《机械制造装备设计》模拟试题-(1).doc

一、填空题1、机械制造装备的组成包括（加工设备）、（工艺设备）、（工件输送装备）和（辅助装备）。2、加工装备主要指（金属切削机床）、（特种加工机床）以及（金属成型机床）。3、工艺装备是机械加工中所使用的（刀具）、（模具）、（机床夹具）、（量具）、（工具）的总称。4、辅助装备包括（清洗剂）、（排屑装置）、（计量装置）等。2、机床运动分配的四个原则：（将运动分配给质量小的零件）、（运动分配应有利于提高工件的加工精度）、（运动分配应有利于提高运动部件的刚度）、（运动分配应视工件形状而定）。2、机床设计大致包括：(总体设计)、(技术设计)、（零件设计及资料编写）、（样机试制和试验鉴定）四个阶段。3、机械制造装备设计可分为：（创新设计），（变形设计）和（模块化设计）。4、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 ）。5、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 ）。尺寸参数：指影响机床加工性能的一些尺寸。运动参数：指机床执行件（主轴或工作台、刀架）的运动速度. 动力参数：包括驱动机床的各种电动机功率或转矩，液压马达和液压缸的牵引力等6、主轴的尺寸参数主要有：（主轴前后支撑轴颈），（主轴内孔直径d），（主轴前端的悬伸量a）和（主轴的支承跨距L）。6、主轴的技术要求：主轴轴承是根据（载荷性质）、（转速)、（机床的精度）选择的。6、机床总体布局中提高动刚度的措施：（提高抗震性）、（减小热变形）、（降低噪声）。7、推力轴承在主轴上的位置影响主轴的轴向精度和主轴（热变形方向和大小），设计时，一般普通机床采用（后端定位），数控机床采用（前端定位），组合机床采用（两端定位）。8、推力轴承位置配置方式：（前端定位），（后端定位），（两端定位），(中间定位)。9、机床的主传动形式有：（机械传动）、（液压传动）、（电气传动）。10、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）11、提高主轴部件性能措施：（提高旋转精度）、（提高刚度）、（提高动刚度）。12、导轨应满足的要求：（导向精度 ）、（精度保持性 ）、（有足够的刚度 ）、（低速运动平稳性）、（结构简单，工艺性好）。13、机械制造装备应满足的功能包括：（加工精度），（强度）、（刚度和抗震性），（加工稳定性），（耐用度和性价比）。12、转速图的一点三线包括：（转速点）、（转速线）、（传动轴线）、（传动线）。13、主轴滚动轴承的选择：（双列圆柱滚子轴承）、（双向推力角接触轴承)、 (圆锥滚子轴承和深沟球轴承)、(角接触球轴承)。14、 扩大变速范围的传动系统设计的方法：（增加变速组的传动系统）、（单回曲机构）、（对称双公比传动系统）、（双速电动机传动系统）。15、 提高支承件静刚度的措施：（隔板和加强肋）、（支承件开孔后的刚度补偿）、（提高接触刚度）。16、 直线导轨的截面形状：（矩形）、（三角形）、（燕尾形）和（圆柱形）。17、导轨的功用是（承受载荷）和（导向)。18、常见导轨副材料：（铸铁），（钢），（塑料）。19、滚珠丝杠副的支承方式:（全固式）、（固游式）、（全游式）。20、滚珠导轨副预紧方式：（GGB型滚珠导轨副由制造厂选配不同直径的钢球来确定预紧力）；（HJGK滚子导轨副通过楔铁的纵向位置预紧）。二、判断题1、卧式支承的机床，重心低，刚度大，是中小型机床的首选支承形式。2、机床的主轴转速绝大多数是按照等比数列排列的。3、主轴转速数列标准公比的取值范围为 12 。4、最大相对转速损失率Amax只与公比有关，是恒定值；5、对于中型机床，公比一般选取1.26或1.41。6、对于大型重型机床，公比一般选取1.26、1.12或1.06。7、对于非自动化小型机床，公比一般选取1.58、1.78甚至2。8、转速图包括一点三线：转速点，转速线，传动轴线，传动线。9、一般机床的三角形导轨的角度常取。10、重型机床的三角形导轨的角度。11、精密机床和滚齿机的三角形导轨。12、主轴支承方式：多数机床的主轴采用前、后两个支承。为提高刚度和抗振性，有的机床采用三个支承。三个支承中可以前、后支承为主要支承，中间支承为辅助支承。13、基本组的传动副数，用P0表示，级比指数用x0表示。14、一个变速组内的最大传动比 与最小传动比 的比值称为变速组的变速范围；其中，级比指数为 1 的变速组称为基本组，第一扩大组的级比指数为 x1=x0p0 （用公式表示）。15、在设计机床传动时，一般限制最小传动比为imin14；直齿轮的最大传动比imax2。16、按转速图传动副数前多后少原则的数学表达式为3PaPbPc。17、按转速图扩大顺序原则的数学表达式为xaxbxc。18、按转速图最小传动比原则的数学表达式为iaminibminicmin1/4。19、当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数和的差不能大于3。20、主轴或其它传动件传递全部功率的最低转速称为计算转速。21、 机床的功率转矩特性：主运动为直线运动的机床 即主传动属于恒转矩传动。主运动为旋转运动的机床 因功率是转矩与角速度的乘积，故主传动属于恒功率传动。三、名词解释1、机床应具有的性能指标（机床应满足的基本要求及理由？） 工艺范围 ：指机床适应不同生产要求的能力，它包括可加工的零件类型，表面形状和尺寸及加工方法等。加工精度：指被加工工件表面的形状，位置，尺寸的准确度，表面的粗糙程度。生产率和自动化：生产率指机床在单位时间内所能加工的工作数量；自动化程度越高，生产率就越高。可靠性：指机床在整个使用寿命期间内完成规定功能的能力。柔性：指机床适应加工对象变化的能力，包括功能柔性和机构柔性。2、转速图：转速图是表示主轴各转速的传递路线和转速值，各转动轴的转速数列及转速大小，各转动副的转动比的线图。3、转速图中的一点三线是什么？(1)转速点 ： 表示主轴和各传动轴的转速值(2)转速线 ： 表示主轴的转速数列值(3)传动轴线 ：表示具有的轴数量(4)传动线 ： 表示一对齿轮副或一个传动比4、传动组的变速范围：变速组中最大最小转动比的比值，称为该变速组的变速范围。5、滚动导轨：导轨副摩擦面之间放置钢球等滚动体，使滑动摩擦变为滚动摩擦，形成滚动导轨。6、机床的抗震性：指机床工作部件在交变载荷下抵抗变形的能力，包括抵抗受迫振动（即抗震性）和自激振动的能力（即切削稳定性）。7、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路线的比值、8、主轴组件应满足的基本要求：旋转精度：旋转精度指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。静刚度(即刚度）：是主轴组件在静载荷作用下抵抗变形的能力动刚度（即抗震性）：机床在额定载荷下切削时，主轴组件抵抗变形的能力。动刚度实际上是抵抗受迫振动和自激振动的能力。温升与热变形：主轴组件工作时由于摩擦和搅油等损耗而产生热量，出现温升。温升使主轴组件的形状和位置发生畸变，称之为热变形。精度保持性（耐磨性）：指主轴组件长期保持其原始制造精度的能力。9、主轴轴向定位： 指为使主轴具有足够的轴向刚度和轴向位置精度，推力轴承在主轴前后支承的配置形式。它影响主轴的刚度、热变形方向和大小。10、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。五、简答题1、 机床传动系统为什么要前多后少，前密后疏，前缓后急？传动件越靠近电动机，其转速就越高，在电动机功率一定的情况下，所需传递的转矩就越小，传动件和传动轴的几何尺寸就越小。因此，从传动顺序来讲，应尽量使前面的传动件多一些，即前多后少原则。为了限制其变速范围不超出极限值，在公比一定的情况下，级比指数和传动副数是影响变速范围的关键因素，只有控制的大小，才能使变速组的范围不超过允许值。因此，扩大顺序应采用前密后疏原则。即变速组中，级比指数小，传动线密；级比指数大，传动线疏。从电动机到主轴之间的总趋势是降速传动，在分配各变速组传动比时，为使中间轴具有较高的转速，以减小传动件的尺寸，前面的变速组要慢些，后面的变速组要快些，但中间轴的转速不应过高，以免产生振动、发热和噪声。2、设计机床转速图的步骤是什么？根据转速图的拟定原则，确定结构式，画出结构网；分配各传动组的最小传动比，拟定出转速图。3、 主传动链转速图的拟定原则：极限传动比，极限变速范围；确定传动顺序及传动副数原则“前多后少”原则；确定扩大顺序原则“前密后疏”原则；确定最小传动比原则“前缓后急”的原则3、分级进给传动设计的原则：等差数列进给传动，设计时以满足工艺需求为目的；随机数列进给传动系统，如齿轮加工的分齿运动链，采用交换齿轮机构；等比进给传动应遵循以下原则：进给传动系统的极限传动比，极限变速范围进给传动扩大顺序原则，最小传动比原则。一般情况下：扩大顺序采用“前密后疏”原则； 最小传动比采用“前缓后急”原则，以提高传动系统精度。3、分级变速主传动系统的设计内容和步骤是什么？在已确定传动形式、主变速传动系统的运动参数的基础上，拟定结构式、转速图，合理分配各传动副的传动比，确定齿轮齿数和带轮直径等，绘制主传动的传动系统图。4、分级传动结构式意义表示了分级传动系统的转速级数，变速组数目及其传动副数，传动顺序和各变速组的传动比大小。2、 试述确定标准公比的原则？公比过大或过小有哪些问题？答：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Amax不大于50%，则相应的公比不得大于2，故12；为了使用记忆方便，转速数列中转速呈10倍比关系，故应在=E110（E1为正整数）中取数。公比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，公比值大则转速损失大。3、 齿轮轴向布置原则：滑移齿轮机构中，必须当一对齿轮副完全脱离后，另一对齿轮才能进入啮合为避免滑移齿轮与固定的小齿轮齿顶相碰，三联滑移齿轮的最大、次大齿轮的齿数差不应小于4；为减少轴向长度，应采用窄式排列；滑移齿轮应装在主动轴上，以减少滑移齿轮的质量，易于操纵5、相邻两个变速组齿轮的轴向排列及特点（P50）4、 确定标准公比的原则？（P14）通用机床：辅助时间与准备结束时间长，机动时间在加工周期中占的比重不大，转速损失不会因加工周期过多而延长，为使变速箱不过于复杂，一般取等较大公比。大批量的专用机床：情况相反，通常取较小的公比。自动化小型机床：切削时间远小于辅助时间，通常取公比为1.58,1.78,2以简化机床结构。5、 机床进给传动的基本要求：有较高的静刚度；具有良好的快速响应性，抗震性能好，有良好的方爬行性能，切削稳定性好；进给系统有较高的传动精度和定位精度；能满足工艺需求，有足够的变速范围；结构简单，制造工艺性好，调整维修方便，操纵轻便灵活；制造成本低，有较好的经济性。7、设计机床的主传动系统时应满足的基本要求有哪些？1）满足机床的使用要求，有足够的变速范围和转速级数2）满足机床传递动力的要求，传动系统应能传递足够的功率和扭矩3）满足机床的工作性能要求，传动系统应有足够的刚度、精度、抗振性能和较小的热变形4）满足经济性要求8、提高传动精度的措施：尽量缩短传动链。使尽量多的传动路线采用先缓后急的降速传动，且末端传动组件（包括轴承）要有较高的制造精度，支撑刚度，必要时采用校正机构。升速传动，尤其是传动比大的升速传动，传动件的制造精度应高一些，传动轴组件应有较高的支承刚度，减小误差源的误差值，避免误差在传动中扩大；传动链应有较高的刚度，减少受载后的弯曲变形，主轴及较大传动件应作动平衡，或采用阻尼减震结构，提高抗震能力。10、试述主轴转速一般为什么按等比数列排列?(1)设计方便，如果机床的主轴转速数列是等比的，公比为，且转速级数 z为非质数。则这个数列可分解成几个等比数列的乘积，使传动设计简化。(2)使用方便，最大相对转速损失率相等。11、主轴组件传动方式有哪些？带传动：靠摩擦力传递动力，结构简单，中心距调整方便，能抑制振动，噪声低，特别是用于高速主轴。齿轮传动：能传递较大的转矩，结构紧凑，尤其适用于变速传动。电动机直接驱动12、试分析主轴的结构参数：跨度，悬伸量，外径，内孔对主轴部件抗弯刚度的影响？答：在满足结构要求的前提下，应尽量减少悬伸量，以提高主轴刚度，主轴支承跨距越大，主轴自身的刚度越小，刚度衰减系数可知内孔d与外径D的比值越大，刚度越小。13、支承件为什么要进行刚度补偿？支承件不封闭的部分，将存在刚度损失，必须进行补偿。导轨与床身过渡连接处存在局部刚度损失。箱体轴承孔处存在刚度损失。14、支承件的基本要求：1.具有足够静刚度和较高固有频率 2.良好的动态特性 3.应结构合理，形状稳定，热变形小，受热变形后对加工精度影响较小 4.支撑件应排屑畅通，工艺性好，成本低，吊运安装方便。14、爬行现象的原理及改善措施：机床上有些运动部件，需要低速或微小位移。当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均的跳跃式运动，即时走时停或者时快时慢的现象，这种在低速运动时产生的运动不平稳性称为爬行。爬行是一种摩擦自激振动，其主要原因是摩擦面上的动摩擦因数小于静摩擦因数，且动摩擦因数随滑移速度的增加而减小以及传动系统弹性变形。消除爬行措施：减少静动摩擦因数之差提高传动系统刚度尽量减少工作台质量。13、滚珠丝杠副特点：传动效率高，摩擦损失小。适当预紧，可消除丝杠和螺母的螺纹间隙，反向时就可以消除空行程死区，定位精度高，刚度好。运动平稳，无爬行现象，传动精度高。有可逆性，即丝杠和螺母都可以作为主动件。磨损小，使用寿命长。制造工艺复杂。摩擦角小于14、根据什么原则选择支承件的截面形状支承件结构的合理设计是应在最小质量条件下，具有最大静刚度。具体为：1）空心截面的刚度都比实心的大，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；2）园（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。17、18、齿轮齿数的确定原则？答：在保证输出转速准确的前提下，尽量减少齿轮齿数，是齿轮结构尺寸紧凑。一般情况下要求：实际转速n与标准转速n的相对转速误差为；齿轮副的齿数和受啮合重合度的限制，直齿圆柱齿轮最小齿数；采用正变位，保证不根切的情况下，直齿圆柱齿轮最小齿数；若齿轮和轴为键连接，则应保证齿根圆至键槽顶面的距离大于两个模数，以满足其强度要求，即满足结构安装要求，相邻轴承孔的壁厚不小于3mm；当变速组内各齿轮副的齿数和不相等时，齿数和的差不能大于3。六、问答题1、主轴支承方式：多数机床的主轴采用前、后两个支承。为提高刚度和抗振性，有的机床采用三个支承。三个支承中可以前、后支承为主要支承，中间支承为辅助支承。主轴轴向定位： 指为使主轴具有足够的轴向刚度和轴向位置精度，推力轴承在主轴前后支承的配置形式。它影响主轴的刚度、热变形方向和大小。分析主轴推力支承的配置形式及其结构特点？答：前端配置，两个方向的推力支承部布置在前支承处，这类配置方案在前支承处轴承较多，发热大，温升高，但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度，精度高，对提高主轴部件刚度有利，用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床后端配置，两个方向的推力轴承都布置在后支承处，这类配置方案前支承轴承较少，发热小，温升低，但是主轴受热都向前伸长，影响轴向精度，用于轴向精度要求不高的普通精度机床两端配置，两个方向的推力轴承分别布置在前、后两个支承处，这类配置方案当主轴受热伸长后，影响主轴轴承的轴向间隙。为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀，两端配置常用于短主轴中间配置，两个方向的推力轴承配置在前支承的后侧，这类配置方案可减少主轴的悬伸量，并使主轴受热膨胀后向后伸长，但前支承结构复杂，温升也可能较高。2、 导轨的作用是什么？如何分类?导轨的功用：支承并引导运动部件沿一定的轨迹运动