《机械制造装备设计》期末试题及答案

1、机械制造装备设计模拟试题 3参考答案、选择（10分，每小题1分）1 .为了快速响应市场，提出了许多新的制造模式，例如D 。A. “刚性”生产制造模式B.计算机辅助制造C.成组技术D.“精益一敏捷一柔性”2 .借助磨具对板料施加外力，迫使材料按磨具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求的金属板制件的设备，称为 B 。A.挤压机B.冲压机C.轧制机D.锻造机3 .普通车床的主要性能指标（第二主参数）是 B 。A.床身上的最大回转直径B.最大的工件长度C.工作台工作面宽度D.工作台工作面长度4 .机床在空转条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运 动的精确程度，称为 A 。

2、A.几何精度B.运动精度C.传动精度D.定位精度D 。B.末端执行器D.操作机5 .称为机器人机械本体，也可称为主机的是A.手臂C.机座6 .一个四自由度平面关节型搬运（SCARA）机器人，其运动功能式为 B 。B. O/ 1 2Z 3/MD. O/XYZ /MA. O/ 1 2 3 4 /MC. O/ 1ZX 2/M7 .表示被加工零件在机床上的加工过程和加工方法的技术资料，称为 B 。B.加工示意图D.生产率计算卡A.被加工零件工序图C.机床总联系尺寸图8 .刨床进给量的单位为B 。9 .把毛坯从料仓送到机床加工位置的装置，称为A 。A.上料器B.隔料器C.减速器D.分路器10 .适应高速

3、轻载或精密机床的主轴轴承配置形式应选择A 。A.速度型B.刚度型C.速度刚度型D.抗振型二、填空（20分，每小题1分）1 .机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家和地区国民经济 现代化 的程度。2 .适应控制分约束适应控制、最佳适应控制和学习适应捽制等。3 .摇臂钻床的主参数是 最大钻孔直径 。4 .在系列型谱中，结构最典型、应用最广泛的是所谓的“基型 产品”。5 .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匀的跳跃式 运动，这种现象，称为爬行。6 .工业机器人额定负载主要根据作用于机械接口处的力和力矩 来确定。7 .额定负载是指在机器人规定的性能范围内，机械接口

4、处所能承受的负载的允许值 8 .摇臂钻床的主要性能指标是主轴中心线至立柱母线的最大距离。9 .机床的几何精度是指机床空载条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状，相互位置和 相对运动 的精确程度。10 .机床的抗振性包括两个方面：抵抗受迫振动和抵抗自激振动 的能力。11 .传动轴通过轴承在箱体内轴向固定的方法有一端固定和 两端固定 两类。12 .滑动导轨间隙常用 压且和镶条来调整。13 .目前在刀架的定位机构中，多采用锥销定位和 端面齿盘 定位。14 .滚珠丝杠常采用预拉伸方式，以提高其拉压刚度和补偿其热变形。15 . 一般可取机器人处于机械原点时的状态作为基准状态。也可以取机器人各关

5、节轴线与基座直角坐标系轴线平彳T 时的状态作为基准状态。16 .吸附式末端执行器（又称吸盘） ，有 气吸 式和磁吸式两种。17 .双公比变速传动系统是在常规变速传动系统基础上，通过将基本组的级比指数增大到1+2n 演变来的，n是大于1的正整数。18 .机械手的手爪在抓住刀具后还必须有锁刀 功能，以防止换刀过程中掉刀或刀具被甩出。19 .三联滑移齿轮的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。20 .直线伺服电动机可直接驱动工作台进行直线运动，据文献介绍，它的最大进给速度可达到 100m/min ,最大力口 /减速度为 18g。三、问答（15分，每小题3分）1 .试

6、述变速箱内传动轴的轴向固定方法及特点？答：有一端固定和两端固定两种，（1分）采用单列向心球轴承时，可以一端固定也可以两端固定；采用圆锥滚子轴承时，则必须两端固定。（1分）一端固定的优点是轴受热后可以向另一端自由伸长，不会产生热应力，因此，宜用于长轴。（1分）2 .工业机器人与机床在基本功能和工作原理上有何异同？答：（1）相同：1）两者的末端执行器都有位姿变化要求。2）两者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。（1分）（2）不同：1）机床以直角坐标形式为主，机器人以按关节形式运动为主。（1分2）机床的刚度精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人灵活性要求很高，其刚度精度 相对较低。（1

7、分3 .在生产线专用机床的总体设计中，“三图一卡”的设计工作指的是什么？ （3分）答：（1）被加工零件工序图，（1分）（2）加工示意图（1分）（3）机床总联系尺寸图（1分）（4）生产率计算卡4 .若主轴刚度低，支承刚度高，主轴跨距应如何选择？ （3分）答：可选主轴跨距小于最佳跨距10 （2分）此时主轴综合刚度主要受轴承影响，即轴承支撑刚度高，主轴综合刚度也高。（1分）5 .回转型夹持器与平移型夹持器各有何特点？ （3分）答：（1）回转型夹持器结构较简单，但所夹持工件直径有变动时，将引起工件轴线的偏移；（2分）（2）平移型夹持器结构较复杂、体积大、制造精度要求高，但工件直径变化不影响工件轴心的位

8、置（1分） 四、分析推导（12分，每小题4分）1.某数控机床工作台驱动系统及参数 如图2所示，求转换到电机轴上的等 效转动惯量Jl。（4分）参数齿轮I轴丝杠电动机ZiZ2n(r/min)720360360360720J(kg/ m)0.010.160.0040.0120.224图2工作台驱动系统22v答：1Jl Jkmi (2 分)kJl 0.01720 27200.16360 27200.004 360 2720360 0.012 72030009.80.01 0.04 0.0010.03 0.000232360 5 10 3720 220.054(kgm2)(2分)2.在数控机床变速箱中,

9、采用调速电动机无级调速。试导出变速箱的公比f等于电动机恒功率调速范围RdN时，变速箱的变速级数 Z的表达式。（4分）答：1 RnNRnNlg RnNlg RdNRdNlg f1 (2 分)图3.Z3040摇臂钻床主传动系统（2分）Rnnmaxnmin20002580 ；(1分)当 RdNf 时 z lgRnN- （2 分）1g f3.试述根据什么原则选择支撑件的截面形状，摇臂钻床摇臂的截面为何种形状，为什么为该形状？ （ 4分）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，同样截面形状和面积，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；（1分）（2）圆

10、（环）形截面抗扭刚度比方形的好，而抗弯刚度比方形的低；（1分）（3）封闭界面的刚度远大于开口截面的刚度，特别是抗扭刚度；（1分）（4）摇臂钻床摇臂在加工时，即受弯又受扭，因此选非圆非方空心封闭形状。且高度尺寸大于宽度尺寸。俗称“耳朵”形。 （1分）五、转速图设计（13分）根据图2所示Z3040摇臂钻床主传动系统转速图，回答下列问题？ （13分）（1） .写出其结构式：（2分）（2） .写出V -VI轴间变速组的变速范围公式及其 大小（2分）（3） .写出V1轴变速范围公式及其大小（1分）（4） .找出轴IIIW的计算转速（4分）（5） .找出V轴上齿轮的计算转速：（4分）答：(1)结构式：16

11、 22 25 24 28 ；x( p 1)8(2 1)(2) r1.266.35 ; (2分)2(2 1)5(2 1)4(2 1)8(2 1)1919(3) Rnr1r2r3 r41.2680.7齿轮Z20Z61Z44Z34nc315100100250(4)轴号IIIWVVInc50020010080六、机器人设计计算（10分）试求三关节平面机器人运动功能矩阵To,m 。 （10分）答：（1）变成基准状态后，建立运动功能矩阵T0,mT0,m123T1 T2T2 T3T3 TmC1S1 0式中:T0,m式中:S1C10C1110l20cosC123S1230C123C3S3 0S3C30C2S1

12、23C1230cos( 1cosC123l 3S123l 33)C2S2 0S1S2C20sinl30C12l 2C1l1S12SiIi0S123sin( 12sin3)2 (6 分)(4分)七、手腕（10分）试求当B、C轴不转图示为由圆锥齿轮传动所构成的三自由度的机械传动手腕的机构简图,动，A轴以转速nA单独转动时，手抓绕出轴的回转运动n5,以及当A、C轴不转动，B轴以转速nB单独旋转时，产生的手抓绕出轴回转的诱导运动n5。（10分）答：（1） A轴以转速nA单独转动时，手抓绕出轴的回转运动的坛nAZ2Z4（2分）（2）当A、C轴不转动，B轴以转速nB单独旋转时,Z9. 八、n7 亍 nB（

13、1 分）Z7壳体6、Z3、Z4组成行星轮系,回转的诱导运动%。Z4工（2分）Z3 Z4-n7Z4八、抓手（10分）求楔块杠杆式回转型夹持器中,图1偏百三自由度机械传动手腕1.2,3.4,7,» 的轮 5机城接口接兰名6春博S不履架Z4为行星齿轮，壳体6,为行星轮架，产生的手抓绕出轴 （Z3n5Z4Z4） Z9 -nB7（5分）夹紧力FN和驱动力Fp之间的关系式，并讨论该回转型夹持器的特性。（10 分）答：（1）受力分析如图所示（3分）di4图H模块杠杵式时转型第持潴l-Uff 2* A 笊于 4-Wft S朝的就(2)推导计算；'L2FpSinFp；L 'FpC Fz

14、bFnFpc FpCb 2b sin(5分)(3)讨论该夹持器的特性：角增大，将使夹紧力 FN减小。楔块和滚子间为滚动接触,摩擦力小，活动灵活，且结构简单，但夹紧力小，适用于轻载场合。(2分)选择1 .采用“消灭一切浪费”和“不断完善”，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这种制造模式被称为B 。A. “传统模式”B. “精益生产”C. “敏捷制造”D. “并行工程”2 .借助模具对板料施加外力，迫使材料按模具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求的金属板制件的设备，称为B 。A.挤压机B.冲压机C.轧制机D.锻造机3 . 一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品，称为A

15、。A.纵系列产品B.横系列产品C.跨系列产品D.基型产品4 .机床定位部件运动达到规定位置的精度，称为 D 。A.几何精度B.运动精度C.传动精度D.定位精度5 .为了降低导轨面的压力，减少摩差阻力，提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性，应选B 。A.滑动导轨B.卸荷导轨C.滚动导轨D.动压导轨6 . 一个四自由度圆柱坐标型搬运机器人，其运动功能式为C 。A. O/ 1 2 3 4 /MB. O/ 1 2Z 3/MC. O/ 1ZX 2/Md. o/xyz /m7 .在A GV的导向系统中装有陀螺仪，该导航方式称为B 。A.电磁引导B.惯性导航C.光学引导D.激光导航8 .适应中等转速和切削负载

16、较大，要求刚度高的机床主轴轴承配置形式应选择B 。A.速度型B.刚度型C.速度刚度型D.抗振型9 .铳床进给量的单位为C 。10 .要求导轨可以承受较大的颠覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，应选 C 。B.三角形导轨D.圆柱形导轨A.矩形导轨C.燕尾形导轨填空1 .当前提高制造生产能力的决定因素不再是劳动力和 资主的密集积累。2 .机械制造装备的精密化成为普遍的发展趋势，从微米级发展到亚微米级， 乃至 纳米3 .升降台铳床的主参数是工作台工作面的4 .任何一个表面都可以看成一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。 这两条曲线（或直线）称为该表面的 发生线 。5 .把听阈作

17、为基准声压， 用相对量的对数值表示， 称之为声压级Lp （dB）,其表达式为 Lp = 20 lg （ p / ppj o6 .机床抗振性是指机床在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。7 .当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式 运动，即时走时停或者时块时慢的现象。这种现象称为 w。8 .设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大，一般限制直齿圆柱齿轮的最小传动比 u主min 1/4,为避免扩大传动误差，限制最大传动比u主max 2。9 .滚动轴承的预紧力分为三级，轻预紧适用于高速主轴，中预紧适用于中、低速主轴， 戛预紧适用于分度主轴。10 .角接触球轴承及

18、圆锥滚子轴承有泵油效应，润滑油必须由小口 进入。11 .工作空间是指工业机器人正常运行时，_壬腋参考点能在空间活动的最大范围。12 .额定负载是指在机器人规定的性能范围内，机械接口 处所能承受负载的允许值。13 .在末端执行器上的参考点 P相对于基座坐标系的速度，可通过相应位置变量对时间的微分而得到。14 .机床主参数是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力 的一种参数。15 .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。16 .主轴组件的精度保持性是指长期保持其原始制造精度的能力。17 .卸荷系数a h表示导轨 卸荷量 的大小，由 HFN/FW式确定。18 .

19、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。19 .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。20 .各种类型机床对温升都有一定限制，如普通机床，连续运转条件下允许温升为3040 c o问答1 .试述机床的基本参数包括哪些内容？答：（1）尺寸参数：指机床主要结构尺寸参数，通常包括与被加工零件有关的尺寸；标准化 工具或夹具安装面尺寸。（2）运动参数：机床执行件如主轴、工件安装部件（工作台）的运动速度。（3）动力参数：包括机床驱动的各种电动机的功率或转矩。2 .非接触式刀具识别装置有何特点？常用哪两种识别法？答：1非接触式刀具识别装置没

20、有机械直接接触，因而无磨损、无噪声、寿命长、反应速度快，适用于高速、换刀频繁的工作场合。2常用的种识别方法为：磁性识别法和光电识别法。3 .试述SK型悬挂式链条与 HP型套筒式链条组成刀库的形式有何不同？答：(1) SK型悬挂式链条组成的刀库，只能是“外转型” ，故当刀库为方形时，就不能充 分利用中间空间；(2) HP型套筒式链条组成的刀库，再刀套“内转”时，不发生刀套之间的干涉；(3)故刀库空间利用率比悬挂式高4.主轴变速箱设计中，为什么要遵循“前多后少”的原则？答：(1)主变速传动系统从电动机到主轴，通常为降速传动。接近电动机传动件转速较高，N 根据公式 M 9550可知，传动的转矩 M较

21、小，尺寸小些；n(2)反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸较大。(3)因此，在拟定主变速系统时，尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，将传动副较 少的变速组安排在后面，使主变速传动系统中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小些， 以便节省变速箱的造价，减少变速箱的外形尺寸。5.机床主传动系统设计中，扩大变速范围的方法有哪些？答：(1)增加变速组；是扩大变速范围最简单的方法，但增加的变速组的级比指数不得不小 于理论值，导致部分转速重复。(2)采用背轮机构 高速直连传动时，应使背轮脱开，以减少空载功率损失、噪声和发热及 避免超速现象。(3)采用双公比的传动系统(4)采用分支传动分析推

22、导1 .试述主轴液体静压滑动轴承的工作原理。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，即 h3 h e间隙液阻增大，流量减小，节流器T3的压力降减少，因供油压力Ps是定值，故油腔压力P3随着增大；(2)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T3的压力yj降增大，油腔压力 p1随着减小；(3)两者的压力差 p p3 p1 ,将主轴Xj二3oiyi/fOT推回中心以平衡外载荷 F。/。54图1.坐标系0 相对于参考坐标 系Oi绕坐标轴的旋转与平移Oi先绕Zi轴转90°再绕Xj轴转90°然后平移。

23、求2 .杆件动坐标系Oj相对于参考坐标系 齐次变换矩阵iTj。答：1 iTj1 0 00 1 00 0 10 0 04013105001000 0 10 0 01 0 00 1 000001 010000101041 0 03010500 013 .根据结构式Z = 23X 32X 26分析，(1)该传动系统有何特点？(2)可以采用的最大公比是多少？(3)如采用双速电机时，公比应为多少？答：(1)无基本组，双公比，上下各空一级转速。1.41(今、 xX3(P3 1)6(2 1) ar38, r 电 X(P1)3(21)2,1.26转速图设计设计一台12级转速的车床主传动系统，主轴最高转速为nm

24、ax = 1500 r/min。要求采用转速为1500/750 r/min的双速电机。(1) .写出结构式(2) .求出公比(3) .验算最后变速组的变速范围(4) .分配降速比(5) .画出转速图答：(1)结构式：12 23 31 26(2)公比：r电1500x(p1)3(21) 2; V2 1.26750(3)最后变速组的变速范围r x(p1)1.266(21) 4 8合格(4)分配降速比采用双速电机的车床主传动系统nmin7501.2681181-4(5)绘制转速图机器人设计计算试求三自由度机器人运动功能矩阵T0,m。Zic0O0X0图4.关节机器人T0,m101230丁1丁1工丁27丁

25、37C01C1S1 0§C10C 1S10Ci1C2S2 0S2C2090cosS20C2 cosa20C3S3 0S3C30S1sinsinC31T0,mC1S2S3S1C3C1S2C3S1S3C1C2C1C2 C3a2S1S2S3C1C3S1S2C3C1S3S1C2S1c2 c3a2C2s3C2C3S2S2 c3a2c1c00001手腕图示为三自由度的机械传动手腕的机构简图，试求当S、T轴不转，B轴以nB转动时，驱动壳体9的俯仰运动n9,及由n9诱导出齿轮7的自转运动答：B轴单独旋转时,驱动壳体9的俯仰运动Z15Z13Z12n9nBZ13Z14 Z11Z15Z12 nBZ14Z1

26、1由于壳体9的转动，也将引起圆锥齿轮 7作行星运动：由n9诱导出齿轮7的自转运动''n7 n9n6n9Z6Z7n6_''0, n7Z6 ZZ产生诱导运动n9&Z7Z2Z15Z7Z11Z14n9为:n图 三自用徵机板传动手靶J2.13JIJ5 科轮 ¥于它 qjOJK-0体%为:抓手如图齿条平行连杆式平移型夹持器中，夹紧力动力Fp之间的关系式，并讨论该夹持器的特性。答：（1）受力分析如图所示.ai j, IFn和马区(2)推导计算;FpFpRR FnLcos ； Fn 22L cos(3)讨论该夹持器的特性：在驱动力Fp和R/L 一定时，夹紧力F

27、n将随 增大而增大。当0时，Fn为极小值机械制造装备设计模拟试题1参考答案一、选择(10分，每小题1分)1 .采用“少品种、大批量”的做法，强调的是“规模效益”，这种制造模式被称为A 。A. “传统模式”B.“精益生产”C. “敏捷制造”D.“精益一敏捷一柔性”2 .利用工具电极与工件之间的放电现象从工件上去除微粒材料达到加工要求的机床，称为C 。A.电火花线切割机床B.电解加工机床C.电火花加工机床D.电子束加工机床3 .利用一套标准元件和通用部件按加工要求组装而成的夹具，称为 A 。A.组合夹具B.专用夹具C.成组夹具D.随行夹具4 .使用要求相同的零部件按照现行的各种标准和规范进行设计和

28、制造，称为C 。A.产品系列化B.结构典型化C.标准化D.零部件通用化5 .机床传动系统各末端执行件之间的运动协调性和均匀性精度，称为 C 。A.几何精度B.运动精度C.传动精度D.定位精度6 .要求导轨导向性好，导轨面磨损时，动导轨会自动下沉，自动补偿磨损量，应选B 。A.矩形导轨B.三角形导轨C.燕尾形导轨D.圆柱形导轨7 . 一个运动功能式为 O/XYZ /M的四自由度搬运机器人是D 。A.关节型机器人B.求坐标型机器人C.圆柱坐标型机器人D.直角坐标型机器人8 . 一个料斗同时向几台机床供料时，通常使用D 。A.上料器B.隔料器C.减速器D.分路器9 .磨床进给量的单位为C 。10.机

29、床主运动空转时由于传动件摩擦、搅油、空气阻力等原因使电动机消耗的一部分功率,称为C A.切削功率C.空载功率1.2.3.、填空（20分，每小题20世纪末，世界已进入 加工后零件对理想尺寸、B.D.1分）知识机械摩擦损耗功率 额定功率经济时代。形状和位置的符合程度，称谓加工精度4.5.6.普通车床的主参数是在床身上的 最大回转直径进行产品的系列设计通常从 基型 产品开始。机床抗振能力快速运动电动机是指机床在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。起动时消耗的功率最大。7.影响机械制造装备加工精度的因素很多，与机械制造装备本身有关的因素有几何精度、传动精度、运动精度、定位精度和低速运动平稳性8. 正常人人

30、耳能够听到的最小声压称为听阈，其值等于9. 国产的GGB1直线滚动导轨副由制造厂用选配 预紧。等。2X 10-5 Pa。不同直径钢球的办法确定间隙或10. 导轨间隙常用压板、镶条 来调整。11. 主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、 的主轴部位的径向和端面圆跳动。12. 在自动换刀装置中， 蜗杆、蜗轮传动采用低速 转动条件下，在安装工件或刀具单头双导程13. 在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和 类方法。,蜗杆消除啮合间隙。柔性调整法 两14 .用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变垫片的厚薄 来改变两螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除和预紧。15 .导轨的卸荷方式有

31、机械卸荷、液压卸荷和气压卸荷。16 .在机器人关节坐标轴轴线位置的选取中，对于回转关节，取 乙_与i关节的轴线重合。17 .齐次坐标变换矩阵0T1是将0P1和 国合写在一起表示。18 .在末端执行器上所夹持工件的角速度3是所有回车t关节的一角速度R 的矢量和。19 .升降台铳床的主参数是工作台工作面的宽度，主要性能指标是工作台工作面的长1。20.各种类型机床对温升都有一定限制，如精密机床，连续运转条件下允许温升为1520 C 。三、问答（15分，每小题3分）1 .试述确定标准公比的原则？答：因为转速由nmin至nmax必须递增，所以公比应大于1 ； （ 1分）2; （1为了限制转速损失的最大值

32、Amax不大于50%则相应的公比 不得大于2,故1 分）为了使用记忆方便，转速数列中转速呈 10倍比关系，故 应在E/Tc （ E1为正整数）中取数；如采用多速电动机驱动，通常电动机为（3000/1500 ） r/min或（ 3000/1500/750 ）r/min ,故 也应在Ev2 （ E2为正整数）中取数。（1分）2 .试确定机床的最高转速nmax和最低nmin转速？答：按照典型工序的切削速度和刀具（工件）直径，可由下式算出机床的最高转速nmax和最低nmin转速:n max1000Vmax八r/min （1 分） d .minn min1000vmin r/min d max（1分）式

33、中vmax、vmin可根据切削用量手册、现有机床使用情况调查或切削试验确定。dmax、dmin不是机床上可能加工的最大最小直径，而是指实际使用情况下，采用vmax、vmin时常用的经济加工直径。（1分）3 .对于普通机床，如何确定常用的经济加工直径dmax、dmin?axHin答：对于普通机床 dmax KD （1分）dminRddmax （1 分）式中：D为机床能安装的最大工件直径，卧式车床：K 0.5 ,摇臂钻床：K 1.0,Rd0.2 0.25 （1 分）4 .在机床分级主轴变速箱设计中，如何选用公比？答：（1）对于通用机床，辅助时间和准备结束时间长，机动时间在加工周期中占的比重不是很大

34、，转速损失不会引起加工周期过多的延长，为了机床变速箱结构不过于复杂，一般取1.26或1.41等较大的公比；（1分）（2）对于大批大；大批大量生产的专用机床、专门化机床及自动机，情况却相反，通常取1.12或1.26等较小的公比；（1分）（3）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 1.58、1.78甚至2等更大的公比，以简化机床结构。（1分）5.在设计机床传动系统时，如何限制齿轮的最大传动比umax和最小传动比umin及各传动组的最大变速范围Rmax?答：（1）设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制直齿圆柱齿轮的最

35、小传动比U主mi。 1/4,为避免扩大传动误差，减少振动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比U主max2。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取U主max 2.5。（1分）（2）各传动组的最大变速范围为R主ma*U主max/u主mi。 （2 2.5）/0.25 810 （ 1分）iaxiax（3）设计机床进给传动系统时，由于转速通常较低，传动功率小，零件尺寸也较小，上述限制可放宽为U进ma* 2.8, U进min 1/5,最大变速范围为 R进max 14 （1分）四、分析推导（12分，每小题3分）1 .试述图1所示谐波减速器工作原理， 求出当 波发生器主动，刚轮固定，柔轮从动时的传动比 Igr ?（4

36、 分）答：（1）柔轮在波发生器作用下变成椭圆，使 其长轴两端的齿与刚轮完全啮合，短轴完全脱 开，其余的齿视回转方向的不同分别处于“啮 入”、“啮处”状态，由于柔轮比刚轮少两个齿， 当波发生器连续回转时，啮入啮出区将随着椭 圆长短轴的相位的变化而依次变化，于是柔轮 就相对于不动的刚轮沿波发生器转向相反的方 向作低速回转。（2分） nG_nH_ zR nR nHZg当刚轮固定时，nG 0则传动比为：iGR -nH-Zr（2分）nRZg Zr2 .试述采用齿差式调整滚珠丝杠间隙的方法，求出两螺母相对轴向位移 S0 ?（4分）答：（1）左右螺母法兰盘外圆上制有外齿轮，齿数 常相差1。这两个外齿轮又与固

37、定在螺母体两侧的两 个齿数相同的内齿圈相啮合。调整方法是两个螺母 相对其啮合的内齿圈同向都转一个齿。则两个螺母6用二滴珠丝扛间隙两整和筵紧内匚式）卜丝杆 2 -左缘母&一右螺堂5左胸圈 6一右曲胭 ? 一支座相对轴向位移为：so k（ ）L k（Z2 z1）L（2分）Zl Z2Z1Z2（2）当两齿轮齿数相差1,并同时转过1个齿：则S0 Z1Z2程；k同时转过的齿数（2分）式中：L滚珠丝杠导3.试证明三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于4。（4分）答：a 2 m（4 Z1） - m（Z2 2ha） 2 m（z1 2ha） （2 分）*因为ha 1a所以（Z1z1） （Z2

38、 2） （z1 2）因此z1 z24（ 2分）图3三联滑移齿轮五、转速图设计（13分）某数控车床，主轴最高转速nmax 4000 r/min ,最低转速 nmin 40 r/min。采用直流调速电动机，电动机功率N电 15 kW,电动机额定转速nd1500 r/min ,最高转速ndmax 4500 r/min。试设计分级变速箱传动系统（要求无功率缺口）。（13分）（1）确定主轴计算转速。（2分）（2）确定变速级数z和公比 f o（4分）（3）确定主电动机最低转速。（2分）（4）画出转速图和功率特性图。（5分）答：（1） nj nmin0.30.3nmaL40 4000159.24 r/min （2 分）nmin40（2）RnNmaxnj4000qc qDnd max450025.12;RdN3159.24nd1500RnNRdN25.1238.37 (2 分)当z 2时，f