机械制造装备设计试题三

1、机械制造装备设计试题三一、选择（每小题 1 分，共 10 分）1 对经济增长的直接贡献率超过了其它生产要素贡献的总和是A. 人力B.物力C. 财力D.知识2 机床的总体结构方案设计中，工件只有X方向进给运动的运动分配式为 B A. W/?Xf,Zf,Yf,Cp /TB.W/Xf ?Zf,Yf,Cp/TC. W/Xf,Zf ?Yf,Cp/TD.W /X f ,Z f ,Yf ?Cp /T3 在室温下借助阳模对金属板料施加外力，迫使材料按阴模型腔的 形 状 、 尺 寸 进 行 裁 剪 或 塑 性 变 形 ， 该 模 具 称 为B. A 。A. 冷冲磨具铸模具C. 锻压磨具 D. 粉 末冶金模具4

2、机床空载并以工作速度运动时，执行部件的几何位置精度称为 B 。A. 几何精度B.运动精度C. 传动精度D.定位精度5 刀具切削刃与工件发生线相吻合，该发生线的生成方法为 B 。A. 轨迹法B.成形法C. 相切法D.展成法6 除能承受轴向载荷外，还能承受一定的径向载荷，但不能承受 较大的颠覆力矩为特点的回转运动导轨为 A 。A. 锥面环形导轨 B. 平面环 形导轨C. 双锥面导轨 D. 圆柱形 导轨7 具有摩擦系数小，耗能低；动、静摩擦系数接近，低速运动平 稳性好等为特点的导轨为 D 。A. 铸铁导轨轨C.有色金属导轨轨8 下 列 不 是 D 。A. 1.26C. 1.58B.D.标准公比 0B

3、. 1.41D. 1.60镶钢导塑料导的数值是9 一个四自由度平面关节型机器人，其运动功能式为 B A. O/ 1 2 3 4 /M B. O/ 1 2Z 3/MC. O/ 1ZX 2 /MD.O/ XYZ /M10 刀库容量较大，当采用多环时，外形较紧凑，占用空间较小 为特点的刀库是 B 。C. 格子箱刀库D.直线式刀库 二、填空（每小题 1 分，共 20分）间隙_的消除有刚性11 在数控机床进给系统中，齿轮传动 调整法和柔性调整法两类方法。12 用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变垫片的厚 薄来改变两螺母之间的轴向距离， 实现轴向 _间隙 _消除和预 紧。13 导轨的卸荷方式有机械

4、卸荷、液压卸荷和_气压卸荷 _。14 在机器人关节坐标轴轴线位置的选取中，对于_回转 _关节，取 Zi 与 i 关节的轴线重合。15齐次坐标变换矩阵0是将0R和0R1_ 合写_在一起表 示。16 一般可取机器人处于机械原点时的状态作为基准状态。也可 以取机器人各关节轴线 （或大部分关节轴线） 与机座直角坐标系 轴线 _平行 _时的状态作为基准状态。17 升降台铣床的主参数是工作台工作面的_宽度18 各种类型机床对温升都有一定限制，如_精密 _机床，连19 操作机通常由末端执行器、手腕 _、手臂及机座组成。续运转条件下允许温升为 1520C。20 回转型夹持器结构较简单，但当所夹持工件的直径有变

5、动时，将引起工件轴心的偏移。这个偏移量称为_夹持误差 _。21 对平移型夹持器，工件直径的变化不影响其_轴心 _的位置。但其结构较复杂，体积大，制造精度要求高。22吸附式末端执行器（又称吸盘），有气吸式和_磁吸_式两种。23额定速度。指工业机器人在额定负载、匀速运动过程中，机 械接口中心的_最大_速度。24机器人运动功能设计可采用分析式设计方法和创成式 设计方法。25系列化设计应遵循“产品系列化、零部件通用化、标准化”原则，简称“三化”原则。26主轴组件的精度保持性指长期保持其原始制造精度 的能力。27卸荷系数a H表示导轨卸荷量的大小，由 _ h Fn/Fw式 确定。28由机器人的末端执行器

6、的位姿求关节运动量，称为机器人的 逆运动学解析。其解往往不是 _唯一的_。29谐波齿轮传动装置是由三个基本构件组成的即具有内齿的 刚轮G_,具有外齿容易变形的、薄壁圆筒状柔轮 R和波发生 器Ho30各种类型机床对温升都有一定限制，如普通_机床，连续运转条件下允许温升为 3040C。三、问答（每小题5分，共30分）31有哪些消除齿轮传动间隙的方法？各有何特点？（1）齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和柔性调整法两类方法。（1分）（2）刚性调整法是调整后的齿侧间隙不能自动进行补偿，如偏心轴套调整法、变齿厚调整法、斜齿轮轴向垫片调整法等。特点 是结构简单，传动刚度较高。但要求严格控制齿轮的齿厚及齿距 公

7、差，否则将影响运动的灵活性。（2分）（3）柔性调整法是指调整后的齿侧间隙可以自动进行补偿，结 构比较复杂，传动刚度低些，会影响传动的平稳性。主要有双片 直齿轮错齿调整法，薄片斜齿轮轴向压簧调整法， 双齿轮弹簧调 整法等。（2分）32试解释主轴变速箱设计中，“前多后少”原则的含义？（5 分）答：1）主变速传动系统从电动机到主轴，通常为降速传动。接 近电动机传动件转速较高，根据公式M 9550 可知，传动的转n矩M较小，尺寸小些；（2分）2）反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸 较大。（1分）3）因此，在拟定主变速系统时，尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，将传动副较少的变速组安

8、排在后面，使主变速传动系统中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小些，以便节省变速箱的造价，减少变速箱的外形尺寸。（2分）33试导出一端轴向固定的丝杠预拉伸量和预拉伸力表达式答：1 K -叵 E-L 生（N / m） （3 分）L L L LLi Li式中：A螺纹底径处的截面积（mm2E 弹性模量（钢为：E 2 1011 ） （ N / m2 ）Li 螺母至固定端的距离（m）2 L FEL 黑（2 分）式中：d。一一丝杠螺纹底径（m）Fo丝杠预拉伸力（N）34如图所示的机器人，若其关节运动范围限定为120 i 120 ,9020 ，1501 0试用作图法画出其工作空间。答:03h3h2d1d00

9、2Xo关节机器人工作空间35 简述气吸式末端执行器按形成负压的方法分为几种方式？各 有何特点？答：气吸式末端执行器有挤压排气式吸盘、 气流负压式吸盘和真 空泵排气式吸盘三种。 （2 分）（1）挤压排气式吸盘 靠向下挤压力将吸盘 3 内的空气排 出，使其内部形成负压，将工件 4 吸住。结构简单、质量小，成 本低的优点，但吸力不大，多用于吸取尺寸不大，薄而轻物体。 （1 分）（2）气流负压式吸盘 控制阀将来自气泵的压缩空气自喷嘴 通人，形成高速射流，将吸盘内腔中的空气带走而形成负压，使 吸盘吸住物体。这种吸盘比较方便，且成本低。 （1 分）（3）真空泵排气式吸盘 利用电磁控制阀将吸盘与真空泵相 联

10、，当抽气时，吸盘腔内的空气被抽出，形成负压而吸住物体。 这种吸盘工件可靠，吸力大，但需配备真空泵及其控制系统，费 用较高。（ 1 分）36 我国国家标准 GB/12643-1997 是如何定义工业机器人和操作 机的？答：工业机器人定义：“是一种能自动控制、可重复编程、 多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或挟持工具，用 以完成各种作业”； （3 分）操作机定义：“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”2 分）五、机床转速图设计（14分）设计一台12级转速的车床主传动系统，主轴最高转速为nmax 3000 r/min。要求采用转速为 3000/1500/75

11、0 r/min 的三速 电机。1. 求出公比 。（2分）2. 写出结构式。（2分）3 .验算最后变速组的变速范围。（2分）4. 分配降速比。（2分）5. 画出转速图。（6分）答：（1）公比：r电 3000x（p1）2（31） 4 ；4 4 1.41750结构式：1232 21 26（3）最后变速组的变速范围r x（p1） 1.416（21）8 8合格（4）分配降速比n m axz 1Rn n min67r/mi n )111n 电7501.417nmin67(5)绘制转速图n minn max耸 68.5 r/min1.411111034（标准转速采用三速电机的车床主传动系统五、机器人运动学计

12、算（14分）试求两自由度机器人运动功能矩阵TO,m100010001010001000001C0001乙0000100010C2S200C 20S 2S2C2000100010S ；20C 20001000100010001010001000001C0001乙0000100010C2S200001a2S2C20001000010100000010001式中905，C2000C 1S10S1C 1c001a2C2S 2000S2C 200000101000100001010c0010100（8 分）100000100001cos2，S2sin2（2分）S20C2玄2。2T,m0100C20S2a

13、?S2GCoZ0001（4 分）ttl 1 蔭杆杠杆式网捕母咚持莽1 一杆畫亠區杆$挝总樹不4六、机器人夹持器计算（12分） 根据图示连杆杠杆式回转型夹持器，回答下列问题（12分）（1）试简述该夹持器的工作原理。（2 分）（2）进行摆动钳爪受力分析。（3分）（3）求夹紧力Fn和驱动力Fp之间的 关系式（5分）（4）讨论该夹持器的特性。（2分）答：（1）如图4所示，当驱动器推动杆1上下移动时，由杆1、 连杆2,摆动的钳爪3和夹持器体构成四杆机构，迫使钳爪（手 指）完成夹紧和松开动作。（2）受力分析如图所示(3)推导计算；Fp2 tanFp tan-2r ； FFp FpC F“b匸FpCFpCF Nb 2bta n(4) 讨