机械制造装备设计期末试题及答案

《机械制造装备设计》期末试题及答案(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可------1-3参考答案一、选择〔10分，每题1分〕了快速响应市场，提出了很多的制造模式，例如[ D ]。A.“刚性”生产制造模式 B.计算机关心制造C.成组技术 D.“精益—灵敏—柔性”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3．一般车床的主要性能指标〔其次主参数〕是[B]。A.B.最大的工件长度C.D.工作台工作面长度转条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的外形、相互位置和相对运动的准确程度，称为[ A ]。A.几何精度 B.运动精度C.传动精度 D.定位精度称为机器人机械本体，也可称为主机的是[ D 。A.B.末端执行器C.D.操作机一个四自由度平面关节型搬运〔SCARA〕机器人，其运动功能式为[ B ]。A.O/1234/M B.O/12Z3/MC.O/1ZX2/M D.O/XYZ/M工零件在机床上的加工过程和加工方法的技术资料，称为[Ｂ ]。A.被加工零件工序图 B.加工示意图C.机床总联系尺寸图 D.生产率计算卡8．刨床进给量的单位为[ B ]。A.毫米/每转 B.毫米/冲程C.毫米/分钟 D.转/分钟把毛坯从料仓送到机床加工位置的装置，称为[ Ａ A.上料器 B.隔料器C.减速器 D.分路器适应高速轻载或周密机床的主轴轴承配置形式应选择[ A A.速度型 B.刚度型C.速度刚度型 D.抗振型二、填空〔20分，每题1分〕1．机械制造业的生产力量和进展水平标志着一个国家和地区国民经济 代化 的程度。适应掌握分约束适应掌握、最正确适应掌握和 学习适应掌握 等。摇臂钻床的主参数是 最大钻孔直径 。在系列型谱中，构造最典型、应用最广泛的是所谓的“ 基型 产品”。运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往消灭明显的速度不均匀的跳动式运动，这种现象，称为 爬行 。6．工业机器人额定负载主要依据作用于机械接口处的力和 力矩 来确定。7．额定负载是指在机器人规定的性能范围内，机械接口处所能承受的负载的 允许值 。8．摇臂钻床的主要性能指标是主轴中心线至立柱母线的 离 。件的外形，相互位置和 相对运动 的准确程度。10．机床的抗振性包括两个方面：抵抗受迫振动和抵抗 动 的力量。传动轴通过轴承在箱体内轴向固定的方法有一端固定和 两端固定 两类。滑动导轨间隙常用 压板 和镶条来调整。目前在刀架的定位机构中，多承受锥销定位和 端面齿盘 位。滚珠丝杠常承受预拉伸方式，以提高其拉压刚度和补偿其 热变形 。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与基座直角坐标系轴线 平行 时的状态作为基准状态。16．吸附式末端执行器〔又称吸盘〕，有 气吸 式和磁吸式两种。比变速传动系统是在常规变速传动系统根底上，通过将根本组的级比指数增大到 1+2n 演化来的，n是大于1的正整数。18．机械手的手爪在抓住刀具后还必需有 锁刀 以防止换刀过程中掉刀或刀具被甩出。19．三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于 4 ，以保证滑移时齿轮外圆不相碰。20．直线伺服电动机可直接驱开工作台进展直线运动，据文献介绍，它的最大进给速度可到达 100m/min ，最大加/减速度为1~8g。三、问答〔15分，每题3分〕答：有一端固定和两端固定两种，〔1分〕承受圆锥滚子轴承时，则必需两端固定。〔1〕〔1〕工业机器人与机床在根本功能和工作原理上有何异同?答：〔1〕一样：1〕两者的末端执行器都有位姿变化要求。〔1〕不同：1〕机床以直角坐标形式为主，机器人以按关节形式运动为主。〔1分机床的刚度精度要求很高，其敏捷性相对较低；而机器人敏捷性要求很高，其刚度精度相对较低。〔1在生产线专用机床的总体设计中，“三图一卡”的设计工作指的是什么〔分〕〔1〕被加工零件工序图，〔1〕加工示意图〔1〕机床总联系尺寸图〔1〕生产率计算卡〔3〕答：可选主轴跨距略小于最正确跨距l0

〔2〕此时主轴综合刚度主要受轴承影响，即轴承支撑刚度高，主轴综合刚度也高。〕5．回转型夹持器与平移型夹持器各有何特点？〔3〕回转型夹持器构造较简洁，但所夹持工件直径有变动时，将引起工件轴线的偏移；〔2〕〔2〕不影响工件轴心的位置〔1〕四、分析推导〔124〕1．某数控机床工作台驱动系统J。(4分)

V1重力:G=3000NZ2ZⅠ丝杠导程:S=5mm 电动机Z1参数Ⅰ轴参数Ⅰ轴丝杠电动机n(r/min)Z1720Z2360360360720Jkgm-0.010.160.0040.0120.224图2工作台驱动系统答：1JL

Jk

2 k k

2 m i〔2 i7202

3602

3602

3602

300036051032J 0.16 0.004 0.012 L 720 720 720 720

9.8

0.040.0010.030.00020.054(kgm2)〕在数控机床变速箱中，承受调速电动机无级调速。试导出变速箱的公比f等于电动机恒功率调速范围R 时，变速箱的变速级数Z的表达式。〔4分〕dNR

lgR答：1RnN

R z1dN f

lgR

f RdN

z nN lgf

1〔2〕当R dN

时 f

lg

nN〔2〕f，为什么为该外形〔分〕无论是方形、圆形或矩形空心截面的刚度都比实心的大，同样截面外形和面积，外形尺寸大而壁薄的截面比外形尺寸小而壁厚的截面的抗弯刚度和〔1〕圆〔环〕形截面抗扭刚度比方形的好，而抗弯刚度比方形的低；〔1〕封闭界面的刚度远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度；〔1〕且高度尺寸大于宽度尺寸。俗称“耳朵”形。〔1〕五、转速图设计〔13分〕2Z3040〕(1)．写出其构造式：〔2分〕(2)．写出Ⅴ-Ⅵ轴间变速组的变速范围〔2〕-4-

2023电Ⅰ电ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ3935：5537：42144：3438：3839：3720：2：480063050040031525020016012510080634025图3.Z3040摇臂钻床主传动系统〔1〕(4III~Ⅵ的计算转速〔4〕(5)．找出Ⅴ轴上齿轮的计算转速：〔4〕答：〔1〕构造式：162 2 2 2 ；〔2分〕2 5 4 8(2) rxp1)1.26821)6.35；〔2〕

rrrr

2(21)5(21)4(21)8(21)191.261980.7n 1234或R

n 2023max 80 ； 〔1〕n〔4〕(5)

n 25min轴号ncIII轴号ncIII500Ⅳ200Ⅴ100Ⅵ80

]。〔10〕0,m齿轮 Z20 Z61 Z44 Z34nc 315 100 100 250xmxymx3θ323y33答：〔1〕变成基准状态后，建立运动功 θx能矩阵[T]x

22 10,m

L20y01O=O θ1 0 x10 L1-5- 图3.平面机器人--6-[T0,m

][T1

][1T2

][T2

][2T3

][T3

][3T ]m0SC C S 0SC

0 0 lC S 0 0S1 C1 1 1

1 2 2 0 010 2 2 0 0100 0 1 00 0 1 00

0 1 001000 01000 10 0 0

10 0 11

0 lC2

S 3

01

0 0 l301 0 0013

C 0 00 1 0 030 0 1 003

0 1 00 0 1 000 0 00 0 0

0 0 10 0 0 1式中：C cos ，C cos ，S sin，S sin 〔6分〕1 1 2 2 1 1 2 2C S

0 C

C

ClS123

123C

1233

122

11[T ]123

123

S l1233

S l122

Sl110,m 0

0 1 0 00 0 1 00式中：C cos( )，S sin( )〔4分〕123 1 2 3 123 1 2 3七、手腕〔10分〕图示为由圆锥齿轮传动所构成的三自由度的机械传动手腕的机构简图，试求当B、C轴不转动，A轴以转速n

单独转动时，n Zn 13n15 ZZ 2 4

5〔2〕〔2〕A、C轴不转动，B轴以转速nBZ

单独旋转时，A手抓绕Ⅲ轴的回转运动n，以及当A、A手抓绕Ⅲ轴的回转运动n，以及当A、C轴不5转动，B轴以转速n 单独旋转时，产生的手B抓绕Ⅲ轴回转的诱导运动n”。〔10分〕5答：〔1〕A轴以转速n 单独转动时，手抓绕An6 7

Z9nB〔1〕7壳体6、Z、Z 组成行星轮系，Z 为行星齿轮，壳体6，为行星轮架，产生的3 4 4手抓绕Ⅲ轴回转的诱导运动n”。5n n3

Z4 〔2〕n”n5

Z3Z Z

(Z Z)Zn 0，n”3 5

3 4nZ 74

，n” 3 45 Z4

9n 〔5〕Z B7八、抓手〔10分〕推导计算；2F”sinF；p pF”cFbp NF”cF p

Fcp 〔5〕FN和驱动力F之间的关系式，并争论该回转型夹持器的特性。pFN和驱动力F之间的关系式，并争论该回转型夹持器的特性。p〕〔1〕受力分析如下图〔3〕争论该夹持器的特性：FN减小。楔块和滚子间为合。〔2〕选择应市场，这种制造模式被称为[ B ]。A.“传统模式”B.“精益生产”C.“灵敏制造”D.“并行工程”对板料施加外力，迫使材料按模具外形、尺寸进展剪裁和塑性变形，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、工作原理和构造一样，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．机床定位部件运动到达规定位置的精度，称为[D]。A.B.运动精度C.D.定位精度导轨面的压力，削减摩差阻力，提高导轨的耐磨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/ /M B.O/Z /M1 2 3 4 1 2 3C.O/ZX /M D.O/XYZ/M1 2在ＡＧＶ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/分钟要求导轨可以承受较大的颠覆力矩，高度较小，构造紧凑，间隙调整方便，应选[C]。A.B.三角形导轨C.D.圆柱形导轨填空当前提高制造生产力量的打算因素不再是劳动力和 资本 集积存。装备的周密化成为普遍的进展趋势，从微米级进展到亚微米级，乃至 纳米级 。升降台铣床的主参数是工作台工作面的 宽度 。一个外表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〕称为该外表的 发生线 。对数值表示，称之为声压级L〔dB〕，其p表达式为 L=20lg〔p/p〕 。p 0机床抗振性是指机床在 交变载荷 作用下，抵抗变形的力量。件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往消灭明显的速度不均匀的跳动式运动，即时走时停或者时块时慢的现象。这种现象称为 爬行 。的最小传动比 u 1/4 ，为避开扩大传动误差，限制最大传动比主minu 2。主max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，润滑油必需由 小口 进入。工作空间是指工业机器人正常运行时， 手腕 能在空间活动的最大范围。额定负载是指在机器人规定的性能范围内， 机械接口 承受负载的允许值。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 工作力量 参数。系列化设计应遵循“产品系列化、零部件 通用化 化”原则，简称“三化”原则。主轴组件的精度保持性是指长期保持其 原始制造精度 的力量。卸荷系数αH

表示导轨 卸荷量 的大小，由H

F /FN

式确定。机器人的机械构造类型特征，用它的构造坐标形式和 自由度 数表示。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，机械接口中心的 最大速度 。类型机床对温升都有肯定限制，如一般机床，连续运转条件下允许温为 30~40℃ 。问答试述机床的根本参数包括哪些内容？1．试述主轴液体静压滑动轴承的工作原理。1．试述主轴液体静压滑动轴承的工作原理。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e。油腔3间隙减小，即h he间隙液阻增大，3-10-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。动力参数：包括机床驱动的各种电动机的功率或转矩。非接触式刀具识别装置有何特点常用哪两种识别法长、反响速度快，适用于高速、换刀频繁的工作场合。2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？时，就不能充分利用中间空间；；故刀库空间利用率比悬挂式高〔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N件转速较高，依据公式M9550nM较小，尺寸小些；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。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，以便节约变速箱的造价，削减变速箱的外形尺寸。5．机床主传动系统设计中，扩大变速范围的方法有哪些？增加变速组；是扩大变速范围最简洁的方法，但增加的变速组的级比指数不得不小于理论值，导致局部转速重复。噪声和发热及避开超速现象。承受双公比的传动系统分析推导--11-流量减小，节流器T的压力降削减，因供油压力p是定值，故油腔压力p随着3 s 3增大；1h1

he间隙液阻减小，流量增大，节流器Tp1随着减小；3两者的压力差pp3

p，将1主轴推回中心以平衡外载荷F。 yj

相对于参考坐标 ziOiZi90°再绕Xj轴转90°然后平移。求齐次变换矩阵[iT]。j

oj xjj-3jz5 oi yizj 4xi答：1[iT

]

图1.坐标系Oj系O1100401001000010010310000010100

43j 0 0 1 50 0

1 00 1 0 0

1 0 50 0 0 10

0 0 10 0

0 1

0 0 1Z=2×3×2分析，3 2 6该传动系统有何特点？可以承受的最大公比是多少？如承受双速电机时，公比应为多少？〔1〕无根本组，双公比，上下各空一级转速。r3

x

(P1)6(21)8，1.4133r33电

x(P1)3(21)2，1.26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n

=15001500/750r/min

max〔1〕．写出构造式〔2〕．求出公比〔3〕．验算最终变速组的变速范围〔4〕．安排降速比〔5〕．画出转速图答：〔1〕构造式：12231500

32332(2)公比：r电

750

x(p1)3(21)2；

1.26〔3〕最终变速组的变速范围rx(p1)1.266(21)48 合格安排降速比R nmaxn nmin

；n

min

n 1500 z1 1.26121

电 Ⅰ Ⅱ Ⅲr/min1 1 1 1

111n电nmin

750 1.268 8 2 2 4118〔5〕绘制转速图

承受双速电机的车床主传动系统机器人设计计算

]。0,m

ym zmy3c3 z3mom3y2 a2 o3z21o 22c1 o1θx1θz1 10c0o0 x0图4.关节机器人答：[T0,m

][0T1

][T1

][1T2

][T2

][2T3

][T3

][3T ]m1 0 1

0 0C0 0S1

S 1C

01 0 0 000 C S 0 1 1

1

1

式中：0 0 1 c0 0 0 0 0

1 00 S 1

C c1 1 10