机械制造装备设计总复习.docx
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机械制造装备设计总复习
《机械制造装备设计》总复习
第一章绪论
1.机械制造装备的分类。
1、机械制造装备指的是什么？
共分哪几大类？
答：
机械制造业中所使用的装备就是机械制造装备。
它共分为四大类：
加工装备、工艺装备、物料储运装备和辅助装备。
1-1、加工装备都包括哪些装备？
答：
加工装备主要指机床，包括金属切削机床、特种加工机床、锻压机床和木工机床四大类。
1-2、工艺装备都包括哪些装备？
答：
工艺装备包括：
刀具、夹具、模具、量具、辅助工具等。
1-3、物料储运装备都包括哪些装备？
答：
物料储运装备包括：
物料输送装置、机床上下料装置、各级仓储装置与立体仓库等。
1-4、辅助装备都包括哪些装备？
答：
辅助装备包括：
清洗机、排屑装置、测量设备和包装设备等。
第二章机械制造装备的设计方法
1.机械制造装备设计的类型。
2.机械制造装备设计的方法。
3.机械创新设计的思维和方法。
1、利用各种创新方式，举出多种关于热水瓶（或水杯、笔、尺……）的创意，包括功能、附加物、使用方便等，要求有详细说明。
答：
如红外遥控或声控的热水瓶，附加移动装置，可以方便使用；使用经过特殊处理的材料，制成有药效功能的热水瓶或摔不破、挤不破的热水瓶；附加净化装置的可以净化水的热水瓶；装上定时定量装置，能自动加水烧水的热水瓶；节能环保的太阳能热水瓶；可以按需要的温度出水的热水瓶；瓶身能够表示瓶内水温的热水瓶……（杯+玻璃+刻度----刻度杯；杯+套（真空密封）----保温杯（保热保冷）；杯+金属+电----电热杯；杯+温度计----温度指示杯；杯+图文----知识观赏杯；杯+盖+指南针----可指南带盖杯……）
2、利用各种创新方式，用“可折叠”对除折叠伞以外的各类物品进行改进。
要求有详细说明，包括功能、附加物、使用方便等。
（试举2例）
答：
3、为方便盲人使用，自选一件物品利用各种创新方式进行尝试，包括功能、附加物、使用方便等等，要求有详细说明。
答：
如探路手杖，手杖端部安装探头，碰到障碍回有方向提示音，引导盲人回避；下方附加折叠凳，走路时间长了可以坐下休息；手杖能够折叠，不用时可以放入包内；
又如眼镜上安装摄像仪，通过导线连接到司管视觉的器官，盲人戴上后马上就能恢复视觉……
第三章金属切削机床设计
3.1设计要求、方法和步骤
1.机床设计的内容与步骤。
3.2机床总体设计
1.机床主要技术参数的确定（主要是运动参数的确定）。
1、普通机床采用有级变速时，机床的运动参数如何确定?
（3-4）
答：
机床的运动参数由主运动参数和进给运动参数两大类组成。
普通机床采用有级变速时，两类参数的确定方法如下：
1、主运动参数的确定
（1）最高和最低转速的确定；
（2）主运动数列的公比或级数的选取。
2、进给运动参数的确定
（1）最大和最小进给量的确定；
（2）进给量数列的公比或级数的选取。
2、机床主轴转速采用等比数列的主要原因是什么？
（3-6）
答：
主要原因就是希望机床主轴每级转速的使用机会都相等。
因为此时，应该使最大相对转速损失Amax为一个定值（常数），这就要求相邻两级转速的比值是一个常数，而这个比值实际上就是等比数列的公比ϕ，所以，机床主轴转速采用的是等比数列。
3、拟定变速系统时：
（1）若公比ϕ取得太大或太小各有什么缺点？
较小的和中等的标准公比各适用于哪些场合？
（2）若采用三速电动机，可以取哪些标准公比？
（3-7）
答：
（1）公比取得太大，相对速度损失Amax就会增大，一般Amax≤50%，故公比ϕ≤2；公比取得太小，转速级数就会增多，将使机床的结构趋于复杂。
较小的标准公比适用于自动机床；中等的标准公比适用于通用机床。
（2）若采用三速电动机，可以取2进位转速数列的公比。
3.3主传动设计
1.机床主传动的变速方式。
2.机床主传动的启停、制动和换向方式。
3.转速图的组成及其基本原理。
4.结构网和结构式。
5.主传动系统图与转速图的对应关系。
6.主传动运动设计要点。
7.传动件的计算转速。
8.齿轮在轴上的布置与排列。
4、机床主传动的变速方式有哪几种？
（3-8）
答：
机床主传动的变速方式有无级变速和有级变速两种。
无级变速分为：
1、机械无级变速；2、液压无级变速；3、电气无级变速等。
有级变速分为：
1、滑移齿轮变速机构变速；2、交换齿轮变速机构变速；
3、多速电动机变速；4、离合器变速机构变速等。
4-1、变速用离合器在主传动系统中的安装位置应注意哪两个问题?
为什么？
答：
变速用离合器在主传动系统中的安装位置应注意两个问题:
1、尽量将离合器放置在高速轴上，这样可以减少传递的转矩，缩小离合器的尺寸。
2、应避免超速现象。
超速现象会加剧传动件和离合器的磨损，增加空载功率的损失，增加发热和噪声。
5、机床主传动的启停、制动和换向方式各有哪几种？
（3-9）
答：
1、机床主传动的启停方式有电动机启停和机械启停两种。
2、机床主传动的制动方式有电动机制动和机械制动两种。
机械制动又分为1、闸带式制动器；2、闸瓦式制动器；3、片式摩擦制动器
3、机床主传动的换向方式有电动机换向和机械换向两种。
5-1、为什么要尽可能将启停装置放在传动链前面而且转速较高的传动轴上？
答：
尽可能将启停装置放在传动链前面而且转速较高的传动轴上，这时传递转矩小，结构紧凑，停车后大部分传动件停转，减小空载功率损失。
5-2、为什么要将制动器放在接近主轴且转速较高的传动件上？
答：
将制动器放在接近主轴且转速较高的传动件上，这样制动力矩小，结构紧凑，制动平稳。
6、什么是变速组的级比和级比指数？
常规变速传动系的各变速组的级比指数有什么规律性？
（3-10）
答：
1、为了分析问题方便，通常将变速组传动比数列中相邻两个传动比的比值称为级比，用
表示；并将其指数为级比指数或特性指数。
2、常规变速传动系的各变速组的级比指数规律有：
1）基本组的级比指数等于1，即X0=1；
2）任一扩大组的级比指数均大于1，且等于基本组的传动副数与该扩大组之前各扩大组的传动副数的乘积。
7、转速图由什么组成？
答：
转速图由“三线一点”即传动轴格线、转速格线、传动线、转速点组成。
8、画出结构式18=29•33•31的结构网，并分别求出当φ=1.26时，第二变速组和第二扩大组的级比、级比指数和变速范围。
（3-12）
答：
1、对称分布和非对称分布的结构网分别如下
2、第二变速组（第一扩大组）
级比指数：
X1=3；级比：
；
变速范围：
。
3、第二扩大组（第三变速组）
级比指数：
X2=1；级比：
1.26；
变速范围：
。
9、根据所给的传动系统图，进行主传动转速图的改错，画出正确的主传动转速图并写出其结构式；并求出该车床各轴、各齿轮的计算转速。
（3-16）
答：
1）Ⅲ轴和Ⅳ轴之间的传动路线断了；
六级高转速的获得有明显错误。
见正确的转速图。
2）结构式：
12=23·31·（1+1）
或12=23×31×（1+1）
（2）该车床各轴、各齿轮的计算转速。
转速单位r/min
轴的序号
Ⅴ（主轴）
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
计算转速
120
410
360
750
1440
齿轮/
计算转速
Z58/120
Z17/410
Z63/410
Z27/958
Z32/750
Z34/750
Z39/530
Z28/750
Z45/360
Z32/750
Z22/2160
Z33/1440
Z34/750
Z19/1440
9-1、根据传动系统图，指出主传动转速图中的错误，画出正确的主传动转速图并写出其结构式；并求出该车床各轴、各齿轮的计算转速。
答：
1）第二变速组的传动线有错误，应该对应两两平行，如改正图所示。
2）结构式：
12=31·23·26或
12=31×23×26
（2）该车床各轴、各齿轮的计算转速。
转速单位r/min
轴的序号
Ⅳ（主轴）
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
O
计算转速
90
125
355
710
1440
齿轮/
计算转速
Z30/250
Z60/125
Z72/90
Z18/355
Z42/355
Z42/355
Z62/125
Z22/355
Z36/710
Z36/710
Z42/500
Z30/710
Z48/355
Z24/710
φ256/710
φ126/1440
10、某机床主传动的转速图如图所示，若主轴的计算转速为63r/min，试确定各中间轴及各齿轮的计算转速。
（3-17）
答：
∵主轴（Ⅴ轴）的计算转速为63r/min，
∴转速单位r/min
轴的序号
Ⅴ（主轴）
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
计算转速
63
63
180
710
1420
齿轮/
计算转速
Z67/63
Z67/63
Z47/710
Z70/63
Z25/180
Z67/63
Z24/180
Z44/500
Z31/710
Z60/180
Z15/710
Z31/1420
Z31/1420
Z37/1000
Z26/1420
Z40/710
Z20/1420
3.4进给传动系统的设计
1.进给传动的类型。
2.滚珠丝杠的支承方式。
11、进给传动的类型有哪些？
答：
进给传动的类型有：
机械传动、液压传动、电气传动。
12、滚珠丝杠的支承方式有哪些？
答：
滚珠丝杠的支承方式有：
一端固定、另一端自由；一端固定、另一端简支；两端固定。
3.5主轴组件设计
1.推力支承位置的配置形式。
2.主轴的传动方式。
3.主轴传动件轴向位置的合理布置。
13、主轴轴向定位方式（推力支承位置的配置形式）有哪几种？
（3-25）
答：
主轴轴向定位方式有以下种：
1、前端配置；2、后端配置；3、两端配置。
14、主轴传动方式有哪几种？
答：
主轴传动方式：
齿轮传动、带传动、电动机直接传动、蜗杆蜗轮传动、带传动。
15、主轴传动件的轴向位置有哪几种合理布置形式？
答：
主轴传动件位置的合理布置有：
主轴两支承间承受传动力、主轴前端承受传动力、主轴尾端承受传动力。
3.6支承件设计
1.支承件截面形状的选择。
2.支承件肋板和肋条的布置。
3.支承件的材料。
16、根据什么选择支承件的截面形状？
（3-34第一问）
答：
合理的支承件结构设计应能保证在最小质量条件下，具有最大静刚度。
静刚度与截面惯性矩成正比。
故应根据抗弯惯性矩和抗扭惯性矩选择截面形状。
17、简述肋板的支承型式和作用。
（3-34第二问）
答：
肋板的支承形式和作用如下
1、纵向肋板，其作用主要是提高抗弯刚度。
2、横向肋板，其作用主要是提高抗扭刚度。
3、斜向肋板，其作用兼有上述两种效果。
18、支承件常用的材料有哪些？
（3-33）
答：
支承件常用的材料有铸铁、钢板和型钢、预应力钢筋混凝土、天然花岗岩、树脂混凝土等。
3.7导轨设计
1.常用的导轨材料。
2.直线运动导轨的截面形状。
3.直线运动滑动导轨的间隙调整方法。
4.导轨的卸荷方式。
19、导轨常用的材料有哪些？
答：
导轨常用的材料有：
铸铁、钢、有色金属、塑料（塑料软带、复合导轨板）。
20、直线运动滑动导轨的间隙调整方法有哪些？
（3-37）
答：
直线运动滑动导轨的间隙调整方法有
1、压板调节；2、镶条调节；3、导向调整板调节。
21、导轨的卸荷方式有哪几种？
（3-38）
答：
导轨的卸荷方式有机械卸荷、液压卸荷和气压卸荷等三种。
3.8机床刀架装置设计
1.刀架装置类型。
2.加工中心的刀库类型。
3.自动换刀装置的形式。
4.自动选刀的方式。
22、加工中心的刀库类型有哪些？
答：
加工中心的刀库类型有：
鼓轮式、链式、格子箱式、直线式。
23、自动换刀装置有哪几种形式？
（3-41）
答：
自动换刀装置主要有转塔头自动换刀装置、带刀库的自动换刀装置两种。
24、自动选刀方式有哪几种？
（3-42）
答：
自动选刀方式主要有顺序选刀和任意选刀两种方式。
第四章机床夹具设计
4.1概述
1.机床夹具的组成。
1、任何夹具不可缺少哪三个组成部分？
答：
定位元件、夹紧装置和夹具体是任何夹具不可缺少的三个组成部分。
4.2工件的定位和夹具的定位设计
1.六点定位原理。
2.分析工件定位时所需限制的自由度。
3.工件的定位形式。
4.工件典型表面的定位方式。
2、工件的定位形式有哪几种？
其中哪一种是绝对不允许的？
答：
工件的定位形式有完全定位、不完全定位、欠定位、过定位。
其中，欠定位是绝对不允许的。
3、工件在夹具中定位时凡有六个支承点即为“完全定位”，这种说法对吗？
为什么？
（4-4）
答：
不对。
因为可能有多个支承点限制了同一个自由度。
3-1、工件装夹在夹具中，凡是有六个定位支承点，就不会出现欠定位。
答：
不对。
因为可能所有支承点都未能限制必须限制的自由度。
3-2、工件装夹在夹具中，凡是不超过六个定位支承点，就不会出现过定位。
答：
不对。
因为可能这几个支承点正好限制了同一个自由度。
3-3、在工件的定位安装中，定位支承点的数目越多工件越稳定。
答：
不对。
因为定位支承点的数目越多工件越容易出现过定位。
3-4、工件夹紧后，位置不会再变化，因而也就定位了。
这种说法对吗？
为什么？
答：
不对。
因为工件的夹紧位置很多，但是正确的位置只有一个。
所以应该是定位在前，夹紧在后，即“先定位，后夹紧”。
3-5、过定位是指工件实际被限制的自由度多于加工所必须限制的自由度。
这种说法对吗？
为什么？
答：
不对。
因为过定位是指工件的部分自由度被不同的定位元件重复限制了。
4、加工如图所示工件，分析其定位时理论上所需限制的自由度。
（4-5）
答：
6个自由度都必须限制。
4-1、过正方体工件中心垂直于某一表面打一通孔，必须限制几个自由度。
答：
必须限制5个自由度。
4-2、如图所示在球体上铣平面，要求保证尺寸H，必须限制几个自由度。
答：
必须限制5个自由度。
4-3、在球体上铣平面，若采用图示的方法定位，则实际限制了几个自由度。
答：
必须限制3个自由度。
5、如图所示，连杆在夹具中的平面及圆柱销和V型块上定位，试问此定位是否合理？
若不合理应如何改进？
（4-6）
答：
会产生过定位。
改进方法：
将定位元件长圆柱销A改短，并将定位元件固定式V型块B改为浮动式。
6、工件典型表面的定位方式有哪几种？
答：
工件典型表面的定位方式有平面定位、圆孔表面定位、外圆表面定位、组合表面定位。
4.3工件的夹紧及夹具机构设计
1.夹紧力的确定。
2.常用夹紧机构。
7、试分析题4-17图示各夹紧机构中夹紧力的方向和作用点是否合理？
若不合理应如何改进？
（4-17）
答：
（a）夹紧力的方向正确，但夹紧力作用点不合理，应往下正对支承点。
（b）夹紧力的方向正确，但两个夹紧力作用点均不合理，应往中间和上方移动，使其处于定位面内。
（c）夹紧力的方向正确，但夹紧力作用点不合理，应往左正对支承点。
（d）夹紧力的方向正确，但夹紧力作用点不合理，应往左正对右支承点。
（e）夹紧力的方向正确，但夹紧力作用点不合理，应往上正对支承点。
（f）夹紧力的方向和作用点都不对，应往左夹紧，以保证加工孔与工件左定位面的垂直度。
8、常用的夹紧机构有哪些？
答：
常用的夹紧机构有：
1、基本夹紧机构：
斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构。
2、定心夹紧机构。
3、联动夹紧机构。
4.4夹具的其他装置
1.夹具的其他装置。
9、夹具的其他装置有哪些？
答：
夹具的其他装置有：
孔加工刀具的导向装置、对刀装置、分度装置和对定装置。
4.5机床专用夹具的设计方法
4.6典型机床夹具的结构特点
1.钻模的结构形式。
10、钻模有哪些结构形式？
答：
钻模的结构形式有固定式钻模、回转式钻模、移动式钻模、翻转式钻模、盖板式钻模和滑柱式钻模。
4.7可调整夹具设计
4.8组合夹具设计
第五章金属切削刀具与刀具系统设计
5.1成形车刀设计
1.成形车刀的前角和后角。
1、成形车刀切削刃上各点前角、后角是否相同？
为什么？
（5-2）
答：
不同。
这是由于切削刃上各点的切削平面和基面的位置在变动而导致的。
5.2成形铣刀设计
1.成形铣刀的种类。
2、成形铣刀有哪几种齿背结构？
（5-9）
答：
成形铣刀按齿背结构有尖齿成形铣刀和铲齿成形铣刀两种。
5.3圆孔拉刀设计
5.4复合孔加工刀具设计
5.5数控刀具与刀具系统
1.数控刀具常用的更换方法。
2.数控刀具的工具系统。
3、试述数控刀具常用的更换方法。
（5-20）
答：
数控刀具常用的更换方法有：
刀片转位或更换刀片；更换刀头模块；更换刀夹；手动更换刀柄；自动换刀。
4、数控刀具的工具系统都包括哪些部分？
（5-22第二问）
答：
数控刀具的工具系统包括了实现刀具快换所必需的定位、夹持、拉紧、动力传递和刀具保护等部分。
第六章物流系统及其自动化装置
6.1概述
1.物流系统的组成环节。
1、物流系统的组成环节有哪些？
（6-2第一问）
答：
物流系统的组成环节有：
原材料和毛坯进厂、储存、加工、装配、检验、包装、成品和废料出厂等。
6.2机床上下料装置设计
1.料仓式上料装置和料斗式上料装置的基本组成。
2.自动定向机构。
2、料仓式和料斗式上料装置的基本组成及其根本区别是什么？
（6-4）
答：
料仓式上料装置的基本组成是：
料仓、隔料器、上料器、夹料筒夹、上料杆、推料杆、导出槽、弹簧和自动停车装置等。
料斗式上料装置的基本组成是：
料斗、搅动器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器、隔料器、上料器、工件的定位夹紧机构、推出器和排料机构等。
两者的根本区别：
料仓式属半自动上料装置，而料斗式属全自动上料装置。
3、常见定向机构有哪些结构形式？
（6-5第一问）
答：
常见定向机构有：
抓取法定向、槽隙定向、型孔筛选法定向、重心偏移定向、料道形状定向等结构形式。
6.3自动化加工中物料输送装置的设计
1.传送装置、转位装置和随行夹具返回装置。
4、目前机床间工件传送装置有哪几种？
（6-6第一问）
答：
目前机床间工件传送装置常见的有滚道式、链式和悬挂式三种传送机。
6.4柔性物流系统
1.柔性物流系统的组成部分。
5、柔性物流系统由哪几部分组成？
答：
物料装卸、输送系统，仓储，控制系统。
6.5排屑自动化
1.常见排屑装置。
6、常见排屑装置有哪些结构形式？
（6-10第一问）
答：
常见排屑装置有以下几种结构形式：
螺旋排屑装置、刮板排屑装置、平板链式排屑装置等。
6.6工厂物流系统的总体设计
第七章工业机器人设计
7.1概述
1.工业机器人的分类
1、工业机器人按机械结构类型如何分类？
答：
工业机器人按机械结构类型可分为：
关节型机器人、球坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、直角坐标型机器人。
7.2工业机器人机械系统设计
1.工业机器人的位姿描述。
2.工业机器人传动系统设计
3.工业机器人的机械结构设计
7.3工业机器人的控制
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