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2007－2008学年第 2 学期考试试题及答案 A卷
考试科目： 机械系统设计 考试时间：110分钟 试卷总分100分
考试班级：机械05级
一、选择填空（本大题共10小题，每小题1分，总计10分）
1．机械工程学科由（ ）和机械制造两部分组成。
A.机械原理 B.机械零件 C.机械学 D.机械加工
2．人们对机械系统进行功能原理设计时常采用的一种“抽象化”方法是（ ）。 A.黑箱法 B.白箱法 C.类比法 D.头脑风暴法 3．机械系统结构总体设计的任务是（ ）。
A.进行原理设计的构思 B.进行功能原理设计 C.将原理设计结构化 D.确定总体参数 4．在传动系统中，基本组的级比指数（ ）。
A.小于1 B.等于1 C.大于1 D.任意数 5．双联滑移齿轮占用的最小轴向尺寸应不小于（ ）。
A.3倍齿宽 B.4倍齿宽 C.5倍齿宽 D.6倍齿宽 6．执行系统是由执行末端件和与之相连的（ ）组成。
A.运动机构 B.导向机构 C.定位机构 D.执行机构 7．预紧可以有效提高滚动轴承的（ ）。
A.承载能力 B.工作转速 C.精度 D.刚度 8．我们可以用镶条来调整（ ）的间隙。
A.三角形导轨 B.燕尾形导轨 C.车床主轴 D.铣床主轴 9．支承系统是机械系统中具有支承和（ ）作用的子系统。 A.连接 B.导向 C.定位 D.夹紧 10.隔板的布置方向应与载荷的方向（ ）。
A.平行 B.垂直 C.倾斜 D.任意 二、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，总计10分）
1．机械系统 2．功能原理设计 3．级比 4．执行系统 5．自身刚度 三、简答题（本大题共6小题，每小题4分，总计24分） 1．机械系统设计有哪些基本原则？
2．什么是功能元？有那些种基本功能元？ 3．扩大传动系统变速范围有哪些方法？
4．导轨有何功用？滑动导轨按其运动性质可分为哪几种类型？ 5．什么是支承件的接触刚度？提高接触刚度有哪些有效措施？ 6．常用的典型控制系统有哪几种类型？
四、填空题（本大题含2小题共8个空，每空2分，总计16分）
系（部、中心、教研室）：机械工程 出题教师： 系（部、中心、教研室）主任：
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1．某台数控机床，主轴最高转速为4000r/min，最低转速为30r/min，计算转速为145r/min。拟选用交流调频主轴电动机，其最高转速和额定转速分别为4500r/min和1500r/min，则主轴的恒功率调速范围Rnp为（ ），电动机的恒功率调速范围rp为（ ）r/min，如果有级变速机构的公比φu=Rp，则有级变速机构的级数Z为（ ）级。 2．某卧式滑动导轨，支承导轨长720mm，动导轨长360mm，计算开式导轨的判别依据为（ ）≤1。当有一集中载荷F垂直作用于动导轨上，且与动导轨中心距离为40mm时，动导轨将（ ）（会或不会）发生倾覆，应采用（ ）式结构，导轨面上的压强分布简图为（ ）；试计算采用闭式结构时载荷F与动导轨中心的最小距离应为（ ）mm。
五、结构分析题（本大题含2个问题，每问7分，总计14分）
如下图（a）和（b）所示为两种主轴推力支承的布置情况，试分别指出其名称，并说明各有何优缺点以及适用的工作场合。
六、设计计算题（本大题共7小问，内含9空，每空2分，总计26分）
有一普通车床，公比φ=1.26，级数Z=18级，最低转速nmin=28r/min，拟选用电动机的转速为1440r/min，试完成下列问题：
1．转速范围Rn、公比φ和级数Z之间关系计算式为（ ）
2．计算主轴的转速范围和Rn=（ ）最高转速n max =（ ）r/min； 3．写出最佳的结构式（ ）；
4．验算最后一个扩大组的变速范围的计算式为（ ），其计算的结果为rn = （ ），是否满足要求（ ）； 5．根据附表查取主轴的各级输出转速为：（ ）r/min； 6．试根据转速图的设计原则，绘制出结构式对应的转速图； 7．写出主轴的计算转速n j =（ ）r/min。 附表：标准数列 1．00 1．70 2．80 4．75 8．00 1．06 1．80 3．00 5．00 8．50 1．12 1．90 3．15 5．30 9．00 1．18 2．00 3．35 5．60 9．50 1．25 2．12 3．55 6．00 10．0 1．32 2．24 3．75 6．30 1．40 2．36 4．00 6．70 1．50 2．50 4．25 7．10 1．60 2．65 4．50 7．50
2008年 5 月 18 日
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2007－2008学年第 2 学期考试试题及答案 A卷
一、选择填空（本大题共10小题，每小题1分，总计10分）
1．C.机械学 2．A.黑箱法 3．C.将原理设计结构化 4．B.等于1 5．B.4倍齿宽 6．D.执行机构 7．D.刚度 8．B.燕尾形导轨 9．A.连接 10.A.平行
二、名词解释（本大题共5小题，每小题2分，总计10分）
1．机械系统是由若干机械零件及装置组成的，彼此间有机联系，并能完成特定功能的系统。
2．功能原理设计是针对所设计产品的主要功能提出一些原理性的构思。 3．级比是指一个传动组内两相邻传动副传动比之比。
4．执行系统是指在系统中能直接完成预期工作任务的子系统。 5．自身刚度是指支承件抵抗自身变形的能力。
三、简答题（本大题共6小题，每小题4分，总计24分）
1．机械系统设计的基本原则包括：需求原则，信息原则，系统原则，优化、效益原则。 2．功能元：是能直接从技术效应（物理效应、数学效应等）及逻辑关系中找到可以满足
功能要求的最小单位。
基本功能元包括：物理功能元、数学功能元和逻辑功能元。
3．扩大变速范围的方法包括：增加一个传动组、背轮机构、分支传动和混合公比。 4．导轨功用：导向和承载。
导轨按其运动性质可分为：主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨。 5．支承件的接触刚度：是指支承件抵抗接触变形的能力。 有效措施包括：提高有效接触面积，增加接触面的预紧力。
6．常用典型控制系统的类型包括：机械式控制系统，机电伺服系统，电液伺服系统和电气伺服系统 四、填空题（本大题含2小题共8个空，每空2分，总计16分） 1．27.6；3；3
2．6M/Fl；不会；开式；
；60
五、结构分析题（本大题含2个问题，每问7分，总计14分）
（a）名称：推力支承放在后支承两侧；
特点：前后支承较温升较均衡，其几何误差值较小；结构简单，调整方便；
后支承定位，受热前伸，轴向刚度K轴较低，精度较低。 适用场合：精度要求较低，载荷较大。 （b）名称：推力支承放在前支承两侧；
特点：前支承定位，轴向热变形较小，轴向刚度K轴较高，精度较高；调整方便；
系（部、中心、教研室）：机械工程 出题教师： 系（部、中心、教研室）主任：
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前支承发热较为集中，易产生几何误差，需要强制散热。
适用场合：精度要求较高，载荷较小。
六、设计计算题（本大题共7小问，内含9空，每空2分，总计26分） 1．Rn.=φZ-1 2．50；1400 3．18=31×33×29
4．rn=φxn(pn-1) ；8；满足
5．28 、35.5、45 、56 、71 、90 、112、140 、180 、 224、280 、355、450、560、710、900、1120、1400；
6．转速图的设计原则：千多后少，前密后疏，早升晚降，升2降4； 绘制出结构式对应的转速图为：
6． 90 。
2008年 5 月 18 日
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哈尔滨理工大学机械系统设计试题及答案
