中国石油大学机电系统设计期末复习题

机电系统设计第6页共7页《机电系统设计》课程综合复习资料一、问答题1、简述柴油机的工况一般分哪几类，并举例说明。答案：⑴固定式工况:内燃机的转速由变速器保证而基本不变，垂直线1表示。如驱动水泵、发电机。⑵螺旋桨工况:整个稳定工况为曲线2，如驱动船用螺旋桨。⑶车用工况：曲线3为各种转速下所输出的最大功率线。它们的转速在最低稳定转速nmin和最大许用工作转速nmax之间变化。如驱动载重汽车、坦克等。2、简述电动机是如何分类的。答案：电动机按电源不同，可分为：3、谈一谈你对内燃机万有特性的理解。答案：表示柴油机各主要参数之间关系的综合特性称为万有特性。柴油机的万有特性以转速为横坐标，平均有效压力为纵坐标，作出的若干条等的曲线组。它表示各种转速、各种负载下的燃油经济性以及最经济的负荷和转速。4、简述何谓工作机械的工作制。答案：一般用负载持续率FC表示，FC＝tw/(tw+t0)×100%。tw—机械工作时间；t0—机械停歇时间。5、简述衡量产品可靠性的指标。答案：可靠度、失效概率、失效率、寿命指标、维修度、有效度等。6、简述执行构件的运动形式。答案：⑴平面运动，包括转动、移动；⑵空间运动。7、试分析机械系统设计从有无样机可供参考的角度划分，哪种情况属于变型设计？请举例说明。答案：可以分成开发性设计、变型设计以及仿型设计。举例：变速自行车。8、从系统的角度，简述人（操作者）-机械系统--环境之间的具体联系。答案：具体体现在以下几个方面：⑴人（操作者）-机械系统；⑵振动；⑶噪声：机械系统产生的环境噪声影响人的身心健康，噪声也会对仪器设备产生影响。9、简要说明闭环控制系统由哪些环节组成？答案：闭环控制系统包括给定环节、测量环节、比较环节、校正放大环节、执行环节。10、简述机械系统设计的一般过程。答案：⑴计划，⑵外部设计，⑶内部设计，⑷制造销售。11、简述如何合理确定操纵系统的传动比。答案：当Fz一定时，ic大则Fc小，操纵省力；当Sz一定时，ic大则Sc大，易使操作者疲劳。因此，传动比不能太大或太小。12、工作载荷的确定方法有哪些？答案：⑴类比法，⑵计算法，⑶实测法。13、按额定转速或活塞平均速度分，简要说明内燃机可分为哪三类？是如何划分的。答案：可分为高速内燃机（），中速内燃机（），低速内燃机（）。14、简述液压马达的主要性能参数。答案：⑴转速，⑵压力，⑶体积流量和排量，⑷转矩，⑸总效率，⑹功率。15、请简要说明轮胎转动是汽车的执行系统吗？并说明原因。答案：是。因为轮胎转动直接完成预期任务，促使车辆移动，因此可以看作执行系统。16、结合实际例子，谈一谈机械噪声的危害。答案：噪声是指令人不愉快的或不希望有的声音，系多种不同频率、不同强度声音的无规律的组合。噪声对人体健康有害，人长期处于强噪声的环境中，会引起多种疾病。随着工业生产的发展，噪声已成为人类主要的公害之一。机械系统的噪声不仅是环境噪声的一个重要组成部分，也是评价机械产品质量的指标之一，例如压力机、柴油机的噪声。17、简述执行系统的功能，并具体列举。答案：主要功能为夹持、搬运、分度与转位、检测、加载等。⑴夹持机构主要包括机械式、液压式、气压式和吸附式。⑵搬运：指能把工件从一个位置，移送到另一个位置，并不限定移动路线。⑶分度：指对工件或是工作台的角度进行精确的等分。转位：指将工件或工作台旋转一个给定的角度。⑷检测：对工件的尺寸、形状及性能进行检验和测量。⑸加载：指机械要执行系统对工作对象施加力或力矩以完成工作。18、请简要说明内燃机的三种机械特性的含义。答案：⑴负荷特性：内燃机的最基本的特性。在转速不变的情况下，其性能参数(每小时的耗油量、有效燃油消耗率和排气温度)，随负荷(有效功率、平均有效压力、输出转矩)变化的规律。⑵速度特性：当喷油泵的调节挺杆限定在标定功率供油量位置时，柴油机的性能参数随转速变化的规律。⑶万有特性：表示各主要性能参数之间关系的综合特性，又称为通用特性。以转速为横坐标，负载为纵坐标，做出若干条性能参数等值线。19、简述传动系统的任务。答案：⑴将动力机输出的速度降低或增高，以适合工作（执行）机构的需要；⑵直接用动力机进行调速不经济或不可能时，采用变速传动来满足工作（执行）机构经常变速的要求；⑶将动力机输出的转矩，变换为工作（执行）机构所需要的力矩或力；⑷将动力机输出的等速旋转运动，转变为工作（执行）机构所要求的按某种规律变化的旋转或非旋转运动；⑸实现由一个或多个动力机驱动若干个相同或不相同速度的工作（执行）机构；⑹由于受到动力机或工作（执行）机构机体外形、尺寸等的限制，或为了安全和操作方便，执行机构不宜与动力机直接联系，也需要用传动装置来连接。20、简述操纵件的布置原则。答案：一切机械的操纵件都应布置在人的肢体活动最有利的区域内，应有利于发挥人的体能和反应灵敏，并使人感到舒适。操纵件的布置原则：⑴布置区域要注意视觉的要求；⑵操纵件的排列，应适应人的操作习惯，按照操作顺序和逻辑关系进行安排；⑶同一台机器的操纵件，其操纵运动方向要一致；⑷操纵件的空间位置，一般应尽量布置在视线内的地方；⑸紧急停车操纵件应与其他操纵件分开布置，并要在最显眼又便操作的地方；⑹为便于操作和互不干扰，操纵件之间应保持一定的距离。二、综合题1、啮合器广泛用于汽车、拖拉机、叉车、挖掘机等行走机械的变速箱中。这些机械要求运转平稳，可以在运转中变速和传递较大的转矩。结合原理图，谈一谈普通啮合器是如何实现停止、传动和变速的。答案：⑴啮合套7在中间位置，2及4均空转，二者不传递运动和动力；⑵啮合套7左移，通过7将6与3接合，使2与轴1相连接而传递运动和动力；⑶啮合套7右移，可使4与轴1相连接而传递运动和动力，从而达到变速的目的。2、图为制动系的气压操纵系统，各部分符号含义如下：1.通往前轮制动气室的管路，2.放气阀，3.膜片，4.制动阀，5.制动踏板，6.气泵，7.油水分离器，8.压力表，9.贮气筒，10.后轮制动器，11.后轮制动气室，12.进气阀。结合实际，回答问题：⑴何为气压操纵？⑵简述该系统的工作原理。答案：⑴气压操纵与液压操纵系统具有类似的特点，克服操纵阻力所需要的操纵力由压缩空气提供，人所施加的力很小，只用来克服操纵件自身的摩擦阻力。⑵工作原理（简述）。压缩机6打压，储气筒9储存高压气体，压力表8显示气压大小。踏板5动作时，高压气体通过进气阀12产生的间隙，流动至制动机构11的气压作用面，通过杠杆机构对后轮实现有效制动。3、某厂在开发一种新产品时，总体设计时选定了A1、A2两个候选方案。为了确定选择哪个方案，组织了一个由10位专家组成的评价小组，评价结果如表所示，试用模糊评价法对两个方案进行筛选。答案：解：根据题意，评价尺度向量，加权系数矩阵⑴方案1和2对3个评价目标的模糊评价隶属度矩阵R是3行4列矩阵，其元素为⑵计算评价方案的综合模糊评价隶属度矩阵，⑶计算评价方案的综合得分（优先度）并选优要计算综合得分，应当将方案归属于每个等级的隶属度与该等级的分数相乘，然后所有项相加。，结论：方案A1的评价比方案A2略高一些。4、如何确定伺服减速器的最佳传动比？结合工作实际，谈一谈你对伺服系统的理解。答案：减速器用于电动机与负载之间，实现电动机与负载的速度、力矩及惯量的匹配。伺服系统一般响应速度要求较高，因此首先应考虑选择合适的传动比，使其负载加速度响应最大。如图为电动机通过齿轮系驱动负载的示意图。图中分别为电动机的驱动转矩、转动惯量和角加速度；为齿轮减速器的传动比；分别为负载的转矩、转动惯量和角加速度。如果电动机的驱动转矩与负载转矩平衡，则下式成立为简化计算，可近似取，则有将上式对求导，令其等于零，则得负载有最大加速度的最佳传动比为：确定的传动比还应满足：，式中分别为伺服电动机角速度和负载角速度。5、某机械传动系统有3个轴，转速图上各个变速组的传动比分布规律如图所示，输出轴转速按等比级数排列，公比为常数。试解答如下问题：⑴对a,b,c,d四种传动方案，分别写出轴Ⅰ-Ⅱ的各个传动比，轴Ⅱ-Ⅲ的各个传动比；⑵计算4种传动方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动、轴Ⅱ-Ⅲ传动的级比以及级比指数；⑶根据计算结果，说明4种方案中，哪种结构形式比较好？为什么？答案：解：⑴求各个方案的各级传动比a方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比，轴Ⅱ-Ⅲ传动比；b方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比，轴Ⅱ-Ⅲ传动比；c方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比，轴Ⅱ-Ⅲ传动比；d方案中，轴Ⅰ-Ⅱ传动比，轴Ⅱ-Ⅲ传动比。⑵求各个方案的各级级比及级比指数a方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比，级比指数a=1，轴Ⅱ-Ⅲ级比，a=3;b方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比，级比指数a=2，轴Ⅱ-Ⅲ级比，a=1;c方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比，级比指数a=1，轴Ⅱ-Ⅲ级比，a=2;d方案中，轴Ⅰ-Ⅱ级比，级比指数a=3，轴Ⅱ-Ⅲ级比，a=1;⑶根据传动顺序“前多后少”的原则，亦选择方案a和b；根据变速顺序“基本组在前，扩大组在后”的原则，亦选择方案a。6、论述选择动力机的主要依据是什么？结合实际，谈一谈具体体会。答案：选择动力机的主要依据包括：⑴分析工作机械的负载特性，包括其载荷性质、工作制、作业环境、结构布置等；⑵分析动力机本身的机械特性，以确定与工作机械相匹配的动力机类型；⑶动力机容量计算，动力机功率的大小等；⑷进行经济性分析，包括能源的供应、使用和维修