機械制造裝備設(shè)計關(guān)慧貞第三版課后習題答案 1什么說機械制造裝備在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著重要的作用？ 制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科技技術(shù)發(fā)展的載體及使其轉(zhuǎn)化為規(guī)模生產(chǎn)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械制造裝備與其他工業(yè)化裝備相比，特別強調(diào)應(yīng)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？ 柔性化有倆重含義：產(chǎn)品機構(gòu)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(diào)整以滿足不同工件的加工。 1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(chǎn)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(shè)備。 輔助裝備：清洗機和排屑裝置等設(shè)備。 1械制造裝備設(shè)計有哪些類型？他們的本質(zhì)區(qū)別是什么？ 類型：創(chuàng)新設(shè)計、變型設(shè)計和模塊設(shè)計 1些產(chǎn)品宜采用系列化設(shè)計方法？為什么？有哪些優(yōu)缺點 ? 系列化設(shè)計方法是在設(shè)計的某一類產(chǎn)品中，選擇功能、結(jié)構(gòu)和尺寸等方面較典型產(chǎn)品為基型，運用結(jié)構(gòu)典型化、零部件通用化、標準化的原則，設(shè)計出其他各種尺寸參數(shù)的產(chǎn)品，構(gòu)成產(chǎn)品的基型系列。 優(yōu)點： 1）用較少品種規(guī)格的產(chǎn)品滿足市場較大范圍的需求。 2）可以減少設(shè)計工作量，提高設(shè)計質(zhì)量，減少產(chǎn)品開發(fā)的風險 ，縮短產(chǎn)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(chǎn)品的研制周期，降低生產(chǎn)成本。 4）零備件的種類少，系列中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，便于進行產(chǎn)品的維修，改善售后服務(wù)質(zhì)量。 5）為開展變型設(shè)計提供技術(shù)基礎(chǔ) 缺點：用戶只能在系類型譜內(nèi)有限的品種規(guī)格中選擇所需的產(chǎn)品，選到的產(chǎn)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計的評價方法很多，結(jié)合機械制造裝備設(shè)計，指出哪些評價方法極為重要，為什么？ 技術(shù)經(jīng)濟評價 可靠性評價 人機工程學(xué)評價 結(jié)構(gòu)工藝性評價 產(chǎn)品造型評價 標準化評價 2床設(shè)計應(yīng)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(chǎn)率自動化、成本、生產(chǎn)周期、可靠性、造型與色彩 2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(chǔ)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?gòu)成了機床的“ 系類型譜”。 2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(shè)計時可根據(jù)市場的需求在主參數(shù)系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床主傳動 系都有哪些類型？由哪些部分組成？ 按驅(qū)動主傳動的電動機類型： 交流電動機驅(qū)動、直流電動機驅(qū)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(gòu)等部分組成。 26、某車床的主軸轉(zhuǎn)速 n=401800r/公比 電動機的轉(zhuǎn)速 440電n，試擬定結(jié)構(gòu)式，轉(zhuǎn)速 圖；確定齒輪的齒數(shù)、帶輪的直徑；演算轉(zhuǎn)速誤差；畫出主傳動系統(tǒng)圖。 解： 該主軸的變速范圍為 : 45401800m a x 比可求變速的級數(shù) 5 擬定結(jié)構(gòu)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： 421 32212 631 22312 621 23212 241 23212 361 22312 261 32212 412 32212 613 23212 612 22312 142 23212 163 32212 162 22312 214 22312 136 32212 216 32212 124 22312 316 23212 126 23212 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(zhuǎn)速為 40、 56、 80、 112、 160、 224、 315、 450、 630、 900、 1250、 1800 作轉(zhuǎn)速圖如下： 631 22312 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 1800r/440r/ I V 2m a x 主u 符合要求 4/14/4m i n 主u 符合要求 最后擴大組的變速范圍： 12(6)1( 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 125 大帶輪直徑 )1(12 取 )(12 97表取大帶輪的基準直徑為 200輪齒數(shù)的確定： I 之間的傳動副共有 3 對 傳動比為 1:1 1: 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 . ，取 72可以確定 三個傳動副的齒數(shù)為 1： 1 傳 動副 36 36 1： 動副 30 42 1： 2 傳動副 24 48 同理可確定 的齒數(shù)和取 84 1： 1 傳動副齒數(shù)取 42 42 1： 動副齒數(shù)取 22 62 V 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(zhuǎn)速誤差的計算 主軸各級轉(zhuǎn)速所獲得的實際轉(zhuǎn)速按下面的公式計算 321)1(21 電實際1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 理論轉(zhuǎn)速 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 1800 實際轉(zhuǎn)速 773 轉(zhuǎn)速誤差率（ %） 許誤差： %0)%1(10 根據(jù)上表可知轉(zhuǎn)速誤差率在允許 的范圍內(nèi) 繪制傳動系統(tǒng)圖如下： 1800r/ 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 1440r/ I V 200 36 24 30 27、某機床主軸轉(zhuǎn)速 n=1001120r/轉(zhuǎn)速級數(shù) 8Z ，電動機的轉(zhuǎn)速 440電n，試設(shè)計該機床的主傳動系，包括擬定結(jié)構(gòu)式和轉(zhuǎn)速圖，畫出主傳動系統(tǒng)圖。 a x n 71 表可獲得 8 級轉(zhuǎn)速為 100， 140， 200， 280， 400， 560， 800， 1120 擬定 8 級轉(zhuǎn)速的結(jié)構(gòu)式： 421 2228 241 2228 412 2228 142 2228 214 2228 124 2228 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 421 2228 800 1120 1440r/ I V 1m a x 主u 符合要求 4/3m i n 主u 符合要求 最后擴大組的變速范圍： 12(4)1( 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 125大帶輪直徑 )1(12 取 )258001440)1(12 表取大帶輪的基準直徑為 224輪齒數(shù)的確定： I 之間的傳動副共有 2 對 傳 動比為 1:1 1: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 48可以確定 兩個傳動副的齒數(shù)為 1： 1 傳動副 24 24 1： 動副 20 28 同理可確定 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 V 之間的傳動副齒數(shù)和取 72 1 的傳動副齒數(shù)取 42 30 1： 傳動副齒數(shù) 取 19 53 轉(zhuǎn)速誤差的計算 主軸各級轉(zhuǎn)速所獲得的實際轉(zhuǎn)速按下面的公式計算 321)1(21 電實際1 2 3 4 5 6 7 8 理論轉(zhuǎn)速 100 140 200 280 400 560 800 1120 實際轉(zhuǎn)速 94 88 速誤差率（ %） 允許誤差： %0)%1(10 根據(jù)上表可知轉(zhuǎn)速誤差率在允許的范圍內(nèi) 繪制傳動系統(tǒng)圖如下： 28 試從 ， 18Z 級變速機構(gòu)的各種傳動方案中選出最佳方案，并寫出結(jié)構(gòu)式，畫出轉(zhuǎn)速圖和傳動系統(tǒng)圖。 轉(zhuǎn)速不重復(fù)的方案： 931 23318 391 32318 913 23318 193 32318 319 33218 139 33218 621 33218 261 33218 612 32318 162 23318 126 23318 216 32318 631 32318 361 23318 613 33218 163 33218 316 23318 136 32318 轉(zhuǎn)速重復(fù)的方案 12223186631 12232186613 1223218 6621 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931 23318 也可選擇轉(zhuǎn)速重復(fù)的方案。 假定最小轉(zhuǎn)速為 表可得各級轉(zhuǎn)速為 40， 50， 63， 80， 100， 125， 160， 200， 250， 315， 400， 500， 630，800， 1000， 1250， 1600。 125 224 20 24 28 30 20 30 40 42 19 30 53 1440r/4 1250 1600r/440r/ I V 3m a x 主u 符合要求 4/14/6m i n 主u 符合要求 最后擴大組的變速范圍： 12(9)1( 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 125大帶輪直徑 )1(12 取 )258001440)1(12 表取大帶輪的基 準直徑為 224輪齒數(shù)的確定： I 之間的傳動副共有 2 對 傳動比為 1:1 1:1: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 72可以確定 三個傳動副的齒數(shù)為 1： 1 傳動副 36 36 1： 動副 32 40 1： 動副 28 44 同理可確定 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 V 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(zhuǎn)速誤差的計算 主軸各級轉(zhuǎn)速所獲得的實際轉(zhuǎn)速按下面的公式計算 321)1(21 電實際1 2 3 4 5 6 7 8 9 理論轉(zhuǎn)速 0 50 63 80 100 125 160 200 實際轉(zhuǎn)速 97 轉(zhuǎn)速誤差率（ %） 0 11 12 13 14 15 16 17 18 理論轉(zhuǎn)速 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 實際轉(zhuǎn)速 88 576 轉(zhuǎn)速誤差率（ %） 許誤差： %0)%1(10 根據(jù)上表可知轉(zhuǎn)速誤差率在允許的范圍內(nèi) 29、用于成批生產(chǎn)的車床，主軸轉(zhuǎn)速 45500r/簡化機構(gòu)選用雙速電機， n 電 =720r/ 1440r/畫出該機床的轉(zhuǎn)速度和傳動系統(tǒng)圖。 采用雙速電機時公比一般取 例中取 a x 224 36 28 32 36 44 40 42 56 42 67 17 18 30 1440r/8 56 60 72 查表可獲得 8 級轉(zhuǎn)速為 45， 63， 90， 125， 180， 250， 360， 500 擬定 8 級轉(zhuǎn)速的結(jié)構(gòu)式： 421 2228 241 2228 412 2228 142 2228 214 2228 124 2228 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(jié)構(gòu)式為 412 2228 I 軸的帶輪轉(zhuǎn)速為 720r/表取小帶輪的基準直徑為 125大帶輪直徑 )1(12 取 )257201440)1(12 表取大帶輪的基準直徑為 2501m a x 主u 符合要求 4/3m i n 主u 符合要求 最后擴大組的變速范圍： 12(4)1( 符合要求 齒輪齒數(shù)的確定： I 之間的傳動副共有 2 對 傳動比為 1:2 1: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 69可以確定 三個傳動副的齒數(shù)為 1： 2 傳動副 23 46 1： 動副 18 51 同理可確定 的齒數(shù)和取 72 45 63 90 125 180 250 360 500 1440r/ I 20 1000 1440 720r/1 傳動副齒數(shù)取 42 30 1： 動副齒數(shù)取 19 53 轉(zhuǎn)速誤差的計算 主軸各級轉(zhuǎn)速所獲得的實際轉(zhuǎn)速按下面的公式計算 21)1(21 電實際1 2 3 4 5 6 7 8 理論轉(zhuǎn)速 45 63 90 125 180 250 360 500 實際轉(zhuǎn)速 速誤差率（ %） 許誤差： %0)%1(10 根據(jù)上表可知轉(zhuǎn)速誤差率在允許的范圍內(nèi) 33、某數(shù)控機床，主軸最高轉(zhuǎn)速 000m a x ，最低轉(zhuǎn)速 0m in ，計算轉(zhuǎn)速為 60 ，采用直流電動機，電動機功率 =15動機的額定轉(zhuǎn)速 500 ，最高轉(zhuǎn)速為 500m a x rn d ，試設(shè)計分級變速箱的傳動系 ，畫出轉(zhuǎn)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 251 6 04 0 0 0m a x 電機所能達到的恒功率范圍 315004500m a x f lg/ 2Z= Z=4 125 250 23 18 46 19 42 30 53 1440r/1 720r/機械分級結(jié)構(gòu)式可寫作 21 224 Z 電機的恒功率范圍為 15004500r/過 1: 1:1 1:1 三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為 13334000r/色 ) 經(jīng)過 1: 1:2 1:1 三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為 6672000r/色 ) 經(jīng)過 1: 1:1 1:4 三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為 3331000r/色 ) 經(jīng)過 1: 1:2 1:4 三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為 167500r/色 ) 四段之間互有搭接 40167r/的是電機的恒轉(zhuǎn)矩段 40r/主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電機的轉(zhuǎn)速為 m r 40r/主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電機消耗的功率為 6015 80 1000 2000 4000 4500 360 1333 667 167 333 40 1500 1500 320 160 40r/000 4000 1000 1333 667 500 00 225 20 30 40 18 直流電機 30 15動與測速 機構(gòu) 45 2給傳動與主傳動相比較，有哪些不同點？ 1）進給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動 2）進給傳動系中各傳動件的計算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速 3）進給傳動的轉(zhuǎn)速圖為前疏后密結(jié)構(gòu) 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(gòu) 6）快速空程傳動的采用 7）微量進給機構(gòu)的采用 2給伺服系的驅(qū)動部件有哪幾種類型？其特點和應(yīng)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(nèi)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(yīng)控制 3軸部件應(yīng)滿足哪些基本要求？ 旋轉(zhuǎn)精度 、 剛度 、 抗振性 、 溫升和熱變形 、 精度保持性 3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(yīng)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(yīng)取矩形，并以其高度方向為受彎方向；以承受轉(zhuǎn)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(yīng)盡可能設(shè)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(nèi)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。 3 高支承件結(jié)構(gòu)剛度和動態(tài)性能有哪些措施？ 提高支承件結(jié)構(gòu)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條和壓板有什么作用？ 鑲條：鑲條用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)向間隙，鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè) 壓板：壓板用來調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙，承受顛覆力矩，用配刮墊片來調(diào)整間隙 3高導(dǎo)軌精度、剛度和耐磨性的措施 1）合理選擇導(dǎo)軌的材料和熱處理 2）導(dǎo)軌的預(yù)緊 3）導(dǎo)軌的良好潤滑和可靠防護 4）保證完全的液體潤滑，用油膜隔開相接觸的導(dǎo)軌面，加大導(dǎo)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(dǎo)軌的形狀尺寸要盡可能對集中負載對稱。 3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