机械制造装备设计.docx
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机械制造装备设计
机械制造装备设计第1次作业
一、单项选择题（只有一个选项正确，共6道小题）
1.机床夹具按其使用范围可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、（）和组合夹具五种基本类型。
（A）车床夹具
（B）随行夹具
（C）铣床夹具
正确答案：
B
解答参考：
2.机械制造装备包括加工装备、（）、仓储输送装备和辅助装备四大类
（A）机床
（B）制造装备
（C）工艺装备
正确答案：
C
解答参考：
3.直线运动导轨的截面形状主要有四种：
矩形、（）、燕尾形和圆柱形，并可互相组合。
（A）平面形
（B）凹形
（C）三角形
正确答案：
C
解答参考：
4.按照工艺范围，机床可分为（）、专用机床、专门化机床
（A）数控机床
（B）车床
（C）通用机床
正确答案：
C
解答参考：
5.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
（D）悬挂式钻模
正确答案：
A
解答参考：
6.已知一结构式为18=31×33×29，则转速级数为（）。
（A）9
（B）18
（C）6
正确答案：
B
解答参考：
三、判断题（判断正误，共5道小题）
7.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。
（）
正确答案：
说法错误
解答参考：
8.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。
（）
正确答案：
说法正确
解答参考：
9.导轨按结构型式可分为开式导轨和闭式导轨。
（）
正确答案：
说法错误
解答参考：
10.若需要限制的自由度少于六个，定位时正好限制了这几个自由度，则为完全定位。
（）
正确答案：
说法错误
解答参考：
11.机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和组合设计等三大类型。
（）
正确答案：
说法正确
解答参考：
四、主观题（共6道小题）
12.简答题典型的主轴轴承配置形式有速度型、刚度型和速度刚度型三种，请分别分析三种配置形式应采用何种类型的轴承。
参考答案：
答：
速度型：
主轴前后轴承都采用角接触球轴承（两联或三联）。
刚度型：
前支承采用双列圆柱滚子轴承承受径向载荷和60°角接触球轴承双列推力球轴承承受轴向载荷，后支承采用双列圆柱滚子轴承。
刚度速度型：
前支承采用三联角接触球轴承，后支承采用双列圆柱滚子轴承。
13.常用机床直线运动导轨的组合形式有哪几种，各有何特点？
参考答案：
答
双三角形导轨：
不需要镶条调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保持性好。
工艺差，加工、检验、维修不方便。
双矩形导轨：
承载能力大、制造简单，侧导向面需要镶条调整间隙。
矩形和三角形导轨组合：
导向性好，刚度高，制造方便，应用最广。
矩形和燕尾形导轨组合：
能承受较大力矩，调整方便，多用在横梁、立柱、摇臂等。
14.机床夹具功用是什么？
主要由哪几部分组成？
参考答案：
答
夹具的功用：
保证加工精度、提高生产率、扩大机床的使用范围、减轻工人劳动强度，保证生产安全。
组成：
定位元件、夹紧元件、导向及对刀元件、动力装置、夹具体、其他元件。
15.机床主轴部件的设计应满足哪些基本要求？
参考答案：
答
旋转精度、刚度、抗振性、温升和热变形、精度保持性。
16.计算及分析题
如下图所示的夹具用于直角支座零件的镗孔，要求保证孔与端面A的垂直度，则夹紧力的方向应如何选择？
若要求保证孔与底面B的平行度，夹紧力的方向又应如何选择？
为什么？
（夹紧力的方向在图上用箭头表示出来）
参考答案：
答：
保证孔与A面垂直度夹紧力为FA，保证孔与底面的平行度，夹紧力为FB，满足夹紧力的方向应有利于工件准确定位的要求。
17.综合应用题
已知：
某机床主轴转速n＝100～1000r/min，电动机额定转速n0＝630r/min（7.5Kw），主传动系统图如图所示。
问：
1）写出该机床主传动路线表达式；
2）计算标准公比
、转速级数Z和变速范围Rn；
3）写出结构式并画出转速图；
（4）计算主轴的计算转速（n=nmin·φz/3-1），并写出各传动轴的计算转速。
参考答案：
答
2）标准公比φ=1.6，转速级数：
Z=6，变速范围Rn=10
3）结构式：
6=31×23
转速图：
4）III计算转速：
II轴计算转速：
250r/min
I轴计算转速：
630r/min
机械制造装备设计第2次作业
一、单项选择题（只有一个选项正确，共7道小题）
1.已知一结构式为18=31×33×29，则转速级数为（）。
（A）9
（B）18
（C）6
正确答案：
B
解答参考：
2.已知一结构式为18=31×33×29，则变速组数目为（）。
（A）1
（B）3
（C）9
正确答案：
B
解答参考：
3.已知一结构式为18=31×33×29，则基本组的传动副数为（）。
（A）3
（B）2
（C）1
正确答案：
A
解答参考：
4.已知一结构式为18=31×33×29，则第二扩大组的级比指数为（）。
（A）2
（B）3
（C）9
正确答案：
B
解答参考：
5.以下哪一个不是机床进给系统的设计特点（）。
（A）进给传动时恒转矩传动；
（B）进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速；
（C）进给传动的转速图为前密后疏结构。
正确答案：
C
解答参考：
6.以下哪一类轴承是机床中常用的滚动轴承（）。
（A）液体静压轴承；
（B）角接触球轴承；
（C）磁浮轴承。
正确答案：
B
解答参考：
7.凡是夹具,其中一定有（）。
（A）对刀装置
（B）分度装置
（C）定位元件。
正确答案：
C
解答参考：
四、主观题（共8道小题）
8.简答题简述转速图拟定的一般步骤。
参考答案：
答：
1）距离相等的竖直线代表传动系统的各轴。
从左到右依次标注。
2）距离相等的横直线与竖直线相交点，代表各级转速。
3）坐标取对数坐标，在相交点直接写出转速的数值。
4）相邻两轴之间相应转速的连线代表相应传动副的传动比，从左向上斜是升速传动，从左向下斜是降速传动。
9.铣床夹具与机床工作台是如何连接的？
参考答案：
答
铣床夹具在工作台上的两种安装方法：
1）用定位键和工作台上的T形槽相配，这种方法误差较大；
2）在夹具的侧面设一个找正面，在安装时用百分表按这个找正面找正，此法精度较高。
10.什么是工件的定位误差？
定位误差由哪些因素引起的？
参考答案：
答
定位误差：
工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差。
产生定位误差的原因：
（1）基准不重合带来的定位误差（夹具定位基准与工序基准不重合）——基准转换误差；
（2）因间隙引起的定位误差；
（3）与夹具有关的因素产生的定位误差。
11.机床支承件内加肋板的目的是什么？
参考答案：
答
联接支承件四周外壁的内板，它能使支承件外壁的局部载荷传递给其他壁板，从而使整个支承件承受载荷，加强支承件的自身和整体刚度。
12.机械制造装备设计有哪些类型？
参考答案：
答
加工装备、工艺装备、仓储传送装备、辅助装备。
13.机床系列型谱的含义是什么？
参考答案：
答
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的产品为基型，以它为基础，设计出其它各种尺寸参数的产品，构成产品基型系列。
在产品基型系列的基础上，派生出不同用途的变型产品，构成产品派生系列。
编制反映基型系列和派生系列关系的产品系列型谱。
14.计算及分析题
补全下列结构式，指出哪一个最合理，并说明理由。
（1）12=32×21×2
（2）12=3×23×26
（3）12=22×21×3
参考答案：
答：
（1）12=32×21×26
（2）12=31×23×26
（3）12=22×21×3
（2）最合理，符合传动顺序与扩大顺序相一致的原则。
15.综合应用题
在图示工件外圆柱面上铣削键槽，且采用夹角α=90°的V型铁以外圆柱面定位，若槽深尺寸以图（a）和图（b）两种不同的方式标注，
（1）计算工件在两种标注方式下的定位误差；
（2）哪种标注方式更合理,为什么？
（3）能否满足工件的定位精度要求？
（4）对于本工件，还可采用什么样的定位方式？
参考答案：
答
（1）图（a）定位误差：
图（b）定位误差：
（2）图（b）的标注方式更合理，定位误差较小；
（3）都能满足定位误差的要求
（4）心轴定位
机械制造装备设计第3次作业
二、判断题（判断正误，共10道小题）
1.对于轴类零件而言，定位元件只能用V型块。
（）
正确答案：
说法错误
解答参考：
2.欠定位就是不完全定位，定位设计时要尽量避免。
（）
正确答案：
说法错误
解答参考：
3.机床设计广泛采用模块化设计方法。
（）
正确答案：
说法正确
解答参考：
4.机床基本参数包括尺寸参数、运动参数及动力参数。
（）
正确答案：
说法正确
解答参考：
5.导轨的功用是承受载荷和导向。
运动的导轨称为动导轨，不动的导轨称为静导轨或支承导轨。
（）
正确答案：
说法正确
解答参考：
6.辅助支承是在每个工件定位后才经调整而参与支承的元件。
它起定位作用，可用来提高工件的装夹刚度和稳定夹紧力或切削力。
（）
正确答案：
说法错误
解答参考：
7.机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和组合设计等三大类型。
（）
正确答案：
说法正确
解答参考：
8.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。
（）
正确答案：
说法正确
解答参考：
9.若需要限制的自由度少于六个，定位时正好限制了这几个自由度，则为完全定位。
（）
正确答案：
说法错误
解答参考：
10.过定位是需要限制的自由度没有全部被限制的情况，过定位不能保证位置精度，是不允许的。
（）
正确答案：
说法错误
解答参考：
三、主观题（共8道小题）
11.简答题
机床的主参数及尺寸参数根据什么确定？
参考答案：
答：
机床主参数是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力的一种参数。
通用机床的主参数通常都以机床的最大加工尺寸来表示，专用机床的主参数一般以与通用机床相对应的主参数表示。
为了更完整地表示机床的工作能力和加工范围，可在主参数后面标出第二主参数，如最大工件长度、最大跨距等。
机床尺寸参数是指机床主要结构的尺寸参数。
包括：
与工件有关的尺寸参数；与工、夹、量具有关的尺寸参数。
12.什么是传动组的级比和级比指数？
参考答案：
答
级比：
主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值。
级比指数：
相邻两传动线与从动轴交点之间的相距的格数。
13.什么是传动组的变速范围？
各传动组的变速范围之间有什么关系？
参考答案：
答
传动组的变速范围：
传动组中最大与最小传动比的比值。
变速组的变速范围可表示为
主轴的变速范围等于主变速传动系中各变速传动组变速范围的乘积。
14.主轴部件应满足那些基本要求？
参考答案：
答
旋转精度、刚度、抗振性、温升和热变形和耐磨性要求。
15.试述进给传动与主传动相比较，有那些不同的特点？
参考答案：
答
进给传动系统是恒转矩传动而主传动系为恒功率传动；
进给运动数目多，而主传动只有一个；
进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速，而主传动系计算转速是能够传递全部功率的最低速度；
进给传动的转速图为前疏后密结构，主传动系的转速图是前密后疏。
16.在支承件设计中，支承件应满足那些基本要求？
参考答案：
答
足够的静刚度和较高的刚度／重量比；
足够的抗振性；
应具有较好的热变形特性，使整机的热变形较小或热变形对加工精度的影响较小；
应该排屑畅通、吊运安全，并具有良好的工艺性以便于制造和装配。
17.支承件常用的材料有那些？
有什么特点？
参考答案：
答
铸铁：
铸造性能好，容易获得复杂结构的支承件，同时铸铁的内摩擦力大，阻尼系数大，使振动衰减的性能好，成本低。
但铸铁需要木模芯盒，制造周期长，有时产生缩孔、气泡等缺陷，适合于批量生产。
钢板焊接结构：
用钢板和型钢等焊接支承件，其特点是制造周期短，省去了制作木模和铸造工艺；支承件可制成封闭结构、刚性好；便于产品更新和结构改进；钢板焊接支承件固有频率比铸铁高，但内摩擦阻尼为铸铁的1/3，抗振性差，为提高机床抗振性能，可采用提高阻尼的方法来改善动态性能。
预应力钢筋混凝土：
制作不常移动的大型机械的机身、底座、立柱等。
天然花岗岩：
优点：
性能稳定，精度保持性好，抗振性好，阻尼系数大，导热系数和线膨胀系数小，热稳定性好，抗氧化性强，不导电，抗磁，与金属不粘合，加工方便，但结晶颗粒粗于钢铁的晶粒，抗冲击性能力差，脆性大，油和水等液体已渗入晶界中，使表面部分变形胀大，难以制作复杂的零件。
树脂混凝土：
刚度高、具有良好的阻尼性能，抗振性好；热容量大，热传导率低，热稳定性高，其构件热变形小，质量小，但某些机械性能差，但可以预埋金属或添加加强纤维。
18.计算及分析题
请分析下面两种工件的装夹方式，说明其定位方案，并判断哪一种装夹方式正确？
参考答案：
答：
a）方案产生过定位，不合理；
b）似乎合符六点定位原理，但因为槽对A面的平行度要求无法保证，因此该方案也不合理。
改进：
基于a）方案，为避免产生过定位，圆柱销1改为在Y方向的削扁的棱形销。
机械制造装备设计第4次作业
三、主观题（共9道小题）
1.简答题根据什么原则选择支承件的截面形状，如何布置支承件上的筋板和筋条？
参考答案：
答
支承件结构的合理设计原则是应在最小质量条件下，具有最大静刚度。
肋板的布置分为三种情况：
a）水平布置隔板——主要提高支承件水平面内的抗弯刚度
b）垂直布置隔板——主要提高支承件垂直面内的抗弯刚度
c）斜向隔板——兼有提高抗弯刚度和抗扭刚度的效果
加强筋（肋条）布置：
a）一般配置于支承件某一内壁上，主要为了减少局部变形和薄壁振动，用来提高支承件的局部刚度。
b）基本形式与肋板一样，性能也相似，必须使肋条位于壁板弯曲平面内，有效减少壁板的弯曲变形。
c）肋条的高度一般不大于支承件壁厚的5倍，厚度一般是床身厚度的0.7-0.8倍。
2.导轨设计中应满足那些要求？
参考答案：
答
为保证机床加工的精度和稳定性，导轨必须满足以下要求：
高的导向精度、良好的耐磨性、足够的刚度、具有低速运动的平稳性和良好的结构工艺性。
3.镶条和压板有什么作用？
参考答案：
答
压板：
用来调整导轨面的间隙和承受颠覆力矩。
鑲条：
调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧向间隙。
4.机床刀架自动换刀装置应满足什么要求？
参考答案：
答
（1）满足工艺过程所提出的要求：
为了实现在一次安装中完成多工序加工，要求刀架、刀库可以方便地转位。
（2）在刀架、刀库上牢固地安装刀具，精确调整刀具位置。
（3）刀架、刀库、换刀机械手都应有足够的刚度。
（4）可靠性高。
（5）刀架和自动换刀装置的换刀时间尽量短，提高生产率。
（6）操作方便和安全。
5.机床夹具的作用是什麽？
有那些要求？
参考答案：
答
夹具的作用：
保证加工精度、提高生产率、扩大机床的适用范围、减轻工人的劳动强度、保证生产安全。
夹具满足的要求：
保证加工精度（最基本）、夹具的总体方案应与年生产纲领相适应、安全、方便、减轻劳动强度、排屑顺畅、有良好的强度、刚度和结构工艺性。
6.机床夹具的组成有那些部分？
参考答案：
答
定位元件及装置、夹紧元件及装置、导向及对刀元件、动力装置、夹具体、其它元件及装置，其中定位、夹紧、夹具体三部分不可缺少。
7.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况，它们各包括那些方面？
参考答案：
答
定位的正常情况——根据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）
定位的非正常情况：
欠定位——需要限制的自由度没有完全被限制（不能保证位置精度，绝对禁止）
过定位（重复定位、超定位）——某个自由度被两个或两个以上的约束重复限制（一般不允许）。
8.计算及分析题分析下图中所列加工零件（加工槽）必须限制的自由度，并指出是“完全定位”还是“不完全定位”，标明所选的定位面。
参考答案：
答：
只需X、Y、Z轴方向的转动自由度、Y、Z移动自由度
属于不完全定位
9.
已知一普通车床有级变速主传动系统：
主轴转速nmin=35.5r/min，nmax=1600r/min，级数Z=12；电动机转速（同步转速）为1500r/min。
试完成以下设计内容，
（1）求机床主轴的变速范围Rn；
（2）确定主轴转速标准公比
；
（3）查标准数列表确定主轴各级转速；
（4）写出你所采用的结构式，拟定一个合理的转速图（电动机至机床变速箱采用带传动）；
（5）计算主轴的计算转速（
），并写出各传动轴的计算转速。
参考答案：
答
n1=35.5r/minn2=50r/minn3=71r/minn4=100r/min
n5=140r/minn6=200r/minn7=280r/minn8=400r/min
n9=550r/minn10=800r/minn11=1120r/minn12=1600r/min
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