本文格式為Word版，下載可任意編輯——《機械制造裝備設(shè)計》關(guān)慧貞第三版課后習(xí)題答案《機械制造裝備設(shè)計》關(guān)慧貞第三版課后習(xí)題答案

1-1為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。1-2機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？

柔性化縝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？

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。1-7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(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。

1-9機械制造裝備設(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

1-12哪些產(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(fēng)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)相像，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。

1-15設(shè)計的評價方法好多，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2-1機床設(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、造型與色調(diào)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，滿足盡可能多用戶的不同需求，尋常是依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通暫汀白冃通晿?gòu)成了機床的“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(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。2-23機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=40~1800r/min，公比?/min，試擬定結(jié)構(gòu)式，轉(zhuǎn)速圖；確定?1.41電動機的轉(zhuǎn)速n電?1440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:Rn?nmax1800??45nmin40根據(jù)變速范圍、公比可求變速的級數(shù)

Z?lgRnlg45?1??1?12lg?lg1.41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：

12?21?22?3412?31?23?2612?21?32?2612?21?34?2212?31?26?2312?21?26?3212?22?21?3412?23?31?2612?32?21?2612?22?34?2112?23?26?3112?32?26?2112?34?21?2212?26?23?3112?26?21?3212?34?22?2112?26?31?2312?26?32?21

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

12?31?23?26作轉(zhuǎn)速圖如下：

查表可獲得12級轉(zhuǎn)速為40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800

電

1440r/min

IIIIIIIV

1800r/min1250900630450315224160112805640

u主max??2?1.412?2?2符合要求

u主min???4?1.41?4?1/4最終擴大組的變速范圍：Ri

?1/4符合要求

??xi(Pi?1)?1.416(2?1)?8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d2?id1(1??)?取0.015d2?id1(1??)?1.6?125?(1?0.015)?197mm

查表取大帶輪的基準直徑為200mm

齒輪齒數(shù)的確定：III軸之間的傳動副共有3對傳動比為1:11:1.411:2假使采用模數(shù)一致的標準齒輪，則三對傳動副的齒輪和一致查表可得Sz取Sz?，60，72，84，96，

?72可以確定三個傳動副的齒數(shù)為

電1440r/min

IIIIIIIV1800r/min1250900630450315224160112805640

1：1傳動副36361：1.41傳動副30421：2傳動副2448

同理可確定IIIII軸的齒數(shù)和取841：1傳動副齒數(shù)取42421：2.82傳動副齒數(shù)取2262IIIIV之間的傳動副齒數(shù)和取902：1的傳動副齒數(shù)取60301：4的傳動副齒數(shù)取1872

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

n實際?n電?

理論轉(zhuǎn)速實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差率（%）

1401.70

d1(1??)?U1U2U3d22560.31

3801.70

41121.06

51601.06

62241.06

73150.14

84500.14

96300.14

109001.5

1112501.31

1218001.5

39.3256.1778.64110.81158.30221.63314.56449.38629.13886.51266.431773

允許誤差：10?(??1)%?10?(1.41?1)%?4.1%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：

?2003624304222

27、某機床主軸轉(zhuǎn)速n=100~1120r/min，轉(zhuǎn)速級數(shù)Z包括擬定結(jié)構(gòu)式和轉(zhuǎn)速圖，畫出主傳動系統(tǒng)圖。

?8，電動機的轉(zhuǎn)速n電?1440/min，試設(shè)計該機床的主傳動系，

Rn?nmax1120??11.2nmin100??Z?1Rn?711.2?1.41

查表可獲得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：

8?21?22?248?21?24?228?22?21?248?22?24?218?24?21?228?24?22?21

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8?21?22?24

電

1440r/min

IIIIIIIV1120800560400280

1u主max??1?1.41?1.41?2符合要求

?1/4符合要求

?8符合要求

u主min???3?1.41?3?1/2.82最終擴大組的變速范圍：Ri??xi(Pi?1)?1.414(2?1)?4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d2?id1(1??)?取0.015d2?id1(1??)?1440?125?(1?0.015)?221.625mm800查表取大帶輪的基準直徑為224mm

齒輪齒數(shù)的確定：III軸之間的傳動副共有2對傳動比為1:11:1.41假使采用模數(shù)一致的標準齒輪，則三對傳動副的齒輪和一致查表可得Sz取Sz?，48，60，72，84，

?48可以確定兩個傳動副的齒數(shù)為

1：1傳動副24241：1.41傳動副2028

同理可確定IIIII軸的齒數(shù)和取601：1傳動副齒數(shù)取30301：2傳動副齒數(shù)取2040IIIIV之間的傳動副齒數(shù)和取721.41：1的傳動副齒數(shù)取42301：2.82的傳動副齒數(shù)取1953

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

n實際?n電?

理論轉(zhuǎn)速實際轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速誤差率（%）

11000.89

d1(1??)?U1U2U3d221400.89

32000.89

42800.89

54001.5

6560551.61.5

78007881.5

811201103.21.5

100.98141.25201.78282.49394

允許誤差：10?(??1)%?10?(1.41?1)%?4.1%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：

電機的恒功率范圍為1500~4500r/min

經(jīng)過1:1.1251:11:1三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為1333~4000r/min(紅色)經(jīng)過1:1.1251:21:1三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為667~2000r/min(黑色)經(jīng)過1:1.1251:11:4三對傳動副在主軸可獲得的功率范圍為333~1000r/min(綠色)經(jīng)過1:1.1251:21:4三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(zhuǎn)矩段

40r/min的主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電機的轉(zhuǎn)速為40?4?2?1.125?360r/min40r/min的主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的電機消耗的功率為15?360/1500?3.6KW

1333100066750033313331000667500RnN

Rf360Rd1671671608040r/min3.6KW

15KW

40?200直流電機15KW2030制動與測速機構(gòu)

?2254030184545727245脈沖發(fā)生器

45

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(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

2-37進給伺服系的驅(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2-39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(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3-1主軸部件應(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

3-11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，而且同樣的斷面形狀和一致大小的面積，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。3-12提高支承件結(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)支承件受力狀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(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3-16提高導(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。3-21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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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）雙臂單手爪交織型機械手：應(yīng)用有JCS—013型臥式加工中心

3）單臂雙手爪且手臂回轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)繁雜，聯(lián)機調(diào)整的相關(guān)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(dǎo)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？何謂定位的正常狀況和非正常狀況？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。

定位的正常狀況：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、不完全定位）定位的非正常狀況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(fù)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(gòu)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(yīng)與年生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)3)安全、便利、減輕勞動強度4)排屑順暢

5)機床夾具應(yīng)有良好的強度、剛度和結(jié)構(gòu)工藝性

5-10使用夾具來加工工件時，產(chǎn)生加工誤差的因素有哪些方面？他們與零件的公差有何關(guān)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(shè)計的重要意義？

要縮短生產(chǎn)周期，必需同時改善加工、檢驗、搬運、中止等環(huán)節(jié)，特別是搬運和中止。雖然加工是制造生產(chǎn)價值的主作業(yè)，然而它對縮短整個系統(tǒng)生產(chǎn)周期的作用并不顯著。根據(jù)統(tǒng)計，在總經(jīng)營費用中，20%~50%是無聊搬運費用，合理的物流設(shè)計可使這項費用至少減少10%~30%。

6-2物流系統(tǒng)的組成環(huán)節(jié)有哪些？物流系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)滿足哪些要求？

水平結(jié)構(gòu)：由供應(yīng)物流子系統(tǒng)、生產(chǎn)物流子系統(tǒng)、銷售物流子系統(tǒng)垂直結(jié)構(gòu)：管理層、控制層、作業(yè)層

滿足要求1）應(yīng)可靠地、無損傷地、快速實現(xiàn)物料滾動；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滾動路線；4）盡量減少在制品積壓；

5）合理的物料（毛坯、在制品、產(chǎn)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(gòu)：由料斗、攪動器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、減速器等組成。

儲料機構(gòu)：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(jié)構(gòu)繁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？

無動力式滾子傳動機和動力式滾子傳動機

特點：具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、安裝拆卸便利、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(gòu)造形式分類為單元貨格式、貫穿式、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(dǎo)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(shè)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(guān)系分析4）物流與作業(yè)單位的相互分析5）面積設(shè)定6）面積相關(guān)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(chǎn)節(jié)拍的要求，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)率2）上下料工作力求穩(wěn)定，盡量減少沖擊，避免工作產(chǎn)生變形或損壞3）上下料裝置要盡可能結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，維護便利

4）上下料裝置應(yīng)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(chǎn)線？它的主要組成類型及特點有哪些？

機械加工生產(chǎn)線：以機床為主要設(shè)備，配以相應(yīng)的輸送裝置