污染，其中包括空氣污染和噪聲污染等。

在選擇動力機時，要根據各動力機的特點以及使用要求，進行各種方案的比較。一般是先確定動力機的類型，然后根據工作機械的負載特性計算動力機的容量，也可以預選動力機，在產品設計出來后再進行校核。例如內燃機和電動機的選擇。

五、答：1）主要功能：洗滌臟衣服，輔助功能：毛衣物上的毛絨過濾等。

2）洗滌對象：普通衣物，毛毯、牛仔服，羊毛、絲綢等。入口水壓：0.1-0.6MPa，環境：遠離熱源、振動等，要有水源、電源

3） 動力：額定輸入功率400W左右。外形尺寸：小于550mmX550mmX900mm，整機質量：小于30kg。

4）額定洗滌、脫水容量：3.8kg（干衣）。

5）整機可靠度要求達到99.9%以上。

6）一次性使用壽命5年，多次性維修使用壽命10年。

7）700元左右（含材料、設計、制作加工、管理費用）。

8）操作方便（面板式操作，全自動控制洗滌過程，可簡單編程）,顯示清晰,造型美觀。

9）保證人身、設備安全（漏電保護功能、洗滌過程異常時的自動報警功能等）。#p#分頁標題#e#

六、答：解答含義正確即可。

1）帶剎車，靠剎帶和剎車鼓之間的摩擦力實現機械制動。操縱是機械操縱型式。

2）操縱系統是通過人工操作以實現上述要求的裝置，控制系統是通過控制信號使控制對象改變其工作參數或運行狀態的裝置。

3）平衡剎帶兩端的拉力，使剎帶受力均勻。剎車副的磨損均勻，延長剎車機構的壽命。

4）是的。根據帶傳動的歐拉公式，這樣剎車省力。

七、答：1）氣壓操縱與液壓操縱系統具有類似的特點，克服操縱阻力所需要的操縱力由壓縮空氣提供，人所施加的力很小，只用來克服操縱件自身的摩擦阻力。

2）工作原理（簡述）。壓縮機6打壓，儲氣筒9儲存高壓氣體，壓力表8顯示氣壓大小。踏板5動作時，高壓氣體通過進氣閥12產生的間隙，流動至制動機構11的氣壓作用面，通過杠桿機構對后輪實現有效制動。

八、解：1）求各個方案的各級傳動比

a方案中，軸Ⅰ-Ⅱ傳動比，軸Ⅱ-Ⅲ傳動比 ；

b方案中，軸Ⅰ-Ⅱ傳動比，軸Ⅱ-Ⅲ傳動比 ；

c方案中，軸Ⅰ-Ⅱ傳動比，軸Ⅱ-Ⅲ傳動比 ；

d方案中，軸Ⅰ-Ⅱ傳動比，軸Ⅱ-Ⅲ傳動比。

2）求各個方案的各級級比及級比指數

a方案中，軸Ⅰ-Ⅱ級比，級比指數a=1，軸Ⅱ-Ⅲ級比，a=3;

b方案中，軸Ⅰ-Ⅱ級比，級比指數a=2，軸Ⅱ-Ⅲ級比，a=1;

c方案中，軸Ⅰ-Ⅱ級比，級比指數a=1，軸Ⅱ-Ⅲ級比，a=2;

d方案中，軸Ⅰ-Ⅱ級比，級比指數a=3，軸Ⅱ-Ⅲ級比，a=1;

3）根據傳動順序“前多后少”的原則，亦選擇方案a和b；根據變速順序“基本組在前，擴大組在后”的原則，亦選擇方案a。