机械装备设计方案应掌握内容.docx

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机械装备设计方案应掌握内容

机械装备设计应掌握的内容

1、机械装备应具备的主要功能（P6）

机械制造装备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。

2、柔性化含义（P6）

柔性化有两重含义，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，就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求。

3、自动化含义（P7）

自动化有全自动化和半自动化之分：

全自动化是指能自动完成工件的上料、加工和卸料的生产过程；半自动化则需人工完成上下料。

实现自动化的方法从初级到高级依次为：

凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制等。

4、机电一体化含义（P8）

机电一体化是指机械技术与微电子、传感检测、信息处理、自动控制和电力电子等技术，按系统工程和整体优化的方法，有机地组成的最佳技术系统。

机电一体化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。

5、机械装备分类（P10）

机械装备大致可分为加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备四大类。

6、机械装备设计的类型（P15）

机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块化设计等三大类型

7、机械装备设计创新设计的步骤（P17）

机械装备设计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。

8、系列化设计应遵循的原则（P25）

系列化设计应遵循“产品系列化、零部件通用化、标准化”原则，简称“三化”原则。

有时将“结构的典型化”作为第四条原则，即所谓的“四化”原则。

9、机械装备设计的评价指标（P32）

机械装备设计的评价指标：

技术经济评价、可靠性评价、人机工程评价、结构工艺性评价、产品造型评价和标准化评价等。

10、可靠性设计串、并、混、表决系统、复杂系统的可靠性计算（P37）

11、工件表面的形成方法（P63）

加工表面的形成方法是母线形成方法和导线形成方法的组合。

12、发生线的形成方法（P63）

工件加工表面的发生线是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成的。

有如下四种方法：

轨迹法（描述法）、成形法（仿形法）、相切法（旋切法）、展成法（滚切法）。

13、运动功能式的含义，能根据功能式绘制运动功能图（P67）

运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线或回转运动）、功能（主运动、进给运动、非成形运动）及排列顺序，是描述机床运动功能最简洁的表达形式。

14、机床精度的类型（P71）

机床精度的类型包括：

几何精度、运动精度、传动精度、定位精度和重复定位精度、工作精度、精度保持性等。

15、减少机床热变形的方法（P74）

减少机床热变形的措施有：

减少热源的发热量；将热源置于易散热的位置，或增加散热面积和采用强制冷却，使产生的热量尽量发散出去；采用热管等将温升将较高部位的热量转移至温升较低的部位，以减少机床各部位之间的温差，减少机床热变形。

也可以采用温度自动控制、温度自动补偿及隔热等措施改变机床的温度场，减少机床热变形，或使机床的热变形对加工精度的影响较小。

16、避免低速平稳性的方法（P74）

为提高低速运动平稳性，在设计低速运动部件时，应减少静、动摩擦系数之差，提高传动机构的刚度和降低移动件的质量等。

17、运动功能式的分配（P69）

运动功能分配设计是确定运动功能式中“接地”的位置，用符号“·”表示。

符号“·”左侧的运动由工件完成，右侧的运动由刀具完成。

通常依据“避重就轻”的原则进行评价，当工件尺寸和质量较大时，工件侧的运动数应尽量少；反之，工件尺寸和质量相对刀具及刀架部件小时，刀具侧的运动应尽量小。

18、机床主要参数设计包含哪些参数的设计（P79）

机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，基本参数课包括尺寸参数、运动参数及动力参数。

19、公比ρ的选取范围和选用原则（P82、83）

因为转速由nmin至nmax必须递增，所以公比应大于1；为了限制转速损失的最大值不大于50%，则相应的公比不得大于2，故1<ρ<2；为了使用记忆方便，转速数列中转速呈10倍比关系，故ρ应在ρ=（E1是正整数）中取数；如采用多速电动机驱动，通常电动机转速为（3000/1500）r/min或（3000/1500/750）r/min，故ρ应在ρ=（E2是正整数）中取数。

ρ值小则相对转速损失少，但当变速范围一定时变速级数将增多，变速箱的结构复杂。

对于通用机床，辅助时间和准备结束时间较长，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地延长，为了机床变速箱结构不过于复杂，一般去ρ=1..26或1.41等较大的公比；对于大批量生产用的专用机床、专门化机床及自动机，情况相反，通常取ρ=1.12或1.26等较小的公比。

由于此类机床不经常变速，可用交换齿轮变速，机床的结构不会因采用小公比而复杂化。

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ρ=1.58、1.78、甚至2等更大的公比，以简化机床的结构。

20、主传动系的分类和传动方式（P89）

主传动系可按不同的特征来分类：

1）按驱动主传动的电动机类型可分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。

交流电动机驱动中又可分单速交流电动机或调速交流电动机驱动。

调速交流电动机驱动又有多速交流电动机和无级调速交流电动机驱动。

无级调速交流电动机通常采用变频调速的原理。

2）按传动装置类型可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。

3）按变速的连续性可以分为分级变速传动和无级变速传动。

主传动系的传动方式主要有两种：

集中传动方式和分离传动方式。

21、会根据最高最低转速拟定结构式、绘制转速图、传动系统图、求各轴和齿轮计算转速（P90……）（P104例题）

22、主传动系统的一个规律、两个限制、三项原则

一个规律：

级比规律

两个限制：

齿轮极限传动比限制；齿轮传动组变速范围限制

三项原则：

传动副“钱多后少”；传动线“前密后疏”；降速“前满后快”

23、多速电机结构式的拟定

例：

双速电机，主轴转速级数Z=12，公比为1.26，写出其结构式：

Z=23×31×26；若Z=11，则Z=23×31×25－1

Z=5=6－1则Z=31×22－1

24、传动副齿轮齿数和的确定方法（P102）

变速传动组齿数和的确定有时需要经过多次反复，即初选齿数和，确定主、从动齿轮齿数，计算齿轮模数，如模数过大应增大齿数和，反之则减少齿数和。

为了减少反复次数，按传递转矩要求可先初选中心距，设定齿轮模数，再算出齿数和。

25、传动副最少齿数确定原则（P102）

为保证最小齿轮具有足够强度及不产生根切现象，最小齿轮齿数应不小于17，一般在主传动中，取最小齿轮齿数Zmin≥18—20。

26、三联传动副最大齿与次大齿的确定（P102）

三联传动副最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于4，以保证滑移时齿轮外圆不相碰。

27、无极变速范围的确定与设计计算j（P110）

28、进给系统设计特点（P118）

1）进给传动是恒转矩传动；2）进给传动系中各传动件的计算转速时其最高转速；3）进给传动的转速图为前疏后密结构；4）进给传动的变速范围；5）进给传动系采用传动间隙消除机构；6）快速空程传动的采用；7）微量进给机构的采用。

29、齿轮传动间隙调整方法有哪些（P124）

齿轮传动间隙的消除由刚性调整法和柔性调整法两类方法。

刚性调整法是调整后的齿侧间隙不能自动进行补偿。

柔性调整法是指调整后的齿侧间隙可以自动进行补偿，结构比较复杂，传动刚度低些，会影响传动的平稳性。

30、主轴推力轴承的配置形式（P145）

1、前端配置；2、后端配置；3、两端配置；4、中间配置。

31、向心轴承、深沟球轴承、圆锥滚子球轴承、推力轴承的特点和应用场合（P149）

32、滚动轴承的精度等级选择（P154）

由于前轴承的精度比后轴承对主轴部件的旋转精度影响较大，因此选取轴承精度时，前轴承的精度要选的高一点，一般比后轴承精度高一级。

随着机床向高速、高精度发展，目前普通机床主轴轴承都趋于取P4（SP）级，P6（旧E级）级轴承在新设计的机床主轴部件中已很少采用。

33、滚动轴承脂润滑和油润滑的特点和应用场合（P156）

脂润滑的特点是粘附力强、油膜强度高、密封简单，不易渗漏，长时间不需要更换，维护方便，但摩擦阻力比润滑油略大。

其常应用于转速不太高又不需冷却的场合，特别是立式主轴或装在套筒内可以伸缩的主轴，如钻床、坐标镗床、数控机床和加工中心等。

油润滑

34、能够分析主轴组件的轴向力的传递和间隙调整（P216）

35、支撑件的截面形状对刚度的影响（P164）

1、无论是正方形、圆形还是矩形，空心截面的刚度都比实心的大，而且同样的截面形状和相同大小的面积，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弯刚度和抗扭刚度都高。

2、圆（环）形截面的抗扭刚度比正方形好，而抗弯刚度比正方形低。

3、封闭截面的刚度远远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度。

36、提高支撑件静刚度的方法（P168）

提高支撑件的静刚度和固有频率的主要方法是：

根据支撑件受力情况，合理地选择支撑件的材料、截面形状、尺寸和壁厚，合理地布置肋板和肋条，以提高结构整体和局部的抗弯刚度和抗扭刚度；可以用有限元法进行定量分析，以便在较小质量下得到较高的静刚度和固有频率；在刚度不变的情况下，减小质量可以提高支撑件的固有频率，改善支撑件间的接触刚度以及支撑件与地基连接处的刚度。

37、导轨的功能和分类（P171）

导轨的功用是承受载荷和导向。

它承受安装在导轨上的运动部件及工件的重力和切削力，运动部件可以沿导轨运动。

导轨按结构形式分可以分为开式导轨和闭式导轨。

开式导轨是指在部件自重和外载作用下，运动导轨和支撑导轨的工作面始终保持接触、贴合。

其特点是结构简单，但不能承受颠覆力矩的作用。

闭式导轨借助于压板使导轨能承受较大的颠覆力矩。

导轨副按导轨面的摩擦性质可分为滑动导轨副和滚动导轨副。

38、导轨的截面形状及其应用场合（P172）

（1）直线运动导轨的截面形状主要有四种：

矩形、三角形、燕尾形和圆柱形，并可互相组合，每种导轨副之中还有凸凹之分。

矩形导轨适用于载荷较大而导向性要求略低的机床；三角形导轨中小顶角用于轻载精密机械，大顶角用于大型或重型机床；燕尾形导轨适用于受力小、层次多、要求间隙调整方便的部件；圆柱形导轨主要用于受轴向负荷的导轨，应用较少。

（2）回转运动导轨的截面形状有三种：

平面环形、锥面环形和双锥面导轨。

平面环形导轨摩擦小，精度高，适用于由主轴定心的各种回转运动导轨的机床；锥面环形导轨除能承受轴向载荷外，还能承受一定的径向载荷，但不能承受较大的颠覆力矩，导向性比平面环形导轨好，制造困难；双锥面导轨能承受较大的背向力，进给力和一定的颠覆力矩，制造研磨均较困难。

（3）导轨的组合形式：

双三角形导轨、双矩形导轨、矩形和三角形导轨的组合、矩形和燕尾形导轨的组合。

双三角形导轨多用在精度要求较高的机床中；双矩形导轨多用在普通精度机床和重型机床中；矩形和三角形导轨的组合导向性好，刚度高，制造方便，应用最广；矩形和燕尾形导轨的组合能承受较大力矩，调整方便，多用在横梁、立柱、摇臂导轨中。

39、刀具的编码方式和刀具的识别方式（P211）

刀具的编码方式有：

刀具编码方式、刀座编码方式、编码附件方式。

刀具的识别装置有：

1、接触式刀具识别装置；2、非接触式刀具识别装置；3、利用PLC（可编程序控制器）实现换刀。

40、机床时间控制形式（P129）

1、不变速的单一分配轴控制系统；2、变速的单一分配轴控制系统；3、分配轴和辅轴轮流控制的系统。

41、机床程序控制形式（P131）

1、固定程序控制系统；2、插销板可变程序控制系统；3、可编程序控制系统。

42、现代物流系统的特点和构成（P329）

特点：

1、实现价值的特点；2、主要功能要素的特点；3、物流过程的特点；4、物流运行的特点。

物流系统的结构分为水平式和垂直式，水平式生产企业物流系统由供应物流子系统、生产物流子系统和销售物流子系统等集成而形成的；垂直式企业物流系统由管理层、控制层和执行层三大部分组成。

物流系统的组织形式分为空间组织形式和时间组织形式。

43、料仓式上料装置的组成、料斗式上料装置的组成，两者之间的异同（P355、360）

料仓式上料装置主要由料仓、隔料器、上料器、上料杆、下料杆等部分组成。

料斗式上料装置主要由装料机构、储料机构组成。

装料机构由料斗、搅动器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器等组成。

储料机构由隔离器、上料器等组成。

料仓式上料装置主要用于尺寸较大、形状复杂而难以自动定向的毛坯件的上料，料斗式上料装置主要用于形状简单、尺寸较小的毛坯件的上料。

两者主要不同点在于，料仓式上料装置是将已定向调整好的工件由储料器向机床供料；料斗式上料装置则可以对储料器中杂乱的工件进行自动定向调整再送给机床。

44、工件传递和运送的装置有哪些及其应用（P368）

机床间的工件传递和运送装置主要包括：

托盘、随行夹具、各种传送装置、有轨小车（RGV）及无轨小车（AGV）等。

托盘主要用于托盘单元化包装、托盘单元化保管、托盘单元化装卸搬运、托盘单元化运输等；随行夹具主要用来装夹结构形状比较复杂而缺少可靠运输基面的工件或质地较软的有色金属工件；传送装置主要用于把各物流站、加工单元、装配单元衔接起来，并具有物料的暂存和缓冲功能；运输小车适用于运送尺寸和质量均较大的托盘或随行夹具。

45、自动化仓库的构成（P382）

自动化立体仓库系统一般由存储系统（厂房和配套设施）、搬运系统、输送系统、消防系统、电控系统、计算机管理系统等组成。

46、机械加工生产线的组成（P393）

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。

47、机械加工生产线的类型（P393）

1、按工件外形和工件运动状态区分：

1）旋转体工件加工生产线；2）非旋转体工件加工生产线。

2、按工艺装备类型区分：

1）通用机床生产线；2）组合机床生产线；3）专用机床生产线；4）数控机床生产线。

3、按设备连接方式分类：

1）刚性连接生产线；2）柔性连接生产线。

4、按生产线适应产品类型变化的能力区分：

1）单一产品固定节拍生产线；2）单一产品非固定节拍生产线；3）成组产品可调整生产线；4）柔性制造生产线。

48、专用机床总体设计主要完成的工作有哪些（P410）

组合机床总体设计主要是绘制“三图一卡”，即绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床总联系尺寸图和编制生产率计算卡等。

49、机械加工生产线总体的布局形式（P423）

1、直接输送方式：

分为通过式和非通过式两种，通过式又分为：

直接通过式、折线通过式、框形和并联支线形式。

2、带随行夹具方式。

3、悬挂输送方式。

4、生产线的连接方式。

50、决定生产线布局形式的因素有哪些（P423）

决定生产线总体布局形式的因素有：

生产类型、工件结构形式、工件输送方式、车间条件、工艺过程和生产纲领等。