《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案 2

《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？柔性化精密化自动化机电一体化节材节能符合工业工程要求符合绿色工程要求柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。在机床可进行调整以满足不同工件的加工。1-7对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。1-9类型：创新设计、变型设计和模块设计1-12哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点?设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。为开展变型设计提供技术基础些功能还可能冗余。1-152-1机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么?工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠性、造型与色彩机床系列型谱的含义是什么？“机床的基本工作原理是什么？通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和尺寸。2-7轨迹法、成形法、相切法、展成法2-20机床的主参数及尺寸参数根据什么确定？件或被加工面的尺寸参数来表示，一般也参照类似的通用机床主参数系列选取。2-23机床主传动系都有哪些类型？由哪些部分组成？按驱动主传动的电动机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动按变速的连续性：分极变速传动、无极变速传动主传动系一般由动力源（如电动机、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台，以及开停、换向和制动机构等部分组成。电26n=40~1800r/min1.41电动机的转速n1440/min，试拟定结构式，转速图；确定齿轮的齿数、带轮电的直径；演算转速误差；画出主传动系统图。解：该主轴的变速范围为:R R nmaxnnmin

18004540根据变速范围、公比可求变速的级数lgR lg45Z n1 1lg lg1.41拟定结构式级数为12的传动副数为2或3的传动方案有以下几种：122231 2

123221 3

122321 2 6122321 4

123221 6

122231 6 21222

231

1223

321

1232

221 61222

324

122233 6

123222 6 11234

221

1226

233

1226

231 2123224 2

1226

321

122326 2 1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123221 3 6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：电1440r/min

I II III IV

1800r/min1250900630450315224160112805640u 900630450315224160112805640主maxu 41.4141/主min

2符合要求1/4符合要求i最后扩大组的变速范围：Ri

xi(P1)1.416(21)8符合要求i带轮的直径计算（因功率参数等不详仅举例说明：查表取小带轮的基准直径为125mmi2 1 2 则大带轮直径d id)取0.015d id)1.61250.015)2 1 2 查表取大带轮的基准直径为200mmII31:1如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同

1:2zz

...60 72 84 9....取zS 72取z

电 I II III IV1：1传动副36 361：1.41传动副30421：2传动副24 48同理可确定IIIII轴的齿数和取1：1传动副齿数取42 421：2.82传动副齿数取22 62IIIIV之间的传动副齿数和取902：160301：4的传动副齿数取18 72转速误差的计算主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算

1440r/min

1800r/min12509006304509006304503152241601128040n n d1)UUU实际 电 d2

1 2 3422242226036484218426230721440r/min125123456789101112理论转速40568011216022431545063090012501800实际转速39.3256.1778.64110.81158.30221.63314.56449.38629.13886.51266.431773转速误差率（%）1.700.311.701.061.061.062.14360.14240.14301.51.311.5允许误差：10104.1%根据上表可知转速误差率在允许的范围内绘制传动系统图如下：Z27、某机床主轴转速n=100~1120r/min，转速级数

8，电动机的转速

1440/min，试设计该机床的主传动系，包括拟定结构式和转电速图，画出主传动系统图。电nR n nmin

112011.2100711.2ZR 711.2n

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：82221 2

82221 4

822

221 482222 4

824

221

82224 2 1181

222 41440r/min11208005601440r/min1120800560400280200140100u 11.41主maxu 31.4131/2.82主min

2符合要求1/4符合要求R最后扩大组的变速范围：i

xi(P1)1.414(21)4

8符合要求i带轮的直径计算（因功率参数等不详仅举例说明：查表取小带轮的基准直径为125mmid则大带轮直径2

id1

)

d id2

)14401250.015)800

221.625mm查表取大带轮的基准直径为224mmII21:11:1.41如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同zz

...48 60 72 8....取zS 48取z1：1传动副24 241：1.41传动副2028同理可确定IIIII轴的齿数和取1：1传动副齿数取30 301：22040IIIIV之间的传动副齿数和取721.41：142301：2.82的传动副齿数取19 53转速误差的计算主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算n n d1)UUU实际 电 d2

1 2 312345678理论转速1001402002804005608001120实际转速100.98141.25201.78282.49394551.67881103.2转速误差率0.890.890.890.891.51.51.51.5（%）允许误差：10104.1%根据上表可知转速误差率在允许的范围内绘制传动系统图如下：224202242024302042282419304030531440r/min125281.26Z18转速不重复的方案：183321 3

183231 9

1833

321

183233 9

1829

331

1829

333 1182331 2

182331 6

1832

231

1832

326

183326 2

1836

231 2183231 3

183321 6

1823

331

182333 6

1836

321

1836

233 1转速重复的方案

18321

226

11823

321 6

118231 2

2 等6 6等18332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

1 3 9也可选择转速重复的方案。31.5r/min31.5。电1440r/min

I II III IV

1600r/min1250u 31.2632主maxu 61.2661/主min10008006305004003152502001601251008063504031.5

2符合要求1/4符合要求i最后扩大组的变速范围：Ri

xi(P1.269(2)8 8符合要求i带轮的直径计算（因功率参数等不详仅举例说明：查表取小带轮的基准直径为125mmi2则大带轮直径d2

id1

)

d id2

)14401250.015)800

221.625mm查表取大带轮的基准直径为224mmII21:11:1.251:1.6如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同zz

...52 54 72 ，....取zS 72取z1：136361：1.25传动副32401：1.6传动副2844同理可确定IIIII轴的齿数和取1：1传动副齿数取42 421：2传动副齿数取28561：41767IIIIV2：160301：4的传动副齿数取18 7222436283242561728603644401842675630721440r/min125转速误差的计算主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算n n d1)UUU实际 电 d2

1 2 3123456789理论转速31.540506380100125160200实际转速31.8139.9849.9962.6878.898.5125.36157.6197转速误差率0.980.030.030.511.51.50.291.51.5（%）101112131415161718理论转速250315400500630800100012501600实际转速254.47319.90399.88492.5630.47881002.91260.81576转速误差率1.791.511.50.030.6351.50.290.8641.5（%）允许误差：10102.6%根据上表可知转速误差率在允许的范围内29、用于成批生产的车床，主轴转速45~500r/min电=720r/min1440r/min，试画出该机床的转速度和传动系统图。采用双速电机时公比一般取1.41和1.26本例中取1.41nR nmin

45

11.11lgR lg11.11Z n1 1lg lg1.418882221 2

82221 4

822

221 482222 4

824

221

82224 2 1选用多速电机是将多速电机作为第一扩大组放在传动式前面基本组放在第一扩大组的后面因此确定最后的结构式为822

221 4I轴的带轮转速为720r/min查表取小带轮的基准直径为125mmd则大带轮直径2

id1

)

d id2

)14401250.015)720

246.25mm查表取大带轮的基准直径为250mm

电 I II III7205003602507205003602501801259063

14401000u 11.41主maxu 31.4131/2.82i主mini

2符合要求1/4符合要求i最后扩大组的变速范围：Ri

xi(P1)1.414(21)4

8符合要求II21:21:2.82如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同zz

...69 72 75 ，....z取S 69可以确定三个传动副的齿数为z1：223461：2.82传动副18 51同理可确定IIIII1.41：142301：2.82195325023184219514630531440r/min125720r/min转速误差的计算主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算n n d1)UU实际 电 d2 1 212345678理论转速456390125180250360500实际转速44.8763.5689.73127.12175.21248.22350.43496.44转速误差率0.2970.890.2971.72.660.712.660.71（%）允许误差：10104.1%根据上表可知转速误差率在允许的范围内min33、某数控机床，主轴最高转速n 4000r/，最低转速n 40r/，计算转速为n 160r/min，采用直流电动minmax j机，电动机功率=15kw，电动机的额定转速nd速图和功率特性图，以及主传动系统图。n

1500r/，最高转速为n 4500r/，试设计分级变速箱的传动系，画出转dmax400034、主轴要求的很功率范围为R nN

maxnjn

25160450035、电机所能达到的恒功率范围R dN

dmaxnd

31500取f

2 Z1RnN

lgRdN

/lgf

Z125lglg

=4.06取Z=44500

4221 240004000200040004000200020001333133310001000f1500R360

667500333

fRnNR667 f50032016716080

Rd16740 40r/min

3.6KW 15KW电机的恒功率范围为1500~4500r/min经过1:1.1251:11:1三对传动副在主轴可获得的功率范围为1333~4000r/min(红色)经过1:1.1251:21:1三对传动副在主轴可获得的功率范围为667~2000r/min(黑色)经过1:1.1251:11:4三对传动副在主轴可获得的功率范围为333~1000r/min(绿色)经过1:1.125 1:2 1:4三对传动副在主轴可获得的功率范围为167~500r/min(蓝四段之间互有搭接40~167r/min用的是电机的恒转矩段 40r/min的主轴转速对应的电机的转速为40421.125360r 15 360/1500 3.6KW40r/min的主轴转速对应的电机消耗的功率为200

直流电机15KW20 30

制动与测速机构225

18 45304045724572

脉冲发生器45进给传动与主传动相比较，有哪些不同点？进给传动是恒转矩传动进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速进给传动的转速图为前疏后密结构进给传动的变速范围进给传动系采用传动间隙消除机构快速空程传动的采用微量进给机构的采用进给伺服系的驱动部件有哪几种类型？其特点和应用范围怎样？2-39机床控制系统有几种分类方法？是如何进行分类的？按自动化程度分类：手动、机动、半自动、自动控制系统。按控制系统是否有反馈：开环、半闭环、闭环控制系统。按控制方式和内容分类：时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制3-1主轴部件应满足哪些基本要求？旋转精度、刚度、抗振性、温升和热变形、精度保持性根据什么原则选择支承件的截面形状，如何布置支承件上的助板和助条？无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实心的大，而且同样的断面形状和相同大小的面积，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸厚尽量薄一些。圆（环）形截面抗扭刚度好于方形，抗弯刚度比方形低；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；以承受转矩为主的支承件的截面形状取圆（环）形。3）助板的布置取决去支承件的受力方向。肋条置于支承件某一内壁上，主要为了减小局部变形和薄壁振动，用来提高支承件的局部刚度。提高支承件结构刚度和动态性能有哪些措施？2、采用新材料制造支承件3-14镶条和压板有什么作用？压板：压板用来调整辅助导轨面的间隙，承受颠覆力矩，用配刮垫片来调整间隙3-16提高导轨精度、刚度和耐磨性的措施合理选择导轨的材料和热处理导轨的预紧导轨的良好润滑和可靠防护寸要尽可能对集中负载对称。3-21加工中心上刀库的类型有哪些？鼓轮式刀库、链式刀库、格子箱式刀库和直线式刀库3-23典型换刀机械手有哪几种？各有何特点？适用范围如何？单臂双手爪型机械手缸固定的结构形式。这种液压缸活塞的密封松紧要适当，太紧了往往影响机械手的正常动作，要保证既不漏油又使机械手能灵活动作。：应用有JCS—013单臂双手爪且手臂回转轴与主轴成45关精度要求较高，机械手离加工区较近。手抓。5）钳形杠杆机械手。机床夹具的组成有哪些部分？定位元件及装置、夹紧元件及装置、导向及对刀元件、机床连接元件、夹具体、其它元件及装置原理：采取适当约束措施，消除工件的六个自由度，实现工件定位。定位的正常情况：根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制（可以是完全定位、不完全定位定位的非正常情况 1）欠定位：需要限制的自由度没有完全被限制2）过定位：某个自由度被两个或两个以上的约束重复限制5-7加紧和定位有何区别？对夹紧装置的基本要求有哪些？工件通过夹具上的定位元件获得正确的位置，称为定位通过夹紧机构使工件的既定位置在加工过程中保持不变，称为夹紧基本要求：1)保证加工精度夹具的总体方案应与年生产纲领相适应安全、方便、减轻劳动强度排屑顺畅机床夹具应有良好的强度、刚度和结构工艺性5-10使用夹具来加工工件时，产生加工误差的因素有哪些方面？他们与零件的公差有何关系？工件在夹具中的安装误差，它包括定位误差和夹紧误差夹具在机床上对定误差，指夹具相对于刀具或相对于机床成形运动的位置误差。加工过程中出现的误差第三项一般不易估算，夹具精度验算是指前俩项的和不大于工件误差的2/3为合格，定位误差一般不大于工件误差的1/3为合格。试述物流系统设计的重要意义？10%~30%。物流系统的组成环节有哪些？物流系统设计时应满足哪些要求？垂直结构：管理层、控制层、作业层满足要求1）应可靠地、无损伤地、快速实现物料流动；2）具有一定的柔性；尽量缩短装卸工件的辅助时间及工序间流动路线；尽量减少在制品积压；合理的物料（毛坯、在制品、产品）储存量。6-4料仓式和料斗式上料装置的基本组成及其根本区别是什么？料仓式上料装置的组成：料仓、隔料器、上料器、上料杆、下料杆等部分。料斗式上料装置的组成：装料机构：由料斗、搅动器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器等组成。储料机构：由隔料器、上料器等组成。进行自动定向整理再送给机床。目前机床间工件传输装置有哪几种？托盘、随行夹具、传送装置、有轨运输小车、无轨运输小车用于结构复杂或较软的有色金属工件返回方式：有上方返回、下方返回、水平返回无动力式滚子传动机和动力式滚子传动机特点：具有结构简单、工作可靠、安装拆卸方便、易于维修、线路布置灵活等优点。自动化仓库的基本类型有哪些？按货架构造形式分类为单元货格式、贯通式、水平循环式和垂直循环式。堆垛机货叉的工作原理是什么？堆垛机在巷道轨道上行走，其上的装卸托盘可沿框架或立柱导轨上下升降，以便对准每一个货格，取走或送入货箱。自动化仓库的工作原理是什么？1）进库2