机械制造装备设计试卷及复习资料复习重点

1、选择1采用“消灭一切浪费”和“不断完善”，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这种制造模式被称为B。A. “传统模式”B. “精益生产”C. “敏捷制造”D. “并行工程”2借助模具对板料施加外力，迫使材料按模具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求的金属板制件的设备，称为B。A.挤压机B.冲压机C.轧制机D.锻造机3一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品，称为A。A.纵系列产品B. 横系列产品C. 跨系列产品D. 基型产品4机床定位部件运动达到规定位置的精度，称为 D 。A.几何精度B.运动精度C.传动精度D.定位精度5为了降低导轨面的压力，减少摩差阻力，提高导轨的耐磨

2、性和低速运动的平稳性，应选B。A. 滑动导轨B.卸荷导轨C. 滚动导轨D.动压导轨6一个四自由度圆柱坐标型搬运机器人，其运动功能式为 C。A.O/1234/MB. O/ 1 2Z 3/MC. O/1ZX 2/MD. O/XYZ/ M7在的导向系统中装有陀螺仪，该导航方式称为 B。A. 电磁引导B. 惯性导航C.光学引导D. 激光导航8适应中等转速和切削负载较大，要求刚度高的机床主轴轴承配置形式应选择B。A. 速度型B. 刚度型C.速度刚度型D. 抗振型9铣床进给量的单位为C。A. 毫米 /每转B. 毫米 /冲程C.毫米 /分钟D. 转/分钟10要求导轨可以承受较大的颠覆力矩，高度较小，结构紧凑

3、，间隙调整方便，应选C。A. 矩形导轨C. 燕尾形导轨B. 三角形导轨D. 圆柱形导轨填空1当前提高制造生产能力的决定因素不再是劳动力和2机械制造装备的精密化成为普遍的发展趋势，_资本 _的密集积累。从微米级发展到亚微米级，乃至 _纳米级_。3升降台铣床的主参数是工作台工作面的_宽度 _。4任何一个表面都可以看成一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。这两条曲线（或直线）称为该表面的_发生线 _。5把听阈作为基准声压， 用相对量的对数值表示， 称之为声压级L （ dB），其表达式为 _pLp = 20 lg （ p / p0 ） _。6机床抗振性是指机床在 _交变载荷 _ 作用下

4、，抵抗变形的能力。7当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式运动，即时走时停或者时块时慢的现象。这种现象称为_爬行 _ 。8设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大，一般限制直齿圆柱齿轮的最小传动比_ u主 min1/ 4 _，为避免扩大传动误差，限制最大传动比u主 max 2 。9滚动轴承的预紧力分为三级，轻预紧适用于高速主轴，中预紧适用于中、低速主轴，_重_预紧适用于分度主轴。10角接触球轴承及圆锥滚子轴承有泵油效应，润滑油必须由_ 小口 _进入。11工作空间是指工业机器人正常运行时，_手腕 _ 参考点能在空间活动的最大范围。12额定负载是指在机器人

5、规定的性能范围内，_机械接口 _处所能承受负载的允许值。13在末端执行器上的参考点P 相对于基座坐标系的速度，可通过相应_位置 _变量对时间的微分而得到。14机床主参数是代表机床规格大小及反映机床最大_工作能力 _的一种参数。15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。16主轴组件的精度保持性是指长期保持其_原始制造精度 _的能力。17卸荷系数 H 表示导轨 _卸荷量 _ 的大小，由HFN / FW 式确定。18机器人的机械结构类型特征，用它的结构坐标形式和_自由度 _数表示。19工业机器人额定速度是指工业机器人在额定负载、匀速运动过程中， 机械接口中

6、心的 _最大速度 _。20 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_3040 _。问答1试述机床的基本参数包括哪些内容？答：（ 1）尺寸参数：指机床主要结构尺寸参数，通常包括与被加工零件有关的尺寸；标准化工具或夹具安装面尺寸。（ 2）运动参数：机床执行件如主轴、工件安装部件（工作台）的运动速度。（ 3）动力参数：包括机床驱动的各种电动机的功率或转矩。2非接触式刀具识别装置有何特点？常用哪两种识别法？答： 1 非接触式刀具识别装置没有机械直接接触，因而无磨损、无噪声、寿命长、反应速度快，适用于高速、换刀频繁的工作场合。2 常用的种识别方法为：磁性识别法和光电识别法。

7、3试述 SK 型悬挂式链条与HP 型套筒式链条组成刀库的形式有何不同？答：（ 1） SK 型悬挂式链条组成的刀库，只能是“外转型” ，故当刀库为方形时，就不能充分利用中间空间；（ 2） HP 型套筒式链条组成的刀库，再刀套“内转”时，不发生刀套之间的干涉；（ 3）故刀库空间利用率比悬挂式高4主轴变速箱设计中，为什么要遵循“前多后少”的原则？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 N 可知，传动的转矩 M 较小，尺寸小些；n（ 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。（ 3）因此，在拟定主变速系统时，尽可能

8、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。5机床主传动系统设计中，扩大变速范围的方法有哪些？答：（ 1）增加变速组； 是扩大变速范围最简单的方法，但增加的变速组的级比指数不得不小于理论值，导致部分转速重复。（ 2）采用背轮机构 高速直连传动时，应使背轮脱开，以减少空载功率损失、噪声和发热及避免超速现象。（ 3）采用双公比的传动系统（ 4）采用分支传动分析推导1试述主轴液体静压滑动轴承的工作原理。答：（ 1）当有外载荷F 向下作用时，轴径失去平衡，沿载荷方向偏移一个微小位移

9、e。油腔3 间隙减小，即h3he 间隙液阻增大， 流量减小，节流器 T3 的压力降减少， 因供油压力ps 是定值，故油腔压力p3 随着增大；（2）同理，上油腔1 间隙增大，即h1he间隙液阻减小，流量增大，节流器T3 的压力降增大，油腔压力p1 随着减小；（ 3）两者的压力差pp3p1 ，将主轴推回中心以平衡外载荷F 。2杆件动坐标系 Oj 相对于参考坐标系 Oi 先绕 Zi 轴转 90°再绕 X j 轴转 90°然后平移。求齐次变换矩阵 iTj。yjziojxj-3zj5oiyi4xi图1. 坐标系O j 相对于参考坐标答：1系Oi 绕坐标轴的旋转与平移100401001

10、0000104 i T j 0103100000101003001500100100010500010001000100013根据结构式Z = 2 3×32× 26 分析，（ 1）该传动系统有何特点？（ 2）可以采用的最大公比是多少？（ 3）如采用双速电机时，公比应为多少？答：（ 1）无基本组，双公比，上下各空一级转速。（2）x3 ( P3 1)6(2 1)r3（3）x( P 1)3(2 1)r电8，1.412 ，1.26转速图设计设计一台 12 级转速的车床主传动系统，主轴最高转速为nmax = 1500 r/min 。要求采用转速为 1500/750 r/min 的双速

11、电机。（ 1）写出结构式（ 2）求出公比（ 3）验算最后变速组的变速范围（ 4）分配降速比（ 5）画出转速图答：（ 1）结构式： 12233126(2) 公比：r电1500x( p 1)3(2 1)2 ；32 1.26750（3）最后变速组的变速范围 rx( p 1)1.26 6( 2 1)48合格（4）分配降速比nm axz 1；nminnmax1500118Rnz 11.2612 1nm in电r/min1111111n电7501.2688224nmin118（5）绘制转速图采用双速电机的车床主传动系统机器人设计计算试求三自由度机器人运动功能矩阵T0,m 。y3ymzm3z3com2a23

12、yz1x2oo22c1o11x1z0c0o0x0图4. 关节机器人答：T0 ,m 0T1 T1 1T2 T2 2T3 T3 3Tm 1 000C1S10010000 100S1C1000C 1S 10式 中 ：0 01c000 100S 1C 1c1000100010001C2S200C 20S 2a2C3S3001000S2C2000100S3C300010000 1 0S 20C 2000 10001c3000100010001000190 ，C1cos1 ， C 2 cos2， S1sin1， S2sin2C1S2 S3 S1C3C1 S2C3S1S3C1C2C1C 2 c3a2S1S2

13、 S3C1 C3S1S2 C3C1S3S1C2S1C 2 c3a2T0 ,m C2C3S2S2 c3 a2c1 c0C2 S30001手腕图示为三自由度的机械传动手腕的机构简图，试求当S、T 轴不转，B 轴以nB 转动时，驱动壳体9 的俯仰运动n9 ，及由n9 诱导出齿轮7 的自转运动n7'' 。答：B 轴单独旋转时， 驱动壳体 9 的俯仰运动n9 为：n9Z15 Z13 Z12nBZ15 Z12 nBZ13 Z14 Z11Z14 Z11由于壳体9 的转动，也将引起圆锥齿轮7 作行星运动：由 n9诱导出齿轮7 的自转运动 n7'' 为：n7''n

14、9Z 6n6 0 ， n7''Z 6 Z 7 n9 ，n6n9Z 7Z7产生诱导运动 n9n7''(Z6 Z7 )Z12 Z15nBZ7Z11Z14抓手如图齿条平行连杆式平移型夹持器中，夹紧力FN 和驱动力 F p 之间的关系式，并讨论该夹持器的特性。答：（ 1）受力分析如图所示（2）推导计算；Fp R FN L cos ； FNFp R22L cos（3）讨论该夹持器的特性：在驱动力Fp 和 R/ L 一定时，夹紧力FN 将随增大而增大。当0时， FN 为极小值机械制造装备设计复习重点1. 机械制造装备的分类 :答：切削加工装备；工艺装备；仓储传输装备；辅助装

15、备。2、机械制造装备应具备的主要功能： P6答：（ 1） 一般的功能要求：加工精度、定位精度、平稳性和抗震性、强度、刚度、 耐用度、技术经济等方面的要求（ 2）柔性化：产品柔性话和功能柔性化。（ 3）精密化：减少误差，误差补偿技术等。（ 4）自动化：全自动化和半自动化（凸轮控制、程序控制、数字控制、适应控制等）。（ 5）机电一体：机械技术与微电子结合。（ 6）节材。（ 7）符合工业工程要求。（ 8）符合绿色工程要求。3、一般功能要求是指哪些方面？P6答：（1）加工精度要求：理想尺寸、位置和形状；（2）强度、刚度和抗振性；（3）加工稳定性要求；（4）耐用度；（5）技术经济。5、机械制造装备设计有

16、哪些类型？它们的区别与联系是什么？P15答：机械制造装备设计分为创新设计、变型设计和模块化设计。区别： 创新设计一般需要较长的设计开发周期， 投入较大的研制开发工作量； 变型设计不是孤立无序的设计，而是在创新设计的基础上进行的 ; 模块化设计是对一定范围内不同性能， 不同规格的产品进行功能分析， 划分一系列的功能模块而后组合而成的。联系：采用创新设计方法不断推出崭新的产品，是企业在市场竞争中取胜的必要条件；变型设计和组合设计是在基型和模块系统的基础上进行的，而基型和模块系统也是采用创新设计方法完成的。6. 机床设计的主要内容及步骤是什么？ P61答：（一）总体设计： 1、机床主要技术指标设计，

17、包括工艺范围、运行模式、生产率、性能指标等。 2、总体方案设计，包括运动功能、基本参数、总体结构布局等设计。 3、总体方案综合评价与选择 4、总体方案 的设计修改或优化。（二）详细设计，包括技术设计和施工设计。 （三）机床整机综合评价7、内联系传动链和外联系传动链定义及区别。车螺纹、滚齿加工、普通车外圆、铣平面的进给传动链属于哪一种？答：外联系传动链：两条传动链是由动力源到执行件（主轴或刀架）之间的联系，称为外传链 。如普通车外圆、铣平面。内联系传动链：转动系统中两个末端原件不能独立的，它们之间应保持着严格的传动比（速比和方向）关系，具有这种特点的传动链称为内传动。如车螺纹、滚齿加工。区别：外

18、链的功能是实现执行件的简单运动，或把动力源接到内链。内链的功能是实现执行件之间严格的传动比关系的复合运动。9、画出普通车床、铣床、刨床和磨床的运动功能图，并写出其运动功能式 P67 答：（1）机床运动功能式：运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线或回转运动）、功能（主运动、进给运动、非成形运动分别用下标 p、f 、a 表示）及排列顺序。左边写工件，用 W表示；右边写刀具，用 T 表示，中间写运动，按运动顺序排列，并用符号“ / ”分开。（ 2）机床运功功能图：运动功能图是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，是认识、分析和设计机床传动系统的依据10、机床的结构式和结构网定义。答：结构

19、网：表示传动比的相对关系而不表示转速数值的线图称为结构网。结构网表示各传动组的传动副数和各传动组的级比指数， 还可以看出其传动顺序和变速顺序。结构式：表示传动比的相对关系而不表示转速数值的表达式。表达的内容与结构网相同，一个结构式对应一个结构网。11、金属切削机床的基本功能是什么？答：提供切削加工所必须的运动和动力什么是爬行现象？机床运动部件爬行对机床加工性能的影响包括哪些方面？P74答：爬行现象：当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式运动，即时走时停或者时快时慢的现象。包括定位精度、工件的加工精度和表面粗糙度。13、解释 CA6140和 MG1432A两

20、种机床编号中各个字母和数字代表的含义。答：CA6140：C 代表车床， A 代表结构不同， 6 代表落地及卧式车床组， 1 代表卧式车床系， 40 代表最大车削直径 400mm。CA6140代表最大车削直径为 400mm 的卧式车床。MG1432A：M代表磨床， G 代表高精度， 1 代表外圆磨床组 ,4 代表万能外圆磨床系， 32 代表最大磨削直径 320mm。 A 代表第一次重大改进。 MG1432A代表最大磨削直径为 320MM的高精度万能外圆磨床。机床主要参数的设计中标准公比值的制定原则是什么？ P82 答：（1）标准公比都是在 1 2 之间；（2）标准公比是 2 的 E2 次方根，其

21、数列每隔 N项增大或缩小 2 倍（便于采用双速电动机 ）；（3）标准公比是 10 的 E1 次方根，便于设计和使用机床机床主传动系统分离传动和集中传动布局的特点。 P89答: 集中传动方式：主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内。特点是结构紧凑， 便于实现集中操纵， 安装调整方便。 缺点是会影响平稳性和加工精度，适合于普通精度大型机床。分离传动方式 ：主传动系中的大部分传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，然后通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式，称为分离传动方式。特点是变速箱各传动件所产生的震动和热量不能直接传给或少传给主轴， 从而减少主轴的振动和变形，提高加工精度。什么是传

22、动组的级比和级比指数？常规变速传动系统各传动组的级比指数有什么规律？ P92答：（1）变速组的级比是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值；变速组的级比指数是指相邻两传动线与从动轴交点之间相距的格数。（2）基本组和扩大组基本组 x 1 的变速组。扩大组 x 1 的变速组。扩大顺序 变速组按 x值由小到大依次排列的顺序。什么是传动组的变速范围？各传动组的变速范围之间有什么关系？ P93 答： 主轴的变速范围因该等于主变速传动系中个变速组变速范围的乘积。主变速传动系设计的一般原则有哪些 ?进给传动设计原则中与主传动系统设计区别之处是什么，请加以解释说明。 P93答：（1）传动副前多后少的原则

23、 : 使主变速传动系中更多传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，节省变速箱造价，减小变速箱外形尺寸。传动顺序与扩大顺序相一致的原则：变速组的变速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速进给传动设计原则中与主传动系统设计区别之处：进给传动与主传动不同是恒转矩传动，而住转动是恒功率传动。进给传动系传动转速图的设计刚巧与主传动系相反，其转速图是前疏后密结构。进给传动系中各传动件的计算转速是最高转速。进给传动的变速范围RN不同。19、主轴部件的功用是什么？主轴部件是由哪些种类零件组成。P142答：主轴部件的它的功用是支承并带动工件或者刀具旋转进行切削， 承受切削力和驱动力等载荷，完成表面成型运动。主

24、轴部件由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。20、几种典型的主轴轴承配置型式有速度型、刚度型、速度刚度型，其中速度刚度型是指主轴轴承采用了那些类型的轴承？P151答：刚度速度型：前轴承采用三联角接触球轴承， 后支承采用双列短圆柱滚子轴承。前轴承的配 置特点是外侧的两个角接触球轴承大口朝向主轴工作端，承受主要方向的轴向力；第三个角接触球轴承则通过轴套与外侧的两个轴承背靠背配置，使三联加坡接触球轴承有一个较大支承跨，以提高承受颠覆力矩的刚度。21、主轴轴承中的前、后轴承的精度对主轴旋转精度的影响有何不同 ?P154 答：前轴承的精度应选得高一些 , 通常比后轴承精度高一级 .主轴前后

25、两支撑轴承径向跳动误差与主轴旋转精度可见主轴前支点的误差对主轴前端的精度影响较大，前轴承的精度对主轴组件的旋转精度影响较大。22、什么是机床的支承件， 机床的支承件包括哪些？支承件的主要功能是什么？P161机床的支承件是相互固定连接成机床的基础和框架，指床身、立柱、横梁、底座等大件。机床支撑件的主要功用：保证机床各零部件之间的相互位置和相对运动精度，并保证机床有足够的静刚度，抗震性，热稳定性和耐用度。23、支承件常用的材料有哪些种类？P166支承件常用的材料有铸铁、钢板和型钢、天然花岗岩、预应力钢筋混凝土、树脂混凝土等。（ 1）铸铁：铸造性能好，阻尼系数大，振动衰减性能好，成本低，适于成批生产

26、。要进行时效处理，以消除内应力。（2）钢板焊接结构：制造周期短，刚性好，便于 产品更新和结构改进，重量轻。（3）预应力钢筋混凝土：抗振性好，成本低。（4）天然花岗岩：性能稳定，精度保持性好，抗振性好，热稳定性好，抗氧化性强，不导电（ 5）树脂混凝土：刚度高，具有良好的阻尼性能 ，抗振性好，热稳定性高，质量轻，可有良好的几何形状精度，极好的耐腐蚀性，成本低，无污染，生产周期短，床身静刚度高。且可以预埋金属或添加加强纤维来提高某些力学性能 ，抗磁，与金属不粘结，加工方便。24、提高支承件结构性能的措施有哪些？P168答：（ 1）提高支承件的静刚度和固有频率：（ 2）提高动态特性：改善阻尼特性；采用

27、新材料制造支承件（ 3）提高热稳定性：控制温升；采用热对称结构；采用热补偿装置：采用热补偿装置25、导轨的功用是什么？导轨可分为哪两种 ?P171答； 导轨副功用是导向和承受载荷。 它承受安装在倒柜上的运动部件及工件的重力和切削力，运动部件可以沿导轨运动。导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式导轨。开式导轨：指在部件自重和外载作用下， 运动导轨和支承导轨的工作面始终接触、贴合。结构简单，不能承受较大的颠覆力矩。闭式导轨：借助于压板使导轨能承受较大的颠覆力矩作用。26、导轨按结构形式可分为哪两种类型？导轨应满足的要求有哪些方面？ P176 答：导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式导轨。开式导轨：指

28、在部件自重和外载作用下， 运动导轨和支承导轨的工作面始终接触、贴合。结构简单，不能承受较大的颠覆力矩。导轨应满足：精度高、承载能力大、刚度好、摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、装配、调整和维修、成本低等要求。27、直线运动导轨和回转运动导轨的截面形状都有哪些种类？三种直线运动导轨的组合形式都是什么 ?P172答 直线导轨的截面形状主要有四种：矩形、三角形、燕尾形和圆柱形，它们可互相组合，每种导轨副中还有凹、凸之分。（ 1）矩形导轨：承载能力大、刚度高、制造简单、检验和维修方便等优点。适于载荷较大而导向要求略低的机床。（ 2）三角形导轨：磨损时自动补偿磨损

29、量，不产生间隙。导轨顶角越小，导向性越好，但摩擦力也越大。 小顶角用于轻载荷精密机械， 大顶角用于大型或重型机床。三角形导轨结 构有对称式和不对称式两种。（ 3）燕尾形导轨：承载较大的颠覆力矩，导轨的高度较小，结构紧凑，间隙调整方便。但刚度性较差，加工检验维修都不大方便。适于受力小、层次多、要求间隙调整方便的部件。（4）圆柱形导轨：制造方便，工艺性好，但磨损 后较难调整和补偿间隙。主要用于受轴向负荷的导轨，应用较少。回转运动导轨的截面形状回转运动导轨的截面形状有三种： 平面环形、锥面环形和双锥面导轨。（ 1）平面环形导轨：结构简单、制造方便、能承受较大的轴向力，但不能承受径向力，因而必须与主轴

30、联合使用，由主轴来承受经向载荷。（ 2）锥面环形导轨：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。导向性比平面环形好，但制造较困难。（ 3）双锥面导轨：能承受较大的径向力，轴向力和一定的颠覆力矩，制造研磨均较困难。（ 1）双三角形导轨：不需要鑲条调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保持性好，但工艺性差，加工、检验和维修都不方便。（ 2）双矩形导轨：承载能力大、制造简单。导向方式有两种宽式组合和窄式组合。（ 3）矩形和三角形导轨的组合：导向性好，刚性高，制造方便，应用最广。（ 4）矩形和燕尾形导轨的组合：能承受较大力矩 , 调整方便，多用在横梁、立柱、摇臂导轨中。28、如何调整导轨的间隙 ?解释导向调整板调整间隙的原理及过程。 P174答：导轨面间的间隙对机床工作性能有直接影响， 如果间隙过大， 经影响运动精度和平稳性；间隙过小，运动阻力大，导轨的磨损加快。因此必须保证导轨具有合理间隙，磨损后又能方便