《机械制造装备设计第2版》课件习题思考题解答
思考题与习题解答
第1章专机总体设计
1.1 专机应满足哪些基本要求？
答：专机应满足下列基本要求：
1) 工艺范围; 2) 加工精度; 3) 生产率和自动化程度; 4) 可靠性; 5) 操作方
便、工作完全；6) 造型美观、减少污染。
1.2 专机设计的步骤是什么？
答：大体上可分为以下四个阶段：
1) 调查研究; 2) 总体方案设计; 3) 工作图设计; 4) 试制鉴定。
1.3 专机的总体方案设计包括哪些内容？
答：具体内容如下：
1) 调查研究; 2) 专机的总体布局; 3) 工艺分析; 4) 确定专机的主要技术参数。
1.4 总体布局的内容是什么？
答：内容是按工艺要求决定机床所需的运动，确定机床的组成部件，以及确定各个部件的相对运动和相对位置关系，同时也要确定操纵、控制机构在机床中的配置，并作出机床的总联系尺寸图。
1.5 为何在总体方案设计中工艺分析是十分重要的？
答：工艺分析首先确定该专机所采用哪一种的工艺方法，工艺方法又是多种多样的，它对机床的结构和性能的影响很大。工艺方法的改变将导致机床的运动、传动、部件配置以及结构等产生一系列变化。不同的工艺方法，必然会使机床的结构、运动、传动等有所不同。
因此，在总体方案设计中工艺分析就显得十分重要的。
1.6 专机的运动有哪几种类型？运动分配的原则是什么？
答：按其运动的功用可分为表面成形运动和辅助运动两大类。表面成形运动又可分为主运动和进给运动两类。运动分配的原则应考虑下列几项：
1) 简化机床的传动和结构; 2) 提高加工精度; 3) 缩小机床占地面积。
1.7 主轴转速数列有哪几种类型？分别适用于什么场合？
答：主轴转速数列采用等比级数、等差级数、对数级数等类型排列。
一般情况下，在主运动系统中主轴转速采用等比级数排列; 在进给运动系统中采用按等差级数排列的数列。
1.8专机的功率确定方法有哪几种？目前常用的方法是什么？
答：有3种方法：1) 类比法; 2) 实侧法; 3) 计算法。
目前常用的方法是类比法。
第17章输送装置
17.1叉车的特点及其分类是什么？
答：减轻装卸工人繁重的体力劳动，提高装卸效率，降低成本以外，还有以下特点：机械化程度高；机动灵活性好；可以“一机多用”；能提高仓库溶剂的利用率，堆放高度一般可达3-5m；与大型起重机械比较，它的成本低，投资少，能获得较好的经济效果。
分类：平衡重式叉车；叉腿式叉车；前移式叉车；侧叉式叉车；跨车；其他形式的叉车；
17.2电动葫芦的分类有哪些？
答：常速钢丝绳电动葫芦；常慢速钢丝绳电动葫芦；重级工作制电动葫芦，双卷筒电动葫芦，防爆电动葫芦；防腐电动葫芦；环链电动葫芦和板链电动葫芦
17.3什么是带式输送系统？它的组成与特点是什么？
答：带式输送系统是一种利用连续运动且具有挠性的输送带来输送物料的输送系统。
它主要要由输送带、驱动装置、托辊、张紧装置等组成。输送带是一种环形封闭形式，它兼有输送和承载两种功能，传动滚筒依靠摩擦力带动输送带运动，在输送带全长靠许多托辊支承，并且有张紧装置拉紧，带式输送系统主要输送散状物料，但也能输送单件质量不大的工件。
17.4带式输送系统为什么要在输送带下安置许多托辊？
答：带式输送系统常用于远距离物料输送，为了防止物料重力和输送带自重造成的带下垂，须在输送带下安置许多托辊。
17.5步伐式传送带是如何实现步伐传送的？
答：步伐式传送带有棘爪式、摆杆式等多种形式。
棘爪式步伐传送带，它能完成向前输送和向后退回的往复动作，实现工件单向输送。传送带上的棘爪起到阻止工件滑出传送带的作用，末端棘爪的作用是把进入传送带的工件推入棘爪步伐式传送带进行输送；
摆杆式步伐传送带，具有刚性棘爪和限位挡块，输送摆杆在驱动液压缸的推动下向前移动，其上的挡块卡着工件移动到下一个工位，输送摆杆在后退运动前，在回转机构2的作用下作回转摆动，以便使棘爪和挡块回转到脱开工件的位置，当返回后再转至原来位置，为下一步做好准备。
17.6棍子输送系统的输送原理是什么？它具有什么样的类型和特点？
答：棍子输送系统式利用棍子的转动来输送工件的输送系统，它一般分为无动力棍子输送系统和动力棍子输送系统。无动力棍子输送系统依靠工件的自重或人的推力使工件向前输送，自重式则沿输送方向略向下倾斜。动力棍子输送系统由驱动装置通过齿轮、链轮或带传动使棍子转动，依靠棍子和弓箭之间的摩擦力实现工件的输送。
17.7悬挂输送系统的特点、类型及其基本组成是什么？
答：悬挂输送系统使用与车间内成件物料的空中输送，悬挂输送系统具有节省空间，更容易实现整个工艺流程的自动化。
悬挂输送系统分通用悬挂输送系统和机放式悬挂输送系统两种
悬挂输送机由牵引件、滑架小车、吊具、轨道、张紧装置、驱动装置、转向装置和安全装置等组成。
17.8为什么要设置随行夹具返回装置？
答：为了保证工件在各工位的定位精度或结构复杂无可靠运输基面工件的传输，一般将工件先定位夹紧在随行夹具上，工件和随行夹具一起传输，这样随行夹具必须返回到原始位置。
第2章传动系统设计
2.1 主轴转速数列排列有哪几种形式？为什么专用机床的转速数列常常为无规则排列的？
答：主轴转速数列排列有等比级数、等差级数、对数级数等类型排列。
专用机床的转速数列根据工艺要求选定，这时转速无损失为最佳值，难以呈有规律变化的排列。
2.2 试述转速图的构成内容和绘制方法。
答：转速图的构成内容为传动轴、射线、各轴所具有的转速。
绘制方法: 1）距离相等的一组竖直线代表各传动轴，从左向右依次标注I、II、Ⅲ、…与传动系统图中各传动轴相对应，竖直线间的距离不代表各轴间的中心距。
2）一组水平线与竖直线相交得相应的圆圈（或黑点）代表各轴所具有的转速。
当分级变速机构的转速按等比级数排列时，水平线间隔距离是相等的。
3）相邻两轴之间对应转速的连线称为射线。射线表示了一对传动副（如齿轮副等）的传动比。射线倾斜程度表示传动比的大小。
图2.2所示
2.3 试述转速图与结构网的异同之处。
答：只表示传动比的相对关系，而不表示具体转速值的线图称为结构网。转速图可以同时表示以上二点的线图。
2.4 拟定转速图时，何谓“前密后疏”、“前多后少”、“前缓后急”的原则？
答：“前密后疏”原则: 在传动顺序上，前面传动组的斜线间开口小（即紧），后面传动组的斜线间开口大（即松）。
“前多后少”原则: 传动副数较多的变速组安排在传动顺序前面，传动副数较少的变速组则安排在后面。
“前缓后急”原则: 按传动顺序的各变速组的最小传动比应采取逐步降速的
方法，即要求
u amax≥u bmin≥u cmin≥…≥
而且最后扩大组的u min一般取极限值，这就是在降速传动时采取“前缓后急”的原则，而升速时则采用“前急后缓”的原则。
2.5 拟定转速图的五项原则是什么？
答：转速图的五项原则是: 1）每一变速组内的传动副数目一般应取2或3。 2）在传动顺序上，各变速组应按“前多后少”的原则排列。
3）转速扩大顺序应尽可能与传动顺序一致，即“前密后疏” 原则。 4）各变速组的变速范围不应超过最大的变速范围。
5）合理分配传动比，使中间轴有较高的转速。在降速传动时采取“前缓后急”的原则，而升速时则采用“前急后缓”的原则。
2.6 在等比级数传动系统中，总系统的转速范围与各变速组的变速范围有什么关系？与主轴的转速级数有什么关系？
答：1) Z n r r r r R 210=
2) pqr Z =
式中 Z 为主轴总变速级数；p 、q 、r 分别为各组变速机构的变速级数（即为每组传动副数）。 ϕ
lg lg 1n
R Z +=
2.7 为什么在进给运动系统中对于u min 、u max 的限制可以放宽些？
答：由于系统中的转速低，传递功率小，传动件尺寸也较小，则对于u min 、u max 的限
制就可放宽些。对于降速，5
1
min ≥u ；对于升速，u smax ≤2.8。
2.8 为什么在进给运动系统中可不遵循“前密后疏”原则？
答：因为这时各轴都是恒扭传动，如使各轴有较多的机会在低转速下工作，就有利于降低齿轮、轴承等传动件的工作循环次数，那么进给传动系统的扩大顺序与传动顺序相反, 即可不遵循“前密后疏”原则。
2.9 已知某卧式车床的u max =1 600r/min ，u min =31.5r/min ，φ=1.26，n 电=1 440r/min ，试拟定转速图；确定齿轮齿数、带轮直径，验算转速误差，画出传动系统图。
答：
1）经确定，转速级数18=Z
转速数列为：31.5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600
2）选择结构式 选择Z=18= 30×31×22的方案
3）在电动机轴与I 轴间增加一个降速的带传动
250
φ 4）根据拟定转速图第4、5项原则分配各变速组的最小传动比
最后一个变速组的最小降速传动比取极限值,根据“前缓后急”的原则，决定其余变速组的最小传动比。
5）画出各变速组的传动比连线 6）画出全部传动比连线。 7)齿轮齿数的确定 8)验算转速误差
2.10 已知专用机床的转速为三挡：n 1=200 r/min ，n 2=280 r/min ，n 3=320 r/min ，n 电=1 440 r/min ，试拟定转速图。
答：
1）根据工艺要求取 12.1=ϕ
2）在电动机轴与I 轴间增加一个降速的带传动250
φ 3）在I 与Ⅱ轴之间安排3对齿轮，进一步降速。 4）画出传动比连线，齿轮齿数的确定 5）拟定转速图，检查转速误差及变速范围
（1）转速误差： 最大转速：2.32068
27
2501401440max =⨯⨯
=Z %5%0625.0%100320
320
2.320%100≤=⨯-=⨯-'n n n 合格 （2）最小传动比4
1
7619min ≥=
u 范围 结论：转速图的设计是合理的，满足设计要求。
2.11 设计Z=12级转速的主传动系统，采用双速电动机，若公比φ=1.41时，能否采用φ电=2的双速交流异步电动机？它的基本组的传动副应是多少？为什么？
答：1、如采用双速电动机，它的基本组的传动副应为2，才能保证主轴转速数列实现等比级数排列
2、结构式Z=12=21×20×32
3、检查极限传动比
第二扩大变速组的变速范围超过了最大的变速范围8（直齿）
4、结论 不能采用
2.12 适用于大批量生产的专用机床，主轴转速n =180~2100r/min ，为简化结构采用双速交流异步电动机（720/1 400r/min ），试拟定转速图。
答：1)根据工艺要求取 41.1=ϕ
2）主轴转速数列为
180、250、355、500、710、1000、1400、2000共8档
3）根据题意，主传动系统为双速电机接齿轮传动，其传动档数为8档，因此齿 轮传动变速档数只需为4档： 22⨯=Z
4）因为41.1=ϕ，双速电动机后接的变速组的传动副数只能为2
2
41.12==电ϕ
5）电变速组为第一扩大组，后接的变速组为基本组，再接的变速组为第二扩大组：8222201=⨯⨯=Z
6）拟定转速图，检查转速误差及变速范围
2000 1400
1400 1000 710
710 500 355 250 180
（1）转速误差：%5%7.4%1002100
2100
2000%100≤=⨯-=⨯-'n n n 合格 （2）升速一格，41.11
=ϕ 符合最大传动比2max ≤u 范围 降速三格，8.23=ϕ 符合最小传动比4
1
min ≥u 范围 结论：转速图的设计是合理的，满足设计要求。
2.13 齿数和S Z 的选定应满足哪三个条件？ 答：至少应满足下列三个条件： 1）j Z 、j Z '必须是一个整数。
2）为使结构紧凑，S Z 应尽可能选得小些，一般取60~90，最好不大于100。在极
限情况下，齿数和S Z 也不应超过120。
3）最小齿轮的齿数一定要大于最少齿数Z min。对于直齿圆柱齿轮，在正常制时的最少齿数为17。
2.14 滑移齿轮的结构设计应考虑哪些因素？
答：结构设计应考虑以下几点：
1）确定轮毂长度。
2）确定结构型式。
滑移齿轮块有窄式、宽式、宽窄结合式等三种结构型式。为了缩短齿轮在轴向位置的排列尺寸，应采用窄式结构型式。
2.15 为什么交换齿轮变速机构常用于专用机床中？
答：采用交换齿轮变速，结构简单，不需要操纵机构；轴向尺寸小，变速箱的结构紧凑；主动齿轮与从动齿轮可互换使用。因此，交换齿轮变速机构适用于不需要经常变速或变速时间的长短对生产率影响不大的专机之中，如用于成批或大量生产的某些自动或半自动车床、专用机床及组合机床等。
2.16 为什么背轮机构总放在传动系统的最后处？
答：加入背轮机构可使传动系统的转速范围R n增大，再根据“前密后疏”的原则, 背轮机构应为最后扩大组
2.17 恒功率和恒扭矩特性适用在何种传动系统中？
答：主运动传动系统中适用于恒功率特性; 进给运动传动系统中适用于恒扭矩特性。
2.18 什么是传动件的计算转速？确定计算转速有何意义？
答：1) 取主轴传递全部功率时，各中间传动件相应转速中最低的一级转速作为中间传动件的计算转速，即各个中间传动轴和齿轮副的计算转速，同样应是各自传递全部功率的最低转速。
2) 根据工艺要求，在主轴低转速时，并不要求利用全部功率，例如加工螺纹，采用低转速，所消耗的功率较小。如果按较低转速计算，并作为传递全功率，那么势必造成变速系统中各传动件尺寸过大，造成浪费，这是不经济的和不必要的。
2.19 无级变速有哪些优点？
答：采用无级变速传动，不仅可以最有利地满足工艺要求，而且能在运转中变速，便于实现变速自动化。
2.20 采用直流或交流无级调速电动机实现无级变速时，为什么要串联分级变速箱？变速箱的公比φ应如何选择？
答：1) 选择无级变速传动方案时，必须注意无级变速器的功率特性、扭矩特性应与传动的工作要求相适应。其调节环节是串联一个分级变速箱。
2) 变速系统的公比φ，理论上必须等于无级变速器的变速范围R无。
1.9提高传动链的传动精度应采用什么措施？
答：1) 缩短传动链。2) 合理选择传动件。3) 合理分配传动副的传动比及其精度。
4) 提高传动件的制造和装配精度。5) 选择合适的消除传动间隙的机构。
6) 采用校正装置。
第3章主轴组件设计
3.1 主轴组件的基本要求是什么？它们对加工精度有何影响？
答：1) 旋转精度: 瞬时旋转中心线相对于理想旋转中心线在空间位置上的偏差，，其范围就为主轴的旋转精度，主轴组件的旋转精度是指专机在空载低速转动时，在主轴前端定位面上的测得的径向圆跳动、端面圆跳动和轴向窜动值的大小。
2) 静刚度: 是指在外加载荷作用下抵抗变形的能力。
3) 抗振性: 是指机器工作时主轴组件抵抗振动、保持主轴平稳运转的能力。
4) 热变形: 是指机器工作时，因各相对运动处的摩擦和搅油等耗损而发热造成的温差，使主轴组件在形状和位置上产生的畸变。
5) 耐磨性: 是指长期地保持其原始制造精度的能力，即精度的保持性。
由于各类机械装备的工艺特点的不同，主轴组件所传递的转速、承受的工作载荷等工作条件各异，故对主轴组件的要求也各有侧重，决不能强求一律。
3.2 主轴的轴向定位有几种？各有什么特点，适用何种场合？
答：主轴的轴向定位，主要由推力轴承来实现。推力轴承的配置型式有三种：
1) 前端定位推力轴承安排在前支承处。主轴发热后向后伸长，轴前端的轴向精度较高，但前支承结构复杂（表3.3序号1、2和5）。
2) 后端定位推力轴承安排在后支承处。主轴受热后向前伸长，影响轴前端的轴向位置精度和刚度，但这种结构便于轴承间隙调整（表3.3序号3）.
3) 两端定位推力轴承分别安排在前后支承处。支承结构简单，发热量小，但主轴受热，产生变形，会改变轴承间隙，影响主轴的旋转精度（表3.3序号4、7和8）。
3.3 选择主轴材料的依据是什么？
答：主轴材料的选择应根据耐磨性和热处理后变形的大小等来考虑。因此，无需从强度、刚度角度来考虑主轴材料的选择。
3.4 为什么数控车床的前轴承常采用三联轴承组合，如何布置？为什么？
答：如图3.9f所示。数控车床主轴的前支承常采用三联轴承组合安装，即前两轴承为同向组合，接触线朝前（大口朝外），后轴承与之背靠背（反装），则支承点应在前面第一个轴承的接触线与轴线交点处，这样可以增加主轴的前支承支承宽度，缩短主轴前端悬伸量a。同时，又可提高主轴前支承的刚度，承受大的载荷, 满足数控车床工艺要求。
3.5 试分析主轴的结构参数跨距L、悬伸量a、外径D及内孔d对主轴组件的弯曲刚度的影响。
答：跨距L L增大, 会使主轴组件的弯曲刚度下降。
悬伸量a a增大, 会使主轴组件的弯曲刚度下降。
外径D D增大, 主轴直径越大，刚度值越大，会使主轴组件前端的挠度减少即弯曲刚度提高。
内孔d d增大, 会使主轴刚度下降, 即主轴前端的弯曲刚度下降。
。
3.6 试分析传动件的布置与主轴前端的挠度的关系。
答：传动件一般采用带传动和齿轮传动。
带传动装置多半装在后轴承的外侧，以防止胶带沾油和便于胶带更换。为了改善主轴的受力变形情况，有时可采用卸荷式带轮结构，这样，传动力对主轴只产生扭矩而不产生弯矩，消除了传动力所引起的主轴弯曲变形。
主轴上的传动齿轮一般安装在各主轴支承之间。为了减少主轴的弯曲变形和扭转变形，应尽可能缩短主轴受扭部分的长度，即将齿轮安置在靠近主轴前支承处。当主轴上的传动齿轮有两个时，应使传递扭矩大的那个齿轮更靠近前支承。
3.7 为什么主轴组件前轴承不能作为辅助支承？
答: 主轴组件前轴承不能作为辅助支承的理由为辅助支承的精度较低，游隙较大，会 影响到主轴组件的旋转精度。
3.8 主轴支承跨距与主轴组件刚度有什么关系？确定最佳跨距时应考虑哪些问题？ 答：1) 主轴组件所承受的外力通常是作用在主轴前端的径向力F 和力偶矩M 以及作用在主轴某处的传动力F Q 。这些作用力将使主轴端部发生挠度，它直接影响主轴组件的工作性能。根据力的独立性原理，分别考虑在F 、M 、F Q 的单独作用下求出主轴前端的挠度，然后进行向量合成，得出前端的挠度。当L =L 0（主轴组件的最佳跨距）时，主轴前端的总挠度为最小（Y =Y min ），即主轴组件具有最大的刚度。
2) 应考虑的问题::
(1) 主轴前端悬伸量a
(2) 主轴本身的刚度
(3) 主轴支承的刚度
3.9 为什么主轴前端作用着工作载荷F 、M 时，M 对前端的挠度影响可以忽略不计？ 答：主轴前端剪切挠度Y M 曲线在L 0附近变化平缓，因此它对最佳跨距L 0的数值影响很小，在近似计算L 0时可忽略不计，即L 0≈L 0F 。
3.10 为什么主轴前轴承精度比后轴承的高？
答：如图3.10a 所示，主轴前轴承内圈的偏移为δa （即
为径向圆跳动量的一半），后轴承内圈的偏移为零时，主 题3.10a 图
轴前端由于轴承影响而产生的偏移δ1为
a 1δδL
a L +=
式中 a ——主轴前端悬伸量； L ——主轴两支承跨距。 题3.10b 图
图b
如图3.10b 所示，主轴后轴承内圈的偏移为δb ，而前轴承内圈的偏移为零时，主轴前端产生的偏移δ2为
b 2δδL a =
一般情况下，L
a <1，若δa =δ
b ，则δ1>>δ2，说明前轴承精度对主轴组件旋转精度的影响较大。因此，通常选前轴承精度比后轴承精度高一级。
3.11 何谓轴承内圈定向装配法？
答：为了减少主轴前端的径向圆跳动量，应将前后轴承内圈的径向圆跳动量调到同一个方向上，并将主轴前锥孔的中心线偏差量调到与其相反的方向上，这称为轴承内圈定向装配法。
1.10 如何在装配时提高主轴的旋转精度？
答：1) 对于具有外圆柱表面的主轴: 在实际装配中，是将前、后轴承的内圈端面上的记号对准主轴的轴线的垂直线的同一侧上。
2) 对于具有锥孔表面的主轴: 装配时是将主轴前、后轴承内圈的径向圆跳动量调到同一个方向上，并将主轴前锥孔的中心线偏差量调到与其相反的方向上。
第4章 导轨设计
4.1 导轨的作用、分类是什么？应满足哪些要求？
答： 导轨的功用是支承并引导运动部件，使之沿着一定的轨迹准确运动。
分类：1) 按运动性质: 主运动导轨、进给运动导轨、移置导轨。
2) 按摩擦性质: 滑动导轨、滚动导轨。
3) 按受力情况: 开式导轨、闭式导轨。
基本要求：
1) 较高的导向精度; 2) 良好的耐磨性; 3) 足够的刚度;
4) 良好的低速运动平稳性; 5)结构简单、工艺性好; 6)成本。
4.2 在直线运动导轨中，为什么长导轨用耐磨的材料制造？
答：这是因为：
1) 长导轨各处使用机会难以均等，磨损不均匀，对加工的精度影响较大。因此，长导轨的耐磨性应高一些。
2) 长导轨面不容易刮研，选用耐磨材料制造可减少维修的劳动量。
3) 不能完全防护的导轨都是长导轨。它露在外面，容易被刮伤。
4.3 直线运动导轨的截面形状有哪些？各有什么特点？
答：直线运动导轨截面的基本形状主要有三角形、矩形、燕尾形和圆柱形四种形式。 三角形导轨面磨损时，动导轨会自动下沉，自动补偿磨损量，不会产生间隙。三角形导轨导向性随顶角α的大小而不同，α越小导向性越好。但是当α减小时，导轨面的当量摩擦因数会加大。通常取三角形导轨的顶角α为900。
凸型矩形导轨切屑清除容易，但不易存留润滑油；凹型矩形导轨则相反。 矩形导轨具有刚度高，加工、检验和维修都较方便的优点。但矩形导轨由于存在侧面间隙，因此导向性差。矩形导轨适用于载荷较大，而导向性要求略低的设备。
燕尾形导轨的优点是高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，可以承受颠覆力矩，而缺点是刚度较差，加工、检验和维修不方便。β通常取550。这种导轨适用于受力小、层次多、要求间隙调整方便的场合。
圆柱形导轨，制造方便，不易积存较大的切屑，但磨损后很难调整和补偿间隙，应用较少。
4.4 所谓颠覆力矩？它对导轨的影响是什么？
答：在一般情况下，运动部件在导轨上的作用力，并不作用在导轨接触面中心O ，导轨面上受到一个偏心力F ，作用在O '处。作用力F ，位置坐标为()P P Y X ,，把F 力平移到对称中心O ''（同样也可平移到X 轴上的），得出F 和绕Y
轴上的力偶)(p x F M ⋅=，这M 力偶使动导轨产生颠覆(同样也可使绕X 轴产生颠覆)，这力偶M 称为颠覆力矩。
由于颠覆力矩的作用，使导轨的压强不按矩形分布，它的合力作用点偏离导轨的中心, 将有一段长度出现不接触，影响导轨正常工作。
4.5 加压板的条件是什么？ 答：当FL
M 6＞1 ，即FL M ＞61时，主导轨面上将有一段长度出现不接触。这时必须装置压板，形成辅助导轨面。
4.6 滚动导轨有哪些特点？应满足哪些技术要求？
答：滚动导轨的最大特点是摩擦因数小(约0. 002 5一0.005)，动、静摩擦因数很接近。因此，运动灵活轻便，摩擦发热小，磨损少，精度保持性好，低速运动平稳性好，移动和定位精度高(重复定位误差为m μ2.0~1.0)，而且润滑简单，动压效应好。但滚动导轨结构复杂，制造困难，成本高，抗振性较差．另外必须具有良好的防护装置。
技术要求: 导轨和滚动体的制造误差，直接影响设备的加工精度和各滚动体上载荷的分布。有预紧的滚动导轨，制造误差会在导轨移动时使预紧力发生变化，影响导轨移动的均匀性。因此，滚动导轨的制造精度要求是很高的。除导轨的直线度和平行度要求与滑动导轨相同外．还有对滚动体的精度要求。
4.7滚动导轨的结构形式及特点是什么？
答：滚动导轨的结构型式可分为滚珠、滚柱、滚针和滚动导轨支承等型式。
1) 滚珠导轨
滚珠导轨结构紧凑，制造容易，成本较低，但由于是点接触，因此刚度低，承
载能力小，适用于运动部件重量不大，切削力和颠覆力矩都较小的场合。
2) 滚柱导轨
滚柱导轨的承载能力和刚度都比滚珠导轨大，它适于载荷较大的设备，是应用最广泛的一种导轨。但由于滚柱比滚珠对导轨平行度要求高，即使滚柱轴线与导轨面有微小的不平行，也会引起滚柱的偏移和侧向滑动，使导轨磨损加剧和精度降低，因此滚柱最好做成腰鼓形，中间直径比两端大0. 02 mm左右．
3) 滚针导轨
滚针导轨的长径比大，因此具有尺寸小、结构紧凑等特点，应用在尺寸受限制的地方。滚针可按直径分组选择。中间的滚针直径略小于两端的，以便提高运动精度。与滚柱导轨相比，其承载能力强，但摩擦因数也较大。
4.8滚动导轨如何预紧？
答：预紧的方法有二种：
1) 采用过盈配合
2) 采用调整元件
4.9镶条和压板有什么作用？
答：镶条用来调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧隙，以保证导轨面的正常接触。镶条应放在导轨受力较小的一侧。通常有平镶条和楔形镶条两种。
压板用于调整间隙并承受颠覆力矩，
4.10导轨润滑的目的是什么？润滑油的粘度选择的根据是什么？
答：导轨润滑的目的是：减少磨损以延长导轨的使用寿命；降低温度以改善工作条件；降低摩擦力以提高机械效率；保护导轨表面以防止发生锈蚀。
润滑油的粘度可根据导轨的工作条件和润滑方式加以选择,如对于小载荷、低中速小型机床进给导轨，可选用L-AN32全损耗系统用油。
第5章支承件设计
5.1 支承件的功用及基本要求是什么？
答：支承件的功用主要有：
1) 支承件安装机器各部分零部件，并承受各种静态力(重力)及动态力(切削力)。
2) 保证各零部件之间的相对位置精度和运动部件的运动精度。
3) 用作电气箱或液压油、润滑油、切削液的储存器。
4) 独立完成某些功能，如货架、托架、工作台等。
基本要求：
1) 应具有足够的静态刚度和较高的动态刚度。后者在很大程度上反映了设计的合理性。
2) 应具有较好的动态特性。这包括较大的位移阻抗(动刚度)和阻尼；与其他部件相配合，使整机的各阶固有频率不致与激振频率相重合而产生共振；不会发生薄壁振动而产生噪声等。
3) 支承件应设计得使整个设备的热变形较小。
4) 应该排屑畅通，吊运安全，并具有良好的工艺性以便于制造和装配。
5.2 如何进行支承件设计？
答：支承件的结构形状十分复杂，受力条件也很复杂，难以进行符合实际情况的简化理论计算。因此，设计时首先根据其使用要求进行受力分析，其次根据所受的力和其他要求，并参考现有设备的同类型件，初步决定其形状和尺寸。对重要支承件，在初步选定其形状与尺寸后，可用有限元法，借助计算机进行验算或进行模型试验，求得其静态和动态特性，并据此对设计进行修改或对几个方案进行对比．选择最佳方案。
5.3 如何提高支承件本身静刚度？
答：提高刚度的措施可从以下几方面考虑。
1) 合理选择支承件的截面形状和尺寸
2) 合理布置隔板
3) 支承件壁厚设计
4) 合理开孔和加盖
5.4 提高支承件接触刚度有哪些方法？
答：为了提高接触刚度，不仅导轨面，重要的固定结合面也必须配磨或配刮。固定结合面配磨时，表面粗糙度值16a m R μ≤。配刮时，每mm mm 2525⨯，高精度设备为12点，精密设备为8点．普通没备为6点．并应使接触点均匀分布。
固定螺钉应在接触面上造成一个预压力。通常应使接触面的平均预压压强约为2Mpa 。固定螺栓的直径、数量、距离以及拧紧螺钉时的扭矩，这个扭矩在装配时可用指针式扭力扳手控制。
5.5 提高支承件局部刚度的措施有哪些？
答：设计支承件时，要采取一些措施来提高局部刚度。
1) 用螺钉连接时，改变连接部分形状就可提高局部刚度。
2) 合理配置加强筋是提高局部刚度的有效方法。加强筋不是连接两壁，而是布置在某壁上，高度一般较小。通过设置可减少局部变形．提高局部刚度。
5.6 支承件常用的材料有哪些？有什么特点？
答：支承件的材料主要为铸铁和钢。
1) 铸铁
铸铁铸造性能好，可以铸造结构形状复杂的支承件，价格便宜，应用广泛。
2) 钢
铸钢的弹性模量较大，强度大于铸铁，抗拉和抗压强度接近。但铸钢的工艺性能不如铸铁。一般情况下要用铸铁，只有在支承件强度高、刚度大且形状不复杂时才考虑用铸钢。
3) 铝合金
铝合金的密度只有铁的3/1，有些铝合金还可以通过热处理进行强化．提高铝合金的力学性能。对于有些对总体重量要求较小的设备，为了减小其重量，它的支承件可考虑使用
铝合金。
4) 非金属
非金属材料主要有混凝土、天然岩石及陶瓷等。混凝土的密度是钢的3/1，弹性模量是钢的15/1~10/1，其阻尼很大，刚度也较高，成本低，适用于受载面积大、抗振要求较高的支承件。天然岩石及陶瓷支承件膨胀系数小，热稳定性能好，残余应力小，性能稳定，精度保持性好。
第6章 结构工艺性
6.1 为什么要规定铸件的最小壁厚？壁厚过大有什么缺点？壁厚不均匀又有什么缺点？
答: 1) 铸件的壁厚应合理
铸件的壁厚越大，金属液流动时的阻力越小，而且保持液态的时间越长，因此有利于金属液充满型腔。但是，随着壁厚的增加，金属液的冷却速度变小，铸件芯部容易得到粗大的晶粒，这又会降低铸造合金的机械性能。而铸件壁厚减小时，则有利于得到细小的晶粒，提高铸件的力学性能。但是，如果铸件的壁厚过小，则会因为金属液冷却过快而使其流动性变坏，很容易在铸件上出现冷隔和浇不到等缺陷。
铸造合金能充满铸型的最小厚度，称为铸造合金的最小壁厚。生产中，每一种铸造合金的最小壁厚都有一定的限制。
2) 铸件壁厚应尽量均匀
如铸件各处的壁厚如果相差太大，必然会在厚壁处产生冷却较慢的热节，热节处则容易形成缩孔、缩松、晶粒粗大等缺陷。同时，由于不同壁厚的冷却速度不一样，因而会在厚壁和薄壁之间产生热应力，就有可能导致产生热裂纹
6.2 铸造工艺对铸件结构有哪些要求？
答: 一般情况下，应当遵守以下几项原则：
1）简化铸件结构，尽量减少分型面的数目
2）分型面最好为平面
3）尽量少用或不用型芯
4）凸台和肋条等结构应便于起模
5）应有结构斜度
6）有利于型芯的固定、排气和清理
6.3 为了减少零件的变形与开裂，在设计需要热处理的零件结构时，一般应考虑哪些原则？
答: 应考虑以下原则：
1）断面细小的长棒（杆）或面积大而薄的板、壳体结构应尽量不进行热处理强化而采用如冷变形强化、表面覆层强化等手段。
2）应尽量减少工件上的孔、槽、键槽和深的筋，如果不可避免也应使它们尽量浅些，以减少应力集中、局部软化或淬火开裂倾向。
3）避免尖角和棱角。零件的尖角、棱角部分是淬火应力最为集中的地方，往往导致出现淬火裂纹。因此，在设计带有尖角、棱角的零件时，应尽量加工成圆角、倒角以避免开裂。
4）避免厚薄悬殊。厚薄悬殊的零件，在淬火冷却时，由于冷却不均匀而造成的变形、开裂倾向较大。
5）采用封闭、对称结构。具有开口或不对称结构的零件在淬火时应力分布亦不均匀，易引起变形，应改为封闭或对称结构。
6）采用组合结构。某些有淬裂倾向而各部分工作条件要求不同的零件或形状复杂的零件，在可能条件下可采用组合结构或镶拼结构。
6.4 要使机械加工零件具有良好的结构工艺性，一般要考虑哪些问题？
答: 这种结构应便于装夹、便于加工、便于测量、便于装配、便于维修拆卸，尽量采用标准化参数即在同样的生产条件下，能够采用简便和经济的方法加工出来。
6.5 什么是零件结构工艺？试分析图中所示设计的结构工艺性有哪些不足，应如何改进？
题6.5图
答: 零件的结构对其机械加工工艺过程的影响也最大。使用性能完全相同而结构不同的两个零件，它们的加工难易和制造成本可能有很大差别。所谓良好的结构工艺性，是指这种结构应便于装夹、便于加工、便于测量、便于装配、便于维修拆卸，尽量采用标准化参数，即在同样的生产条件下，能够采用简便和经济的方法加工出来。
分析图中所示设计的结构工艺性:
(a) 加长箱耳，不需加长钻头即可钻孔; (b) 有退刀槽，小齿轮可以通过插齿加工; (c) 只要结构允许，留出平台，可直接钻孔; (d) 可方便地对锥面进行磨削加工; (e) 加工面减少，节省工时，减少刀具损耗，并且容易保证平面度要求;
(f) 内壁孔出口处平整，钻孔方便，易保证孔中心位置度;
(g) 钻孔的一端留空刀，钻孔时间短，钻头寿命长，钻头不易偏斜;
(h) 留有越程槽，磨削时可以清根。
第7章 普通机床数控化改造
7.1 完成C616普通车床的数控改造。利用微机对纵、横调向进给系统进行开环控制，纵向脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向脉冲当量为0.005mm/脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副，刀架采用自转位刀架。
答：
一 纵向进给系统的设计计算
1. 切削力计算
切削力c F 为 v
P F c c 1000
查机床说明书，KW P c 4=。 取 m in /100m v =，
主传动系统总效率65.0=总η
N
N F F N N F F N F c p c f c 93615606.06.078015605.05.01560100
65.04601000=⨯===⨯===⨯⨯⨯=
2. 滚珠丝杠设计计算
综合导轨车床丝杠的轴向力为
()[]N N G F kF F c f t 6.1274800156016.078015.1)(=+⨯+⨯=++=μ
取：15.1=k ,16.0=μ
G ：工作台作用在导轨上的重量约800N
2 强度计算
滚珠丝杠转速
h
t DP vf n π1000= 其中：m in /100m v = mm f 3.0= mm D 80= mm P h 6= 则min /206
803.01001000r n t =⨯⨯⨯⨯=
π 查表得h T 15000=，
代入式（7.2），
得出
h h T n L t 1810150002060106066=⨯⨯== 查表得：运转系数 2.1=d f ， 硬度系数1=H f ，
代入式（7.3），
得出
N N C 4.4008186.127412.13=⨯⨯⨯=
选取滚珠丝杠型号为CB32x6—35E2。
3 效率计算
丝杠螺旋升角 523'= λ ，摩擦角01'=ϕ，
则传动效率为：
()()
953.001523tan 523tan tan tan ='+''=+= ϕλλη 横向进给系统的设计与纵向进给系统设计类似，计算略。
二 齿轮及步进电机的选用
1.有关齿轮计算
步距角()步/75.0 =ϕ，mm P h 6=，脉冲当量取脉冲/01.0mm p =δ，
代入式(7.4)得出 25.101.0360675.0=⨯⨯=
i 取 321=Z ，402=Z ，mm m 2=，mm b 20=， 20=α，则 mm d d A mm mZ d mm
mZ d 722
8040264322212
211=+=
=⨯===⨯== （横向齿轮设计略）
2.步进电机的选择
丝杠静力矩计算： mm N P F M h t •=⨯⨯==2.1331953
.0266.12742ππη丝扭 步进电机静力矩为：
mm N mm N i M M •=•==106525
.12.1331扭步 选用110BF003直流步进电机。
7.2 将一台XA6132普通升降台卧式铣床，改造成三坐标数控铣床。改造后的数控铣床主要用于加工不同品种的制动凸轮轴，轴最长为650mm ，该制动凸轮轴所需加工的轮廓外形含有直线、圆弧和渐开线；要求的轮廓度公差为0.1mm ，对称度公差为0.1mm ，表面粗糙度Ra 值为6.3；工件材料为40Cr 锻件，调质；设计生产节拍为7min/件。
答：
一 纵向伺服进给系统的设计计算
1. 工作台质量及承重初估
纵向工作台 约重 N kg 2200220=
横向工作台 约重 N kg 4500450=
升降工作台 约重 N kg 100001000=
2.切削力计算
最大切削条件为：端铣刀直径为齿齿，，齿/13.010100mm s z mm ==，
加工高碳钢mm kg b /80=σ，工件宽度 mm B 80=，切深 mm t 5.3=。
查《铣工工艺学》中级可得：
切削力 2/4230mm N P =，则切向铣削力切F ：
N D Z S B P F t 4900100
14.313.0105.3804230≈⨯⨯⨯⨯⨯==π齿切 查手册得：
N
F F N
F F N
F F 25734900525.0525.0441049009.09.01715490035.035.0=⨯===⨯===⨯==切垂切横切纵
3. 滚珠丝杠副的设计计算
1).导轨所受轴向力 )(G F F f kF F t ++'+=垂横纵
取：4.1=k ,2.0='f
N F t 6.4237)220025734410(2.017154.1=++⨯+⨯=
查表得h T 15000=，
代入式（7.2）得：
910
150001*********=⨯⨯==T n L t 查表取：运转系数 2.1=d f ， 硬度系数1.1=H f ， 代入式（7.3）得：
N C 1163596.42371.12.13=⨯⨯⨯=
选取滚珠丝杠型号CD40x6，公称直径为mm 40φ，导程mm 6。
2).效率计算
丝杠螺旋升角 622'= λ ，01'=ϕ，
则 ()()
936.001622tan 622tan tan tan ='+''=+= ϕλλη 4.伺服电机计算
本改造：选用电机FB —15，电机和丝杠直接相连，传动比1=i 。
1). 转动惯量计算
仍以纵向为例
负载及传动装置总转动惯量为：
2101.00892.00119.00175.00715.0m N J J J J J G W S C L •=+++=+++= 电机转动惯量查表知
2194.0m N J M •= 则521.0194
.0101.0===M L J J λ 满足惯量匹配原则，即
141≤≤M L J J 横向设计类似，略。
《机械制造装备设计》2版 习题思考题解答 第3章 主轴组件设计
第3章主轴组件设计 3.1 主轴组件的基本要求是什么？它们对加工精度有何影响？ 答：1) 旋转精度: 瞬时旋转中心线相对于理想旋转中心线在空间位置上的偏差，，其范围就为主轴的旋转精度，主轴组件的旋转精度是指专机在空载低速转动时，在主轴前端定位面上的测得的径向圆跳动、端面圆跳动和轴向窜动值的大小。 2) 静刚度: 是指在外加载荷作用下抵抗变形的能力。 3) 抗振性: 是指机器工作时主轴组件抵抗振动、保持主轴平稳运转的能力。 4) 热变形: 是指机器工作时，因各相对运动处的摩擦和搅油等耗损而发热造成的温差，使主轴组件在形状和位置上产生的畸变。 5) 耐磨性: 是指长期地保持其原始制造精度的能力，即精度的保持性。 由于各类机械装备的工艺特点的不同，主轴组件所传递的转速、承受的工作载荷等工作条件各异，故对主轴组件的要求也各有侧重，决不能强求一律。 3.2 主轴的轴向定位有几种？各有什么特点，适用何种场合？ 答：主轴的轴向定位，主要由推力轴承来实现。推力轴承的配置型式有三种： 1) 前端定位推力轴承安排在前支承处。主轴发热后向后伸长，轴前端的轴向精度较高，但前支承结构复杂（表序号1、2和5）。 2) 后端定位推力轴承安排在后支承处。主轴受热后向前伸长，影响轴前端的轴向位置精度和刚度，但这种结构便于轴承间隙调整（表序号3）. 3) 两端定位推力轴承分别安排在前后支承处。支承结构简单，发热量小，但主轴受热，产生变形，会改变轴承间隙，影响主轴的旋转精度（表序号4、7和8）。 3.3 选择主轴材料的依据是什么？ 答：主轴材料的选择应根据耐磨性和热处理后变形的大小等来考虑。因此，无需从强度、刚度角度来考虑主轴材料的选择。 3.4 为什么数控车床的前轴承常采用三联轴承组合，如何布置？为什么？ 答：如图所示。数控车床主轴的前支承常采用三联轴承组合安装，即前两轴承为同向组合，接触线朝前（大口朝外），后轴承与之背靠背（反装），则支承点应在前面第一个轴承的接触线与轴线交点处，这样可以增加主轴的前支承支承宽度，缩短主轴前端悬伸量a。
机械制造装备设计第二章习题答案关慧贞
第二章金属切削机床设计1.机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？ 答：机床设计应满足如下基本要求： 及位置偏差）。 6）、噪声；7）、自动化；8）、生产周期； 9）、生产率，机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。
10）、成本，成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标； 11）、可靠性，应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。 （3）机床整机综合评价 （4）定型设计，可进行实物样机的制造、实验及评价。根据实物样机的评价结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。
3.机床系列型谱的含义是什么？ 答：每类通用机床都有它的主参数系列，而每一规格又有基型和变型，合称为这类机床的系列和型谱。机床的主参数系列是系列型谱的纵向（按尺寸大小）发展，而同规格的各种变型机床则是系列型谱的横向发展，因此，“系列型谱”也就是综合地表明机床产品规格参 （1）轨迹法（2）成型法（3）相切法（4）范成法 7.工件表面的形成方法是什么？ 答：工件表面的形成方法是母线形成方法和导线形成方法的组合。因此，工件表面形成所需的刀具与工件之间的相对运动也是形成母线和导线所需相对运动的组合。
8.机床的运动功能有哪些？ 答：为了完成工件表面的加工，机床上需要设置各种运动，各个运动的功能是不同的。可以分为成形运动和非成形运动，或简单运动和复合运动。 9.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？ 答：复合运动即为运动之间有严格运动关系的运动。如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转运动或(和)直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动。 传动链的两个末端件的转角或位移量之间如果有严格的比例关系要求，这样的传动链
机械制造装备设计-第二章复习题及答案
一、填空题 1、与物流系统的可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切削等）流动的方便程度。 2、机床的设计方法是根据设计类型而定，通用机床采用系列化设计方法，系列中基型产品属创新设计类型，其他属变型设计类型。 3、任何一表面都可以看作一条直线（或曲线），沿着另一条直线（或曲线）运动的轨迹，这两条直线（或曲线）称为该表面发生线，前者称为母线，后者称为导线。 4、几何精度是机床在空载条件下，在不运动或运动速度较低时机床主要独立部件的形状、相互位置或相对运动位移准确程度。 5、运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，执行部件几何位置精度。 6、传动精度是指机床传动系统各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。 7、重复定位精度是机床运动部件在相同条件下，用相同的方法重复定位时位置的一致程度。 8、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一种参数。 9、专用机床的主参数是以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示，一般参照类似的通用机床主参数系列选取。 10、是一些相互平行和垂直的格线组成，其中距离相等的一组竖线代表（各）轴，距离相等的一组水平线代表各级转速。 11、转速图中传动轴格线间转速点的连线称为传动线，表示两轴间一对传动副的 传动比。 12、设计机床主变速传动系时，一般限制直齿圆柱齿轮降速最小传动比大于 1/4 ，最大升速传动比小于 2 。 13、设计机床主变速传动系时，一般限制斜齿圆柱齿轮降速最小传动比大于 1/4 ，最大升速传动比小于（或等于） 2.5 。 14、影响变速箱内各传动轴的空间布置的因素中，最主要的是变速箱的形状和尺寸的限制。 15、变速箱内各传动轴的轴向固定方法有一端和两端固定两类。 16、主变速传动系中主轴或各传动件传递全部功率的最低转速为他们的计算转速。 17、进给传动系中进给传动是恒转矩传动，各传动件的最高转速为其计算转速。 18、进给传动的转速图为前疏后密结构，即采用扩大顺序和传动顺序不一致的结构方案。 二、判断题 1、工件加工表面的几何形状的形成取决于机床的运动功能，而几何尺寸主要取决于机床
《机械制造技术(第2版)》思考与练习答案15
思考与练习 项目一 一、填空题 1．机械制造工艺过程一般包括和机械装配工艺过程。 2．工作地点、工人、和连续作业是构成工序的四个要素，其中任何一个要素发生改变即成为新的工序。 3．工件经一次装夹后所完成的那一部分工艺过程称为。 4．如果同时用几把刀具（或复合刀具）加工不同的几个表面，也可以看作是一个工步，称为。 5．在原材料或毛坯制造成为零件过程中，按照其质量m的变化，零件的成形方法可分为、材料累加方法和材料去除方法。 6．冲压是指利用冲模和冲压设备对材料施加压力，使其产生或分离，获得所需形状和尺寸的工件（冲压件）的加工方法。 7．刨削是指刨刀与工件在水平方向做运动的切削加工方法。 8．钻孔后常用和来进行半精加工和精加工。 二、选择题 1．划分生产类型是根据产品的（）。 A．尺寸大小和特征B．批量 C．用途D．生产纲领 2．在同一台钻床上对工件上的孔进行钻—扩—铰，应划分为（）。 A．三次走刀B．三个工步 C．三个工位D．一个复合工步 3．（）是构成机械加工工艺过程的最小单元。 A．工序B．工步 C．安装D．走刀 4．在实心材料上加工孔，应选择（）。 A．钻孔B．扩孔 C．铰孔D．镗孔 5．车削加工方法最适于加工的零件是（）零件。 A．平板类B．轴类 C．箱体类D．轮齿成形类 三、判断题 1．加工工件时，一次安装只能有一个工位。（）2．刨削加工每个往复行程中的回程不进行切削，所以其加工过程不连续。（）3．车、铣、钻、铸、锻均属于金属切削加工。（）
4．粉末冶金是一种材料累加的成形方法。（）5．插削主要用于加工工件的内表面，如键槽、花键、多边形孔等。（）四、问答题 1．简述工序、安装、工位、工步、走刀之间的关系。 2．简述镗削与车削的异同点。 3．简述特种加工的特点。 项目二 一、填空题 1．根据零件表面发生线形成的方式不同，零件表面的形成方法可分为、成形法、和相切法四种。 2．在多余材料不断被刀具切除的过程中，工件上通常存在三个依次变化着的表面，即待加工表面、已加工表面和。 3．切削用量又称切削用量三要素，是指金属切削加工过程中、和背吃刀量的总称。 4．常见的刀具材料有工具钢、、陶瓷和超硬材料四大类。 5．外圆车刀由刀柄和切削部分组成，其中切削部分由前刀面、主后刀面、、主切削刃、和刀尖组成，统称为“三面两刃一尖”。 6．切屑的控制是指在金属切削加工中采取适当的措施来控制切屑的流向、卷曲和。 7．为了便于测量和应用，切削力可在空间直角坐标系分解为三个相互垂直的分力：主切削力、和进给力。 8．一般所说的切削温度，是指前刀面与的平均温度。 9．刀具磨损的形式有前刀面磨损、后刀面磨损和。 10．刀具寿命是指刀具刃磨后，从开始切削至磨损量达到为止的总切削时间。 二、选择题 1．影响切削厚度的主要因素是（）。 A．切削速度和进给量B．切削深度和进给量 C．进给量和主偏角D．进给量和刃倾角2．通过主切削刃选定点的基面是（）。 A．垂直于假定主运动方向的平面B．与切削速度平行的平面 C．与加工表面相切的平面D．工件在加工位置向下的投影面3．在切削平面内测量的角度有（）。 A．前角和后角B．主偏角和副偏角 C．刃倾角D．工作角度 4．车刀刀尖高于工件旋转中心时，刀具的工作角度（）。 A．前角增大，后角减小B．前角减小，后角增大 C．前角、后角都增大D．前角、后角都减小
机械制造装备设计 习题答案
26、某车床的主轴转速n=40~1800r/min ，公比41.1=ϕ电动机的转速min /1440=电n ，试拟定结构式，转速图；确定齿轮的齿数、带轮的直径；演算转速误差；画出主传动系统图。 解： 该主轴的变速范围为: 4540 1800 min max === n n R n 根据变速范围、公比可求变速的级数 12141 .1lg 45lg 1lg lg ≈+=+= ϕn R Z 拟定结构式 级数为12的传动副数为2或3的传动方案有以下几种： 42132212⨯⨯= 63122312⨯⨯= 62123212⨯⨯= 24123212⨯⨯= 36122312⨯⨯= 26132212⨯⨯= 41232212⨯⨯= 61323212⨯⨯= 61222312⨯⨯= 14223212⨯⨯= 16332212⨯⨯= 16222312⨯⨯= 21422312⨯⨯= 13632212⨯⨯= 21632212⨯⨯= 12422312⨯⨯= 31623212⨯⨯= 12623212⨯⨯= 根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定 查表可获得12级转速为 40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800 作转速图如下： 63122312⨯⨯= 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 1800r/min 1440r/min
2241.122max ≤===ϕ主u 符合要求 4/14 /141.144min ≥===--ϕ主u 符合要求 最后扩大组的变速范围：841.1)12(6) 1(===--i i P x i R ϕ 符合要求 带轮的直径计算（因功率参数等不详仅举例说明）：查表取小带轮的基准直径为125mm 则大带轮直径)1(12ε-=id d ε取0.015 =-⨯⨯=-=)015.01(1256.1)1(12εid d 197mm 查表取大带轮的基准直径为200mm 齿轮齿数的确定：I II 轴之间的传动副共有3对 传动比为 1:1 1:1.41 1:2 如果采用模数相同的标准齿轮， 则三对传动副的齿轮和相同 查表可得....96847260....，，，，， =z S 取72=z S 可以确定 三个传动副的齿数为 1：1传动副 36 36 1：1.41传动副 30 42 1：2传动副 24 48 同理可确定II III 轴的齿数和取 84 1：1传动副齿数取 42 42 1：2.82传动副齿数取22 62 III IV 之间的传动副齿数和取 90 2：1的传动副齿数取 60 30 1：4的传动副齿数取 18 72 转速误差的计算 主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算 321)1(2 1 U U U d d n n ⨯-⨯ =ε电实际 允许误差：%1.4)%141.1(10)%1(10=-⨯=-⨯ϕ 根据上表可知转速误差率在允许的范围内 1800r/min 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 1440r/min 电 I II III IV
机械制造装备设计-习题解答
“机械制造装备设计”部分习题解答 第一章： 1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？ 答：机械制造装备的柔性化是机床可以调整以满足不同工件加工的性能。柔性化包括产品结构柔性化和功能柔性化。 按照柔性化从高到低排列应为：普通机床、数控机床、加工中心、FMS、组合机床（专用机床）。 普通机床柔性化表现在功能多、适应性强，为功能柔性化；数控机床和加工中心改变加工程序即可适应新的需要，结构柔性化；FMS加工效率较高，改变调度和程序可适应新的需要，为结构柔性化；组合机床（专用机床）生产率高，专门设计，适应性差，基本上无柔性。 1-9 机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什么？ 答：机械制造装备设计类型有创新设计、变型设计和模块化设计三种类型。 它们的本质区别：创新设计是一种新的理论、概念的设计，变型设计是在原设计基础上改变部分部件、参数或者结构的设计，模块化设计是采用预先设计的模块进行组合的一种设计方法。 目前大多为变型设计，模块化设计缩短了新产品设计开发的时间，创新设计的产品很少。 1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法较为重要，为什么？ 答：设计的评价方法有：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、标准化评价六种。 对于机械制造装备设计，这六种评价方法按重要程度由高向低排队一般是：可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、标准化评价、技术经济评价、产品造型评价。其原因是机械制造装备投资较大，使用周期较长。为了保证产品质量、降低成本、提高可靠性和竞争能力，六种评价都是不可缺少的。 可靠性评价对产品质量与可靠性进行评价；人机工程学评价产品设计在人机工程方面的合理性；结构工艺性评价是对产品结构便于加工制造的性能进行评价，以降低生产成本，缩短生产时间；技术经济评价综合评价产品技术的先进性和经济的合理性；标准化评价是在标准化方面对产品进行评价；而产品造型评价是对产品的外观设计的合理性和新颖性进行评价。 1-17可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指标？它们之间有哪些数值上的联系？ 答：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定任务的能力。 衡量指标有：可靠度R(t)、累计失效概率F(t)、失效率、平均寿命和平均无故障工作时间、可靠寿命、维修度、修复率、平均修复时间等（P37-38）。 它们之间的主要联系：F(t)=1-R(t)。 1-18 从系统设计的角度，如何提高产品的可靠性？ 答：从系统设计角度，提高产品可靠性要提高其组成各单元的可靠性水平，因此要进行系统和单元可靠性的预测。（P39） 此外要将系统可靠性指标合理分配到各组成单元中，明确各组成单元的可靠性设计要求。（P42） 第二章： 2-4 机床系列型谱含意是什么？
《机械制造装备设计第2版》课件习题思考题解答
思考题与习题解答 第1章专机总体设计 1.1 专机应满足哪些基本要求？ 答：专机应满足下列基本要求： 1) 工艺范围; 2) 加工精度; 3) 生产率和自动化程度; 4) 可靠性; 5) 操作方 便、工作完全；6) 造型美观、减少污染。 1.2 专机设计的步骤是什么？ 答：大体上可分为以下四个阶段： 1) 调查研究; 2) 总体方案设计; 3) 工作图设计; 4) 试制鉴定。 1.3 专机的总体方案设计包括哪些内容？ 答：具体内容如下： 1) 调查研究; 2) 专机的总体布局; 3) 工艺分析; 4) 确定专机的主要技术参数。 1.4 总体布局的内容是什么？ 答：内容是按工艺要求决定机床所需的运动，确定机床的组成部件，以及确定各个部件的相对运动和相对位置关系，同时也要确定操纵、控制机构在机床中的配置，并作出机床的总联系尺寸图。 1.5 为何在总体方案设计中工艺分析是十分重要的？ 答：工艺分析首先确定该专机所采用哪一种的工艺方法，工艺方法又是多种多样的，它对机床的结构和性能的影响很大。工艺方法的改变将导致机床的运动、传动、部件配置以及结构等产生一系列变化。不同的工艺方法，必然会使机床的结构、运动、传动等有所不同。 因此，在总体方案设计中工艺分析就显得十分重要的。 1.6 专机的运动有哪几种类型？运动分配的原则是什么？ 答：按其运动的功用可分为表面成形运动和辅助运动两大类。表面成形运动又可分为主运动和进给运动两类。运动分配的原则应考虑下列几项： 1) 简化机床的传动和结构; 2) 提高加工精度; 3) 缩小机床占地面积。 1.7 主轴转速数列有哪几种类型？分别适用于什么场合？ 答：主轴转速数列采用等比级数、等差级数、对数级数等类型排列。 一般情况下，在主运动系统中主轴转速采用等比级数排列; 在进给运动系统中采用按等差级数排列的数列。 1.8专机的功率确定方法有哪几种？目前常用的方法是什么？ 答：有3种方法：1) 类比法; 2) 实侧法; 3) 计算法。 目前常用的方法是类比法。
《机械制造装备设计》习题与思考题
绪论 1、机械制造业在国民经济中的地位如何，其发展趋势体现在哪些方面？ 2、机械制造技术的发展趋势如何？ 3、什么是机械制造装备有哪些类型，其功能是什么？ 第一章金属切削机床的总体设计 1、机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么？ 2、机床设计的主要内容及步骤是什么? 3、机床的尺寸参数根据什么确定？ 4、机床的运动参数如何确定？ 5、机床主轴转速采用等比数列的主要原因是什么? 6、机床主轴转速数列的标准公比值有哪些?其制订原则是什么? 7、选定公比值ϕ的依据是什么？ 8、机床的动力参数如何确定？ 9、如何确定机床主电动机的功率? 10、如何确定进给电动机的功率? 11、试用查表法求主轴各级转速 ⑴已知：ϕ＝1.58，n max＝950 r/min，Z＝6； ⑵n min＝100 r/min，Z＝12，其中n1至n3、n10至n12的公比ϕ 1＝1.26，其余各级转速 的公比ϕ 2＝1.58。 12、试用计算法求下列参数： ⑴已知：R n＝10，Z＝11，求ϕ； ⑵已知：R n＝335，ϕ＝1.41，求Z； ⑶已知：Z＝24，ϕ＝1.06，求R n。 13、设计某规格机床，若初步确定主轴转速为n min＝32r/min，n max＝980 r/min，公比ϕ ＝1.26，试确定主轴转速级数Z，主轴各级转速值和主轴转速范围R n。 第二章机床的传动系统设计 1、什么是传动组的级比和级比指数？常规变速传动系统的各传动组的级比指数有什么 规律？ 2、什么是传动组的变速范围？如何计算？各传动组的变速范围之间有什么关系?
3、 某机床的主轴转速级数Z ＝18，采用双副和三副变速组，试写出符合级比规律的全部结构式，并指出其中扩大顺序与传动顺序一致的和不一致的方案各有多少个。 4、 判断下列结构式是否符合级比规律，符合者需说明其扩大顺序与传动顺序是否一致；不符者则需简要说明会出现什么情况。 ⑴ 8＝21×22×24；⑵ 8＝24×21×22；⑶ 8＝22×21×23；⑷ 8＝22×23×24 5、 画出结构式12＝23×31×26相应的结构网，并分别求出第一变速组和第二扩大组的传动副数、级比、级比指数和变速范围。 6、指出下列结构式中的基本组、扩大组： (1) 8＝22×21×24；(2) 12＝31×26×23；(3) 16＝24×21×22×28；(4) 18＝31×36×23。 7、主传动齿轮变速组的传动比和变速范围的极限值是多少?为了限制其变速范围不超出极限值，应注意什么问题？为什么？ 8、如何确定多速电动机（“电变速组”）的级比指数？ 9、某机床的主轴转速级数Z ＝8，公比ϕ＝1.41，采用双副变速组，要求拟定结构式和结构网，并检验变速组的变速范围是否允许？ 10、 为了减小变速系统中传动件的结构尺寸，应遵守哪些一般原则?为什么？ 11、 如何分配变速组的传动比？ 12、 确定机床主传动变速系统的齿轮齿数有何要求？ 13、 已知某机床主轴转速n ＝180～ 1000 r/min ，电动机转速n 电＝1430 r/min ，主传动系统图如图2－1 所示，试画出转速图。 14、 某车床的主轴转速n ＝125～ 1400 r/min ，公比ϕ＝1.41，采用 的双速电动机转速n 电=720/1440 r/min 。要求拟定结构式、绘出结 构网和转速图。 15、 某机床主传动的结构式18＝31×33×29，公比ϕ＝1.26，为了扩大主轴的转速范围，需要增加一个双副变速组，试问主轴的最大转速范围和最多转速级数可达多少？ 16、 什么是混合公比？采用混合公比有何好处？ 17、 扩大机床主轴转速范围的主要措施有哪些？ 图2－1主传动系统图
《机械制造装备设计》2版 习题思考题解答 第14章 金属切削机床夹具设计
第14章 金属切削机床夹具设计 14.1 什么叫工件的定位? 答：定位：加工前，使工件在机床上或夹具中占有某一正确的位置。 14.2 何谓“六点定则”？工件在夹具中定位是否一定要完全限制其六个自由度才算定位合理? 答：六点定则：用空间合理布置的六个支承点限制工件的六个自由度。 不一定。 14.3 何谓欠定位和重复定位?试举例说明。 答：欠定位：该限的自由度没有限——绝不允许 重复定位：重复限制一自由度——一般不允许 14.4 采用“一面两销”定位时，为什么其中一个应为“削边销”?怎样确定削边销的安装方向、双销直径尺寸和公差? 答：消除过定位； 安装：削边方向垂直于两销连心线, 其尺寸列于表之中，有关参数可查“夹具标准”等资料。 14.5 在夹具设计中，基准重合与基准不重合的含义是什么? 答：基准重合：工序基准与定位基准重合 基准不重合：工序基准与定位基准不重合 14.6 何谓定位误差? 答：定位误差：由于基准不重合误差和基准位移误差，使工序基准相对于刀具在加工尺寸方向上的最大变动范围。 14.7 常用的定位表面有哪些？应该怎样分析与计算工件在夹具定位时所产生的定位误差？ 答：常用的定位表面：平面定位、孔定位、外圆定位。常见定位方式的定位误差见表14.6。 14.8 如图题14.8所示阶梯形工件，B 面和C 面已加工合格。今采用题14.8图a 和题14.8图b 两种定位方案加工A 面，要求保证A 面对B 面的平行度为02'(用角度表示)。已知L ＝100mm ，B 面与C 面之间的高度5.00 15+=h mm 。试分析这两种定位方案的定位误差， 并比较它们的优劣。
答：方案Ⅰ 加工A 面的定位基准与设计基准重合，因此定位误差为01=∆D ； 方案Ⅱ 如图所示，定位基准面B 、C 的高度公差为，支承钉距离为100mm ， 因此，定位误差为1005.0arctan 2=∆D 。 因此，方案Ⅰ定位精度高，优于方案Ⅱ；但是方案Ⅰ定位操作复杂。 730H φ孔的定位，试计算定位误差。 答：水平方向： 基准重合，△ B=0mm 平面定位△ Y=0mm △ D=0mm 。 垂直方向： 基准不重合，△ 平面定位△ Y=0mm △ D=0.05mm 。
机械制造装备设计习题答案关慧贞
第三章典型部件设计 1.主轴部件应满足那些基本要求 答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等;主轴的旋转精度是指装配后,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;旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度;主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力,通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时,在位移方向上所施加的作用力来定义,主轴部件的刚度是综合刚度,它是主轴、轴承等刚度的综合反映;主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力;主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量,刀具的使用寿命,产生噪声;主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力,必须提高其耐磨性; 2.主轴轴向定位方式有那几种各有什麽特点适用场合 答：1前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多,发热大,升温高；但主轴承受热后向后伸,不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床; 2后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低,主轴受热后向前伸长,影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床; 3两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后,影响轴承的轴向间隙,为避免松动,可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴,如组合机床; 4中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量,使主轴热膨胀后向后伸长,但前支撑结构复杂,温升可能较高; 3.试述主轴静压轴承的工作原理 答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承,液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成;静压轴承由供油系统供给一定压力油,输进轴和轴承间隙中,利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中;所以,轴承油膜压强与主轴转速无关,承载能力不随转速而变化;静压轴承与动压轴承相比有如下优点：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;
机械制造技术基础(第2版)第四章课后习题答案
《机械制造技术基础》部分习题参考解答 第四章机械加工质量及其控制 4-1什么是主轴回转精度？为什么外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转，而车床主轴箱中的顶尖则是随工件一起回转的？ 解：主轴回转精度——主轴实际回转轴线与理想回转轴线的差值表示主轴回转精度，它分为主轴径向圆跳动、轴向圆跳动和角度摆动。 车床主轴顶尖随工件回转是因为车床加工精度比磨床要求低，随工件回转可减小摩擦力；外圆磨床头夹中的顶尖不随工件一起回转是因为磨床加工精度要求高，顶尖不转可消除主轴回转产生的误差。 4-2 在镗床上镗孔时（刀具作旋转主运动，工件作进给运动），试分析加工表面产生椭圆形误差的原因。 答：在镗床上镗孔时，由于切削力F的作用方向随主轴的回转而回转，在F作用下，主轴总是以支承轴颈某一部位与轴承内表面接触，轴承内表面圆度误差将反映为主轴径向圆跳动，轴承内表面若为椭圆则镗削的工件表面就会产生椭圆误差。 4-3为什么卧式车床床身导轨在水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求？ 答：导轨在水平面方向是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向，故水平面内的直线度要求高于垂直面内的直线度要求。 4-4某车床导轨在水平面内的直线度误差为0.015/1000mm，在垂直面内的直线度误差为0.025/1000mm，欲在此车床上车削直径为φ60mm、长度为150mm的工件，试计 算被加工工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差。 解：根据p152关于机床导轨误差的分析，可知在机床导轨水平面是误差敏感方向，导轨垂直面是误差不敏感方向。 水平面内： 0.015 1500.00225 1000 R y ∆=∆=⨯=mm； 垂直面内： 2 2 7 ()0.025 150/60 2.3410 21000 z R R - ∆⎛⎫ ∆==⨯=⨯ ⎪ ⎝⎭ mm，非常小可忽略不计。 所以，该工件由导轨几何误差引起的圆柱度误差0.00225 R ∆=mm。
机械制造装备设计习题及解答
《机械制造装备设计》习题及解答 一、填空题 1.机床精度包括：几何精度，传动精度，运动精度和定位精度。 2.相邻两个变速组齿轮，采用交错排列或共用齿轮传动机构可以缩短其轴向长度。 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种。 4.机床夹具的基本组成部分包括定位元件，夹紧装置，夹具体三部分。 5.减小夹紧变形的方法合理确定夹紧力的方向、作用点和大小，在可能条件下采用机动夹紧，并使各接触面上所受的单位压力相等， 提高工件和夹具元件的装夹刚度。 6.在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位，夹紧。 7.在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。 8.一个尚未定位的工件其位置是不确定的，空间直角坐标系中有6个自由度。 9.机床应具有的性能指标包括：工艺范围，加工精度，生产率，自动化程度和可靠性。 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。 11.主轴上的传动方式主要有带传动和齿轮传动；精密机床、高速加工中心和数控车床常用的驱动方式是：电动机直接驱动主轴。 12.定位元件中适合于工件以精基准圆柱孔定位的元件有定位轴，定位销，心轴。 13.分度装置的分度精度等级一般分为超精密，级精密级，普通级三种。 14.基准误差研究的主要对象是工件的定位基准，工序基准两个基准。 15.定位是确定工件在夹具中的占有正确位置的过程。 16.定位方法中属于不正确的定位方式是欠定位。 17.一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=x0×p0（用公式表示）。 18.加强筋（肋）的主要用途是加强局部刚度和减少薄壁振动。 19.主轴组件由主轴、支承轴承、传动件、定位元件等组成。 20.机动夹紧装置包括力源装置，中间传力机构，夹紧元件三部分 21.按夹紧力的方向单件联动夹紧有三种方式单件同向联动夹紧，单件对向联动夹紧，互垂力或斜交力联动夹紧。 22.定位元件中适合于工件以外圆柱面定位的元件有半圆套，V形块。 23.用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度称为六点定位规则。 24.支承板比较适合于工件以精基准平面定位。 25.扩大传动系统变速范围，可采用增加变速组，背轮机构，对称混合公比和双速电机等方法。 26.隔板的作用是将局部载荷传递给其他壁板，从而使整个支承件能比较均匀地承受载荷。 27.机构中适合于轴向分度对定的机构有钢球对定，圆柱销对定，菱形销对定，圆锥销对定。 28.夹紧力作用点的确定原则中作用点的位置应当落在定位元件的支承范围内，选在工件刚度较高的部位，尽量靠近加工表面。 29.属于机动夹紧装置力源装置的有电动装置，气动装置，磁力装置。 30.回转分度装置按分度盘和对定销相对位置的不同可分为两种基本形式轴向分度，径向分度。 31.长方体大表面由的三个支承点（不在同一直线）定位可限制3个自由度。 32.工件以“两孔一面”组合定位时可限制工件六个自由度。 二、判断题 判断下面各题的正误，并分别用√（表示正确）和×（表示错误）填入小题的括号中。
机械制造装备设计课后习题答案完整
第五章课后习题答案 1机床夹具的作用是什么？有哪些要求？ 作用：1、保证加工精度2、提高生产率3、扩大机床的使用范围 4、减轻工人的劳动程度，保证生产安全 5、降低成本 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、夹具应有良好的刚度、强度、结构工艺性 1.机床夹具的组成部分有哪些？ 1、定位元件及定位装置用于确定工件正确位置的元件或装置 2、夹紧元件及夹紧装置用于固定工件已获得的正确位置的元件或装置 3、导向及对刀元件用于确定工件与刀具的相互位置的元件 4、动力装置 5、夹具体用于将各元件、装置连接在一块，并通过它将整个夹具安装在机床上 6、其它元件及装置 3.何为六点定位原理？何谓定位的正常情况和非正常情况？它们各包括哪些方面？ 六点定位原理：采用六个按一定规则布置的约束点，限制工件的六个自由度使工件实现完全定位。 正常情况：根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度均已被限制，称定位的正常情况。 正常情况分为：a完全定位六个自由度全部被限制 b不完全定位少于六个自由度被限制
非正常情况：根据加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度没有完全被限制，或某个自由度被两个或两个以上的约束重负限制，称为非正常情况 非正常情况分为：a.欠定位需要限制的自由度没有完全被限制 b.过定位某个自由度被两个或两个以上的约束重负限制 4、确定夹具的定位方案时，要考虑哪些方面的要求？ 在多个表面参与定位时：限制自由度最多的定位面——第一定位基准面或主基准面 限制自由度较多的定位面——第二定位基准面或导向基准 限制一个自由度的定位面——第三定位基准面或定程基准 5、何谓定位误差？定位误差是由哪些因素引起的？ 定位误差：指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差，它是加工误差的一部分 产生定位误差的原因：1、基准不重合带来的定位误差 2、间隙引起的定位误差 3、与夹具有关的因素产生的定位误差 6、夹紧和定位的区别？对夹紧装置的基本要求有哪些？ 定位是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程。 夹紧是工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作 要求：1、夹紧必经保证定位准确可靠，不能破坏定位 2、工件和夹具的变形必须在允许的范围内 3、夹紧机构必须可靠，夹紧元件有足够的强度，刚度，手动夹紧机构应自锁，机动 夹紧有联锁保护，夹紧行程足够 4、夹紧机构操作须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯
机械制造装备设计第二章习题答案(关慧贞)
第二章金属切削机床设计 1.机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？ 答：机床设计应满足如下基本要求： 1）、工艺范围，机床工艺范围是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.机床的工艺范围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，机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力，分为功能柔性和结构柔性； 3）、与物流系统的可接近性，可接近性是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，机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括静态刚度、动态刚度、热态刚度.机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率； 5）、精度，机床精度主要指机床的几何精度和机床的工作精度.机床的几何精度指空载条件下机床本身的精度，机床的工作精度指精加工条件下机床的加工精度 （尺寸、形状及位置偏差）。 6）、噪声；7）、自动化；8）、生产周期； 9）、生产率，机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。 10）、成本，成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标; 11）、可靠性，应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。 12）、造型与色彩，机床的外观造型与色彩，要求简洁明快、美观大方、宜人性好。应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学要求进行设计。 2.机床设计的主要内容及步骤是什么？ 答：一般机床设计的内容及步骤大致如下： （1）总体设计包括机床主要技术指标设计：工艺范围运行模式，生产率，性能指标，主要参数，驱动方式，成本及生产周期；总体方案设计包括运动功能设计,基本参数设计，传动系统设计，传动系统图设计，总体结构布局设计，控制系统设计。
机械制造装备设计第2章习题解答
《机械制造装备设计》第 3 版第二章习题参考答案2-1 何谓转速图中的一点三线？机床的转速图表示什么？转速图包括一点三线：转速点，主轴转速线，传动轴线，传动线。 ⑴转速点主轴和各传动轴的转速值，用小圆圈或黑点表示，转速图中的转速值是对数值。 ⑵主轴转速线由于主轴的转速数列是等比数列，所以主轴转速线是间距相等的水平线，相邻转速线间距为lg 。 ⑶传动轴线距离相等的铅垂线。从左到右按传动的先后顺序排列，轴号写在上面。铅 垂线之间距离相等是为了图示清楚，不表示传动轴间距离。 ⑷传动线两转速点之间的连线。传动线的倾斜方式代表传动比的大小，传动比大于1，其对数值为正，传动线向上倾斜；传动比小于1，其对数值为负，传动线向下倾斜。倾斜程 度表示了升降速度的大小。一个主动转速点引出的传动线的数目，代表该变速组的传动副数；平行的传动线是一条传动线，只是主动转速点不同。 转速图是表示主轴各转速的传递路线和转速值，各传动轴的转速数列及转速大小，各传 动副的传动比的线图。 2-2 结构式与结构网表示机床的什么内容？只表示传动比的相对关系，主轴转速的传递路线，而不表示传动轴 (主轴除外)转速值大小的线图称为结构网。 结构式是结构网的数学表达式或等比数列变速系统原理数学表达式。 2-3 等比传动系统中，总变速范围与各变速组的变速范围有什么关系？与主轴的转速级数有什么关系？ 总变速范围为 R r0 r1 r2 r j P0P1P2 P J 1 Z 1 2-4 等比传动系统中，各变速组的级比指数有何规律？第j 扩大组的级比指数为 x j P0 P1 P2 P( j 1) 2-5 拟定转速图的原则有哪些？ 1．极限传动比、极限变速范围原则 一般限制最小传动比为i min≥1/4；为减少振动，提高传动精度，直齿轮的最大传动比i max ≤2，斜齿圆柱齿轮i max ≤2.5；直齿轮变速组的极限变速范围是 r 2 4 8 斜齿圆柱齿轮变速组的极限变速范围为 r 2.5 4 10 2．确定传动顺序及传动副数的原则从传动顺序来讲，应尽量使前面的传动件多一些。即：前多后少的原则。总之应采用三联或双联滑移齿轮变速组，且三联滑移齿轮变速组在前。数学表达式为 3≥ P a ≥ P b ≥ P c ≥⋯ 3．确定扩大顺序扩大顺序应采用前密后疏。数学表达式为x a< x b< x c<⋯ 4．确定最小传动比的原则最小传动比应采取前缓后急的原则，也称为递降原则。最后变速组的最小传动比常取1/4。数学表达式为 1 i amin≥i bmin≥i cmin ≥⋯≥ 4
机械制造技术基础第二版王靖东习题与思考题答案
机械制造技术基础（第二版）习题与 思考题答案 第一章 1-1以下硬度标注方法是否正确？如何改正？ 1）HBW210-240 ； 2） 450〜480HBW ； 3） 180〜210HRC ； 4） HRC20〜25 ； 5） HBW150〜200 答：1） 210〜240HBW； 2）正确；3） 180〜210HBW； 4） 20〜25HRC 1- 2 A与Z哪个指标表征材料的塑性更准确，为什么？ 答：延伸率和断面收缩率相比，延伸率用的更多些，因为它的测量和计算比断面收缩率要方便些，准确度二者差不多。 1-3说明以下符号的含义及其所表示的力学性能指标的物理意义：ReL,Rm,HRC, HBW 答：ReL—（屈服强度）表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。 Rm——（抗拉强度）表示金属材料抵抗最大均匀塑性变形或断裂的能力。 HRC——洛氏硬度（c种）试验压头为120。金刚石圆锥体。 HBW——布氏硬度，试验压头为硬质合金球。 1-4说明HBW和HRC两种硬度指标在测试方法、适用硬度范围以及应用范围上的区别。 答：HBW是用一定试验力，将直径为D的硬质合金球压入金属外表，保持一定时间后卸去试验力，然后测出金属外表的压痕直径d,载荷和压痕球形外表积的的比值。适用于布氏硬度小于450的材料;尖圆弧半径左，可提高刀具强度和降低切削温度，均能提高刀具使用寿命。
（4）工件材料工件材料的强度、硬度和韧性越高、延伸率越小，均能使切削时切削温度升高，刀具使用寿命降低。 （5）刀具材料合理选用刀具材料、采用涂层刀具材料和使用新型刀具材料，是提高刀具使用寿命的有效途径。 2-11什么是工件材料的切削加工性？改善工件材料切削加工性的主要措施是什么？ 答：工件材料的切削加工性是指工件材料被切削加工的难易程度。 改善工件材料切削加工性的措施 （1）选择易切钢（2）进行适当的热处理 （3）合理选择刀具材料（4）加工方法的选择 2-12切削液的作用是什么？常用切削液有那儿种？ 答：切削液的作用：冷却作用润滑作用清洗与防锈作用 切削液的种类：水溶性切削液油溶性切削液固体润滑剂 2-13刀具的前角、主偏角有何作用？应如何选择？ 答：前角的功用 增大前角能减小切削变形和摩擦，降低切削力、切削温度，减少刀具磨损，改善加工质量，抑制积屑瘤等。但前角过大会削弱刀刃强度和散热能力，容易造成崩刃。因而前角不能太小，也不能太大，应有一个合理数值，如图2-17和2-18 所示。 前角的选择原那么 （1）根据工件材料的性质选择前角由图2-17可知，加工材料的塑性愈大，前角的数值应选得愈大。因为增大前角可以减小切削变形，降低切削温度。加工脆性材料，一般得到崩碎切屑，切削变形很小，切屑与前面的接触面积小，前角愈大，刀刃强度较差，为防止崩刃，应选择较小的前角。工件材料的强度、硬度愈高时，为使刀刃具有足够的强度和散热面积，防止崩刃和刀具磨损过快，前角应小些。 （2）根据刀具材料的性质选择前角由图2.18可知，使用强度和韧性较好的刀具材料（如高速钢），可采用较大的前角；使用强度和韧性差的刀具材料（如硬质合金），应采用较小的前角。 （3）根据加工性质选择前角粗加工时，选择的背吃刀量和进给量比拟大, 为了
(完整版)机械制造装备设计课后习题答案整理
1-1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？ 制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。 1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？（需要看教材确认答案） 1)柔性化精密化自动化机电一体化节材节能2)符合工业工程要求符合绿色工程要求 1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？ 1)柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。 2)数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。 1-6机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处？ 1)机械制造装备的机电一体化体现在：其系统和产品的通常结构是机械的，用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。 2)好处：1.对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2.对机器或机组系统工作程序的控制；3.用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。 1-7 对机械制造装备如何进行分类？ 1)加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。 2)工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。 3)仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。 4)辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。 1-8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求？ 1)工业工程:是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计，改善和实施的一门科学。 2)产品设计符合工业工程的需求：在产品开发阶段，充分考虑结构的工艺性，提高标准化、通用化程度，以便采用最佳的工艺方案，选择最合理的制造设备，减少工时和材料的消耗；合理地进行机械制造装备的总体布局，优化操作步骤和方法，减少操作过程中工人的体力消耗；对市场和消费者进行调研，保证产品合理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成不必要的超频工作量。 1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？ 1)类型：机械制造装备设计包括创新设计、变形设计、模块化设计； 2)本质区别：创新设计：一般需要较长的设计开发周期，投入较大的研制开发工作量； 变型设计：变型设计不是孤立无序的设计，而是在创新设计的基础上进行的； 模块化设计：对一定范围内不同性能，不同规格的产品进行功能分析， 划分一系列的功能模块，而后组合而成的；