關慧貞和馮辛安主編╲t《機械制造裝備設計》 第三版課后習題詳細答案╲t 機械工業(yè)出版社

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1、《機械制造裝備設計》關慧貞第三版課后習題答案 1-1 為什么說機械制造裝備在國民經濟發(fā)展中起著重要的作用？ 制造業(yè)是國民經濟發(fā)展的支柱產業(yè)，也是科技技術發(fā)展的載體及使其轉化為規(guī)模生產力的工具和橋梁。裝備制造業(yè)是一個國家綜合制造能力的集中表現(xiàn)，重大裝備研制能力是衡量一個國家工業(yè)化水平和綜合國力的重要標準。 1-2 機械制造裝備與其他工業(yè)化裝備相比，特別強調應滿足哪些要求？為什么？ 柔性化 精密化 自動化 機電一體化 節(jié)材節(jié)能 符合工業(yè)工程要求 符合綠色工程要求 1-3 柔性化指的是什么？試分析組合機床、普通機床、數(shù)控機床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)的柔性化程度。其柔性表現(xiàn)在哪里？

2、 柔性化有倆重含義：產品機構柔性化和功能柔性化。 數(shù)控機床、柔性制造單元或系統(tǒng)具有較高的功能柔性化程度。在柔性制造系統(tǒng)中，不同工件可以同時上線，實現(xiàn)混流加工。組合機床其柔性表現(xiàn)在機床可進行調整以滿足不同工件的加工。 1-7 對機械制造裝備如何進行分類？ 加工裝備：采用機械制造方法制造機器零件的機床。 工藝裝備：產品制造是用的各種刀具、模具、夾具、量具等工具。 倉儲運輸裝備：各級倉庫、物料傳送、機床上下料等設備。 輔助裝備：清洗機和排屑裝置等設備。 1-9 機械制造裝備設計有哪些類型？他們的本質區(qū)別是什么？ 類型：創(chuàng)新設計、變型設計和模塊設計 1-12

3、哪些產品宜采用系列化設計方法？為什么？有哪些優(yōu)缺點? 系列化設計方法是在設計的某一類產品中，選擇功能、結構和尺寸等方面較典型產品為基型，運用結構典型化、零部件通用化、標準化的原則，設計出其他各種尺寸參數(shù)的產品，構成產品的基型系列。 優(yōu)點：1）用較少品種規(guī)格的產品滿足市場較大范圍的需求。 2）可以減少設計工作量，提高設計質量，減少產品開發(fā)的風險，縮短產品的研制周期。 3）可以壓縮工藝裝備的數(shù)量和種類，有助于縮短產品的研制周期，降低生產成本。 4）零備件的種類少，系列中的產品結構相似，便于進行產品的維修，改善售后服務質量。 5）

4、為開展變型設計提供技術基礎 缺點：用戶只能在系類型譜內有限的品種規(guī)格中選擇所需的產品，選到的產品，一方面其性能參數(shù)和功能特性不一定最符合用戶的需求。另一方面有些功能還可能冗余。 1-15 設計的評價方法很多，結合機械制造裝備設計，指出哪些評價方法極為重要，為什么？ 技術經濟評價 可靠性評價 人機工程學評價 結構工藝性評價 產品造型評價 標準化評價 2-1 機床設計應滿足哪些基本要求？其理由是什么? 工藝范圍、柔性、與物流系統(tǒng)的可親性、剛度、精度、噪聲、成產率自動化、成本、生產周期、可靠性、造型與色彩 2-4機床系列型譜的含義是什么？ 為了以最少的品種規(guī)格，滿足盡

5、可能多用戶的不同需求，通常是按照該類機床的主參數(shù)標準，先確定一種用途最廣、需要量較少的機床系列作為“基型系列”，在這系列的基礎上，根據(jù)用戶的需求派生出若干種變型機床，形成“變型系列”?！盎汀焙汀白冃汀睒嫵闪藱C床的“系類型譜”。 2-5機床的基本工作原理是什么？ 通過刀具與工件之間的相對運動，由刀具切除工件加工表面多余的金屬材料，使工件具有要求的幾何形狀和尺寸。 2-7 工件表面發(fā)生線的形成方法有哪些？ 軌跡法、成形法、相切法、展成法 2-20 機床的主參數(shù)及尺寸參數(shù)根據(jù)什么確定？ 通用機床的主參數(shù)和主參數(shù)系列國家已制訂標準，設計時可根據(jù)市場的需求在主參數(shù)系

6、列標準中選用相近的數(shù)值。專用機床的主參數(shù)是以加工零件或被加工面的尺寸參數(shù)來表示，一般也參照類似的通用機床主參數(shù)系列選取。 2-23 機床主傳動系都有哪些類型？由哪些部分組成？ 按驅動主傳動的電動機類型：交流電動機驅動、直流電動機驅動 按傳動裝置類型：機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合 按變速的連續(xù)性：分極變速傳動、無極變速傳動 主傳動系一般由動力源（如電動機）、變速裝置及執(zhí)行件（如主軸、刀架、工作臺），以及開停、換向和制動機構等部分組成。 26、某車床的主軸轉速n=40~1800r/min ，公比電動機的轉速，試擬定結構式，轉速圖；確定齒輪的齒數(shù)、帶輪的

7、直徑；演算轉速誤差；畫出主傳動系統(tǒng)圖。 解： 該主軸的變速范圍為: 根據(jù)變速范圍、公比可求變速的級數(shù) 擬定結構式 級數(shù)為12的傳動副數(shù)為2或3的傳動方案有以下幾種： 根據(jù)級比規(guī)律和傳動副前多后少、傳動線前密后疏的的原則確定 查表可獲得12級轉速為 40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800 作轉速圖如下：

8、 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 1800r/min 1440r/min 電 I II III IV 符合要求 符合要求 最后擴大組的變速范圍：符合要求 帶輪的直徑計算（因功率參數(shù)等不詳僅舉例說明）：查表取小帶輪的基準直徑為125mm 則大帶輪直徑 取0.015 197mm 查表取大帶輪的基準直徑為200mm 齒輪齒數(shù)的確定：I II

9、 軸之間的傳動副共有3對 傳動比為 1:1 1:1.41 1:2 如果采用模數(shù)相同的標準齒輪， 則三對傳動副的齒輪和相同 查表可得 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 1440r/min 電 I II III IV 取 可以確定 三個傳動副的齒數(shù)為 1800r/min 1：1傳

10、動副 36 36 1：1.41傳動副 30 42 1：2傳動副 24 48 同理可確定II III 軸的齒數(shù)和取 84 1：1傳動副齒數(shù)取 42 42 1：2.82傳動副齒數(shù)取22 62 III IV之間的傳動副齒數(shù)和取 90 2：1的傳動副齒數(shù)取 60 30 1：4的傳動副齒數(shù)取 18 72 轉速誤差的計算 主軸各級轉速所獲得的實際轉速按下面的公式計算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 理論轉速 40 56 80 112 160 224

11、 315 450 630 900 1250 1800 實際轉速 39.32 56.17 78.64 110.81 158.30 221.63 314.56 449.38 629.13 886.5 1266.43 1773 轉速誤差率（%） 1.70 0.31 1.70 1.06 1.06 1.06 0.14 0.14 0.14 1.5 1.31 1.5 允許誤差： 根據(jù)上表可知轉速誤差率在允許的范圍內 繪制傳動系統(tǒng)圖如下： 36 24 30 36 48 42 42 22

12、 42 62 60 18 30 72 1440r/min 27、某機床主軸轉速n=100~1120r/min ，轉速級數(shù)，電動機的轉速，試設計該機床的主傳動系，包括擬定結構式和轉速圖，畫出主傳動系統(tǒng)圖。 1.41 查表可獲得8級轉速為 100，140，200，280，400，560，800，1120 擬定8級轉速的結構式： 根據(jù)級比規(guī)律和傳動副前多后少、傳動線前密后疏的的原則確定

13、 100 140 200 280 400 560 800 1120 1440r/min 電 I II III IV 符合要求 符合要求 最后擴大組的變速范圍：符合要求 帶輪的直徑計算（因功率參數(shù)等不詳僅舉例說明）：查表取小帶輪的基準直徑為125mm 則大帶輪直徑 取0.015 221.625mm 查表取大帶輪的基

14、準直徑為224mm 齒輪齒數(shù)的確定：I II 軸之間的傳動副共有2對 傳動比為 1:1 1:1.41 如果采用模數(shù)相同的標準齒輪， 則三對傳動副的齒輪和相同 查表可得 取 可以確定 兩個傳動副的齒數(shù)為 1：1傳動副 24 24 1：1.41傳動副 20 28 同理可確定II III 軸的齒數(shù)和取 60 1：1傳動副齒數(shù)取 30 30 1：2傳動副齒數(shù)取20 40 III IV之間的傳動副齒數(shù)和取 72 1.41：1的傳動副齒數(shù)取 42 30 1：2.82的傳動副齒數(shù)取 19 53 轉速誤差的計算 主軸各級轉速所獲得的實際轉速

15、按下面的公式計算 1 2 3 4 5 6 7 8 理論轉速 100 140 200 280 400 560 800 1120 實際轉速 100.98 141.25 201.78 282.49 394 551.6 788 1103.2 轉速誤差率（%） 0.89 0.89 0.89 0.89 1.5 1.5 1.5 1.5 允許誤差： 根據(jù)上表可知轉速誤差率在允許的范圍內 繪制傳動系統(tǒng)圖如下： 20 24 28 30 20 30 40 42 19 30 53 1440

16、r/min 24 28試從，級變速機構的各種傳動方案中選出最佳方案，并寫出結構式，畫出轉速圖和傳動系統(tǒng)圖。 轉速不重復的方案： 轉速重復的方案 等 根據(jù)級比規(guī)律和傳動副前多后少、傳動線前密后疏的的原則確定 也可選擇轉速重復的方案。 假定最小轉速為31.5r/min 查表可得各級轉速為31.5， 40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600。

17、 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600r/min 1440r/min 電 I II III IV 31.5 40 50 63 80 100

18、 符合要求 符合要求 最后擴大組的變速范圍：符合要求 帶輪的直徑計算（因功率參數(shù)等不詳僅舉例說明）：查表取小帶輪的基準直徑為125mm 則大帶輪直徑 取0.015 221.625mm 查表取大帶輪的基準直徑為224mm 齒輪齒數(shù)的確定：I II 軸之間的傳動副共有2對 傳動比為 1:1 1:1.25 1:1.6 如果采用模數(shù)相同的標準齒輪， 則三對傳動副的齒輪和相同 查表可得 取 可以確定 三個傳動副的齒數(shù)為 1：1傳動副36 36 1：1.25傳動副 32 40 1：1.6傳動副

19、 28 44 同理可確定II III 軸的齒數(shù)和取 84 1：1傳動副齒數(shù)取 42 42 1：2傳動副齒數(shù)取28 56 1：4傳動副齒數(shù)取17 67 III IV之間的傳動副齒數(shù)和取90 2：1的傳動副齒數(shù)取 60 30 1：4的傳動副齒數(shù)取 18 72 32 28 36 28 56 42 17 60 18 30 40 44 36 42 56 67 72 1440r/min 轉速誤差的計算 主軸各級轉速所獲得的實際轉速按

20、下面的公式計算 1 2 3 4 5 6 7 8 9 理論轉速 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 實際轉速 31.81 39.98 49.99 62.68 78.8 98.5 125.36 157.6 197 轉速誤差率（%） 0.98 0.03 0.03 0.51 1.5 1.5 0.29 1.5 1.5 10 11 12 13 14 15 16 17 18 理論轉速 250 315 400 500 630 800 1000 12

21、50 1600 實際轉速 254.47 319.90 399.88 492.5 630.4 788 1002.9 1260.8 1576 轉速誤差率（%） 1.79 1.51 1.5 0.03 0.635 1.5 0.29 0.864 1.5 允許誤差： 根據(jù)上表可知轉速誤差率在允許的范圍內 29、用于成批生產的車床，主軸轉速45~500r/min，為簡化機構選用雙速電機，n電=720r/min 和1440r/min，試畫出該機床的轉速度和傳動系統(tǒng)圖。 采用雙速電機時公比一般取1.41和1.26 本例中取1.41 查表可

22、獲得8級轉速為45，63，90，125，180，250，360，500 擬定8級轉速的結構式： 選用多速電機是將多速電機作為第一擴大組放在傳動式前面基本組放在第一擴大組的后面 因此確定最后的結構式為 I軸的帶輪轉速為720r/min 查表取小帶輪的基準直徑為125mm 則大帶輪直徑 取0.015 246.25mm 查表取大帶輪的基準直徑為250mm

23、 45 63 90 125 180 250 360 500 1440r/min 電 I II III 720 1000 1440 720r/min 符合要求 符合要求 最后擴大組的變速范圍：符合要求 齒輪齒數(shù)的確定：I II 軸之間的傳動副共有2對 傳動比為 1:2 1:2.82 如果采用模數(shù)相同的標準齒輪， 則三對傳動副的齒輪和相同 查表可得 取 可以確定 三個傳動副的齒數(shù)為 1：2傳動副23 46 1： 2.82傳動副 18 51 同理可確

24、定II III 軸的齒數(shù)和取 72 1.41：1傳動副齒數(shù)取 42 30 1：2.82傳動副齒數(shù)取19 53 23 18 46 19 42 30 53 1440r/min 51 720r/min 轉速誤差的計算 主軸各級轉速所獲得的實際轉速按下面的公式計算 1 2 3 4 5 6 7 8 理論轉速 45 63 90 125 180 250 360 500 實際轉速 44.87 63.56 89.73 127.12 175.21

25、 248.22 350.43 496.44 轉速誤差率（%） 0.297 0.89 0.297 1.7 2.66 0.71 2.66 0.71 允許誤差： 根據(jù)上表可知轉速誤差率在允許的范圍內 33、某數(shù)控機床，主軸最高轉速，最低轉速，計算轉速為，采用直流電動機，電動機功率=15kw，電動機的額定轉速，最高轉速為，試設計分級變速箱的傳動系，畫出轉速圖和功率特性圖，以及主傳動系統(tǒng)圖。 主軸要求的很功率范圍為 電機所能達到的恒功率范圍 取 =4.06 取Z=4 機械分級結構式可寫作

26、 4500 4000 4000 2000 320 2000 1500 1333 1333 1000 1000 667 667 500 500 360 333 167 167 160 80 40r/min 40 3.6KW 15KW 電機的恒功率范圍為1500~4500r/min 經過1:1.125 1:1 1:1 三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為1333~4000r/m

27、in(紅色) 經過1:1.125 1:2 1:1 三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為667~2000r/min(黑色) 經過1:1.125 1:1 1:4 三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為333~1000r/min(綠色) 經過1:1.125 1:2 1:4 三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為167~500r/min(藍色) 四段之間互有搭接 40~167r/min用的是電機的恒轉矩段 40r/min的主軸轉速對應的電機的轉速為 40r/min的主軸轉速對應的電機消耗的功率為

28、 15KW 直流電機 制動與測速 機構 45 72 45 45 18 脈沖發(fā)生器 30 72 45 40 30 20 2-36 進給傳動與主傳動相比較，有哪些不同點？ 1）進給傳動是恒轉矩傳動 2）進給傳動系中各傳動件的計算轉速是其最高轉速 3）進給傳動的轉速圖為前疏后密結構 4）進給傳動的變速范圍 5）進給傳動系采用傳動間隙消除機構 6）快速空程傳動的采用 7）微量進給機構的采用 2-37進給伺服系的驅動部件有哪幾種類型？其特點和

29、應用范圍怎樣？ 步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機、直線伺服電動機 2-39 機床控制系統(tǒng)有幾種分類方法？是如何進行分類的？ 按自動化程度分類：手動、機動、半自動、自動控制系統(tǒng)。 按控制系統(tǒng)是否有反饋：開環(huán)、半閉環(huán)、閉環(huán)控制系統(tǒng)。 按控制方式和內容分類：時間控制、程序控制、數(shù)字控制、誤差補償控制和自適應控制 3-1 主軸部件應滿足哪些基本要求？ 旋轉精度、剛度、抗振性、溫升和熱變形、精度保持性 3-11 根據(jù)什么原則選擇支承件的截面形狀，如何布置支承件上的助板和助條？ 1）無論是方形、圓形或矩形，空心截面的剛度都比實心的大，而且同

30、樣的斷面形狀和相同大小的面積，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彎剛度和抗扭剛度都高。所以為提高支承件的剛度，支承件的截面應是中空形狀，盡可能加大截面尺寸，在工藝可能的條件下壁厚盡量薄一些。 2）圓（環(huán)）形截面抗扭剛度好于方形，抗彎剛度比方形低；以承受彎矩為主的支承件的截面形狀應取矩形，并以其高度方向為受彎方向；以承受轉矩為主的支承件的截面形狀取圓（環(huán)）形。 3）封閉截面的剛度遠遠大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。截面應盡可能設計成封閉形狀。 助板的布置取決去支承件的受力方向。 肋條置于支承件某一內壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振動，用來提高支承件的局部剛度。

31、3-12 提高支承件結構剛度和動態(tài)性能有哪些措施？ 提高支承件結構剛度的主要方法是：根據(jù)支承件受力情況合理的選擇支撐件的材料、截面形狀和尺寸、壁厚，合理的分布肋板和肋條。 提高動態(tài)性能的方法：1、改善阻尼特性2、采用新材料制造支承件 3-14 鑲條和壓板有什么作用？ 鑲條：鑲條用來調整矩形導軌和燕尾形導軌的側向間隙，鑲條應放在導軌受力較小的一側 壓板：壓板用來調整輔助導軌面的間隙，承受顛覆力矩，用配刮墊片來調整間隙 3-16提高導軌精度、剛度和耐磨性的措施 1）合理選擇導軌的材料和熱處理 2）導軌的預緊 3）導軌的良好潤滑和可靠防護 4）保證完全的液體潤滑，

32、用油膜隔開相接觸的導軌面，加大導軌的接觸面和減輕負載，爭取磨損要使摩擦面上的壓力分布均勻。導軌的形狀尺寸要盡可能對集中負載對稱。 3-21 加工中心上刀庫的類型有哪些？ 鼓輪式刀庫、鏈式刀庫、格子箱式刀庫和直線式刀庫 3-23 典型換刀機械手有哪幾種？各有何特點？適用范圍如何？ 1）單臂雙手爪型機械手：這種機械手的拔刀、插刀動作都由液壓動作來完成，根據(jù)結構要求，可以采取液壓缸動、活塞固定；或活塞動、液壓缸固定的結構形式。這種液壓缸活塞的密封松緊要適當，太緊了往往影響機械手的正常動作，要保證既不漏油又使機械手能靈活動作。 2）雙臂單手爪交叉型機械手：應用有JCS—013型臥

33、式加工中心 3）單臂雙手爪且手臂回轉軸與主軸成45°的機械手：這種機械手換刀動作可靠，換刀時間短，但對刀柄精度要求高，結構復雜，聯(lián)機調整的相關精度要求較高，機械手離加工區(qū)較近。 4)手抓。 5）鉗形杠桿機械手。 5-2 機床夾具的組成有哪些部分？ 定位元件及裝置、夾緊元件及裝置、導向及對刀元件、機床連接元件、夾具體、其它元件及裝置 5-3 何謂六點定位原理？何謂定位的正常情況和非正常情況？他們各包括哪些方面？ 原理：采取適當約束措施，消除工件的六個自由度，實現(xiàn)工件定位。 定位的正常情況：根據(jù)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

34、完全定位） 定位的非正常情況 1）欠定位：需要限制的自由度沒有完全被限制 　 2）過定位：某個自由度被兩個或兩個以上的約束重復限制 5-7 加緊和定位有何區(qū)別？對夾緊裝置的基本要求有哪些？ 工件通過夾具上的定位元件獲得正確的位置，稱為定位 通過夾緊機構使工件的既定位置在加工過程中保持不變，稱為夾緊 基本要求：1)保證加工精度 2)夾具的總體方案應與年生產綱領相適應 3)安全、方便、減輕勞動強度 4)排屑順暢 5)機床夾具應有良好的強度、剛度和結構工藝性 5-10 使用夾具來加工工件時，產生加工誤差的因素有哪些方面？他們與零件的公差有何關

35、系？ 1）工件在夾具中的安裝誤差，它包括定位誤差和夾緊誤差 2）夾具在機床上對定誤差，指夾具相對于刀具或相對于機床成形運動的位置誤差。 3）加工過程中出現(xiàn)的誤差 第三項一般不易估算，夾具精度驗算是指前倆項的和不大于工件誤差的2/3為合格，定位誤差一般不大于工件誤差的1/3為合格。 6-1 試述物流系統(tǒng)設計的重要意義？ 要縮短生產周期，必須同時改善加工、檢驗、搬運、停滯等環(huán)節(jié)，尤其是搬運和停滯。雖然加工是制造生產價值的主作業(yè)，然而它對縮短整個系統(tǒng)生產周期的作用并不顯著。根據(jù)統(tǒng)計，在總經營費用中，20%~50%是無聊搬運費用，合理的物流設計可使這項費用至少減少10%~30%。 6-2

36、 物流系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)有哪些？物流系統(tǒng)設計時應滿足哪些要求？ 水平結構：由供應物流子系統(tǒng)、生產物流子系統(tǒng)、銷售物流子系統(tǒng) 垂直結構：管理層、控制層、作業(yè)層 滿足要求 1）應可靠地、無損傷地、快速實現(xiàn)物料流動； 2）具有一定的柔性； 3）盡量縮短裝卸工件的輔助時間及工序間流動路線； 4）盡量減少在制品積壓； 5）合理的物料（毛坯、在制品、產品）儲存量。 6-4 料倉式和料斗式上料裝置的基本組成及其根本區(qū)別是什么？ 料倉式上料裝置的組成：料倉、隔料器、上料器、上料桿、下料桿等部分。 料斗式上料裝置的組成：裝料機構：由料斗、攪動器、定向器、剔除器、分路器

37、 、送料槽、減速器等組成。 儲料機構：由隔料器、上料器等組成。 料斗式上料裝置和料倉式上料裝置的主要不同點在于，后者只是將已定向整理好的工件由儲料器向機床供料，而前者則可對儲料器中雜亂的工件進行自動定向整理再送給機床。 6-6 目前機床間工件傳輸裝置有哪幾種？ 托盤、隨行夾具、傳送裝置、有軌運輸小車、無軌運輸小車 6-7 為什么要采用隨行夾具？隨行夾具的三種返回方式各有什么特點？ 用于結構復雜或較軟的有色金屬工件 返回方式：有上方返回、下方返回、水平返回 6-8 常見的滾道式輸送裝置有哪些？其特點是什么？ 無動

38、力式滾子傳動機和動力式滾子傳動機 特點：具有結構簡單、工作可靠、安裝拆卸方便、易于維修、線路布置靈活等優(yōu)點。 6-11 自動化倉庫的基本類型有哪些？ 按貨架構造形式分類為單元貨格式、貫通式、水平循環(huán)式和垂直循環(huán)式。 6-12 堆垛機貨叉的工作原理是什么？ 堆垛機在巷道軌道上行走，其上的裝卸托盤可沿框架或立柱導軌上下升降，以便對準每一個貨格，取走或送入貨箱。 6-13 自動化倉庫的工作原理是什么？ 1）進庫2）傳送3）入庫4）出庫5）返回原始位置 6-14 工廠總體物流系統(tǒng)設計的基本步驟是什么？ 1）基本原始資料收集2）物流分析3）作業(yè)單位相互關系分析4）物流與作業(yè)單位的相互分

39、析5）面積設定6）面積相關圖解7）方案評價8）詳細布置 6-16 物流搬運裝備的選擇原則是什么？ 1）上下料時間要符合生產節(jié)拍的要求，縮短輔助時間，提高生產率 2）上下料工作力求穩(wěn)定，盡量減少沖擊，避免工作產生變形或損壞 3）上下料裝置要盡可能結構簡單，工作可靠，維護方便 4）上下料裝置應有一定的適用范圍，盡可能地滿足多種不同工件的上下料要求 7-1 什么是機械加工生產線？它的主要組成類型及特點有哪些？ 機械加工生產線：以機床為主要設備，配以相應的輸送裝置與輔助裝置，按工件的加工工藝順序排列而成的生產作業(yè)線。 機械加工生產線由加工裝備、工藝裝備、傳送裝備、輔助裝備和控制系統(tǒng)

40、組成 7-4 在擬定自動線工藝方案時應著重考慮哪些方面的問題？如何解決這些問題？ 1）工件工藝基準選擇 2）工件輸送基準的選擇 3)生產線工藝流程的擬定 4)選擇合理的切削用量 7-5 簡述生產節(jié)拍平衡和生產線分段的意義及相應的措施。 生產節(jié)拍平衡的意義：對生產的全部工序進行平均化，調整各作業(yè)負荷，以使個作業(yè)時間盡可能相近。 措施：1）作業(yè)轉移、分解與合并 2）采用新的工藝方法，提高工序節(jié)拍；3）增加順序加工工位；4）實現(xiàn)多件并行加工，提高單件的工序節(jié)拍 生產線屬于以下情況往往需要分段： 1）進行轉位和翻轉時，分段獨立傳送； 2）為平衡生產線的生產節(jié)拍，對限

41、制性工序采用“增加同時加工的工位數(shù)”時，單獨組成工段； 3）當生產線的工位數(shù)多時，一般要分段; 4）當工件加工精度要求較高時，減少工件熱變形 和內應力對后續(xù)工序的影響。 7-8 組合機床總體設計的內容有哪些？ 組合機床總體設計主要是繪制“三圖一卡”，就是針對具體的零件，在選定的工藝和結構方案的基礎上，進行組合機床總體方案圖樣文件設計。其內容包括：繪制被加工零件工序圖、加工示意圖、機床總聯(lián)系尺寸圖和編制生產率計算卡等。 7-9 簡述機械加工生產線的總體布局形式及特點。 機械加工生產線的總體布局形式由生產類型、工件結構形式、工件傳送方式、車間條件、工藝過程和生產綱領等因素決定。

42、 1）直接傳送方式 直線通過式、折線通過式、并聯(lián)支線形、框形、非通過式 2）帶隨行夾具方式 將工件安裝在隨行夾具上，傳送線將隨行夾具依次傳送到各工位。 3）懸掛傳送方式 主要適用外形復雜及沒有合適傳送基準的工件及軸類零件，且只是尺寸較小、形狀復雜的工件。 7-10 簡述柔性制造系統(tǒng)的概念、組成及類型。 柔性制造系統(tǒng)（FMS）是一個以網絡為基礎、面向車間的開放式集成制造系統(tǒng)，是實現(xiàn)CIMS的基礎 組成：1）加工子系統(tǒng)2）物流子系統(tǒng)3）控制子系統(tǒng) 類型：柔性制造裝置（FMU）、柔性加工單元（FMC）、柔性制造系

43、統(tǒng)（FMS）、柔性生產線（FPL）  第2章課后習題答案 1、 機床設計應滿足那些基本要求，其理由是什么？ 2、 機床設計的主要內容及步驟是什么？ 1、 確定結構原理方案 a、用途b、生產率 c、性能指標d、主要參數(shù)e、驅動方式f、結構原理g、成本及生產周期 2、 總體設計 a 、總體設計的內容 運動功能設計、基本參數(shù)設計、傳動系統(tǒng)設計、總體機構布局設計、控制系統(tǒng)設計 b 、總體方案綜合評價與選擇 c 、總體方案的設計修或優(yōu)化 3、 機構設計 4

44、、 工藝設計 5、 機床整機綜合評價 6、 定型設計 3、 機床設計的基本理論有哪些？其定義、原理、要求如何？ 1、 機床的運動學原理 定義：研究、分析和實現(xiàn)機床期望的加工功能所需的運動配置 原理：通過刀具與工件之間的相對運動，由刀具切除工件上多余的金屬材料，使工件具有要求的尺寸和精度的幾何形狀 2、 精度 定義：機床的精度包括幾何精度、傳動精度、運動精度、定位和重復定位精度、工作精度和精度保持性等 3、 剛度 定義:機床剛度指機床系統(tǒng)抵抗變形的能力。 4、抗振性 定義：機床抗振性指機床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力。 5、熱變形 產生原因：機床工作時受到內部熱源

45、（如電動機、液壓系統(tǒng)，機械磨擦副，切削熱）和外部熱源（如環(huán)境溫度，周圍熱源輻射等）的影響，使機床各部分溫度發(fā)生變化，因不同的材料的熱膨脹系數(shù)不同，機床各部分的變形不同，導致機床產生熱變形。 6、噪聲 噪聲：機床工作時產生各種不同的振動，這些不同頻率，不同振幅的振動將產生不同頻率、不同強度的聲音，這些聲音無規(guī)律地組合在一起即成為噪聲。 7、低速運動平穩(wěn)性 爬行：機床上有些運動部件，需要作低速或微小位移。當運動部件低速運動時，主動件勻速運動，被動件往往出現(xiàn)明顯的速度不均勻的跳躍式運動，即：時走時停，時快時慢的現(xiàn)象——爬行。 4、 機床系列型譜的含義是什么？ 機床系列型譜就是綜合地表明機

46、床產品規(guī)格參數(shù)的系列性與機構相似性的表 5、 機床的基本工作原理是什么？ 通過刀具與工件之間的相對運動，由刀具切除工件上多余的金屬材料，使工件具有要求的尺寸和精度的幾何形狀 6、 工件表面的形成原理是什么？ 任何一個表面都可以看成是一條曲線（或直線）沿著另一條曲線（或直線）運動的軌跡。這兩條曲線（或直線）稱為該表面的發(fā)生線，前者稱為母線，后者稱為導線。而加工表面的發(fā)生線是通過刀具切削刃和工件接觸并發(fā)生相對運動而形成的。 7、工件表面發(fā)生線的形成方法有哪些？ 發(fā)生線的形成的四種方法：軌跡法（描述法）、成形法（仿形法）、相切法（旋切法）、展成法（創(chuàng)成法）。 8、 工件表面的形成方法是

47、什么？ 是母線形成方法和導線形成方法的組合。因此，加工表面形成所需的刀具與工件之間的相對運動也是形成母線和導線所需相對運動的組合。 9、機床的運動功能有哪些？ 10、機床的主運動與形狀創(chuàng)成運動關系如何？進給運動與形狀創(chuàng)成運動的關系如何？ 成形運動：完成一個表面的加工所必需的最基本的運動 成形運動分為：1、主要運動：它是切除加工表面上多余的金屬材料的主要運動，運動速度 高 2、形狀創(chuàng)形運動：它的功能是用來形成工件加工表面的發(fā)生線。 當形狀創(chuàng)形運動中不包含主運動“形狀創(chuàng)形運動”與“進給運動”兩詞等價； 當形狀創(chuàng)形運動

48、中包含主運動“形狀創(chuàng)形運動”與“成形運動”兩詞等價。 11、機床上復合運動、內聯(lián)系傳動鏈、運動軸的聯(lián)動的含義及關系如何？ 復合運動：與其它運動之間有嚴格的運動關系。 內聯(lián)系傳動鏈：傳動鏈的兩個末端件的轉角或位移量之間如果有嚴格的比例關系要求，這樣的傳動鏈稱為內聯(lián)系傳動鏈 運動軸的聯(lián)動：各運動軸之間由一定的比例關系實現(xiàn)共同運動 關系：對機械傳動的機床來說，復合運動是通過內聯(lián)系傳動系來實現(xiàn)的。對于數(shù)控機床，復合運動是通過運動軸的聯(lián)動來實現(xiàn)的 12、機床運動功能法案設計的方法及步驟如何？ 1、工藝分析 對所設計的機床的工藝范圍進行分析（普通機床，加工對象為工件群，選幾個典型工件進行

49、分析） 選擇確定加工方法（同一個表面有多種加工方法） 2、選取坐標系 坐標系的規(guī)定：用直角坐標系，沿X、Y、Z軸的直線運動符號及運動量仍用X、Y、Z表示，繞X、Y、Z軸的迴轉運動用A、B、C表示，其運動量用 α、β、γ 表示。 3、 寫出機床運動功能式 方法：左邊寫工件W、右邊寫刀具T、中間寫運動，按運動順序排列，用“/”分開 4、畫出機床運動功能圖 運動功能圖：是將機床的運動功能式用簡潔的符號和圖形表達出來，是機床傳動系統(tǒng)設計的依據(jù)。 5、繪制機床傳動原理圖 機床的運動功能圖只表示運動的個數(shù)、形式、功能及排列順序，不表示運動之間的傳動關系。 傳動原

50、理圖：表示動力源與執(zhí)行件，不同執(zhí)行件之間的運動及傳動的關系圖。 13、數(shù)控機床的坐標系如何選?。? 數(shù)控機床的坐標系采用右手直角笛卡爾坐標系，規(guī)定直角坐標X、Y、Z三者的關系及其正方向用右手定則制定。 標準規(guī)定：平行于主軸的坐標軸為Z軸，取刀具遠離工件的方向為正向（+Z），X軸為水平方向，且垂直于Z軸。 14、機床運動功能式和運動功能圖表達的含義是什么？ 運動功能式表示機床的運動個數(shù)、形式（直線運動X、Y、Z或迴轉運動A、B、C）、功能（主運動p、進給運動f、非成形運動a）及排列順序。 運動功能圖：是將機床的運動功能式用簡潔的符號和圖形表達出來，是機床傳動系統(tǒng)設計的依據(jù)

51、 15、虛擬軸機床的原理是什么？有哪些特點？ 虛擬軸機床又稱并聯(lián)機床 ,實質上是機器人技術和機床技術相結合的產物。 特點：1、優(yōu)點：比剛度高、響應速度快及運動精度高。 　　 2. 缺點：運動空間小、空間可轉角度（靈活性）小、開放性差 17、機床的傳動原理如何表現(xiàn)？它與機床運動功能圖的區(qū)別是什么？ 傳動原理圖：表示動力源與執(zhí)行件，不同執(zhí)行件之間的運動及傳動的關系圖。 機床的運動功能圖只表示運動的個數(shù)、形式、功能及排列順序，不表示運動之間的傳動關系。 18、機床運動分配式的含義是什么？ 運動功能分配設計是確定運動功能式中“接地”的位置，用“·”符號表示，“·”符號左側的

52、運動由工件完成，右側的運動由刀具完成。機床的運動功能式中添加上“·”接地符號后，稱為運動分配式。 19、機床總體結構概略設計過程大致如何？ ①確定末端執(zhí)行件的概略形狀與尺寸。 ②設計末端執(zhí)行件與其相鄰的下一個功能部件的結合部的形式，概略尺寸選擇并確定導軌的類型及尺寸。 ③根據(jù)導軌接合部的設計結果和該運動的行程尺寸，同時考慮部件的剛度要求，確定下一個功能部件（即滑臺側）的概略形狀與尺寸。 ④重復上述過程，直到基礎支承件（底座、立柱、床身等）設計完畢。 ⑤若要進行機床結構模塊設計，可將功能部件細分成子部件，根據(jù)制造廠的產品規(guī)劃，進行模塊提取與設置。 ⑥初步進行造型與色彩設計。 ⑦機

53、床總體結構方案的綜合評價。 20、機床的主參數(shù)及尺寸參數(shù)根據(jù)什么確定？ 機床主參數(shù)：代表機床規(guī)格大小及反映機床最大工作能力的一種參數(shù)?！禛B/T15375-94 金屬切削機床型號編制方法》 尺寸參數(shù)—指機床的主要結構尺寸參數(shù),包括: ①與被加工件有關的尺寸： ②標準化工具或夾具的安裝面尺寸 21、機床的運動參數(shù)如何確定？驅動方式如何選擇？數(shù)控機床與普通機床確定方法有什么不同？ 1、主運動參數(shù) 迴轉式主運動的機床其主運動參數(shù)為主軸轉速 ① 最低（nmin）和最高（nmax）轉

54、速的確定 ②主軸轉速的合理排列 ③標準公比φ值和標準轉速數(shù)列 ④公比的選用 ⑤變速范圍Rn，公比φ和級數(shù)Z的關系 2、進給量的確定 3、變速形式與驅動方式選擇 驅動方式：電動機驅動、液壓驅動 驅動方式的選擇主要是根據(jù)機床的變速形式和運動特性要求來確定的。 數(shù)控機床一般采用伺服電動機無機變速形式 其他機床多采用有級變速形式或無極與有級變速的組合形式 22、機床的動力參數(shù)如何確定？數(shù)控機床與普通機床的確定方法有什么不同？ 動力參數(shù)：機床驅動的各種電動機的功率或扭矩。 通過類比法、相似機床試驗法和計算方法確定 對于數(shù)控機床的進給運動，伺服電動機按扭矩選擇

55、 23、機床主傳動系都有哪些類型？由哪些部分組成？ 1、按驅動主傳動的電動機類型 2、按傳動裝置類型 分機械傳動、液壓傳動、電氣傳動、以及它們的組合 3、按變速的連續(xù)性 分級變速傳動和無級變速傳動 24、什么是傳動組的級比和級比指數(shù)？常規(guī)變速傳動系的各傳動組的級比指數(shù)有什么規(guī)律？ 級比：指主動軸上同一點傳往被動軸相鄰兩傳動線的比值 或：變速組內相鄰傳動比之比，即較大的傳動比與相鄰的較小傳動

56、比之比 級比指數(shù)：級比中的指數(shù)Xi值，它的物理意義為相鄰兩傳動線與被動軸交點之間相距的格數(shù) 設計時要使主軸轉速為連續(xù)的等比數(shù)列，必須有一個變速組的級比指數(shù)為1，稱此變速組為基本組。基本組的級比指數(shù)用X0表示，X0=1，第二擴大組的作用是將第一擴大組擴大的變速范圍第二次擴大，其級比指數(shù)為X2等于基本組的傳動副數(shù)和第一擴大組傳動副數(shù)的乘積如有更多的變速組，則依次類推。 34、數(shù)控機床主傳動系設計有哪些特點？ 數(shù)控機床主傳動系設計特點：1、主傳動采用直流或交流電動機無級調速 2、數(shù)控機床驅動電動機和主軸功率特性的匹配設計

57、 3、數(shù)控機床高速主傳動設計 35、進給傳動系設計要能滿足的基本要求是什么？ 進給傳動系設計應滿足的基本要求： 1、足夠的靜剛度和動剛度。 2、良好的快速響應性，低速微量進給不爬行，運動平穩(wěn)，靈敏度高。 3、抗振性好，不會因摩擦自振而引起傳動件的抖動或齒輪傳動沖擊。 4、足夠的調速范圍：保證實現(xiàn)所要求的進給量，適應不同材料，不同刀具，不同零件要求的加工，傳遞較大扭矩。 5、傳動精度、定位精度要高。 6、結構簡單，加工、裝配工藝性好，調整維修方便，操縱輕便靈活。

58、 36、試述進給傳動與主傳動相比較，有哪些不同的特點？ 1、進給傳動是恒扭矩傳動（驅動進給運動的傳動件是恒扭矩傳動） 2、進給傳動系中各傳動件的計算轉速是其最高轉速 故各傳動件（包括軸和齒輪）受的扭矩為： Ti=T末·n末/ni=T末·ui 3、進給傳動的轉速圖為前疏后密結構 4、進給傳動的變速范圍 降 ，變速范圍Rn≤14 37、進給伺服系的驅動部件有哪幾種類型？其作用和應用范圍怎么樣？ 伺服驅動部件：1、步進電機：將電脈沖信號變換成角位移（或線位移）的一種機電式數(shù)模 轉換器

59、 適用于中、小型機床和速度季度要求不高的地方 2、直流伺服電機：一種能直接將電能轉化為直線運動機械能的電力驅動裝 置 常用于高速輕載的小型數(shù)控機床中 3、交流伺服電機：將電動機的電壓矢量或電流矢量作操作量，控制其幅值 和相位 常用于中小型數(shù)控機床 38、試述滾珠絲杠螺母機構的特點，其支撐方式有哪幾種？ 滾珠絲杠是將旋轉運動轉換成執(zhí)行件的直線運動的運動轉換機構 載荷特點：主要承受軸向載荷，對絲杠軸承的軸向精度和剛

60、度要求較高，采用角接觸軸承或 雙向推力園柱滾子與滾針軸承的組合。 滾珠絲杠的支承方式：1、一端固定，一端自由：用于短絲杠與豎直絲杠 2、 一端固定，一端簡支：用于較長的臥式安裝絲杠 3、兩端固定：用于長絲杠或高轉速，要求高抗壓剛度場合 第3章課后習題答案 1、主軸部件應滿足那些基本要求？ 主軸部件應滿足的基本要求： 1、旋轉精度：概念：主軸的旋轉精度是指裝配后，在無載荷、低速轉動的條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動。 影響因素：旋轉精度取決于主軸、軸

61、承、箱體孔等的制造、裝配和調整精度 徑向跳動影響因素：主軸軸頸的園度、軸承滾道及滾子園度、主軸及回轉件的動平衡。 軸向跳動影響因素：軸承支承端面，軸肩的垂直度，止推軸承的滾道及滾子誤差。 軸、徑向跳動影響因素：主軸主要定心面的軸、徑向跳動（錐孔誤差，mol精度。） 2、剛度：概念：主軸部件的剛度指其在外載荷作用下抵抗變形的能力 靜剛度：作用力是靜力引起的彈性變形 動剛度：作用力是交變力引起的彈性變形 影響因素：主軸的尺寸和形狀，滾動軸承的類型和數(shù)量、預緊和配置形式、傳動件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質量 3、抗振性：概念：抗振性指抵抗受迫振動和自激振動的

62、能力 影響因素：主軸部件的靜剛度，質量分布及阻尼 4、升溫和熱變形 5、精度保持性：概念 精度保持性指長期地保持其原始制造精度的能力 影響因素 磨損，主軸軸承、軸頸表面、裝夾工件刀具的定位表面的磨損 2、主軸軸向定位方式有哪幾種？各有什么特點？適用場合？ （1）前端配置 兩個方向的推力軸承都分布在前支承處 特點：在前支承處軸承較多，發(fā)熱大，升溫高；但主軸承受熱后向后伸，不影響軸向精度。 適用范圍：用于軸向精度和剛度要求較高的高精度機床或數(shù)控機床 （2） 后端配置 兩個方向的推力軸承都布置在后支承處。 特點：發(fā)熱小、溫度低，主軸受熱后向前伸長，影響軸向

63、精度 適用范圍：用于普通精度機床，立銑，多刀車床。 （3） 兩端配置 兩個方向的推力軸承分別布置在前后兩個支承處 特點：這類配置方案當主軸受熱伸長后，影響軸承的軸向間隙，為避免松動，可用彈簧消除間隙和補償熱膨脹 適用范圍：用于短主軸，如組合機床 （4） 中間配置 兩個方向的推力軸承配置在前支承的后側 特點：此方案可減少主軸的懸伸量，使主軸熱膨脹后向后伸長，但前支承結構復雜，溫升可能較高。 9、在支承件設計中，支承件應滿足那些要求？ 支承件應滿足的基本要求 1、有足夠的剛度和較高的剛度/質量比 2、較好的動態(tài)特性、較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼。 3、熱穩(wěn)定

64、性好，熱變形對機床加工精度的影響較小。 4、排屑通暢，吊運安全，良好的結構工藝性。 10、支承件常用的材料有哪些？有什么特點？ 1、鑄鐵 一般支承件用灰鑄鐵制成，鑄鐵鑄造性能好，容易獲得復雜結構的支承件，鑄鐵的內摩擦力大，阻尼系數(shù)大，使振動衰減的性能好，成本低。 2、鋼板焊接結構 用鋼板和型鋼等焊接支承件，制造周期短，可制成封閉結構，剛性好，便于產品更新和結構改進，且固有頻率比鑄鐵高，在同剛度情況下，可減輕重量。 3、 預應力鋼筋混凝土 主要用于制作補償移動的大型機械機身、底座、支柱等支承件。預應力鋼筋混凝土 支承件的剛度和阻尼比鑄鐵大幾倍，抗振性好，成本低。缺點是脆性大

65、，耐腐蝕性差，油滲入導致材質疏松 4、 天然花崗巖 性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，阻尼系數(shù)比鋼大15倍，耐磨性比鑄鐵高5~6倍，導熱系數(shù)和線脹系數(shù)小，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強，不導電，抗磁，與金屬不粘合，加工方便，通過研磨和拋光容易得到很高的精度和很低的表面粗糙度值 5、 樹脂混凝土（人造花崗巖） 剛度高；具有良好的阻尼性能，抗振性好；熱容量大，熱傳導率低，熱穩(wěn)定性高，密度小，質量小，可獲得良好的幾何形狀精度，表面粗糙度值較低，耐腐蝕性好，與金屬粘結性強。 11、根據(jù)什么原則選擇支承件的截面形狀，如何布置支撐件上的肋板和肋條？ 1、空心截面的剛度比實心大，故支承件用中空形狀 2

66、、圓環(huán)形截面抗扭剛度比方形好，而抗彎剛度比方形低 3、封閉截面的剛度大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度 肋板的布置取決于支承件的受力變形方向。 水平肋板：提高支承件水平面內彎曲剛度 垂直肋板：提高支承件垂直面內的彎曲剛度 斜向肋板：同時提高支承件的抗彎和抗扭剛度 肋條：一般配置在支承件某一內壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振動，提高局部剛度。 12、 提高支承件結構剛度和動態(tài)性能有哪些措施？ 提高支承件結構剛度的主要方法是：根據(jù)支承件受力情況合理的選擇支撐件的材料、截面形狀和尺寸、壁厚，合理的分布肋板和肋條。 提高動態(tài)性能的方法：1、改善阻尼特性2、采用新材料制造支承件 13、導軌設計中應滿足什么要求？ 導軌應滿足的基本要求 1、導向精度 指動導軌運動軌跡的準確度 2、承載能力大，剛度好，根據(jù)承受載荷的性質，方向和大小，合理選擇導軌的截面形狀和尺寸，使導軌有足夠的剛度，保證機床的加工精度。 3、精度保持性好，導軌原始精度喪失的主要原因是磨損 4、低速運動平穩(wěn) 動導軌作低速運動或