自学考试机械制造装备设计题集
《机械制造装备设计》模拟试题1
参考答案
一、选择（10分，每小题1分）
1．采用“少品种、大批量”的做法，强调的是“规模效益”，这种制造模式被称为[ A ]。
A. “传统模式”
B. “精益生产”
C. “敏捷制造”
D. “精益—敏捷—柔性”
2．利用工具电极与工件之间的放电现象从工件上去除微粒材料达到加工要求的机床，称为[ C ]。
A. 电火花线切割机床
B. 电解加工机床
C. 电火花加工机床
D. 电子束加工机床
3．利用一套标准元件和通用部件按加工要求组装而成的夹具，称为 [ A ]。
A. 组合夹具
B. 专用夹具
C. 成组夹具
D. 随行夹具
4．使用要求相同的零部件按照现行的各种标准和规范进行设计和制造，称为[ C ]。
A. 产品系列化
B. 结构典型化
C. 标准化
D. 零部件通用化
5．机床传动系统各末端执行件之间的运动协调性和均匀性精度，称为 [ C ]。
A. 几何精度
B. 运动精度
C. 传动精度
D. 定位精度
6．要求导轨导向性好，导轨面磨损时，动导轨会自动下沉，自动补偿磨损量，应选 [ B ]。
A. 矩形导轨
B. 三角形导轨
C. 燕尾形导轨
D. 圆柱形导轨
7．一个运动功能式为M
/ 的四自由度搬运机
XYZ
O/
器人是[ D ]。
A. 关节型机器人
B. 求坐标型机器人
C. 圆柱坐标型机器人
D. 直角坐标型机器人
8．一个料斗同时向几台机床供料时，一般使用[ D ]。
A.上料器
B. 隔料器
C.减速器
D. 分路器
9．磨床进给量的单位为[ C ]。
A.毫米/每转
B. 毫米/冲程
C.毫米/分钟
D. 转/分钟
10．机床主运动空转时由于传动件摩擦、搅油、空气阻力等原因使电动机消耗的一部分功率，称为[ C ]。
A.切削功率
B. 机械摩擦损耗功率
C.空载功率
D. 额定功率
二、填空（20分，每小题1分）
1．20世纪末，世界已进入_____知识_______经济时代。
2．加工后零件对理想尺寸、形状和位置的符合程度，称谓___加工精度______。
3．普通车床的主参数是在床身上的______最大回转直径______。
4．进行产品的系列设计一般从_____基型______产品开始。
5．机床___抗振能力_____是指机床在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。
6．快速运动电动机_____起动______时消耗的功率最大。
7．影响机械制造装备加工精度的因素很多，与机械制造装备本身有关的因素有几何精度、传动精度、运动精度、定位精度和___低速运动平稳性____等。
8．正常人人耳能够听到的最小声压称为听阈，其值等于____2×10-5____Pa。
9．国产的GGB型直线滚动导轨副由制造厂用选配_____不同直径钢球___的办法确定间隙或预紧。
10．导轨间隙常见压板、____镶条___来调整。 11．主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、___低速____转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和端面圆跳动。
12．在自动换刀装置中，蜗杆、蜗轮传动采用______单头双导程_______蜗杆消除啮合间隙。 13．在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和____柔性调整法_____两类方法。
14．用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，经过改变____垫片的厚薄_____来改变两螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除和预紧。 15．导轨的卸荷方式有___机械卸荷__、液压卸荷和气压卸荷。
16．在机器人关节坐标轴轴线位置的选取中，对于回转关节，取____ Z i _______与i 关节的轴线重合。
17．齐次坐标变换矩阵
]
[10T 是将
]
[10P 和
___[0
R 1]_____合写在一起表示。
18．在末端执行器上所夹持工件的角速度ω是所有回转关节的___角速度.R
____的矢量和。
19．升降台铣床的主参数是工作台工作面的宽
度，主要性能指标是工作台工作面的_____长度______。
20．各种类型机床对温升都有一定限制，如精密机床，连续运转条件下允许温升为___15~20℃_____。
三、问答（15分，每小题3分） 1．试述确定标准公比?的原则？
答：因为转速由m in
n 至m ax
n 必须递增，因此公比?应
大于1；（1分）
为了限制转速损失的最大值m ax
A 不大于50%，则相
应的公比?不得大于2，故21<
10
E =
?（1
E 为正整数）中取数；如
采用多速电动机驱动，一般电动机为（3000/1500）r/min 或（3000/1500/750）r/min ，故?也应在2
2
E =
?（2
E 为正整数）中取数。（1分）
2．试确定机床的最高转速m ax
n 和最低m in
n 转速？
答：按照典型工序的切削速度和刀具（工件）直径，可由下式算出机床的最高转速m ax
n 和最低m in
n
转速：
min
max
max 1000d v n π=
r/min （1分）
max
min min 1000d v n π=
r/min （1分）
式中m ax
v 、m in
v 可根据切削用量手册、现有机床使用情况调查或切削试验确定。m ax
d 、min
d 不是机床上
可能加工的最大最小直径，而是指实际使用情况下，采用m ax
v 、m in
v 时常见的经济加工直径。（1分）
3．对于普通机床，如何确定常见的经济加工直径m ax
d 、min
d ？
答：对于普通机床 KD
d
=max
（1分）
max
min d R d d =（1分）
式中：D 为机床能安装的最大工件直径，卧式车床：5.0=K ，摇臂钻床：0.1=K ，25
.0~2.0=d
R （1分）
4．在机床分级主轴变速箱设计中，如何选用公
比?？
答：（1）对于通用机床，辅助时间和准备结束时间长，机动时间在加工周期中占的比重不是很大，转速损失不会引起加工周期过多的延长，为了机床变速箱结构不过于复杂，一般取26.1=?或1.41等较大的公比；（1分）
（2）对于大批大；大批大量生产的专用机床、专门化机床及自动机，情况却相反，一般取12.1=?或1.26等较小的公比；（1分）
（3） 对于非自动化小型机床，加工周期内切削时间远小于辅助时间，转速损失大些影响不大，常采用58.1=?、1.78甚至2等更大的公比，以简化机床结构。（1分）
5．在设计机床传动系统时，如何限制齿轮的最大传动比m ax
u 和最小传动比m in
u 及各传动组的最大
变速范围m ax
R ？
答：（1）设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制直齿圆柱齿轮的最小传动比4
/1min
≥主u ，为避免扩大传
动误差，减少振动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮
的最大升速比2
max
≤主u 。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，
可取5
.2max
≤主u
。（1分）
（2）各传动组的最大变速范围为
10
~825.0/)5.2~2(/min max max =≤=主主主u u R （1分）
（3）设计机床进给传动系统时，由于转速一般较低，传动功率小，零件尺寸也较小，上述限制可放宽为8
.2max
≤进u
，5
/1min
≥进u
，最大变速范围为
14
max ≤进R （1分）
四、分析推导（12分，每小题3分）
1．试述图1所示谐波减
速器工作原理，求出当波发生器主动，刚轮固定，柔轮从动时的传动比G
HR
i ？ （4分）
答：（1）柔轮在波发生器作用下变成椭圆，使其长轴两端的齿与刚轮完全啮合，短轴完全脱开，其余的齿视回转方向的不同分别处于“啮入”、“啮处”状态，由于柔轮比刚轮少两个齿，当波发生器连续回转时，啮入啮出区将随着椭圆长短轴的相位的变化而依次变化，于是柔轮就相对于不动的刚轮沿波发生器转向相反的方向作低速回转。（2分） （2）G
R
H R
H G z z
n n
n n
=--
当刚轮固定时，0
=G
n
则传动比为：R
G R
R H G
HR
z z z n n i --==
（2分）
2．试述采用齿差式调整滚珠丝杠间隙的方法，求出两螺母相对轴向位移0
s ？ （4
分）
答：（1）左右螺母法兰盘外
圆上制有外齿轮，齿数常相差1。这两个外齿轮又与固定在螺母体两侧的两个齿数相同的内齿
圈相啮合。调整方法是两个螺母相对其啮合的内齿圈同向都转一个齿。则两个螺母相对轴向位移为：2
112210
)()1
1(
z z L z z k L z z k s
-=-= （2分）
（2） 当两齿轮齿数相差1，并同时转过1个齿：则2
10
z z L s
=
式中：L ——滚珠丝杠导程； k ——
同时转过的齿数（2分）
3．试证明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。（4分） 答：)2(2
1)2(21)(21*'1*2'
11a a h z m h z m z z
m a +++≥
+=（2分）
因为1
*
=a
h
因此)
2()2()('12'11
+++≥+z z z z
因此4
21
≥-z z （2分）
Ⅱ
Z 3'
Z 1'
Z 2'
Ⅰ
Z 1
Z 2
Z 3
图3 三联滑移齿轮
a
五、转速图设计（13分）
某数控车床，主轴最高转速4000
max
=n
r/min ，
最低转速40
min
=n
r/min 。采用直流调速电动机，电
动机功率
15
=电N kW ，电动机额定转速
1500
=d n r/min ，最高转速4500
max
=d n
r/min 。试设计
分级变速箱传动系统（要求无功率缺口）。（13分）
（1）确定主轴计算转速。（2分） （2）确定变速级数z 和公比f
?。（4分）
（3）确定主电动机最低转速。（2分） （4）画出转速图和功率特性图。（5分） 答：（1）24
.159404000403
.03
.0min max min =?
?
? ??=?
??
?
??=n n n n j r/min （2分）
(2)
12.2524
.1594000
max ===
j nN n n R ;
31500
4500
max ===
d d dN n n R ;
37.83
12.251===-dN nN z f
R R ?（2分）
当2=z 时，dN
f
R >=37.8?
有功率“缺口”； 当3=z 时，dN
f
R <=89.2?
无功率“缺口”，但降速比
42
.924
.1591500
=，如果带轮部分降速比为2，仍有降速
比4.71>4不可选用； 当4=z 时，dN
f
R <=03.2?无功率“缺口”，可选用。（2
分） （3）min
min
d d
j
n n n n =
； 79.37624
.15940
1500min min
=?==
j d d n n n n
r/min （2
分）
（4）1）分级变速箱传动系统结构式：2
1
22
4?=
2）分配降速比2
117
.017
.317
.31
1
1
1
03
.21
40
79.376
1?????
?
=
=
=
3）验算最后变速组变速范围：12.403.2)12(2)
1(<
===--p x r ?合
格
4）绘制转速图 （5分）
某数控车床主传动系统
电Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
φf
φf φf
六、机器人设计计算（10分）
试求三自由度机器人运动功能矩阵[T 0,m ]（10分）
x 0
z 0
y m
z m y
2
x 2θ1z 1x 1
θ2
c 0
c 1
a 2o 0
z 3
y 3c 3
o 1
o 2
o 3
o m 图3.关节机器人
答：
??
???
??????????????
??
????????????
???-?????
???????-???????
??
???-????????????-????????????==100
100
00100001
100
010
00010000
11000
000010010
00
010********
0000000110
00010
00000
100
010*********]][][][][][][[][33222222222
111111
11
103332221110,0c Z C S a S C C S S C c C S S C C S S C c T T T T T T T T m m ββββαααα
式中：ο
90==βα，1
1
cos θ=C ，2
2
cos θ=C
，1
1
sin θ=S
，2
2
sin θ=S
（7分）
()
()()?
??
??
?
??????++++++-++--=10
0][012332222332121211
2332121211,0c c a Z c S S C a Z c C S C S S S C
a Z c C C C C S C S T m （3
分）
七、手腕（10分） 图示为三自由度的机械传动手腕的机构简图，试求当S 、B 轴不转，T 轴以
T
n 转动时，由行星轮2和
14自传运动诱导出附加的手抓的回转运动'
7
n 和手腕俯仰运动'
9
n 。（10分）
答：（1）当S 、B 轴不转，T 轴旋转时，齿轮2
Z 、
14Z 为行星齿轮，壳体10成为行星架，齿轮2
Z 、3
Z 、
13
Z 、14
Z 连同壳体10构成两行星轮系，则行星轮2
Z
自传运动诱导出附加的手抓的回转运动'
7
n ：
2
3
32Z Z n n n n T T
-=-- 03
=n
ΘT
n Z Z Z n 2
2
32+=
∴，
2
n 产生诱导运动'
7
n ：T
n Z Z Z Z Z Z Z n
2
572346'7
)
(+=
；（5分）
行星轮14
Z 自传运动诱导出附加的手腕俯仰运动
'9
n ：
14
13
1314Z Z n n n n T T
-=-- 013
=n
ΘT
n Z Z Z n 14
14
1314+=
∴，
14
n 产生诱导运动'9
n ：T
n Z Z Z Z Z n
14
11141312'9
)
(+=
（5分）
八、抓手（10分）
求滑槽杠杆式回转型夹持器中，夹紧力N
F 和驱动力p
F 之间的关系式，
并讨论该夹持器的特性。（10分）
答：（1）受力分析如图所示（3分） （2）推导计算
p
p F F =αcos 2'；
α
cos 2'p
p F F =
b F a F N p
=α
cos '； α
α
2
'cos
2cos b a F b a F F
p p N
=
=
（5分） α
（3）讨论该夹持器的特性：在驱动力
F一定时，
p
增大，则夹紧力N F将增大，但这将加大杆2（活塞杆）的行程和滑槽的长度。导致结构尺寸加大。（2分）
《机械制造装备设计》模拟试题2
参考答案
一、选择（10分，每小题1分）
1．采用“消灭一切浪费”和“不断完善”，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这种制造模式被称为[ B ]。
A. “传统模式”
B. “精益生产”
C. “敏捷制造”
D. “并行工程”
2．借助模具对板料施加外力，迫使材料按模具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，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
3．一组功能、工作原理和结构相同，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．机床定位部件运动达到规定位置的精度，称为 [ D ]。 A. 几何精度 B. 运动精度 C.
传
动
精
度
D. 定位精度
5．为了降低导轨面的压力，减少摩差阻力，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
6．一个四自由度圆柱坐标型搬运机器人，其运动功能式为[ C ]。 A. M
O //4321γγγγ B.
M
Z O //321γγγ
C.
M
ZX O //21γγ D.
/
M
O/
XYZ
7．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
8．适应中等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
9．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
10．要求导轨能够承受较大的颠覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，应选[ C ]。
A. 矩形导轨
第四章工业机器人设计思考题与习题 1.工业机器人的定义是什么？操作机的定义是什么？ 答：我国国家标准GT/T12643-1997《工业机器人词汇》将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度操作机，能搬运物料、工件或夹持工具，用以完成各种作业”；将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。 2.工业机器人由哪几部分组成？并比较它与数控机床组成的区别。 答：工业机器人由操作机、驱动单元和控制装置组成。数控机床一般由机床本体、伺服系统和数控装置组成。二者组成的区别主要在于机械本体，机器人操作机通常由末端执行器、手腕、手臂和机座组成，而数控机床机械本体通常包含主运动部件、进给运动部件、支承部件、冷却润滑、排屑等部分。 3.工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么？它与机床主要有何相同和不同之处？ 答：工业机器人基本功能是提供作业所需的运动和动力，其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。 在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有如下相同之处：二者的末端执行器都有位姿变化要求；二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。二者的主要不同之处有：机床是以直角坐标形式运
动为主，而机器人是以关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低 4.工业机器人的结构类型有哪几类？各种类型的特点如何？ 答：工业机器人的结构类型有如下四类： 关节型机器人，其特点是关节一般为回转运动副，灵活性好，工作空间范围大（同样占地面积情况下），但刚度和精度较低；球坐标型机器人，其特点是按球坐标形式动作（运动），灵活性好，工作空间范围大，但刚度、精度较差；圆柱坐标型机器人，其特点是按圆柱坐标形式动作，灵活性较好，工作空间范围较大，刚度、精度较好；直角坐标型机器人，其特点是按直角坐标形式动作，刚度和精度高，但灵活性差，工作空间范围小。 5.如何选择和确定机器人的坐标系？分析图4-5所示的PUMA机器人的坐标系是如何确定的？ 答：坐标系按右手定则确定。绝对坐标系X-Y-Z，机座坐标系X0-Y0-Z0和机械接坐标系Xm-Ym-Zm的取法参考GB-T16977-1997《工业机器人坐标系和运动命名》。 关节坐标系Xi-Yi-Zi以下简明的方法确定： (1)确定基准状态—般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(或大部分关节轴线)与机座直角坐标系轴线平行时的状态作为基准状态。(2)关节坐标轴轴线位置的选取取Zi轴与i关节的运动方向一致。对于回转关节，取Zi轴与i关节的轴线重合；对于移动关节，取Zi轴与i关节的运动方向平行(或重合)。(3)关节坐标方向的选取采用右手坐标系，规定Xi、Zi轴的方向，Yi轴方向就自然确定了。原则上Xi、Zi轴的正向可视方便任意选取，但应尽可能使各坐标
1-3xx 填空 1.机械制造装备应具备的一般功能要求有：加工精度方面的要求，强度、刚度和抗振性方面的要求，加工稳定性方面的要求，耐用度方面的要求，技术经济方面的要求。 2.机械制造装备包括：加工装备，仓储传送装备，工艺装备，辅助装备四大类 工艺装备主要指：产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具 3.机械制造装备设计：创新设计、变型设计、模块化设计三大类 4.机床技术步骤有：方案设计、产品规划、技术设计、工艺设计 5.工件加工表面的发生线形成方法有：轨迹法、成形法、相切法、展成法 6.扩大分级变速主传动系变速范围的方法有：增加变速组、采用背轮机构、采用双公比的传动系、分支传动 7.机床控制系统按自动化程度分为：手动控制系统。机动控制系统。 半自动控制系统。自动控制系统 3-7xx 1.主轴部件的传动方式主要由：齿轮传动、带传动、电动机直接驱动等 噪和刚度、转速、承载能力、抗振性主轴轴承的配置形式应根据：2.声等要求来选择，常见的配置形式有：刚度型、速度型、刚度速度型。 3.提高支承件结构性能的措施有：提高支承件的静刚度和固有频率，提高动态特性，提高热稳定性 4.机床支承件的形状基本上课分有：箱型类、板块类和梁类这三大类
5.直线运动导轨的界面形状有：矩形、三角形、燕尾形、圆柱形导轨；回转运动导轨的界面形状有：平面环形、锥面环形、双锥面导轨。 6.常用调整导轨间隙的元件有：压板、镶条 7.工业机器人由：操作机、驱动单元、控制装置三部分组成 8..工业机器人总体方案设计包括：运动功能方案设计、传动系统方案设计、结构布局方案设计、参数设计、控制系统方案设计、总体方案评价六个方面 9.机床夹具夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不是破坏定位，一般要求主夹紧力垂直于第一定位基准面，应与工件刚度高方向一致，以利于减小工件的变形，应尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减少夹紧力 10.常用夹紧机构有：斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构；常用夹紧机构的其他夹紧机构有：定心夹紧机构、铰链夹紧机构、联动夹紧机构；夹紧机构的动力装置有气动、液压气-液联合夹紧装置；其他动力装置有真空、电磁等的夹紧装置 特殊钻套快换钻套可换钻套固定钻套钻套夹具中的钻套有：11.四种 12.可调整夹具的调整方式有调节式更换式综合式组合式 13.现代物流系统的主要特点：采用自动化物流装备，运用现代科学技术和方法，进行设计和管理 垂直式的基本构成由：管理层控制层执行层三大部分组成 14.机械加工生产线由：加工装备工艺装备输送装备辅助装备和控制系统组成 二.名词解释 1.工业工程 2.金属切削机床 3.可靠性 4.成形运动 5.分离式运动 6.无级变速 7.时间控制 8.接触角 9.过定位10.欠定位11.集中式传动 1.工业工程(P9)
第二章金属切削机床设计 1.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，机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括静态刚度、动态刚度、热态刚度。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。 2.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）总体设计包括机床主要技术指标设计：工艺范围运行模式，生产率，性
河北科技大学理工学院2013——2014学年第1学期 《机械制造装备设计》期末考试试卷A 专业班级姓名学号 一、填空（每空1分，共20分） 1．机械制造装备设计柔性化的含义是指和柔性化。 2．机械制造装备主要包括：、、 、。 3．机床的基本参数包括：______________、_____________、_____________。 4．导轨的作用是和。 5．普通机床主轴的滚动轴承前支承的精度要比后支承的精度______________。 =1.26，采用双速电机的结构式为6．某机床主轴的转速级数Z=12，公比 _______________。 7．进给传动链的传动载荷特点是；因此，其传动系中各传动件的计算转速是其的________________。 8．专用机床总体设计的结果表现形式是三图一卡，它们是：零件的机械加工工序图、、和。 9．自动化仓库中的托盘或货箱的功能是____________。 10．料仓中隔料器的作用是__________________。
二．简答（每小题5分，共25分） 1．机床系列化设计的标志是什么？设计中遵循的四化原则是什么？ 2．机床设计应满足的基本要求是什么？ 3．机床主轴转速数列的公比?为什么要1＜?≤2 ？ 4．机床主轴的功率转矩特性是什么？（画图表示并说明） 5．直线滑动导轨常用的截面组合形式有哪些？
三、简单分析设计（15分） 1．某机床主轴的转速（速度）中等，承受的径向载荷较大，径向支承应选择哪种类型的轴承？如果主轴的转速（速度）高，承受的径向、轴向都载荷较小，又应选择哪种类型的轴承？为了提高主轴轴承的接触刚度，应采取什么措施？ 2．某龙门机床的横梁受到切削头重力和切削力的作用，试选择横梁合理的截面形状？为了提高横梁的刚度，应采取什么措施？ 3．某中型机床主传动系统主轴的转速n max=3000转/分，n min=25转/分，计算转速n j=250转/分，交流调速电机的额定转速n电=1500转/分，n电max=4500转/分,试设计无级和分级混合的传动系统。
1-1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？ 制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现,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。 1-2 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 1-3 柔性化指的是什么?试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里? 柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。 数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。在柔性制造系统中,不同工件可以同时上线,实现混流加工。组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。 1－6．机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处？ 答:机械制造装备的机电一体化体现在：其系统和产品的通常结构是机械的，用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理,经控制系统,由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作,使系统能自动适应外界环境的变化,机器始终处于正常的工作状态。 采用机电一体化技术可以获得如下几方面功能：1，对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2，对机器或机组系统工作程序的控制;３,用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能,简化产品的机械结构。 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。 １－8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求? 答：工业工程是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计,改善和实施的一门科学。 产品设计符合工业工程的需求:在产品开发阶段, 充分考虑结构的工艺性,提高标准化、通用化程度， 以便采用最佳的工艺方案，选择最合理的制造设备, 减少工时和材料的消耗；合理地进行机械制造装备的 总体布局，优化操作步骤和方法,减少操作过程中工 人的体力消耗;对市场和消费者进行调研,保证产品合 理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成不必要 的超频工作量。 1-９机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区 别是什么? 1.）机械制造装备设计包括创新设计、变形设计、 模块化设计; 2.)创新设计，一般需要较长的设计开发周期， 投入较大的研制开发工作量;变型设计，变型设计不 是孤立无序的设计，而是在创新设计的基础上进行的, 模块化设计,对一定范围内不同性能，不同规格的产 品进行功能分析，划分一系列的功能模块,而后组合 而成的; 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? 系列化设计方法是在设计的某一类产品中,选择 功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结 构典型化、零部件通用化、标准化的原则,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。 2）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。 3）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。 4)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。 ５）为开展变型设计提供技术基础 缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择 所需的产品，选到的产品,一方面其性能参数和功能 特性不一定最符合用户的需求。另一方面有些功能还 可能冗余。 1-1３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:选取原则产品的主参数应尽可能采用优先数系。 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， 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,成本会有待提高，对用户来 说较难选到称心如意的产品。 1－１5 设计的评价方法很多,结合机械制造装备设 计，指出哪些评价方法极为重要,为什么？ 技术经济评价可靠性评价人机工程学评价 结构工艺性评价产品造型评价标准化评价 1-１６有些方案的技术评价较高，但经济评价一般或 不好，有些方案可能是相反的情况，如何对这些方案 进行综合评价？ 答:设计方案的技术评价Tj和经济评价Ｅj经常不会 同时都是最优,进行技术和经济的综合评价才能最终 选出最理想的方案。技术经济评价TEj有两种计算方 法： 1、当Tj和Ej的值相差不太悬殊时,可用均值法计 算TＥj值,即ＴＥj=（Tj+Eｊ）/２。 2、当Tｊ和Ｅj的值相差很悬殊时，建议用双曲线 法计算TEj值,即TEj＝根号（Ｔj＋Ej)。 技术经济评价值TEｊ越大，设计方案的技术经济综 合性能越好,一般TＥj值不应小于0.65。 １-17可靠性指的是什么?有哪些可靠性衡量指标?它 们之间有哪些数值上的联系? 答:含义:可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时 间内，完成规定任务的能力。 可靠性的衡量指标有:１、可靠度；２、积累失效 概率；３、失效率;4、平均寿命和平均无故障工作时 间；5、可靠寿命 这些可靠性衡量指标之间在数值上都与时间t相关 联。 ２-1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 2-2机床设计的主要内容及步骤是什么？ 答：(一)总体设计:1、机床主要技术指标设计,包括 工艺范围、运行模式、生产率、性能指标等。2、 总体方案设计,包括运动功能、基本参数、总体结 构布局等设计。３、总体方案综合评价与选择4、 总体方案的设计修改或优化。（二）详细设计， 包括技术设计和施工设计。(三)机床整机综合评 价 ２-3机床的基本工作原理是什么? 答:基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相 对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料,使工件 具有要求的尺寸和精度的几何形状。 ２-4机床系列型谱的含义是什么？
1.某车床切削速度v max =200m/min ，K=0.5，Rd=0.25，被加工丝杠的最大直径Φ=50mm ，试计算d max ，d min ， n max ，n min 。 解：d max =KD=0.5*400mm=200mm d min =R d d max =0.25*200mm=50mm n max =1000v max /(πd min )=1000*200/(π*50)=1273r/min ） n min =1000*1.5/(πd min )=1000*1.5/(π*50)=9.55r/min 2．设机床主轴的变速范围R n ＝60，无级变速箱的变速范围R d ＝8，设计机械分级变速箱，求出其级 数。 解：机械分级变速箱的变速范围为：R f ＝R n /R d ＝60/8＝7.5 机械分级变速箱的公比为： f ＝（0.90～0.97）R d ＝0.94×8＝7.52 由R f ＝R n /R d ＝ f z -1可以知道分级变速箱的级数为z ＝1＋lg7.5/lg7.52＝2 3．已知丝杠的热膨胀系数 ＝0.012×10-3/℃，丝杠的移动行程为500mm ，当丝杠由于运动摩擦等引 起5℃的温升时，其热伸长量为多少？ 解：设热伸长为 L ，已知：L ＝500mm ， T ＝5℃ 则： L ＝ ×L × T （6分） ＝0.012×10-3×500×5＝0.03(mm) 1. 某数控机床，采用直流电动机，功率为28kW ，电动机的最高转速为4400r/min ，额定转速为 1750r/min ，最低转速为140r/min ，主轴最高转速n max =3550r/min ，最低转速n min =14r/min ， 计算转速n j =180r/min ，试设计分级变速箱的主传动系。 解：主轴要求的恒功率调速范围为： R np =3550/180=19.72 电动机可以达到的恒功率调速范围为： R dp =4400/1750=2.5 取φf =2 一、填空题 1、机械制造装备的组成包括（加工设备）、（工艺设备）、（工件输送装备）和（辅助装备）。 2、加工装备主要指（金属切削机床）、（特种加工机床）以及（金属成型机床）。 3、工艺装备是机械加工中所使用的（刀具）、（模具）、（机床夹具）、（量具）、（工具）的总称。 4、辅助装备包括（清洗剂）、（排屑装置）、（计量装置）等。 2、机床运动分配的四个原则：（将运动分配给质量小的零件）、（运动分配应有利于提高工件的加工精度）、（运动分配应有利于提高运动部件的刚度）、（运动分配应视工件形状而定）。 2、机床设计大致包括：(总体设计)、(技术设计)、（零件设计及资料编写）、（样机试制和试验鉴定）四个阶段。 3、机械制造装备设计可分为：（创新设计），（变形设计）和（模块化设计）。 4、机床的总体方案拟定包括（ 掌握机床的设计依据）、（工艺分析 ）、（总体布局 ）、（ 确定主要的技术参数 ）。 5、机床的主要技术参数包括（ 主参数）、（ 尺寸参数 ）、（ 运动参数 ）、（动力参数 ）。 尺寸参数：指影响机床加工性能的一些尺寸。 运动参数：指机床执行件（主轴或工作台、刀架）的运动速度. 动力参数：包括驱动机床的各种电动机功率或转矩，液压马达和液压缸的牵引力等 6、主轴的尺寸参数主要有：（主轴前后支撑轴颈21,D D ），（主轴内孔直径d ），（主轴前端的悬伸量a ）和（主轴的支承跨距L ）。 6、主轴的技术要求：主轴轴承是根据（载荷性质）、（转速)、（机床的精度）选择的。 6、机床总体布局中提高动刚度的措施：（提高抗震性）、（减小热变形）、（降低噪声）。 7、推力轴承在主轴上的位置影响主轴的轴向精度和主轴（热变形方向和大小），设计时，一般普通机床采用（后端定位），数控机床采用（前端定位），组合机床采用（两端定位）。 8、推力轴承位置配置方式：（前端定位），（后端定位），（两端定位），(中间定位)。 9、机床的主传动形式有：（机械传动）、（液压传动）、（电气传动）。 10、机床主轴组件应满足的基本要求是（旋转精度）、（刚度）、（抗振性）、（温升与热变形）、（精度保持性） 11、提高主轴部件性能措施：（提高旋转精度）、（提高刚度）、（提高动刚度）。 12、导轨应满足的要求：（导向精度 ）、（精度保持性 ）、（有足够的刚度 ）、（低速运动平稳性）、（结构简单，工艺性好）。 13、机械制造装备应满足的功能包括：（加工精度），（强度）、（刚度和抗震性），（加工稳定性），（耐用度和性价比）。 12、转速图的一点三线包括：（转速点）、（转速线）、（传动轴线）、（传动线）。 13、主轴滚动轴承的选择：（双列圆柱滚子轴承）、（双向推力角接触轴承)、 (圆锥滚子轴承和深沟球轴承)、(角接触球轴承)。 机械制造装备设计_试卷及答案第06套 ————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期： 2 《机械制造装备设计》试卷（闭卷）（试卷编号：06） （考试时间：120分钟适用机制专业） 1题号一二三四五六七总分复核人分值10 20 28 15 20 7 100 得分 一、选择题（每题1分，共10分） 1.随行夹具的返回型式有上方返回、下方返回和（） 得分 三种。 批阅人（A）直线通过式；（B）折线通过式； （C）水平返回； 2.按照工艺范围，机床可分为（）、专用机床、专门化机床 （A）通用机床；（B）车床；（C）数控机床； 3.根据数控机床的工作原理，它一般由信息载体、（）、伺服 统、机床本体等四部分组成。 （A）伺服电机；（B）加工装备；（C）数控装置；4.仓储设施的型式按其功能分有原材料库、（）、在制品库、零部件 成品库、维修件和备件库、产成品库、工夹量具等工艺装备库等； （A）外购件库；（B）车间级库；（C）厂级库； 5.数控机床电气伺服系统按有无检测和反馈装置分为开环、（） 和半闭环系统. （A）电气系统；（B）闭环；（C）液压系统； 6.回转运动导轨的截面形状有三种：平面环形、（）和双锥 导轨。 （A）平面形；（B）锥面环形；（C）三角形； 7.钻模按其结构特点可分为（）、回转式钻模、翻转式钻模 盖板式钻模、滑柱式钻模等五种类型。 （A）固定式钻模；（B）分离式钻模；（C）可调式钻模； 8.采用"少品种,大批量”的作法，强调的是“规模效益”.这种制造模式称为（）。 A.“传统模式“ B.“精益生产” C．“敏捷制造“D。”精益—敏捷—柔性 9.使用要求相同的部件,另件,按现行的各种标准和规范,进行设计与制造., ,称为. ( ). A.产品系列化. B.结构典型化. C.通用化标准化/ S.另件.通用化 10机床传动系统各末端执行件之间的运动协调性,和均匀性精度,称为( ). A.几何精度. B.运动静度, C.传动静度. D.定位精度. 二．判断题（20分，每小题2分） 1．机械制造装备包括加工装备、机床、仓储输送装备和 得分 辅助装备四种，它与制造工艺、方法紧密联系在一起， 批阅人 是机械制造技术的重要载体。（） .2。可调支承是支承点位置可以调整的支承。它不起定位作用，主要用于工件的毛坯制造精度不高，而又以粗基准面定位的工序中。（） .3.刀具识别装置是自动换刀系统的重要组成部分。常用的有顺序选刀和任意选刀两种型式。( ) 4.机床间的工件传递和运送装置目前包括有：托盘和随行夹具..有轨小车 (RGV)和无轨小车(AGV)等。（） 《机械制造装备设计》试题1答案 一、简答题（每题3分，共12分） 1. 能将几个多轴箱安装在转塔回转工作台上，使每个多轴箱依次转动到加工位置对工件进行加工的组合机床。 2. 利用刀齿的轮廓与工件最终加工表面形状相似，切削齿高度向后递增，工件的余量被一层一 层地切去，由最后一个刀齿切出所要求的尺寸，经校准齿修光达到预定的加工精度的拉削。 3. 机床夹具是机械加工中用来确定加工工件的正确位置，并使工件固定，以承受切削力，便于接 受加工的工艺装备。 4. 指机床上，工件安装基面至机床底面的垂直距离。 二、填空题（每空1分，共16分） 1. 夹具、模具、刀具、量具 2. 被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、机床生产率卡。 3. 锯齿头支承钉、一组支承板、可胀心轴、定位销 4. 保护压板和避免螺栓弯曲，直接压紧工件，支承压板，卸料工件时托住压板。 三、问答题（12分） 见教材 四、问答题（15分） 1. 夹具与机床连接时使夹具定位表面相对机床主轴（或刀具）、机床运动导轨有准确的位置和方 向的过程称为夹具的对定。 2．夹具的对定包括三个方面：一是夹具在机床上的定位，即夹具对切削成形运动的定位；二是 夹具的对刀，即夹具对刀具的对准；三是分度和转位定位，即夹具对加工位置的定位。 3．使用夹具加工工件时，只有首先保证夹具在机床上的对定要求，其对定误差要小于工件的允 许误差，才能使工件在夹具中相对刀具及成形运动处于正确位置，即夹具定位。从而保证工件的加工尺寸精度和相互位置加工精度。 五、问答题（15分） 见教材 六、设计题（15分） 六、已知某机床的主轴转速为n =118~1320r/min ，转速级数Z=8，电动机转速n m =1440r/min 。 试根据机床主传动系统的设计原则，完成： 1. 拟定传动系统的结构式； 2. 设计转速图； 3. 画出转速图。（15分） 1. 计算公比φ 已知：1181320=R ，Z=8 . 根据 1-=Z R ?, 则7 19.11lg 1lg lg =-=Z R ?, 即：φ=1.41 2．确定传动组、传动副和扩大顺序 根据传动组和传动副拟定原则，可选方案有：① Z=4ⅹ2； ② Z=2ⅹ4；③ Z=2 ⅹ2ⅹ2 在方案①，②中，可减少一根轴，但有一个传动组内有四个传动副，增加传动轴轴向长度，所以 选择方案③：Z=2ⅹ2ⅹ2 根据前疏后密原则，选择结构式为： 8=21ⅹ22ⅹ24 3. 转速图绘制设计 ① 主轴各级转速为：100，140，200，280，400，560，800，1120 r/min 《机械制造装备设计》第三版思考题与习题答案第一章机械制造及装备设计方法 1.为什么机械制造装备在国民经济发展中占有重要作用？ 答：制造业是国民经济发展的的支柱产业，也是科学技术发展的载体及其转化为规模生产力的工具与桥梁。机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，装备制造业是一个国家综合制造能力的集中体现，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。 2.机械制造装备与其它工业装备相比，特别强调应满足哪些要求，为什么？ 答：机械制造装备与其它工业装备相比应具备的主要功能中，除了一般的功能要求外，应强调柔性化、精密化、自动化、机电一体化、节材节能、符合工业工程和绿色工程的要求；更加注重加工精度方面的要求、强度、刚度和抗振性方面的要求、加工稳定性方面的要求、耐用度方面的要求、技术经济方面的要求。 3.柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？ 答：即产品结构柔性化和功能柔性化。产品结构柔性化是指产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，只需对结构作少量的重组和修改，或修改软件，就可以快速地推出满足市场需求的，具有不同功能的新产品。功能柔性化是指只需进行少量的调整，或修改软件可以方便地改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。普通机床、组合机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度依次增高，其柔性表现在机床结构柔性化和功能柔性化，其中，柔性制造系统的柔性化程度最高。 4.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？ 机械制造装备设计复习题（一）及答案 一、选择（10分，每小题1分） 1．采用“消灭一切浪费”和“不断完善”，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这种制造模式被称为[ B ]。 A. “传统模式” B. “精益生产” C. “敏捷制造” D. “并行工程” 2．利用金属的塑性变形，使坯料在工具的冲击力或静压力作用下成为具有一定形状和尺寸的工件，同时使其性能和金相组织符合一定的技术要求的机床，称为[ D ]。 A. 挤压机 B. 冲压机 C. 轧制机 D. 锻造机 3．一组功能、工作原理和结构相同，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．加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的精度，称为 [ D ]。 A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 工作精度 5．具有摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近、运动灵敏度高，但抗振性差为特点的导轨是 [ C ]。 A. 滑动导轨 B. 卸荷导轨 C. 滚动导轨 D. 动压导轨 6．一个四自由度平面关节型机器人，其运动功能式为[ B ]。 A. M O //4321γγγγ B. M Z O //321γγγ C. M ZX O //21γγ D. M XYZ O //γ 7．以灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较低为特点的机器人是[ A ]。 A. 关节型机器人 B. 求坐标型机器人 C. 圆柱坐标型机器人 D. 直角坐标型机器人 8．质量小、线胀系数小、弹性模量大、刚度大，在高速下温升低的轴承为[ D ]。 A.角接触球轴承 B. 双列短圆柱滚子轴承 C.圆锥滚子轴承 D. 陶瓷滚子轴承 9．背轮机构可把变速范围扩大到最大数值为[ D ]。 A. 8 B. 32 C. 4 D. 16 10．制造方便，工艺性好，但磨损后很难调整和补偿间隙，主要用于受轴向负荷为特点的导轨为：[ D ]。A. 矩形导轨 B. 三角形导轨 C. 燕尾形导轨 D. 圆柱形导轨 二、填空（20分，每小题1分） 1．加工精度是指加工后零件对理想尺寸、形状和___位置___的符合程度。 2．全自动是指能自动完成工件的上料、加工和卸料的生产全过程；半自动则需___人工___完成上下料。 《机械制造装备设计》习题及解答 一、填空题 1.机床精度包括：几何精度，传动精度，运动精度和定位精度。 2.相邻两个变速组齿轮，采用交错排列或共用齿轮传动机构可以缩短其轴向长度。 3.矩型导轨和燕尾型导轨常用镶条来调整侧面间隙，镶条分为平镶条和斜镶条两种。 4.机床夹具的基本组成部分包括定位元件，夹紧装置，夹具体三部分。 5.减小夹紧变形的方法合理确定夹紧力的方向、作用点和大小，在可能条件下采用机动夹紧，并使各接触面上所受的单位压力相等， 提高工件和夹具元件的装夹刚度。 6.在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位，夹紧。 7.在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。 8.一个尚未定位的工件其位置是不确定的，空间直角坐标系中有6个自由度。 9.机床应具有的性能指标包括：工艺范围，加工精度，生产率，自动化程度和可靠性。 10.矩形导轨和燕尾形导轨可采用镶条来调整侧面间隙，辅助导轨副用压板来调整间隙。 11.主轴上的传动方式主要有带传动和齿轮传动；精密机床、高速加工中心和数控车床常用的驱动方式是：电动机直接驱动主轴。 12.定位元件中适合于工件以精基准圆柱孔定位的元件有定位轴，定位销，心轴。 13.分度装置的分度精度等级一般分为超精密，级精密级，普通级三种。 14.基准误差研究的主要对象是工件的定位基准，工序基准两个基准。 15.定位是确定工件在夹具中的占有正确位置的过程。 16.定位方法中属于不正确的定位方式是欠定位。 17.一个变速组内的最大传动比与最小传动比的比值称为变速组的变速范围；其中，级比指数为1的变速组称为基本组，第一扩大组的级比指数为 x1=x0×p0（用公式表示）。 18.加强筋（肋）的主要用途是加强局部刚度和减少薄壁振动。 19.主轴组件由主轴、支承轴承、传动件、定位元件等组成。 20.机动夹紧装置包括力源装置，中间传力机构，夹紧元件三部分 21.按夹紧力的方向单件联动夹紧有三种方式单件同向联动夹紧，单件对向联动夹紧，互垂力或斜交力联动夹紧。 22.定位元件中适合于工件以外圆柱面定位的元件有半圆套，V形块。 23.用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度称为六点定位规则。 24.支承板比较适合于工件以精基准平面定位。 25.扩大传动系统变速范围，可采用增加变速组，背轮机构，对称混合公比和双速电机等方法。 26.隔板的作用是将局部载荷传递给其他壁板，从而使整个支承件能比较均匀地承受载荷。 27.机构中适合于轴向分度对定的机构有钢球对定，圆柱销对定，菱形销对定，圆锥销对定。 28.夹紧力作用点的确定原则中作用点的位置应当落在定位元件的支承范围内，选在工件刚度较高的部位，尽量靠近加工表面。 29.属于机动夹紧装置力源装置的有电动装置，气动装置，磁力装置。 30.回转分度装置按分度盘和对定销相对位置的不同可分为两种基本形式轴向分度，径向分度。 31.长方体大表面由的三个支承点（不在同一直线）定位可限制3个自由度。 32.工件以“两孔一面”组合定位时可限制工件六个自由度。 二、判断题 1．主轴转速的计算是主轴传递全部功率时的【】A．最高转速B．最低转速C．平均转速 D．瞬时转速 2. 拟将一台普通车床数控化，希望改造费用较低，宜采用的伺服电动机是【】 A．交流伺服电机B．直流伺服电机 C．步进电机D．同步电机 3. 加工中心与其他数控机床的主要区别是【】 A．有刀库和自动换刀装置 B．机床转速高 C．机床刚性好 D．进刀速度【】4. 柔性制造系统的英文缩写是【】 A．DNC B．FMC C．FMS D．CIMS 5. 机床数控系统是一种【】 A．速度控制系统B．电流控制系统 C．位置控制系统D．压力控制系统 6. 在20世纪50年代前，机械制造业推行的生产模式是【】 A. 刚性 B. 个性 C. 柔性 D. 市场性 7. 数控机床进给系统中采用齿轮传动副时，如果不采用消隙措施，将会【】 A．增大驱动功率 B．降低传动效率 C．增大摩擦力 D．造成反向死区 8. 既起定位作用，又能自动调整位置的支承称为【】 A．固定支承 B．可调支承 C．辅助支承 D．自位支承 9. 可用于开环伺服控制的电动机是【】 A．交流主轴电动机 B．永磁宽调速直流电动机 C．无刷直流电动机 D．功率步进电动机 10. 机床热变形对精度的影响大体为三类，即：角度变化、工作台等部件运动的直线性及 【】A．线性位移变化B．非线性位移变化C．直线位移变化 D．爬行现象 11. 双三角形组合导轨的优点有导向精度高及【】 A．调整简单 B．磨损后相对位置不变 C．承载能力大 D．承受较大力矩12. 直流电动机的转速与励磁电流的关系是【】 A．正比例关系 B．抛物线关系 C．反比例关系 D．无关 13. 限制自由度数最多的定位面是（）【】 A．主基准面 B．导向基准 C．定程基准 D．加工基准 14. 开环和闭环控制系统主要区别在于有无【】 A．数控装置B．驱动装置C．伺服装置D．反馈装置 15. 根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，称为【】 A．欠定位；B．过定位；C．完全定位； D．不完全定位 4. C； 5. C； 6. A； 7. D； 8. D； 9. D；10. A；11. B； 12. A； 13. A； 14. D； 1．滚珠丝杠的主要载荷是【】A．径向载荷B．轴向载荷C．运动载荷 D．静止载荷 2. 增加滚动导轨滚动体直径时，在一定的负载下，摩擦阻力将【】 A．以正比例增加 B．以平方关系增加 C．保持不变 D．以反比减小 3. 数控机床伺服系统是以哪种方式作为直接控制目标的？【】 A．机械运动速度 B．机械位移 C．切削力 D．角位移 机械制造装备设计考试题及答案 西北工业大学考试题（A卷）（考试时间120分钟） 学院：专业： 姓名：学号： 一．填空题（共30分，每空1分） 1.机械制造装备创新设计的步骤 可划分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计等四个阶 段。P17 2.可靠性预测是对新产品设计的 可靠性水平进行评估，计算出产品或其零部件可能达到的可靠 性指标。P38 3.机床的柔性包括空间上的柔性 和时间上的柔性。P57 4.变速组的级比是指主动轴上同 一点传往从动轴相邻两传动线 的比值。P92 5.机床控制系统可分为时间控制、 程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制。P129 6.支承件的主要功能是保证机床 各零部件之间的相互位置和相 对运动精度。P161 7.机器人的机械结构类型特征，用 它的结构坐标形式和自由度数 表示。P223 8.伺服电动机驱动单元一般由伺 服电动机、传感器、减速器和制动器组成。 P238 9.可调整夹具的调整方式可分为 调节式、更换式、综合式和组合式。P307 10. 铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三类。P321 二． 判断题（共10分，每题1分） 1. 采用分支传动方式除了能较大地减小变速范围外，还具有缩短高速传动路线、提高传动效率、 减少噪声的优点。P99 （×） 2. 钢板焊接结构的缺点是钢板材料内摩擦阻尼约为铸铁的1/3。P166 （√） 3. 机器人对灵活性要求很高，其刚 度、精度相对较低。P218 （√） 4. 在工业机器人中常柔软且拉伸 变形大的钢带传递运动。P237 （×） 5. 机器人手臂的结构随其机械结构类型和驱动系统类型的不同 而有很大差别。P241 （√） 6. 调节式可调整夹具适用于位置精度高的场合。P308 （×） 7. 在OXYZ 坐标系中，物体有三个自由度。P275 （×） 8. 组合夹具特别适用于单件、小批量生产，以及新产品试制。P311 （√） 9. 带式传送机的输送能力大、运距大，可输送的物料品种多，结构 比较简单，营运费用较低。P373 （√） 10. 柔性制造系统对集成于其中 的加工设备是有一定要求的，不 是任何加工设备均可纳入柔性制造系统中。P437 （√） 三． 名词解释（共20分，每题5分） 1. 某车床切削速度V ma>=200m/min, K=0.5, Rd=0.25,被加工丝杠的最大直径①=50mm试计算d max, d-, n max, n mi n o 解：d ma=KD=0.5*400mm=200mm d min=Rd ma=0.25*200mm=50mm n maX=1000v ma：/( n d min)=1000*200/( n *50)=1273"口") n min=1000*1.5/( n d min)=1000*1.5/( n *50)=9.55r/min 2?设机床主轴的变速范围Rn = 60,无级变速箱的变速范围用=8,设计机械分级变速箱，求出其级数。 解：机械分级变速箱的变速范围为：斤二Rn/Rd = 60/8二7.5 机械分级变速箱的公比为： f =( 0.90?0.97) = 0.94 X 8 = 7.52 由Rf = R n/R d= f z-1可以知道分级变速箱的级数为z = 1 + Ig7.5/lg7.52 = 2 3.已知丝杠的热膨胀系数=0.012 X 10-3/C,丝杠的移动行程为500mm当丝杠由于运动摩擦等引 起5 C的温升时，其热伸长量为多少？ 解：设热伸长为L,已知：L= 500mm T= 5 °C 贝U： L= X L X T (6分) =0.012 X 10-3X 500X 5 = 0.03(mm) 1. 某数控机床，采用直流电动机，功率为28kW电动机的最高转速为4400r/min，额定转速为 1750r/min ,最低转速为140r/min ,主轴最高转速n max=3550r/min ,最低转速n min=14r/min , 计 算转速n j =180r/min，试设计分级变速箱的主传动系。 解：主轴要求的恒功率调速范围为：R np=3550/180=19.72 电动机可以达到的恒功率调速范围为：R dp=4400/1750=2.5 取? f=2 1-1 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？ 制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，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。 1-2 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 1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？ 柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。 数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。 1-6．机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处？ 答：机械制造装备的机电一体化体现在：其系统和产品的通常结构是机械的，用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。 采用机电一体化技术可以获得如下几方面功能：1，对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2，对机器或机组系统工作程序的控制；3，用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。 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。 1-8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求？ 答：工业工程是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计，改善和实施的一门科学。 产品设计符合工业工程的需求：在产品开发阶段，充分考虑结构的工艺性，提高标准化、通用化程度，以便采用最佳的工艺方案，选择最合理的制造设 备，减少工时和材料的消耗；合理地进行机械制造装 备的总体布局，优化操作步骤和方法，减少操作过程 中工人的体力消耗；对市场和消费者进行调研，保证 产品合理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成 不必要的超频工作量。 1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区 别是什么？ 1.）机械制造装备设计包括创新设计、变形设计、 模块化设计； 2.）创新设计，一般需要较长的设计开发周期， 投入较大的研制开发工作量；变型设计，变型设计不 是孤立无序的设计，而是在创新设计的基础上进行 的，模块化设计，对一定范围内不同性能，不同规格 的产品进行功能分析，划分一系列的功能模块，而后 组合而成的； 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? 系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择 功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结 构典型化、零部件通用化、标准化的原则，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。 2）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。 3）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。 4）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。 5）为开展变型设计提供技术基础 缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择 所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能 特性不一定最符合用户的需求。另一方面有些功能还 可能冗余。 1-13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：选取原则产品的主参数应尽可能采用优先数系。 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， 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，成本会有待提高，对用户 来说较难选到称心如意的产品。 1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计， 指出哪些评价方法极为重要，为什么？ 技术经济评价可靠性评价人机工程学评价结 构工艺性评价产品造型评价标准化评价 1-16有些方案的技术评价较高，但经济评价一般或不 好，有些方案可能是相反的情况，如何对这些方案进 行综合评价？ 答：设计方案的技术评价Tj和经济评价Ej经常不会 同时都是最优，进行技术和经济的综合评价才能最终 选出最理想的方案。技术经济评价TEj有两种计算方 法： 1、当Tj和Ej的值相差不太悬殊时，可用均值法 计算TEj值，即TEj=（Tj+Ej）/2。 2、当Tj和Ej的值相差很悬殊时，建议用双曲线 法计算TEj值，即TEj=根号（Tj+Ej）。 技术经济评价值TEj越大，设计方案的技术经济综合 性能越好，一般TEj值不应小于0.65。 1-17可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指标？ 它们之间有哪些数值上的联系？ 答：含义：可靠性是指产品在规定的条件下和规定的 时间内，完成规定任务的能力。 可靠性的衡量指标有：1、可靠度；2、积累失效 概率；3、失效率；4、平均寿命和平均无故障工作时 间；5、可靠寿命 这些可靠性衡量指标之间在数值上都与时间t相关 联。 2-1 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 2-2机床设计的主要内容及步骤是什么？ 答：（一）总体设计：1、机床主要技术指标设计，包 括工艺范围、运行模式、生产率、性能指标等。2、 总体方案设计，包括运动功能、基本参数、总体 结构布局等设计。3、总体方案综合评价与选择4、 总体方案的设计修改或优化。（二）详细设计， 包括技术设计和施工设计。（三）机床整机综合评 价 2-3机床的基本工作原理是什么？ 答：基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相 对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件 具有要求的尺寸和精度的几何形状。 2-4机床系列型谱的含义是什么？ 为了以最少的品种规格，满足尽可能多用户的不 同需求，通常是按照该类机床的主参数标准，先确定 一种用途最广、需要量较少的机床系列作为“基型系 列”，在这系列的基础上，根据用户的需求派生出若 干种变型机床，形成“变型系列”。“基型”和“变型” 构成了机床的“系类型谱”。 最新可编辑word文档机械制造装备设计》模拟试题
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