【精品】《机械系统设计》复习资料
《机械系统设计》复习资料 1、系统的要素可分为结构要素、操作要素和流要素。结构要素是相 对固定的物质形态或抽象概念的部分;操作要素是对结构要素实行操 作、控制或管理的部分;流要素是进行能量流、物质流和信息流传递 和变换的部分。 2、机械系统所具有的基本特性有:整体性、相关性、层次性和时序 性、目的性和环境适应性。 3、机械系统是由各个机械基本要素(零件、构件、机构、机器等) 组成的,用以完成所需动作,实现机械能变换的系统。 4、现代机械系统一般包括下列子系统:动力系统、传动系统、执行 系统、导轨与支承系统、控制与操纵系统等。 5、动力系统包括动力机及其配套装置,是机械系统工作的动力源。 选择动力机时,应全面考虑现场的能源条件,执行系统的机械特性和 工作制度,机械系统的使用环境、工况、操作和维修,机械系统对起 动、过载、调速及运行平稳性等的要求,并应有良好的经济性和可靠 性。 6、执行系统包括机械的执行机构和执行构件,它是利用机械能改变 作业对象的性质、状态、形状或位置,或对作业对象进行检测、度量 等,以进行生产或达到其他预定要求的装置。 7、传动系统是把动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。 传动系统有下列主要功能:1)减速或增速;2)变速;3)改变运动 规律或形式;4)传递动力。 8、机器的种类繁多,根据机械系统的三流中的主流不同可分为三种 类型:动力机器、工作机器和信息机器。 9、机电一体化系统具有下列特点:1)体积小、重量轻;2)速度快、 精度高;3)可靠性高;4)柔性好。 10、机电一体化系统由广义执行机构子系统、信息处理及控制子系统 和传感检测子系统三部分组成。 11、机电一体化系统的设计方法通常有以下几种:1)机电互补法;2) 结合(融合)法;3)组合法。 12、机械系统设计思想从根本上改变了传统的设计思想,从而有利于 机械系统设计的创新性、多样性和综合性的体现。它包括以下几个方 面:创新性设计、全面性设计、系统性设计、优化性设计。 13、机械系统设计时,应从系统的观点出发,以合理确定系统功能、 增强可靠性、提高经济性、保证安全性为机械系统设计的原则。 14、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的原则,降低现实 成本,提高功能价值,务求使产品达到更加物美价廉的境地。 15、可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的 能力。可靠性是衡量系统质量的一个重要指标。 16、提高设计和制造经济性,从设计角度来说主要有以下几个方面: (1)合理确定可靠性要求和安全系数;(2)贯彻标准化;(3)采用 新技术;(4)改善零部件结构工艺性;(5)选用经济的技术要求。 17、机械系统设计的类型从设计角度来看一般可分为开发设计、变异 设计和反求设计。 18、为了提高机械系统设计的质量和水平,必须有一个科学的设计程 序。机械系统设计的三个阶段的基本内容:1.产品规划;2.概念设计; 3.构形设计。 19、产品规划要求进行需求分析、市场预测、可行性分析、确定设计 参数及制约条件,最后给出详细的设计任务书,作为设计、评价和决 策的依据。 20、概念设计的最终目标就是在功能分析的基础上,通过构思设计理 念,创新构思、搜索探求、优化筛选取得较理想的工作原理方案。对 于机械产品来说,在功能分析和工作原理确定的基础上进行工艺动作 构思和工艺动作分析,初步拟定各执行构件动作相互协调配合运动循 环图,进行机械运动方案的设计等,这就是产品概念设计过程的主要 内容。 21、构形设计是将方案(主要是机械运动方案等)具体转化为零部件 的合理结构和形状。也就是要完成机械产品的总装图设计、部件和零 件设计,完成全部生产图样并编制设计说明书等有关技术文件。 22、系统分解大体可以分成以下几种类型:(1)按空间结构关系进行 分解;(2)按系统总目标进行分解;(3)按系统模型的关联性进行分 解;(4)按系统控制和管理过程进行分解。 23、系统分解时应注意下述各点:1)分解数和层次应适宜;2)避免 过于复杂的分界面;3)保持能量流、物质流和信息流的合理流动途 径;4) 了解系统分解与功能分解的关联及不同。 24、系统分析的一般程序如下:1)系统目标设定:系统目标是系统 分析的出发点和进行评价、决策的主要依据;2)构造模型:模型是 实体系统的抽象,它应能表示系统的主要组成部分和各部分的相互作 用,以及在运用条件下因果作用和反作用的相互关系;3)系统最优 化:系统最优化就是应用最优化理论和方法,对各个候选方案进行最 优化设计和计算,以获得最优的系统方案;4)系统评价:系统评价 是对系统分析过程和结果的鉴定,其主要目的是判断所设计的系统是 否达到了预定的各项技术经济指标。 25、机械系统设计原理有以下几种:面向制造的设计原理、面向装配 的设计原理、面向拆卸的设计原理、面向环境的设计原理、 26、机械系统的功能原理设计的思路步骤是:系统目标(设计任务) 抽象化,确定系统的总功能;将总功能分解成子功能,直到功能元; 寻找子功能(功能元)的解一将原理解进行组合,形成多种原理设计 方案;对众多方案进行评价与决策,选定最佳原理设计方案。 27、机械系统的功能原理设计常采用两种方法:黑箱法、形态学矩阵 法。 28、总体布置设计就是确定机械系统中各子系统之间的相对位置关系 及相对运动关系,并使总系统具有一个协调完善的造型。 29、总体布置设计的基本要求:(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,提高抗震性和热稳 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。 30、一般工作机械承受的动载荷按其载荷历程不同,可分为周期载荷、 冲击载荷和随机载荷。 31、确定载荷通常有三种方法,即类比法、实测法和计算法。 32、某数控车床纵向进给传动系统如图所示。已知减速器各传动齿轮 齿数分别为 zi=20、z2=40> z3=20> Z4=50,模数 m=2mm,齿宽 b=20mm, 丝杠长度L=2440mm,导程p=6mm,等效直径d=43mm,工作台及 刀架质量m=300kg,试确定电动机轴上总等效转动惯量。 解:分别求出各齿轮、丝杠转动惯量 Jzi = JZ3 = GD2/4g = Wd/8g = md2 /8 =丸 P d4 b / 32 查得齿轮、丝杠材料密度P = 7.8 X IO’kg/n?;齿轮的等效直径d 取为分度圆直径d = mz = 2X20 = 40mm□ Jzi = Jz3 =7tx7.8x103x0.044x0.02 / 32 = 3.9xl0 5 kg-m2 Jz2 =7tx7.8x103x0.084x0.02 / 32 = 6.3」10“ kg-m2 Jz4 =7tx7.8x103x0.14x0.02 / 32 = 1.53x10° kg-m2 Js =7tx7.8x103x0.0434x2.44 / 3