关慧珍《机械制造装备设计》考试重点复习资料.docx

1、关慧珍机械制造装备设计考试重点复习资料一、填空题：1.机械制造装备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。P172.可靠性预测是对新产品设计的可靠性水平进行评估，计算出产品或其零部件可能达到的可靠性指标。P383.机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性。P574.变速组的级比是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值。P925.机床控制系统可分为时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制。P1296.支承件的主要功能是保证机床各零部件之间的相互位置和相对运动精度。P161 7.机器人的机械结构类型特征，用它的结构坐标形式和自由度数表示。P223

2、8.伺服电动机驱动单元一般由伺服电动机、传感器、减速器和制动器组成。P2389.可调整夹具的调整方式可分为调节式、更换式、综合式和组合式。P30710.铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三类。P3211、机械制造装备设计的评价，包括:技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价。P32-542、机床的总体方案拟定包括 掌握机床的设计依据、工艺分析、总体布局、确定主要的技术参数。P75-793、机床的主要技术参数包括（主参数）、（尺寸参数）、（运动参数）、（动力参数）。P794、机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块设计等三大类型。5.

3、机床振动分为：受迫振动、自激振动和自由振动。6.机床精度分为：1.几何精度；2.运动精度；3.传动精度；4.定位精度和重复定位精度； 5.工作精度；6.精度保持性。7、机床热变形对精度的影响大体分角度变化、工作台等部件运动的直线性及线性位移变化三类。定义：由于机床各部位的温升不同，不同材料的热膨胀系数不同，机床各部分材料产生的热膨胀量也就不同，导致机床床身、主轴和刀架等构件产生变形，称之为机床热变形。8、.机床的无级变速装置有三大类;变速电机、机械无级变速装置、液压无级变速装置。9、滚珠丝杠的主要载荷是（轴向载荷）。滚珠丝杠的组成？10.无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实心截面的 大

4、 ，圆形截面的抗扭刚度比方形截面 大 ，抗弯刚度比方形截面 小 。1.钻床的主运动参数为 主轴的转速 产品的主参数应尽可能采用 优先数系 。2.辅助支承和可调支承的区别 辅助支承起定位作用,可调支承不起定位作用。3.产品系列化设计的”三化”是指 系列化、标准化、通用化 。4.磨床的主运动是指 砂轮的回转运动 。5.主轴的变速范围是指 主轴的最大转速与最小转速的比值。6.有级变速主轴转速一般按 等比级数 排列。7.进给系统中,各传动件的计算转速是 最高转速。 。8.机床支承件常用的材料是 铸铁 。9. 设计分级变速箱时,变速箱公比取大于电动机的恒功率调速范围,变速箱结构 简单 ,主传动系功率特性

5、图 缺口 。10.专用机床夹具至少必须由 定位装置,夹紧装置和底座 三个基本部分组成。 11. 在夹具中采用偏心轮夹紧工件比用螺旋压板夹紧工件的动作 快 ，但其自锁性要比后者 差 。12.料仓式上料装置的基本组成是 料仓,隔料器,上料器,上料杆和卸料杆 。13.在选择机床主轴滚动轴承时,后轴承精度常比前轴承精度 低 。14.支承件的形状： 箱型类 、 板块类 、 梁类 。P16312滑动导轨间隙常用_压板_和镶条来调整。10.矩形导轨和燕尾形导轨可采用 镶条 来调整侧面间隙，辅助导轨副用 压板 来调整间隙。3. 矩 型导轨和 燕尾 型导轨常用镶条来调整侧面间隙，镶条分为 平 镶条和 斜 镶条两

6、种。6.导轨的功用：承受载荷和导向。直线运动导轨的截面形状： 矩形 、三角形、燕尾形、圆柱形 。7、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 。8、工业机器人的驱动系统是带动操作机各运动副的动力源，常用的驱动方式包括：电动机驱动、液压、气动 三种P238 9、一个四自由度平面关节型搬运（SCARA）机器人，其运动功能式为10机器人的机械结构类型特征，用它的结构坐标形式和 自由度 数表示。11工业机器人额定速度是指工业机器人在额定负载、匀速运动过程中，机械接口中心的 最大速度 。1. 机床夹具设计中，常用的定位元件有：支承钉、支承板、定位销、V形块。2. 机床的主

7、传动形式有：机械传动、液压传动、电气传动。3. 机床主轴组件应满足的基本要求是 旋转精度、刚度、抗振性、温升与热变形、精度保持性 。4、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、随行夹具和组合夹具五种基本类型。 14.磨床运动功能图的运动功能式为 W/CfZfXfBaCp/T 。坐标系主运动等：P68图2-4二、问答题：1、什么是机械制造装备？有哪些类型，其功能是什么？p7（必考问答）国民经济各部门进行简单再生产和扩大再生产所使用的生产技术装备即机械制造装备。包括：加工装备，工艺装备，储运装备和辅助装备。复习补充答案：加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。工艺装备：产品制

8、造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。机械制造装备功能包括：一般功能要求满足1、加工精度发面的要求；2、强度、刚度和抗振性方面的要求；3、加工稳定性方面的要求；4、耐用度方面的要求；5、技术经济方面的要求；机械制造装备与其他工业化装备相比，主要功能中还应强调1、柔性化；2、精密化；3、自动化；5、机电一体化；6、节材节能；7、符合工业工程和绿色工程要求。2.机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？ 答：机械制造装备设计有：创新设计、变型设计和模块设计三种类。他们之间的本质区别是：采用创新设计方法

9、不断推出崭新的产品，是企业在市场竞争中取胜的必要条件；变形设计和模块化设计室在基型和模块系统的基础上进行的，而基型和模块系统也是采用创新设计方法完成的。3什么叫系列化设计？有什么优缺点？设计步骤是什么？P26答：概念：为了利用多种规格的产品区满足市场的需求，设计制造出尺寸规格，功率参数和精度各不相同的一系列产品系列化设计应遵循“产品系列化、零部件通用化、标准化、结构典型化”原则系列化设计的优缺点：优点：（1）可以用较少的品种规格的产品满足市场较大的范围的需求。（2）系列化中不同规格的产品是经过严格的性能试验和长期生产考验的机型产品演变和派生而成的，可以大大的减少设计工作量，提高设计质量，减少产

10、品的开发风险，缩短产品的研制周期；（3）产品有较高的结构相似性和零部件的通用性，因而可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。（4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量；（5）为开展变形设计提供技术基础。缺点：为以比较少品种规格的产品瞒足市场较大的范围需求，每个品种规格的产品都具有一定的通用性，满足一定范围的适用要求，用户只能在系列型谱内悠闲地一些品种规格中的选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的要求，另一方面有些功能还可能冗余。系列化设计的步骤：（1）主参数和主要性能指标的确定；（2）参数分级

11、；（3）制定系列型谱（纵系列产品、横系列产品、跨系列产品）4、机械制造装备设计的典型步骤有哪些？P17答：1、产品规划阶段（综合运用技术预测、市场学、信息学等理论和方法来进行需求分析、调查研究、预测和可行性分析）；2、方案设计阶段；3、技术设计阶段；4、工艺设计阶段。5、机械制造装备设计的方法总纲：机械制造装备设计的典型步骤、系列化设计、模块化设计、合理化工程。6、金属切削机床设计的基本理论包含哪些方面?P62-74答：1、机床的运动学原理；2、精度；3、刚度；4、振动；5、热变形；6、噪声；7、低速运动平稳性。7、什么是刚度？什么是动刚度与静刚度？P72答：刚度是指物体受载时抵抗变形的能力。

12、静载荷下抵抗变形的能力称为静刚度，动载荷下抵抗变形的能力称为动刚度，即引起单位振幅所需要的动态力。静刚度一般用结构的在静载荷作用下的变形多少来衡量，动刚度则是用结构振动的频率来衡量；8、机床主传动系都有哪些类型？由哪几部分组成？答：按驱动主传动的电动机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动按传动装置类型：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按变速的连续性：分极变速传动、无极变速传动主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。9、机床控制系统有几种分类方法？是如何进行分类的？P128答：按自动化程度分类：手动、机

13、动、半自动、自动控制系统。按控制系统是否有反馈：开环、半闭环、闭环控制系统。 按控制方式和内容分类：时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制10、程序控制三种形式：机床常用的程序控制系统有 固定程序控制系统 、 插销板可变程序控制系统 和 可编程序控制系统 。11、主轴部件应满足哪些基本要求？P143 旋转精度、刚度、抗振性、温升和热变形、精度保持性主轴的传动方式： 齿轮传动 、 带传动 、 电动机直接驱动 等。12、几种典型的主轴轴承配置型式有速度型、刚度型、速度刚度型，其中速度刚度型是指主轴轴承采用了那些类型的轴承？P151答：刚度速度型：前轴承采用三联角接触球轴承， 后支承

14、采用双列短圆柱滚子轴承。前轴承的配 置特点是外侧的两个角接触球轴承大口朝向主轴工作端，承受主要方向的轴向力；第三个角接触球轴承则通过轴套与外侧的两个轴承背靠背配置，使三联加坡接触球轴承有一个较大支承跨，以提高承受颠覆力矩的刚度。13、主轴滑动轴承的分类：P158动、静压轴承的工作原理按产生油膜的方式，可分为动压轴承和静压轴承两类。 按照流体介质不同可分为液体滑动轴承和气体滑动轴承。动压轴承的工作原理：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（先启动供油泵，油经滤油器后经节流器进入油腔、此时在主轴颈表面产生一层油膜，支承、润滑和冷却主轴，由于节流器

15、的作用油液托起主轴，油经回油孔通过回油泵回至油箱。然后启动磨头电机，主轴旋转。利用极易产生动压效应的楔形油腔结构，主轴进入高速稳态转动后，形成强刚度的动压油膜，用以平衡在高速运行下的工作负载）。静压轴承的工作原理：采用静力润滑的滑动轴承称为静压轴承。静力润滑与动力润滑原理不同，静压轴承由外部的润滑油泵提供压力油来形成压力油膜，以承受载荷。虽然许多动压轴承亦用润滑油泵供给压力油，但其性质是不同的，最明显的是供油压力不同，静压轴承的供油压力比动压轴承高的多。14试述主轴液体静压滑动轴承的工作原理。P160答：（1）当有外载荷F向下作用时，轴径失去平衡，沿载荷方向偏移一个微小位移e。油腔3间隙减小，

16、即间隙液阻增大，流量减小，节流器的压力降减少，因供油压力是定值，故油腔压力随着增大；（2）同理，上油腔1间隙增大，即间隙液阻减小，流量增大，节流器的压力降增大，油腔压力随着减小；（3）两者的压力差，将主轴推回中心以平衡外载荷F。15、机床的支承件设计中，截面形状的选用原则是什么？怎样补偿不封闭支承件的刚度损失？P163答：1)无论是方形、圆形或矩形，空心截面的刚度都比实心的大，而且同样的断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。所以为提高支承件的刚度，支承件的截面应是中空形状，尽可能加大截面尺寸，在工艺可能的条件下壁厚尽量薄一些。2)圆

17、(环)形截面抗扭刚度好于方形，抗弯刚度比方形低;以承受弯矩为主的支承件的截面形状应取矩形，并以其高度方向为受弯方向;以承受转矩为主的支承件的截面形状取圆(环)形。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。截面应尽可能设计成封闭形状。“加大轮廓尺寸减小壁厚可以大大提高刚度”，也可以此作为不封闭支承件刚度损失补偿的方式（自我的理解）1、合理布置隔板2、支承件壁上合理开孔和加盖16、支承件常用的材料有哪些？P166常用的材料有：（1）铸铁（2）钢材（3）预应力钢筋混凝土（4）天然花岗岩（5）树脂混凝土17、导轨的功用是什么？导轨可分为哪两种?P171答； 导轨副功用是导向和承受载荷。

18、导轨按结构形式可以分为开式导轨和闭式导轨。滑动导轨优点是：结构简单、制造方便和抗振性好。 缺点是：磨损快。静压导轨优点是：摩擦系数小，在起动和停止时没有磨损，精度保持性好 缺点是：结构复杂，需要一套专门的液压或气压设备；维修、调整比较麻烦。静压导轨按结构形式分开式和闭式两大类滚动导轨与滑动导轨相比： 优点是：摩擦因数小，动、静摩擦因数很接近。 缺点是：抗振性差，但可以通过预紧方式提高，结构复杂，成本高。18. 按摩擦性质和受力状态分类，导轨分别有哪些类型？导轨的基本要求有哪些？答：按摩擦性质和受力状态分类，导轨分别有：滑动导轨、滚动导轨以及开式导轨、闭式导轨等。导轨的基本要求有：导向精度、精度

19、保持性、刚度、低速运动平稳性和结构简单、工艺性好。19、带节流器液压卸荷导轨与静压不同处:答：后者的上浮力足以将工作台全部浮起形成纯流体摩擦,而前者上浮力不足以将工作台面全部浮起。20、为什么某些机床导轨需要卸荷？液体卸荷导轨与液体静压导轨有何不同？答：一些重型机床的移动执行件加工作台质量较大，作用在导轨面上的平均压力很大，为了较少平均压力，必须加宽导轨面的宽度，使结构庞大，否则会加快导轨磨损，并易产生爬行，因此，常用卸荷装置来减小作用在工作导轨面上的压力，以提高其耐磨性和低速运动的平稳性，对一些精密机床，为提高其运动的灵活性，亦需用卸荷导轨，对于液压传动的机床，需采用液体卸荷导轨，它是在导轨

20、面上开出比液体静压导轨小的油腔，因此，压力油不是以将运动部件浮起，仍然是两导轨面直接接触，液体的压力只卸去一部分载荷，从而减小作用在导轨面上的压力，而液体静压导轨的油腔面积大，压力油必须将动导轨完全浮起，是两导轨面脱离接触，形成完全的液体摩擦。21、工业机器人（根据国标）P218是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度的操作机，能搬运材料、工件或操持工具，用以完成各种作业1、工业机器人位姿：工业机器人末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态2.工业机器人与机床,在基本功能和工作原理上有何异同?（必考问答）P219.答：工业机器人与机床在基本功能和工作原理上相同之处：1）两者都有位姿变化要求。

21、2）都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化。（2分）不同之处：1）机床以直角坐标五为主，机器人以关节形式运动为主。2）机床刚度、精度高，机器人刚度精度比较低。(4分).工业机器人由哪几部分组成，比较它与数控机床组成的区别。答:工业机器人由操作机、驱动单元、控制装置 三部分组成。其驱动单元、控制装置与数控机床相近，但在空间运动轨迹形成方面工业机器人由操作机的类手臂结构独立完成；而数控机床则由主轴、刀架或工件在直角坐标系下通过相对运动轨迹来完成较为简单。其结构区别很大。.工业机器人的基本功能和基本工作原理什么？它与机床主要有何相同于不同之处？答：工业机器人的基本功能是提供作业所需的运动和动力，

22、基本工作原理是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。在基本功能和基本工作原理上其相同之处二者都有位姿变化要求，二者的不同之处机床是按直角坐标形式运动为主，而机器人是按关节形式运动为主；机床对精度、刚度要求高，灵活性相对较低，而机器人对灵活性要求较高，其刚度、精度相对较低。.工业机器人的结构类型有哪些，各种类型的特点如何？答：关节型机器人、直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、球坐标型机器人。 关节型机器人的特点是灵活性好，工作空间范围大(同样占地面积情况下)，但刚度和精度较低。 球坐标型机器人特点是灵活性好，工作空间范围大，但刚度、精度较差。 特点是灵活性较好，上

23、作空间范围较大，刚度、精度较好。圆柱坐标型机器人 直角坐标型机器人与机床相似，按直角坐标形式动作。刚度和精度高，但灵括性差，工作空间范围小。.机器人的自由度表示什么？它与机床中的轴数与原动件是否相等？答：自由度是表示工业机器人动作灵活程度的参数，以直线运动和回转运动的独立运动数表示。机器人的自由度数相当于机床的轴数，都表示运动的个数。工业机器人的自由度越多，灵活性越好，但结构和控制越复杂。一般来说，机器人的自由度数与原动件数目相等。22.机床夹具的组成成分有哪些？那些不可缺少？P275答：1.定位元件及定位装置；2.夹紧原件及夹紧装置；3.夹具体；4.动力装置；5. 导向及对刀元件；6.其他元

24、件及装置。前三项不可缺少。23.机床夹具的作用是什么？有哪些要求？（非要求）答：作用：1.保证加工精度；2.提高生产效率；3.扩大机床使用范围；4.减轻人工的劳动强度，保证安全。要求：1.保证加工精度；2.夹具的总体方案应与生产纲领相适应；3.安全、方便、减轻劳动强度；4.排屑顺畅；5.机床夹具应有良好的强度、刚度和工艺性。24、工件在夹具中定位和夹紧有何区别？保证一批工件在夹具中足够的定位精度应考虑哪两个方面因素？产生定位误差的原因是什么？（非要求）1. 工件在夹具中定位是指确定一批工件在夹具中相对机床刀具占有一致的正确加工位置。而夹紧是指将工件紧固在夹具上，确保加工中工件在切削力作用下，仍

25、能保持由定位元件所确定的加工位置，不发生振动或位移。2要保证工件定位时到达足够的定位精度，不仅需限制工件的空间自由度，使工件在加工尺寸方向上有确定的位置，而且还必须要尽量设法减少在加工尺寸方向上的定位误差。3工件在定位时，产生定位误差的原因有两个：（1）定位基准与设计基准不重合，产生基准不重合引起的定位误差。（2）由于定位制造副制造不准确，引起定位基准相对夹具上定位元件的起始基准发生位移，而产生基准位移定位误差。25、为什么要采用随行夹具？随行夹具的三种返回方式各有什么特点？（必考内容）用于结构复杂或较软的有色金属工件返回方式：有上方返回、下方返回、水平返回26、 自动化仓库的工作原理是什么？

26、（必考内容）1）进库2）传送3）入库4）出库5）返回原始位置三、看图分析1、下图所示连杆在夹具中定位，定位元件分别为支承平面1、短圆柱销2和固定短V形块3。试分析图中所示定位方案的合理性并提出改进方法。1-支承平面 2-短圆柱销 3-固定短V形块答：底面限制，短销限制，左侧V型块由于是固定的，很难保证和工件接触，因而实现不了定位功能，属于欠定位。改进：把左侧V型块变成可移动的。2、分析图中零件的定位情况，回答下列问题：（1）各定位元件所限制的自由度？（2）判断定位是否合理？（3）若定位不合理，提出改进意见？解：（1）三爪卡盘：；双顶尖：（2）不合理 （3）三爪卡盘改成拨盘7、试分析图中的定位方

27、案并回答下列问题：指出定位元件限制哪些自由度？该定位方案是否合理；解：定位销：卡盘：浮动顶尖：Y、Z得转动合理8、试分析图中的定位方案并回答下列问题：指出定位元件限制哪些自由度？该定位方案是否合理；解：V型铁：Y、Z的转动和移动定位销：合理9、试分析图中的定位方案并回答下列问题：指出定位元件限制哪些自由度？如果在中心O处钻孔；判断定位方案是否合理；解：定，； 定位方案合理。10、试分析图中的定位方案并回答下列问题：指出定位元件限制哪些自由度？如果加工零件外圆；定位方案是否合理；解：图b，定，； 定位方案合理。11、试分析图中的定位方案并回答下列问题：指出定位元件限制哪些自由度？如果加工零件外圆

28、；判断定位方案是否合理；解：定，；或定，； 定位方案不合理。12、试分析图中的定位方案并回答下列问题：指出定位元件限制哪些自由度？如果在工件轴线方向钻孔，定位方案是否合理；解：图c，定，； 定位方案不合理。13、试分析图中的夹紧方案并回答下列问题：该夹紧方案会发生什么问题？如何改进？解：会使工件翻转，脱离定位面。将夹紧力Fj向左移动，到定位板的支撑范围以内。 或在图上画出Fj位置。14、图示是一种夹紧力的选择方案，试回答：该方案是否正确？为什么？如何改进？解：该方案不正确。 因为夹紧点与支承点不对应。将左侧支承点提高到夹紧作用点上部。或将夹紧作用点降低到左侧支承点下部。16、 分析图所示定位方

29、式，并回答以下问题：（1）各定位件所限制的自由度；（2）判断有无欠定位或过定位现象，为什么？ 答：（a）两个顶尖分别限制 。不存在过定位和欠定位（b）定位套筒相当于长轴限制，左侧台阶面限制存在过定位现象即被重复限制（c）底平面限制，左V型块限制因为要加工上平面，所以不存在过定位和欠定位（d）两个同轴的V型块限制了左侧V型块限制和另外两个V型块组合限制，是完全定位。17 试分析图中各定位元件所限制的自由度数。答a）两顶尖限制 b）一个锥面限制另一个锥面组合限制 c）底面两个支撑板限制侧面两个支撑钉限制 菱形销限制18. 分析如下图所示定位方式各定位元件分别限制了工件的哪几个自由度？答V型铁限制y

30、、z移动和转动、平面限制x移动、支撑钉限制x转动。20、根据图中给定的定位状态，分析各定位元件限制了工件的哪些自由度？ a) 三爪卡盘限制y、z的移动自由度，定位块限制x移动自由度,中心架限制y、z的转动自由度。无重复定位现象。 b)定位平面限制了z轴的移动和x、y轴的转动自由度。两定位销限制了工件y轴的移动及转动自由度，重复限制了x轴的移动自由度。为重复22. 图示零件的A、B、C面以及10H7和30H7 两孔均已加工完毕，试分析加工12H7孔时，必须限制哪些自由度？选用哪些表面定位最合理，为什么？ 定位基准面应选择A面、B面和30H7孔分别作为工件的第一定位基准面、第二定位基准面和第三定位基准面。 A面定位，可保证12H7孔加工孔轴线与A面的平行度和孔的中心高； 选c面作为定位基准面，可保证12H7孔轴线与c面的垂直度；选择30H7孔作为定位基准面可保证两孔的中心距要求。加工12H7孔必须限制的自由度： 、 、 、 。 27、图示箱体的零件图和工序图，试分析指出： （1）平面2的设计基准和定位基准; (2)