机械制造装备设计复习题.docx

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机械制造装备设计复习题

装备的分类：

加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备

加工装备：

是指采用机械制造的方法制作机器零件的机床

工艺装备：

产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具

仓储传送装备：

包括各级仓储、物料传送、机床上下料等设备

机械制造装备设计可以分为创新设计、变形设计、模块化设计

机械制造装备设计的典型步骤：

产品规划、方案设计、技术设计、和工艺设计

机械制造的装备设计的评价：

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

标准的分类：

国际标准、区域标准、国家标准、专业标准（包括专业协会标准、部委标准）地方标准 

机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？

1） 工艺范围。

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。

它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。

指其适应加工对象变化的能力。

市场经济的发展，对机床及其组成的生产线要求越来越高，以适应越来越快的产品更新换代速度。

3） 与物流系统的可接近性。

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。

指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗道具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。

它直接影响机床的加工精度和生产率。

5） 精度。

要保证能加工出一定精度的工件，作为工作母机的机床必须具有更高的精度要求。

6） 噪声。

噪声损坏人的听觉器官和生理功能，是一种环境污染，应设法降低。

7） 生产率。

通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量。

提高生产率，可降低工件的加工成本。

8） 自动化。

指在无人工干预的情况下，按规定的动作要求，通过机械、电子或计算机的控制，自动完成全部

或部分的加工。

机床自动化程度越高，加工精度稳定性越好，还可有效降低工人劳动强度，便于一个工人看管多台机床，大大提高劳动生产率。

9） 成本。

是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能在保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。

 10） 生产周期。

也是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能缩短机床的生产周期。

 11） 可靠性。

无故障运行的概率，应在保证生产要求的前提下，尽可能提高。

12） 造型和色彩。

应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学的要求进行设计。

和企业标准。

工件表面的发生线通过刀具的切削刃与工件表面相对运动产生的方法四种：

1、轨迹法、2.成形法3、相切法4、展成法

⑴表面成形运动：

形成发生线的运动。

变速范围：

是指最大转速跟最小转速之比。

进给运动系统：

分为机械传动、机电结合传动、零传动三种形式 

进给传动系：

由动力源、变速机构、换向机构、运动分配机构、过载保险机构、运动转换机构和执行件组成

步进电动机与伺服电动机的区别，含义？

步进电动机是将电脉冲激励信号转换成相应的角位移或线位移的离散值控制电动机，这种电动机每当输入一个电脉冲就动一步，所以又称脉冲电动机。

伺服电机（servomotor）是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。

伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象

1、控制精度不同二、低频特性不同步进电机在低速时易出现低频振动现象交流伺服电机运转非常平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。

 三、矩频特性不同 四、过载能力不同步进电机一般不具有过载能力。

交流伺服电机具有较强的过载能力。

 五、运行性能不同六、速度响应性能不同

怎么消除传动间隙的方法？

减小反向死区误差，提高运动平稳性和定位精度

2-5机床的基本工作原理是什么？

通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和尺寸。

2-7工件表面发生线的形成方法有哪些？

轨迹法、成形法、相切法、展成法

2-11.机床上的复合运动，内联系传动链，运动轴的联动的含义及关系如何？

 答：

复合运动是运动之间有严格的运动关系。

内联系传动链：

两个末端件的转角或位移量之间有严格的比例关系要求。

 对机械传动的机床来说，复合运动是通过内联系来实现的。

 对数控机床来说，复合运动是通过运动轴来实现的。

10.机床的主运动与形状创成运动的关系如何？

进给运动与形状创成运动的关系如何？

P66， 

当形状创成运动中不包含主运动时。

形状创成运动与进给运动两个词等价；当形状创成运动中包含主运动时，形状创成运动和成形运动两给词等价 

24.什么是传动组的级比和级比指数？

常规变速传动系的各传动组的级比指数有什么规律？

P92 主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值，级比指数规律是Xi=P0*P1*P„Pi-1 Xi是级比指数，Pi是传动副 

39、主轴部件应满足哪些基本要求？

答：

1、旋转精度。

2、刚度（包括静刚度和动刚度）。

3、抗振性。

4、温升和热变形、5、精度保持性

电动机直接驱动：

如果主轴转速不高，可采用普通异步电动机直接带动主轴，如平面磨床的砂轮主轴，如果转速很高，可将主轴与电动机制成一体。

成为主轴单元，

动压轴承工作原理：

当主轴旋转时，带动润滑油从间隙大处向间隙小处流动，形成压力油楔而产生油膜压力p将主轴浮起。

活动多油楔滑动轴承工作原理：

利用浮动轴瓦自动调位来实现油楔，轴承由三块或五块瓦组成，各有一球头螺钉支承，可以稍做摆动以适应转速或载荷的变化。

瓦块的压力中心O离油楔出口处距离b0约等于瓦块宽B的0.4倍，即b≈0.4B，该瓦块的支承点不通过瓦块宽度的中心。

当主轴旋转时，由于瓦块上压强的分布，瓦块可自动摆动至最佳间隙比：

h1/h2＝2.2（进油口间隙与出油口间隙之比）后处于平衡状态。

静压轴承 

液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流阀和轴承三部分组成。

 优点：

承载能力高；旋转精度高；油膜有均化误差的作用，可提高加工精度；抗振性好；运转平稳；既能在极低转速下工作，也能在极高转速下工作；摩擦小，轴承寿命长。

缺点：

需要一套专用供油设备，轴承制造工艺复杂、成本较高。

在轴承的内圆柱孔上，开有四个对称的油腔1-4。

油腔之间由轴向回油槽隔开，油腔四周有封油面，封油面的周向宽度为a，轴向宽度为b。

油泵输出的油压为定值pS的油液，分别流经节流器T1、T2、T3和T4进入各个油腔。

节流器的作用是使各个油腔的压力随外载荷的变化自动调节，从而平衡外载荷。

当无外载荷作用（不考虑自重）时，各油腔的油压相等，即p1＝p2＝p3＝p4，保持平衡，轴在正中央，各油腔封油面与轴颈的间隙相等，即h＝h1＝h2＝h3＝h4，间隙液阻也相等。

外载荷F向下作用时，轴颈失去平衡，沿载荷方向偏移一个微小位移e。

油腔3间隙减小，即h3＝h－e，间隙液阻增大，流量减小，节流器T3的压力降减小，因供油压力pS是定值，故油腔压力p3随着增大。

同理，上油腔1间隙增大，即h1＝h+e，间隙液阻减小，流量增大，节流器T1的压力降增大，油腔压力p1随着减小。

两者的压力差p＝p3－p1，将主轴推回中心以平衡外载荷F。

支承件的截面形状和选择 

支承件的形状基本上可以分为三类：

箱形类、板块类、梁类。

 2.支承件的截面形状和选择 

支承件结构的合理设计是应在最小重量条件下，具有最大静刚度。

静刚度包括弯曲刚度和扭转刚度，均与截面惯性矩成正比。

支承件截面形状不同，即使同一材料、相等的截面面积，其抗弯和扭转惯性矩也不同。

比较后可知：

（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； 

（2）圆（环）形截面的抗扭刚度比方形好，而抗弯刚度比方形低； （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。

支承件常用的材料：

铸铁、钢板、型钢、天然花岗岩、预应力钢筋混凝土、树脂混凝土。

25.怎么提高支承件的热稳定性？

1.控制温升2.采用热对称结构3.采用热补偿装置

26..导轨设计中应满足哪些要求？

P172 

导轨分为开式导轨和闭式导轨，

精度高、承载能力大、刚度好，摩擦阻力小、运动平稳、精度保持性好、寿命长、结构简单、工艺性好、便于加工、装配、调整和维修、成本低 

直线运动的导轨的截面形状：

矩形、三角形、燕尾形、圆柱形

导轨间隙的调整：

1.压板、2镶条，3导向调整板

滑动导轨的种类：

1.粘贴塑料软带导轨2金属塑料复合导轨板3塑料涂层4.镶钢导轨

导轨的常用材料：

铸铁、钢、有色金属、塑料

转位机构设计的方法：

1液压（或气动）驱动的活塞齿条齿轮转位机构2.圆柱凸轮步进式转位机构3.伺服电动机驱动的刀架转位

端面齿盘的定位特点：

1、定位精度高2.重复定位精度好3.定位刚性好

刀具识别装置：

接触式刀具识别装置和非接触式道具识别装置，非接触式道具识别装置分为1.磁性识别法2.光电识别法3plc可编程控制器实现随机换刀

· 5.轴向力传递：

轴→锁紧螺母→轴套→内圈→外圈→滚动体→左圈→箱体               轴→轴肩→轴套→右圈→滚动体→左圈→ 箱体 

6（见图标号） 

.1双列圆柱滚子轴承未预紧，改为螺母预紧 

  2双联滑移齿轮安装错了，改为大齿轮在左，即大小齿轮对调 

  3中间轴承不用圆锥滚子轴承，改为圆柱滚子轴承或是向心球轴承来承担径向力   4应为两个圆锥滚子轴承或是向心球轴承 

5圆锥滚子轴承应该背对背安装，提高跨距载荷 

  6中间辅助支撑改为圆柱滚子轴承

  间隙调整：

右端拧母调整间隙，左端研磨密封环右边，然后通过拧锁紧螺母调整间隙

14.镶条和压板有什么作用？

P174 

镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨侧向间隙。

压板用来调整辅助导轨面的间隙和承受颠覆力矩

加工中心的自动换刀装置及刀库类型  

（1）转塔式换刀装置 ①垂直转塔式；②水平转塔式 

（2）刀库式换刀装置 

①无机械手换刀方式；②机械手换刀方式；③机械手和刀具运送器。

 （3）成套更换方式换刀装置 

①更换转塔头；②更换主轴箱；③更换刀库。

2.工业机器人由哪几部分组成？

比较与数控机床的组成的区别。

P219 由操作机，驱动单元，控制装置组成  

3. 工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么？

它与机床有何主要的相同不同之处？

P218 基本功能：

提供作业所需的运动和动力。

基本工作原理：

通过操作机上各运动构件的运动，自动的实现手部作业的动作功能及技术要求。

 相同之处：

二者的末端执行器都有位姿变化要求，都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。

 不同之处：

机床：

是按直角坐标形式运动为主，对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低。

           机器人：

按关节形式运动为主，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？

P220 ⑴按机械结构类型分类 

①关节型机器人：

灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较低。

②球坐标型机器人：

灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较差。

③圆柱坐标型机器人：

灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较好。

④直角坐标型机器人：

刚度和精度高，但灵活性差，工作空间范围小。

⑵按用途和作业类别分类 

焊接机器人，冲压机器人，浇注机器人，搬运机器人，装配机器人，喷漆机器人，切削加工机器人，检测机器人，采掘机器人，水下机器人等

谐波齿轮的原理 

谐波齿轮传动的运动转换，是依靠挠性构件的弹性变形来实现的，这种运动转换原理为变形原理。

主要由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构件组成，是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。

柔轮是一个薄壁外齿圈，刚轮有内齿圈，刚轮比柔轮多2~4个齿（这又因波形发生器上触轮的多少而异，双波型的为2），波发生器的一对滚子将柔轮撑成椭圆形，当波发生器为主动轮时，柔轮和刚轮为从动轮，柔轮上的外轮齿与刚轮上的内轮齿在椭圆形柔轮的长轴方向完全啮合，则柔轮的短轴方向完全脱开，而中间区域