机械设计制造装备技术基础考试题库

机械设计制造装备技术基础考试题库从系统设计的角度，如何提高产品的可靠性？答：将系统要求的可靠度指标合理地分配到系统的各个组成单元从而明确各组成单元的可靠性设计要求，以便在单元设计、制造、试验、验收时加以保证。为保证机械制造装备可靠性，需以已有的可靠性技术以及企业大量同类产品的故障数据积累为基础，以故障模式影响危害性分析结果为依据，按照产品可靠性设计准则、可靠性设计检查表以及可靠性综合设计方法的要求对机械制造装备进行设计研发，全面考虑环境、维修、运输、应力、材料、温度、磨损、老化等环节和因素对产品可靠性的影响，对样机的设计方案进行详细验证和检查，尽可能在设计阶段消除样机可能存在的故障隐患。系列化设计时主参数系列公比的选取原则是什么？公比选得过大或过小会带来哪些问题？答：产品的主参数应尽可能采用优先数系，优先数系是公比为冬行，N=5、10、20或40的等比数列;主参数系列公比如选得较小，则分级较密，有利于用户选到满意的产品，但系列内产品的规格品种较多，上述系列化设计的许多优点得不到充分利用；反之，则分级较粗，系列内产品的规格品种较少，可带来上述系列化设计的许多优点，但为了以较少的品种满足较大使用范围内的需求，系列内每个品种产品应具有较大的通用性，导致结构相对复杂、成本会有所提高，对用户来说较难选到称心如意的产品。如何解决用精密度较差的机械制造装备制造出精密度较高机械制造装备来？答：采用机械误差补偿技术或采用数字化技术分析各种引起加工误差的因素，建立误差的数学模型，将误差的数学模型存入计算机。在加工时，由传感器不断地将引起误差的因素测出，输入计算机，算出将产生的综合误差，然而由误差补偿装置按算出的综合误差进行补偿。机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？答：机床设计应满足如下基本要求：1）、工艺范围，机床工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。2）、柔性，机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力，分为功能柔性和结构柔性；3）、与物流系统的可接近性，可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）流动的方便程度；4）、刚度：机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率；5）、精度，机床精度主要指机床的几何精度和机床的工作精度。机床的几何精度指空载条件下机床本身的精度，机床的工作精度指精加工条件下机床的加工精度（尺寸、形状及位置偏差）。6）、噪声；7）、自动化；8）、生产周期；9）、生产率，机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。10）、成本，成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标；11）、可靠性，应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。12）、造型与色彩，机床的外观造型与色彩，要求简洁明快、美观大方、宜人性好。应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学要求进行设计。机床设计的主要内容及步骤是什么？答：一般机床设计的内容及步骤大致如下：（1）总体设计a:机床主要技术指标设计（工艺范围运行模式，生产率，性能指标，主要参数，驱动方式，成本及生产周期）b:总体方案设计（运动功能设计，基本参数设计，传动系统设计，传动系统图设计，总体结构布局设计，控制系统设计。总体方案综合评价与选择，总体方案的设计修改或优化）（2）详细设计:技术设计，施工设计，机床传动系统的设计，部件装配图，对主要零件进行分析计算或优化，设计液压部件装配图，电气控制系统等。（3）机床整机综合评价（4）定型设计，可进行实物样机的制造、实验及评价。根据实物样机的评价结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。什么是传动组的级比和级比指数？常规变速传动系的各传动组的级比指数有什么规律性？传动组的级比是指主动轴上同一点传往被动轴相邻两传动线的比值，用甲Xi表示。级比甲Xi中的指数％值称为级比指数，它相当于由上述相邻两传动线与被动轴交点之间相距的格数。基本组的级比指数用X。表示，即X°=1,第一扩大组的级比指数％一般等于基本组的传动副数P。，即X1=P。。第二扩大组的级比指数X2等于基本组的传动副数和第一扩大组传动副数的乘积，即X2=PqXP］。如有更多的变速组，则依次类推。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？变速组中最大与最小传动比的比值，称为该传动组的变速范围。各变速组的变速范围相应受到限制：主传动各变速组的最大变速范围为日主皿=u±m/u主^0(2〜2.5)/0.25=8〜10；对于进给传动链，最大变速范围为R进maxW14。主轴的变速范围应等于主变速传动系中各变速组变速范围的乘积，即Rn=R。R1R2.••R)某车床的主轴转速为n=40〜1800r/min，公比p=1.41,电动机的转速n电=1440r/min，试拟定结构式，转速图。解：该主轴的变速范围为:根据变速范围、公比可求变速的级数Z=igRn+1=^^45+1牝12lgplg1.41拟定结构式。根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的原则确定12=拟定结构式。根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的原则确定12=3x2x2查表可获得12级转速为40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800作转速图如下：1440r/minu、=p2=1.412=2<2符合要求u.=p-4=1.41-4=1/4>1/4符合要求最后扩大组的变速范围：R=pX.(P.-1)=1.416(2-1)=8符合要求

某机床主轴转速n=100〜1120r/min，转速级数z=8，电动机转速n电=1440r/min，试设计该机床主传动系，包括拟定结构式和转速图。解：_n—_n——maxnmin1120W—11.24—z寸R=711.2—1.41查表可获得8级转速为100,140,200,280,400,560,800,1120拟定8级转速的结构式：根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定8-21x22x七u主=甲u主=甲1-1.411—1.41<2符合要求u主i-虹3—1.41-3—1/2.82>1/4符合要求最后扩大组的变速范围：R=甲,（"=1.414（2一1）-4<8符合要求主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。（2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。（3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。（4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。根据什麽原则选择支承件的截面形状，如何布置支承件上的肋板和肋条？答：支承件的截面形状的选择原则主要有以下几个方面：1）为提高支承件刚度，支承件的截面应是中空形状，尽可能加大截面尺寸，在工艺可能的前提下壁厚尽量薄一些。当然壁厚不能太薄，以免出现薄壁振动。2〕以承受弯矩为主的支承件的截面形状应取矩形，并以其高度方向为受弯方向；以承受扭矩为主的支承件的截面形状应取圆（环）形。3）设计时应尽可能把支承件的截面作成封闭形状。但是为了排屑和在床身内安装一些机构的需要，有时不能作成全封闭形状。肋板：水平放置的筋板有助于提高支承件水平面内弯曲刚度；垂直放置的筋板有助于提高支承件垂直面内的弯曲刚度；而斜向筋板能同时提高支承件的抗弯和抗扭刚度。肋条可以纵向、横向和斜向，常常布置成交叉排列，如井字形、米字形等。必须使肋条位于壁板的弯曲平面内，才能有效地威少壁板的弯曲变形。筋条厚度一般是床身壁厚的3.70.8倍。导轨设计中应满足哪些要求？答导轨应满足精度高、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。（1）导向精度导向精度是导轨副在空载荷或切削条件下运动时，实际运动轨迹与给定运动轨迹之间的偏差。影响导向精度的因素很多，如导轨的几何精度和接触精度，导轨的结构型式，导轨和支承件的刚度，导轨的油膜厚度和油膜刚度，导轨和支承件的热变形等等。⑵承载能力大、刚度好根据导轨承受载荷的性质、方向和大小，合理地选择导轨的截面形状和尺寸，使导轨具有足够的刚度，保证机床的加工精度。提高导轨耐磨性有那些措施?1）合理选择导轨的材料和热处理2）导轨的预紧3）导轨的良好润滑和可靠防护4）争取无磨损、少磨损、均匀磨损，磨损后能补偿题图5-78中；图e在支座零件上加工两孔，保证尺寸A和H。试分析图5-78所列加工零件所必须限制的自由度;选择定位基准和定位元件，在图中示意画出；确定夹紧力的作用点和方向，在图中示意画出选支座大平台为第一基准，用板支撑限制亍、：、23个自由度，选底面为第二基准，用条支撑（或两个支撑钉）限制了2、亍2个自由度，选大孔为第三基准，用菱形销限制了£自由度实现完全定位，并能保证A、H尺寸。并用压板向第一基准夹紧，且与切削力方向一致。试分析图5-7中a、c方案为什麽属过定位？如何改进的？尚存在什麽问题？5.7过定位及其改进图5.7a）：工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑，为平面约束，限制3个自由度，而每个短圆柱销插入工件孔内，限制了2个自由度，因此共限制了7个自由度，超出了6个，即y方向的移动自由度被重复限制了，因此属于过定位。C）：X件左端由销的又台阶端面定位，此端面限制了3个自由度，而销的长径比已超过1，属于长销，它限制了4个自由度，共限制了7个自由度，还有转动的自由度没有被限制。所以实际上£和2都被重

复限制，此方案属于过定位。16.图5-77中图a夹具用于在三通管中心O处加工一孔，应保证孔轴线与管轴线ox、03垂直相交；图b为车床夹具，应保证外圆与内孔同轴；图c为车阶梯轴；图d在圆盘零件上钻孔，应保证孔与外圆同轴；图e用于钻较连杆小头孔，应保证大、小头孔的中心距精度和两孔的平行度。试分析图5-77中各分图的定位方案，指出各定位元件所限制的自由度，判断有无欠定位或过位，对方案中不合理处提出改进意见。图5-77图5-77限制了限制了三、亍、工、y四个图5.77a）：上下两个短V行程一个长V型定位，自由度，左边V型限制了z、z两个自由度，实现了完全定位，无欠定位和过定位。b）：台阶端面限制了Z、工、y3个自由度，内孔圆柱长径比小，可看做短销，限制了x、y2个自由度，项未被限制，属于不完全定位。加工外圆时项可以不限制，属于定位正常情况。C）：若工件左端的外圆和中心孔是一次安装下加工出来的，则它们位置精度较高，做顶尖限制了X、亍、Z3个自由度，右顶尖是移动顶尖，它限制了x、y2个自由度，Z可不被限制是属于不完全定位，是定位的正常情况。此时三爪卡盘是夹紧工件并传递运动和动力。若工件左端中心孔和外圆不同轴，存在较大误差，则中心孔与三爪卡盘同时有定位作用，则X、亍存在过定位。d）：X件低用平面定位限制了Z、x、y3个自由度，左边用固定V型铁定位，限制了X、亍2个自由度，右边是移动V型铁，限制了亍自由度，在圆板上钻孔，Z不需要限制。此方案中若左右V型铁对中性很高，则y不构成过定位，共限制了5个自由度，属不完全定位，是定位的正常情况。若两V型铁对中性不好，则有过定位。e）：工件底面用定位板定位，限制了Z、x、）3个自由度，左端孔用短销定位，限制了x、y2个自由度，右端外圆用固定v型铁定位，限制了x、y，x与短销限制了x重复属于过定位，此外v限制的y实际上是与短销配合限制了z，是有效的。所以此方案属于过定位，可去掉右端V型铁，改为在小头外圆上边或下边添加一工艺凸台，在凸台除设置一挡销未限制Z与原有底面定位板（Z、x、y）和左边短销（x、y）组成定位方案，共同限制了6个自由度，实现完全定位。图：六点定位原理短定位奄长W位耋图：六点定位原理短定位奄长W位耋在XOY平面内布置了3个支承点，工件被限制的自由度为1r\r\三个：Z.X.Y在XOZ平面内布置了2个支承点，工件被限制的自由度为二个:.IC，Y.Z在YOZ平面内布置了1个支承点，工件被限制的自由度为一个:—OX定位套限制的自由度二长定位套限制工件四个自由^X.Z.X.Z短定位套限制工件二个自由度：X.Z定位销定位限制的自由度图2-28定位销定位短销定位仅限制工件二个自由度：X.Y长销定位限制工件四个自由度：X.Y.X.Y大锥度心轴定位大锥度心轴定位限制工件五个自由度：X-Y-Z^X-Y

Hen:ZXPX、F短销限制工件二个自由度：挡销限制工件一个自由度：/故定位性质：为完全定位°支承板举例Hen:ZXPX、F短销限制工件二个自由度：挡销限制工件一个自由度：/故定位性质：为完全定位°支承板举例1:在长方形工件毛坯上，用铤刀铤槽，铤台阶面和工件的定位面典型定位元件的定位分析夹具的定位元件工件的定位面_!_件的定位面夹具的定位元件平面定位情况一块条形支承板二块条形支承板一块矩形支暗板图示>1J1=^■*1z〃j/F?三XI[Ly^*/W崩星口r限制的白由