机械制造装备设计习题

1.钻床的主运动参数为主轴的转速，品的主参数应尽可能采纳优先数系。

2.帮助支承和可调支承的区分帮助支承起定位作用，可调支承不起定位作用。

3.产品系列化设计的“三化”是指系列化、标准化、通用化.

4.磨床的主运动是指砂轮的回转运动。

5.主轴的变速范围是指主轴的盘大叠速与最小转速的比值。

6.有级变速主轴转速一般按等比级数排列。

7.进给系统中，各传动件的计算转速是最高转速。

8.机床支承件常用的材料是铸铁°

9.设计分级变速箱时，变速箱公比取大于电动机的恒功率调速范围，变速箱结构简洁，主传动系功

率特性图缺口。

10.专用机床夹具至少必需由定位装置、夹紧装置和底座三个基本部分组成。

11.在夹具中采纳偏心轮夹紧工件比用螺旋压板夹紧工件的动作但其自锁性要比后者差。

12.料仓式上料装置的基本组成是料仓,隔料器,上料器,上料杆和卸料杆°

13.在选择机床主轴滚动轴承时,后轴承精度常比前轴承精度—。

14.磨床运动功能图的运动功能式为W/CfZfXfBaCp/T。

15.无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实心截面的_垄，圆形截面的抗扭刚度比方形截

面大，抗弯刚度比方形截面_小-o

二、计算题:(10%)

工件定位的三种方案如图所示,要求加工表面DB距孔尺寸为A,试分析计算各种定位方案的定位误差?哪

种定位方案较好？

Z

O

+OI

O

I

解:(1)4)=0.4+0.17/2sin45c=0.52〃叼

(2)AD=0.4+0.17/2=0.485mm

(3)AD=0.4+(0.17+0.17+0.08)=0.82mmB方案较好。

三、分析题：(15%)

设计升降台铳床主传动系统,(p=1.41,主轴转速为n=45~2000r/niin,电动机转速为%i=1440r/min。

(1)写出结构式(2)画出转速图

1.答:十二级转速为：

45r/min,63r/min,90r/min,125r/min,180r/min,250r/min,355r/min,500r/min,710r/min,

lOOOr/min,1400r/min,2000r/min

12=31X23X26

2.某机床主轴的转速图如图所示，若主轴计算转速为160r/min,要求确定各中间传动轴及各齿轮的计算

转速。

答：1）各传动轴的计算转速：

IV轴的计算转速为160i7min,ID轴的计算转速为160r/min,II轴的计算转速为250r/minI轴的计算转

速为630r/min。

2）齿轮的计算转速：

IH-IV轴之间,Zu齿轮为250r/min,II-HI之间，Z7齿轮为400r/min,I-11轴之间,Z1齿轮为630

r/min。

四、问答题：（55%）

1.如图所示，传动轴二端是什么轴承,轴向力如何传递?轴承间隙如何调整？（8酚

答:轴的二端用的是圆锥滚子轴承，轴向载荷由二端承受，通过轴、轴承内圈、轴承外圈、箱盖传到箱体。

通过调整螺钉2,压盖1及锁紧螺母3来调整滚子轴承的间隙。

2.说明下图背轮机构避开高速空转的措施。（7%）

4.指出图中的设计有什么不正确的地方,并提出改进意见。（8%）

5.CNC型车床主轴部件如下图，前后轴承采纳什么轴承?轴向载荷如何承受?这种配置的主轴部件适用于什

么场合?为什么？（8%）

答：主轴前支承采纳双列圆柱滚子轴承承受径向载荷和角接触双列球轴承承受二个方向的轴向载荷,后

支承采纳双列圆柱滚子轴承承受径向载荷,这种轴承配置适用于中等转速和切削负荷较大,要求刚度高

的机床。

6.说明块状零件的自动定向方法。（6%）

答：二次定向，第一次定向零件进入定向沟（2分）其次次定向通过档板，使工件定向为短圆柱向下。

表3・5标准公比程

<p1.061.121.261.411.581.782

rro9T62orionorib20rib

75yno423空啖2

5.7%ii%21%29%37%44%50%

与1.06关系I.0611.0621.0641.066I.0681.06'°1.0612

表3-6标准数列

12481631.563125250500100020004000800()

1.062.124.258.51733.5671322655301060212042508500

1.122.244.59.01835.5711402805601120224045009000

1.182.364.759.51937.5751503006001180236047509500

1.252.55.01020408016031563012562500500010000

1.322.655.310.621.242.58517033567013202650530010600

1.42.85.611.222.4459018035571014002800560011200

1.53.06.011.823.647.59519037575015003000600011800

1.63.156.312.5255010020040080016003150630012500

1.73.356.713.226.55310621242585017003350670013200

1.83.557.114285611222445090018003550710014100

1.93.757.51530601182364759501900375075001500()

一、填空题

1、工件表面的形成原理是：通过机床上刀具与工件的相对运动而形成.

2.机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块化设计（组合设计）等三大类型。装备系列化产品中的“基

型产品”通常采纳创新设计方法完成。

3、扩大机床传动系变速范围的方法有增加变速组、采纳背轮机构、采纳双公比的传动系、采纳分支机构四种

方法。

4、牢靠度是牢靠性的度量化指标，是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定任务的概率。

5、进给传动系设计应满意的基本要求包括：具有足够的静刚度和动刚度、具有良好的快速响应性、抗振性好、具有足

够宽的谎速范围、进给系统的传动精度和定位精度高,结构简洁，加工和装配工艺性好。

6、主轴部件的传动方式有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动。

7、机械制造过程是从原材料开头，经过热、冷加工，装配成产品，对产品进行调试和检测、包装和发运的

全过程，所使用的装备类型繁多，大致可划分为加工装备、工艺装备、仓储传送装备和帮助装备四大类。

8、在主变速传动系中，扩大传动系变速范围的方法有增加变速组；采纳背轮机构；采纳双公比的传动系；采纳分支

传动。

9、在40度角接触球轴承、双列短圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力轴承中，同时能承受径向力和轴向载荷的轴承

有角接触轴承、圆锥滚子轴承,只能承受径向载荷的轴承有双列圆柱滚子轴承，只能承受轴向载荷的轴承有

力轴承,

10、机床运动安排式和机床运动功能式的区分在于是否确定“接地”位置；对机床运动安排式进行评价时，通常

依据“避重就轻”的原则进行评价。

二、简答题

1、请简述主变速传动系设计的一般原则。

答：1,传动副前多后少原则

主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的移动件转速较高，传递的转矩较小，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，尺寸就较大。因此在制定主变速传动系时，应尽可能将传动副

较多的变速组支配在前面.，传动副数少的变速组放在后面.，使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸

小一些，以便节约变速箱的造价，削减变速箱的形状尺寸。

2.传动挨次与扩大挨次相全都的原则

变速组的扩大挨次与传动挨次全都，即基本组在最前面，依次为第一扩大组，其次扩大组，各变速组的变速范围

渐渐扩大。

假如不满意该原则，则在传递相同功率的状况下，受的转矩更大，传动件的尺寸更大，从而影响变速箱的造价和

形状尺寸。

3.变速组的降速要前慢后快,中间轴的转速不宜超过电动机的转速

从电动机到主轴之间的总趋势是降速传动，在安排各变速组传动比时，为使中间传动轴具有较高的转速，以削减传动

件的尺寸，前面的变速组降速要慢些，后面变速组降速要快些，也就是露田之成小之外.。但是，中间轴的转速不应过

高，以免产生振动、发热和噪声。通常，中间轴的最高转速不超过电动机的转速。

2、机床主传动系的传动方式主要有哪两种？其各自的特点是什么？

答：主要有集中传动方式和分别传动方式

L集中传动方式

1)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，称为集中传动方式。

2〕通用机床中多数机床的主变速传动系都采纳这种方式。适用于一般精度的大中型机床，结构紧凑，便「实现

集中操纵，安装调整便利。缺点是运转的传动件在运转过程中所产生的振动、热量，会使主轴产生变形，使主轴回转

中心线偏离正确位置而直接影响加工精度。

2,分别传动方式

1)主传动系中的大部分的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，称为分别传动方式。

2)特点是变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传给或少传给主轴，从而削减主轴的振动和热变形，

有利于提高机床的工作精度。运动由皮带经齿轮离合器直接传动，主轴传动链短，使主轴在高速运转时比较平稳，

空载损失小；当主轴需作低速运转时，运动则由皮带轮经背轮机构的两对降速齿轮传动后，转速显著降低，达到扩

大变速范围的目的。

3、在机械制造装备设计中，模块化设计的主要优点有哪些？

答：

(1)便于专心技术设计性能更好的模块，取代原有旧的模块，提高产品的性能，组合出功能更完善、性能更先

进的组合产品，加速产品的更新换代；

(2)只需要更换部分模块，或设计制造个别模块和专用部件，便可快速满意用户提出的特别订货要求，大大缩

短设计和供货周期；

(3)有利于采纳成组加工等先进工艺，有利于组织专业化生产，既提高质量，又降低成本；

(4)模块系统中大部分部件由模块组成，设施如发生故障，只需要更换相关模块，维护修理更为便利，对生产

影响少。

三、分析题（本大题共3小题，各小题分别为10分、10分、16分，共36分）

1、某数控车床，主轴最高转数〃皿=3000r/min,最低转数/为〃=35r/min,计算转速〃,产180r/min,采纳直流电动机,

电动机他额定转速为〃产1500r/min,最高转速为4000r/min,试设计分级变速箱的传动系统，画出其转速图。

解：Rn=3000/180=16.67,

Rd=4000/1500=2.67,Rn=①E

取Z=2,0=16.67/2.67=6.24

转数图

2、简述速度型、刚度型、刚度速度型主轴轴承配置

形式的特点，并指出下图为哪种配置形式。

答：

1）速度型。主轴前后轴承都采纳角接触球轴承（两联或三联）