机械总体设计100个问与答.docx

1、机械总体设计100个问与答机械总体设计100个问与答1 机器一般可视为主要由哪些部分构成?答：主要由原动机、传动装置、工作机构、控制系统、支承与联接、辅助装置等部分构成。2 机械设计的基本出发点是什么?答：是功能分析。进行机械产品的设计，首先必须进行功能分析，明确功能要求，设计出机器的功能结构图，然后再进行各个阶段的设计。只有这样，才能不受现有结构的束缚，形成新的设计构思，提出创造性的设计方案。3 什么称为设计?答：设计是根据市场需求，对技术系统、零部件、工艺方法等进行计划和决策的过程。在多数情况下，这个过程要反复进行。计划和决策要以基础科学、数学、工程科学等为基础，其目标是要对各种资源实现最

2、佳的利用，使之最好地转变为人类需求的系统或器件。4 什么称为机械设计?答：从市场的需求出发，通过构思、计划和决策，确定机械产品的功能、原理方案、技术参数和结构等，并把设想变为现实。5 机械设计目的是什么?答：是要设计出一种能达到预定功能要求、具有性能好、成本低、价值最优，能满足市场需求的机械产品。6 机械设计一般可分为哪些过程?答：一般可分为开发性设计（根据机械产品的总功能要求和约束条件进行的全新的设计）、适应型设计（根据生产技术的发展和使用部门的要求，对产品的结构和性能进行更新和改造，使之适应某种附加的要求）、变参数型设计（只对结构设置和尺寸加以改变，使之满足功率和速比等的不同要求）、测绘和

3、仿制等。7 机械设计的特点是什么?答：产品设计是一个从抽象概念到具体产品的演化过程。从抽象的产品规划、功能需求、原理方案设计到较具体的结构方案设计、总体设计等。设计者在设计过程中，不断丰富和完善产品的设计信息，直到完成整个产品的设计。产品设计是一个逐步求精和细化的过程。在产品设计的初期阶段，设计者以产品的结构关系与参数的表达，往往是模糊的和不完善的。随着设计过程的发展，产品的结构和参数关系，才逐渐清晰和不断完善。产品设计是一个反复修改和迭代的过程（即设计一再设计的反复过程）。在此过程中，设计者需要不断的修改某些设计参数和结构，以达到最终的设计要求。设计方案的多解性。能够满足一定功能要求和设计约

4、束的设计方案不是唯一的，存在着多种可行方案。设计者应在多种可行方案中，选择最优者作为设计方案，这就出现了一个新的领域即优化设计。产品设计工作是一个创造性的工作，设计过程也就是一个不断创新的过程。8 产品技术创新可分为几类?答：一种是无重要新技术，但在形式上有翻新，因而能获得相应竞争能力。第二种是含有重要的高新技术，使产品的竞争力有新的、更重要的提高。第三种是有完全创新的功能。9何谓独创性思维?答：是指具备与前人、众人不同的独特见解， 突破一般思维的常规惯例，提出新原理，创造新模式，贡献新方法。独创性思维具有求异性，敢于向司空见惯的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的框框

5、，从新的角度分析问题。10何谓连动性思维?答：是指由此及彼连动思维， 这种思维引导人们由已知探索未知。连动思维可表现为纵向连动、横向连动和逆向连动。纵向连动针对现象或问题进行纵深思考，探寻其原因和本质，从而得到新的启示；横向连动是根据某一现象联想到特点与其相似或相关的事物，进行“特征转移” 而进入新的领域；逆向连动思维针对现象、问题和解法，分析其相反的方面从顺推到逆推，从另一角度去探寻新的途径。11何谓多向性思维?答：是指要善于从多种不同角度去思考问题， 对同一问题要从不同的角度探索尽可能多的解法和思路。多向性体现了思维方法的多样化和丰富的想像力。12何谓综合性思维?答：是指对已掌握的材料进行

6、综合概括， 找出其规律；或利用已有的信息、现象、概念等组合起来，形成新的技术思想或设计出新产品。13机械设计中如何降低产品成本?答：正确区分所设计产品的必要功能和不必要功能，以便去掉不必要功能所占用的费用。提高设计效率、缩短设计周期，尽可能减少产品的设计费用。尽可能减少材料的费用。尽量减少加工费用。14机械系统由哪三个部分构成?答：由原动机、传动装置及工作机三部分组成。15机械系统又由哪些系统构成?答：由动力系统、传动系统、执行系统、操纵系统和控制系统构成。16何谓动力系统?答：动力系统指动力机（或原动机） 及其配套装置，是给机械系统提供动力、实现能量转换的部分。其中，一次动力机是将自然界能源

7、（一次能源） 直接转化为机械能，有水轮机、汽轮机和内燃机等。二次动力机则将二次能源（电能、液能、气能） 转化为机械能，有电动机、液压马达、气动马达等。动力机输出的运动以转动为主，也有直线运动（如直线运动电机、油缸、气缸等）。17何谓传动系统?答：传动系统是将动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。它的主要功能是：减速或增速，即把动力机的输出速度降低或增高后传递给执行系统；变速，即实现有级或无级的变速，将多种速度提供给执行系统；传递动力，即传递速度的同时将动力机的动力传递给执行系统；按工作要求，改变运动规律，将连续的匀速旋转运动改变为按某种规律变化的旋转、非旋转的其他运动；实现由一个或多个动

8、力机驱动若干个相同或不相同速度的驱动机构。18何谓执行系统?答：执行系统包括执行机构或工作机， 它们是利用机械能来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。执行系统一般处于机械系统的末端，直接与作业对象接触，因此其输出也是整个机械系统的主要输出。19何谓控制系统?答：控制系统是指通过人工操作或测量元件获取的控制信号，经由控制器，使控制对象改变其工作参数或运行状态的装置。如各类伺服机构、自动控制装置等。20动力机包括哪几类?答：包括电动机、液压马达、气动马达和内燃机。21何谓电动机?答：电动机是一种将电能转变成旋转机械能的能量转换装置，

9、是最常用的动力机。22电动机按不同的使用电源分为哪两大类?答：可分为交流电动机和直流电动机两大类。23何谓交流电动机?答：交流电动机根据电动机的转速与旋转磁场的转速是否相同，又可分为同步电动机和异步电动机两种。24何谓直流电动机?答：直流电动机则根据励磁方式分为他励、并励、串励、复励等形式。25三相异步电动机如何分类?答：分为按转子结构形式分类，按外壳结构形式分类和按安装形式分类。26何谓按转子结构形式分类?答：根据转子的结构形式，三相异步电动机分为笼形电动机和绕线形电动机。笼形电动机结构简单、耐用、易维护、价格低、特性硬，但启动和调速性能差，轻载时功率因数较低，广泛用于无调速要求的机械。绕线

10、形电动机结构较复杂、维护较麻烦、价格稍贵， 但启动转矩大， 启动时功率因数较高， 可进行小范围调速，且调速控制简单，广泛用于启动次数较多、启动负载较大或小范围调速的机械，如提升机、起重机及轧钢机械等。27何谓按外壳结构形式分类?答：根据外壳结构形式的不同三相异步电动机可分为开启式、防护式、封闭式和防爆式。可根据电动机的防护要求选择其外壳结构形式。28何谓按安装形式分类?答：按不同的安装形式，三相异步电动机可分为立式、卧式及机座有底脚或端盖有凸缘或既有底脚又有凸缘等形式，以适应各种不同的安装需要。29直流电动机有何特点?答：直流电动机需使用直流电源， 与交流电动机相比， 它具有调速性能好， 调速

11、范围宽，启动转矩大等特点。直流电动机的铭牌数据有额定功率PN 、额定电压UN 、额定电流IN 、额定转速Nn 、励磁电压Uf 、励磁电流If 和励磁方式等。30何谓同步电动机?答：是一种用交流电流励磁建立放置的电枢磁场，用直流电流励磁构成旋转的转子磁极，依靠电磁力的作用，旋转磁场牵着旋转磁极同步旋转的电动机。同步电动机的最大优点是：能在功率因数cos1 的状态下运行，不需从电网吸收无功功率。改变转子励磁电流大小，可调节无功功率大小，从而改善电网的功率因数。因此，不小长期连续工作而需保持转速不变的大型机械，如大功率离心式水泵和通风机等常采用同步电动机作为电动机，但同步电动机的结构较异步电动机复杂

12、，造价较高，而且其转速是不能调节的。31何谓单相异步电动机?答：使用单相交流电源供电。这种电动机的效率和功率因数较低， 过载能力较差， 容量很少超过0.6kW ，故只适用于小型机械设备和家用电器。32何谓液压马达?答：液压马达又称油马达，它是把液压能转变成旋转机械能的一种能量转换装置。液压马达按输出转矩的大小和转速高低可以分为两类：一类是高速、小转矩液压马达，转速范围一般在3000rmin 或更高，转矩在几百牛顿米以下；另一类是低速、大转矩液压马达，转速一般低于300rmin ，转矩为几百至几万牛顿米。33动力机如何选用?答：1分析工作机械的负载特性和要求，包括工作机械的载荷特性、工作制度、结

13、构布置和工作环境等。2分析动力机本身的机械特性，包括动力机的功率、转矩、转速等特性，以及动力机所能适应的工作环境。应使动力机的机械特性与工作机械的负载特性相匹配。3进行经济性的分析，当同时可用多种类型的动力机进行驱动时，经济性的分析是必不可少的，包括能源的供应和消耗，动力机的制造、运行和维修成本的对比等。34何谓气动马达?答：气动马达的作用类同于液压传动中的液压马达，它以压缩空气为动力输出转矩，驱动执行机构作旋转运动。35气动马达可分哪几类?答：见图1图136何谓内燃机?答：内燃机是指燃料在气缸内部进行燃烧， 直接将产生的气体（即工质） 的含的热能转变为机械能的机械。37液压马达根据其结构形式

14、不同可分哪几类?答：见图2图238使用液压马达有何特点?答：使用液压马达作为动力机时，可以获得很大的机械力或转矩，与电动机相比在相同功率时的外形尺寸小、重量轻，因而运动件的惯性小、快速响应的灵敏度高。液压马达可以通过改变油量来调节执行机构的速度，传动比较大，低速性能好，容易实现无级调速，操作和控制都比较简便，易于实现复杂工艺过程的动作并满足其性能要求。但使用液压马达必须具有高压油的供给系统，应使液压系统元件有必要的制造和装配精度，否则容易漏油。这不仅影响工作效率，而且还影响工作机械的运动精度。39使用气动马达有何特点?答：使用气动马达作为动力机时，与液压马达相比较，因用空气作为工作介质，容易获

15、得，用后的空气可直接排入大气而无污染，压缩空气还可以进行集中供给和远程输送。气动马达动作迅速、反应快、维护简单、成本比较低，对易燃、易爆、多尘和振动等恶劣工作环境的适应性较好。但因空气具有可压缩性，因此气动马达的工作稳定性差，气动系统的噪声较大，又因工作压力较低，输出的转矩不可能很大，一般中适用于小型和轻型的工作机械。40使用内燃机有何特点?答：使用内燃机作为动力机时，具有功率范围宽，操作简便，启动迅速和便于移动等优点，大多用于野外作业的工程机械、农用机械以及船舶、车辆等。其主要缺点是：需要柴油或汽油作为燃料，通常对燃料的要求也比较高，特别是高速内燃机需要使用洁净度高的汽油和轻质柴油；内燃机的

16、排气污染和噪声都较大，在结构上也比较复杂，而且对零部件的加工精度要求较高。41动力机的容量通常是指什么?答：是指其功率的大小。动力机的功率P（单位是kW ）与它的转矩T（单位是Nm） 和转速n （单位是rmin） 之间的关系为：P= T*n/9550 或T=9550*P/n42动力机的容量如何确定?答：一般是由负载所需的功率或转矩确定的。43动力机的转速如何确定?答：动力机的转速是与动力机至工作机械之间的传动方案选择有关。当具有变速装置时，动力机转速可高于或低于工作机械的转速。44传动系统由哪几个部分组成?答：传动系统通常由传动部分、操纵部分及相应的辅助部分组成。45何谓传动部分?答：由各种传

17、动元件或部件，轴及轴系、制动、离合、换向和蓄能元件组成，以实现动力和运动的传递。46何谓操纵部分?答：由具有启动、离合、制动、调速、换向等机能的操纵装置，通过手动或电动方式进行操作，以改变动力机或传动系统的工作状态和参数，使执行机构保持或改变其运动和力。47何谓辅助部分?答：为保证传动系统的正常工作，改善工作条件，延长使用寿命而设的装置。如：冷却、润滑、计数、照明、消声、防振和除尘等装置。48现代机械系统的传动装置可按哪几种方式分类?答：按传动的工作原理分类、按传动比变化情况分类和按传动输出速度变化情况分类。49按传动的工作原理分类有哪些?答：有摩擦传动、啮合传动、流体传动、电力传动和磁力传动

18、。50摩擦传动包括哪些?答：包括摩擦轮传动、挠性摩擦传动和摩擦式无级变速传动。51摩擦轮传动形式有哪些?答：有圆柱形，槽形，圆锥形和圆柱圆盘式。52挠性摩擦传动形式有哪些?答：有带传动：V 带（普通V 带、窄V 带、大楔角V 带、特殊用途V带），平带，多楔带，圆带及绳传动。53摩擦式无级变速传动形式有哪些?答：有定轴的（无中间体的、有中间体的），动轴的和有挠性元件的。54啮合传动包括哪些?答：包括齿轮传动、蜗杆传动、挠性啮合传动、螺旋传动、连杆机构、凸轮机构和组合机构。55齿轮传动形式有哪些?答：有圆柱齿轮传动、圆锥齿轮传动、动轴轮系、非圆齿轮传动和章动传动。56蜗杆传动形式有哪些?答：有圆柱

19、蜗杆传动、环面蜗杆传动和锥蜗杆。57挠性啮合传动形式有哪些?答：有链传动：套筒滚子链，套筒链，弯板链和齿开链；有带传动：同步齿形带。58螺旋传动形式有哪些?答：有摩擦形式：滑动、滚动和静压；有头数：单线和多线。59连杆机构形式有哪些?答：有曲柄摇杆机构（包括脉动无级变速器），双曲柄机构，曲柄滑块机构，曲柄导杆机构和液压缸驱动的连杆机构。60凸轮机构形式有哪些?答：有直动和摆动从动件的，反凸轮机构和凸轮式无级变速器。61组合机构形式有哪些?答：有齿轮连杆，齿轮凸轮，凸轮连杆和液压连杆系统。62圆柱齿轮传动形式有哪些?答：有啮合形式：内、外啮合和齿条；有齿形曲线：渐开线，单、双圆弧和摆线；有齿向曲

20、线：直齿，螺旋（斜）齿和曲线齿。63圆锥齿轮传动形式有哪些?答：有啮合形式：外、内啮合，平顶及平面齿轮；有齿形曲线：渐开线，单、双圆弧；有齿向曲线：直齿，斜齿，弧线齿。64动轴轮系形式有哪些?答：有渐开线齿轮行星传动（单自由度、多自由度）；摆线针轮行星传动和谐波传动（三角形齿、渐开线齿）。65非圆齿轮传动形式有哪些?答：有可实现主、从动轴间传动比按周期性变化的函数关系。66章动传动形式有哪些?答：有一种大传动比、高效率、低噪声的互包络线结构。67圆柱蜗杆传动形式有哪些?答：有按形式原理：普通圆柱蜗杆传动（阿基米德、渐开线、法向直廓、锥面包络蜗杆）和圆弧圆柱蜗杆传动（轴面、法面圆弧齿、锥面、环面

21、包络的圆柱蜗杆）。68环面蜗杆传动形式有哪些?答：有直廓环面蜗传动和平面包络环面蜗杆传动（平面一次包络、平面二次包络蜗杆）。69流体传动包括哪些?答：包括气压传动、液力传动和液体粘性传动。70电力传动包括哪些?答：包括交流电力传动和直流电力传动。71磁力传动包括哪些?答：包括可透过隔离物传动：磁吸引式，蜗流式和不可透过隔离物传动：磁滞式，磁粉离合器。72气压传动形式有哪些?答：有运动形式：往复移动，往复摆动和旋转；有速度变化：恒速，有级变速和无级变速。73液力传动形式有哪些?答：有运动形式：往复移动，往复摆动和旋转；有速度变化：恒速，有级变速和无级变速。另有液力变矩器和液力耦合器。74液体粘性

22、传动形式有哪些?答：有与多片摩擦离合器相似，借改变摩擦片间的油膜厚度与压力，以改变油膜的剪切力进行无级变速传动。75按传动比变化情况分类有哪些?答：有定传动比传动和变传动比。76何谓定传动比传动?答：输入与输出转速对应，适用于工作机工况固定，或其工况与动力机工况对应变化的场合。例如：带、链、摩擦轮传动，齿轮、蜗杆和章动传动。77变传动比有哪些?答：有有级调速、无级调速和按周期性。78何谓有级调速?答：一个输入转速对应若干个输出转速，且按某种数列排列，适用于动力机工况固定而工作机有若干种工况的场合，或用来扩大动力机的调速范围。例如：齿轮变速箱和塔轮传动。79何谓无级调速?答：一个输入转速对应于某

23、一范围内无限多个输出转速，适用于工作机工况极多或最佳工况不明确的情况。例如：各种机械无级变速器、液力耦合器及变矩器、电磁滑差离合器和流体粘性传动。80何谓按周期性?答：输出角速度是输入角速度的周期性函数，用来实现函数传动及改善某些机构的动力特性。例如：非圆齿轮、凸轮、连杆机构和组合机构。81按传动输出速度变化情况分类有哪些?答：传动传输速度恒定和动力机输出速度恒定时，有齿轮、蜗杆、带、链、摩擦轮、螺旋、章动传动、不调速的电力、液压及气压传动。传动传输速度可调有级调速和动力机输出速度恒定时，有塔轮传动、齿轮变速箱、三轴滑移公用齿轮变速箱。传动传输速度可调有级调速和动力机输出速度可调时，有电力、液

24、压传动中的有级调速传动。传动传输速度可调无级调速和动力机输出速度恒定时，有机械无级变速器、液力耦合器及变矩器、电磁滑差离合器、流体粘性传动。传动传输速度可调无级调速和动力机输出速度可调时，有内燃机调速、电力、液压及气压无级调速传动；加或不加变传动比传动。 传动传输速度可调按某种周期恒定和动力机输出速度恒定时，有非圆齿轮、凸轮、连杆机构、组合机构。传动传输速度可调按某种周期恒定和动力机输出速度可调时，有数控的电力传动。82选择传动类型时，应综合考虑哪些条件?答：应综合考虑工作机的工况；动力机的机械特性和调速性能；对传动的尺寸、重量和布置方案方面的要求；工作环境如对多尘、高温、低温、潮湿、腐蚀、易

25、燃、易爆等恶劣环境的适应性，噪声的限度等；经济性如工作寿命和传动效率、初始费用、运转费用、维修费用等；操作方法和控制方式和其他要求如国家的技术政策（材料的选用、标准化和系列化等）、现场的技术条件（能源、制造能力等）、环境保护等。83传动类型选择的基本原则是什么?答：是小功率传动，应在满足工作性能的要求下，选用结构简单的传动装置，尽可能降低初始费用。大功率传动，应优先考虑传动装置的效率，以节约能源，降低运转和维修费用。当工作机要求变速时，若能与动力机调速比相适应，可直接联接或采用定传动比传动装置；当工作机要求变速范围大，用动力机调速不能满足机械特性和经济性要求时，则应采用变传动比传动。除工作机需

26、要连续变速者外，尽量采用有级变速传动。当载荷变化频繁，且可能出现过载时，应考虑过载保护装置。当工作机要求与动力机同步时，应采用无滑动的传动装置。传动装置的选用必须与制造技术水平相适应，应尽可能选用专业厂生产的标准传动元件。84定传动比传动如何选择?答：应考虑功率及转速：选择传动类型时，首先应考虑能否实现所传递的功率及运转速度，当功率小于100kW时，各种传动类型都可以选用。应考虑传动效率：对于大功率传动， 应优先选用效率高的传动。齿轮传动的效率较高，但与其设计参数、制造及安装精度和润滑情况有关。应考虑传动比范围：各种传动类型在单级传动时的最大传动比是选择传动类型的重要依据之一。单级传动不能满足

27、传动比要求时，可采用多级传动，效率相应降低。但单级蜗杆传动的效率往往低于传动比相同的多级齿轮传动。所以，当传动类型不同时，单级传动和多级传动的效率需要进行方案比较，以便选择既满足传动比要求效率又较高的传动方案。对于大传动比传动，可采用行星齿轮传动，其外廓尺寸小，重量轻，效率高，能传递大功率，但制造精度要求较高，装配也较复杂。蜗杆传动结构较简单，传动比大，但效率较低。谐波传动、摆线针轮传动和渐开线少齿差行星传动可在传递的功率较小时采用。应考虑结构尺寸和安装布置要求：当传动要求尺寸紧凑时，应优先选用齿轮传动。当传动比较大且又要求尺寸紧凑时， 可考虑选用行星齿轮传动、蜗杆传动、摆线针轮传动、谐波传动

28、等。选择传动形式时还应考虑布置上的要求。当主、从动轴平行时，可选用带、链或圆柱齿轮传动。当主、从动轴间距离大，或主动轴需同时驱动多根距离较大的平行轴时，则可选用带或链传动；当同时还要求同步时，则应选用链传动或齿轮传动。按两轴的位置，当要求两轴在同一轴线上时，可选用双级、多级齿轮传动或行星齿轮传动。当两轴相交时，可选用圆锥齿轮传动或圆锥摩擦轮传动。当两轴交错时，可选用蜗杆传动或螺旋齿轮传动。85有级变速传动如何选择?答：有级变速传动常采用直齿圆柱齿轮变速装置，因为圆柱齿轮换档方便。采用有级变速传动主要有两种情况：当执行机构要求有多档固定转速，而动力机是非调速的时，采用有级变速传动系统可适应执行机

29、构的多档速度要求。当执行机构要求有较大的变速范围时，可采用有级变速传动和调速动力机联合调速的方法，以实现执行机构的大范围变速要求。86无级变速传动如何选择?答：机械传动、流体传动和电力传动都能实现无级变速。机械无级变速传动结构简单，传动平稳，维修方便，但寿命较短，通常用于较小功率传动。液压无级调速装置的尺寸小、重量轻。气压无级调速装置多用于小功率传动和各种恶劣环境。电力无级调速传动的功率范围大，容易实现自控和遥控，而且能远距离传递动力。87何谓执行机构?答：直接用来完成各种工艺动作或生产过程的机构。88如何确定执行机构的运动方案?答：根据工艺过程的要求，分析机器所必须完成的各种工艺动作，并把这

30、些动作分解为若干基本运动。如周期性的往复运动；间歇的或连续的、等速或变速的转动；一定范围内的往复摆动；或由多种简单运动组成的复合运动以及实现某一轨迹的运动等等。这些基本运动的分解可有多种不同方案，只有对生产过程或工艺动作进行深刻的分析，才能比较正确地掌握工艺过程的规律性和目的性，制定出切实可行的运动方案。89如何选择执行机构的类型?答：为实现需要完成的基本运动，必须合理地选择执行机构的类型，并进行机构类型的综合，这是机器执行机构运动设计非常重要的一个环节。机构类型的选择没有一定的模式，必须在认真调查研究和反复实践的基础上，并对各种典型机构的性能和应用场合有充分了解的基础上，才可能在多种机构方案

31、中选择较合适的方案。比较机构方案时，不仅要满足运动学和动力学的要求，而且还应考虑到制造的难易程度、成本的高低、操作方便与否、是否安全可靠、传动平稳性如何等。90机械控制系统一般要控制哪些方面?答：机械控制系统一般要控制使各执行机构按要求的运动方向和速度以一定的顺序和规律实现运动，完成给定的作业循环，有时还要求对产品进行检测、预测、预报事故、报警及消除故障等。91机械系统设计有哪些基本内容?答：产品规划：产品规划是要求进行需求分析、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（或要求表），作为设计、评价和决策的依据。概念设计：需求是以产品的功能来体现的，功能与产品设计的关系是因果关系。体现同一功能的产品可以有多种多样的工作原理。因此，这一阶段的最终目标就是在功能分析的基础上，通过构想设计理念、创新构思、搜索探求、优化筛选取得转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解，初步拟定各执行构件动作相互协调配合