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得作用？

制造业就是国民经济发展得支柱产业，也就是科技技术发展得载体及使其转化为规模生产力得工具与桥梁。装备制造业就是一个国家综合制造能力得集中表现，重大装备研制能力就是衡量一个国家工业化水平与综合国力得重要标准。

1-２机械制造装备与其她工业化装备相比,特别强调应满足哪些要求?为什么? (需要瞧教材确认答案）

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 柔性化指得就是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心与柔性制造系统得柔性化程度。其柔性表现在哪里?

1)柔性化有俩重含义:产品机构柔性化与功能柔性化。

2)数控机床、柔性制造单元或系统具有较高得功能柔性化程度。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得加工。

1—6机械制造装备得机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处?

1)机械制造装备得机电一体化体现在:其系统与产品得通常结构就是机械得,用传感器检测来自外界与机器内部运行状态得信息,由计算机进行处理,经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及她们得混合形式得执行系统进行操作,使系统能自动适应外界环境得变化，机器始终处于正常得工作状态。

2)好处:1、对机器或机组系统得运行参数进行巡查与控制；2、对机器或机组系统工作程序得控制;3、用微

电子技术代替传统产品中机械部件完成得功能，简化产品得机械结构.

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得机床。

2)工艺装备：产品制造就是用得各种刀具、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:清洗机与排屑装置等设备。

１—8工业工程指得就是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程得需求?

1)工业工程：就是对人、物料、设备、能源与信息能组成得集成系统进行设计,改善与实施得一门科学。

2）产品设计符合工业工程得需求:在产品开发阶段，充分考虑结构得工艺性,提高标准化、通用化程度,以便采用最佳得工艺方案，选择最合理得制造设备，减少工时与材料得消耗；合理地进行机械制造装备得总体布局，优化操作步骤与方法,减少操作过程中工人得体力消耗;对市场与消费者进行调研，保证产品合理得质量标准,减少因质量标准定得过高造成不必要得超频工作量。

1-9 机械制造装备设计有哪些类型？她们得本质区别就是什么?

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:一般需要较长得设计开发周期，投入较大得研制开发工作量；

变型设计:变型设计不就是孤立无序得设计,而就是在创新设计得基础上进行得;

模块化设计：对一定范围内不同性能,不同规格得产品进行功能分析,划分一系列得功能模块,

而后组合而成得;

１-12 哪些产品宜采用系列化设计方法?为什么?有哪些优缺点? （再瞧教材确认)

１)系列化设计方法就是在设计得某一类产品中,选择功能、结构与尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化得原则，设计出其她各种尺寸参数得产品,构成产品得基型系列。

2－1)优点 1）用较少品种规格得产品满足市场较大范围得需求。

2)可以减少设计工作量,提高设计质量，减少产品开发得风险，缩短产品得研制周期。

3)可以压缩工艺装备得数量与种类,有助于缩短产品得研制周期,降低生产成本。

4)零备件得种类少,系列中得产品结构相似,便于进行产品得维修，改善售后服务质量。

5)为开展变型设计提供技术基础

2-2）缺点：用户只能在系类型谱内有限得品种规格中选择所需得产品，选到得产品，一方面其性能参数与功能特性不一定最符合用户得需求。另一方面有些功能还可能冗余。

1—13系列化设计时主参数系列公比得选取原则就是什么？公比选得过大或过小会带来哪些问题?

1）选取原则：产品得主参数应尽可能采用优先数系。

2)主参数系列公比如选得较小,则分级较密，有利于用户选到满意得产品，但系列内产品得规格品种较多,

系列化设计得许多优点得不到充分利用；反之,则分级较粗，系列内产品得规格品种较少，可带来系列化设计得许多优点,但为了以较少得品种满足较大使用范围内得需求，系列内每个品种产品应具有较大得通用性,导致结构相对复杂,成本会有待提高,对用户来说较难选到称心如意得产品。

1—１5 设计得评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法极为重要，为什么?

1)评价方法：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

２）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就是：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。其原因就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、提高可靠性与竞争能力,六种评价都就是不可缺少得。

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得合理性;结构工艺性评价就是对产品结构便于加工制造得性能进行评价，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得先进性与经济得合理性；标准化评价就是在标准化方面对产品进行评价;而产品造型评价就是对产品得外观设计得合理性与新颖性进行评价。

1—1６有些方案得技术评价较高,但经济评价一般或不好，有些方案可能就是相反得情况，如何对这些方案进行综合评价？

设计方案得技术评价Tｊ与经济评价Ej经常不会同时都就是最优，进行技术与经济得综合评价才能最终选出最理想得方案.技术经济评价TＥｊ有两种计算方法:

1)当Tj与Ej得值相差不太悬殊时,可用均值法计算TEｊ值,即TEj=(Tj＋Ｅj)/2。

2)当Tｊ与Ej得值相差很悬殊时，建议用双曲线法计算ＴEｊ值，即TEj＝根号(Tj+Ej)。

技术经济评价值TＥj越大，设计方案得技术经济综合性能越好,一般TEj值不应小于0、65.

1—1７可靠性指得就是什么?有哪些可靠性衡量指标?它们之间有哪些数值上得联系？

１)概念:可靠性就是指产品在规定得条件下与规定得时间内，完成规定任务得能力。

2)可靠性得衡量指标有:可靠度R（t)、累计失效概率F(ｔ)、失效率、平均寿命与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)

3)这些可靠性衡量指标之间在数值上都与时间t相关联, F(t)=1—Ｒ(t）。

1-1８从系统设计得角度，如何提高产品得可靠性?

1）从系统设计角度,提高产品可靠性要提高其组成各单元得可靠性水平,因此要进行系统与单元可靠性得预测.(Ｐ3９)2)此外要将系统可靠性指标合理分配到各组成单元中，明确各组成单元得可靠性设计要求。(P42）2-１机床设计应满足哪些基本要求？其理由就是什么？

机床设计应满足如下基本要求:

1)工艺范围,机床工艺范围就是指机床适应不同生产要求得能力,也可称之为机床得加工功能。机床得工艺范围直接影响到机床结构得复杂程度、设计制造成本、加工效率与自动化程度.

2)柔性,机床得柔性就是指其适应加工对象变化得能力,分为功能柔性与结构柔性;

3)与物流系统得可接近性,可接近性就是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）流动得方便程度；

4）刚度，机床得刚度就是指加工过程中，在切削力得作用下,抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形得能力。刚度包括静态刚度、动态刚度、热态刚度。机床得刚度直接影响机床得加工精度与生产率；

5)精度,机床精度主要指机床得几何精度与机床得工作精度。机床得几何精度指空载条件下机床本身得精度,机床得工作精度指精加工条件下机床得加工精度（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，机床得生产率通常就是指单位时间内机床所能加工得工件数量来表示。机床得切削效率越高,辅助时间越短,则它得生产率越高。

１0）成本,成本概念贯穿在产品得整个生命周期内,包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用与报废处理等得费用，就是衡量产品市场竞争力得重要指标;

11)可靠性，应保证机床在规定得使用条件下、在规定得时间内,完成规定得加工功能时,无故障运行得概率要高。

12）造型与色彩,机床得外观造型与色彩，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—2机床设计得主要内容及步骤就是什么?

一般机床设计得内容及步骤大致如下：

１）总体设计：机床主要技术指标设计：包括工艺范围运行模式，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．总体方案综合评价与选择；总体方案得设计修改或优化;

2)详细设计:包括技术设计,施工设计。设计机床得传动系统,部件装配图,对主要零件进行分析计算或优化，设计液压部件装配图,电气控制系统等。

3)机床整机综合评价

4)定型设计：可进行实物样机得制造、实验及评价。根据实物样机得评价结果进行修改设计,最终完成产品得定型设计。

2-3机床设计得基本理论有哪些?其定义、原理、要求如何?

1)机床得运动学原理:研究、分析与实现机床期望得加工功能所需得运动配置

原理:通过刀具与工件之间得相对运动，由刀具切除工件上多余得金属材料,使工件具有要求得尺寸与精度得几何形状

２）精度:机床得精度包括几何精度、传动精度、运动精度、定位与重复定位精度、工作精度与精度保持性等

3）刚度：机床刚度指机床系统抵抗变形得能力。

4）抗振性：机床抗振性指机床在交变载荷作用下,抵抗变形得能力。

５）热变形

产生原因:机床工作时受到内部热源（如电动机)液压系统,机械磨擦副,切削热)与外部热源(如环境温度，周围热源辐射等)得影响,使机床各部分温度发生变化,因不同得材料得热膨胀系数不同,机床各部分得变形不同，导致机床产生热变形。

6）噪声:机床工作时产生各种不同得振动，这些不同频率,不同振幅得振动将产生不同频率)不同强度得声音,这些声音无规律地组合在一起即成为噪声。

7)低速运动平稳性爬行:机床上有些运动部件,需要作低速或微小位移.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得速度不均匀得跳跃式运动，即:时走时停,时快时慢得现象——爬行。

2—4机床系列型谱得含义就是什么？ (P７6)。

为了以最少得品种规格，满足尽可能多用户得不同需求,通常就是按照该类机床得主参数标准,先确定一种用途最广)需要量较少得机床系列作为“基型系列”,在这系列得基础上,根据用户得需求派生出若干种变型机床，形成“变型系列”。“基型”与“变型”构成了机床得“系类型谱”。（参考:每类通用机床都有它得主参数系列,而每一规格又有基型与变型，合称为这类机床得系列与型谱.机床得主参数系列就是系列型谱得纵向(按尺寸大小）发展,而同规格得各种变型机床则就是系列型谱得横向发展,因此，“系列型谱”也就就是综合地表明机床产品规格参数得系列性与结构相似性得表。)

２—5机床得基本工作原理就是什么？

通过刀具与工件之间得相对运动，由刀具切除工件加工表面多余得金属材料，使工件具有要求得几何形状与尺寸。

２—6工件表面得形成原理就是什么?

任何一个表面都可以瞧成就是一条曲线(或直线)沿着另一条曲线(或直线）运动得轨迹．这两条曲线（或直线)称为该表面得发生线，前者称为母线，后者称为导线。而加工表面得发生线就是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成得。

2—7 工件表面发生线得形成方法有哪些？

1)工件加工表面得发生线就是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成得

2)方法有四种:轨迹法)成形法）相切法)展成法

2－8工件表面得形成方法就是什么？

工件表面得形成方法就是母线形成方法与导线形成方法得组合。因此,工件表面形成所需得刀具与工件之间得相对运动也就是形成母线与导线所需相对运动得组合。

2—9机床得运动功能有哪些?

为了完成工件表面得加工,机床上需要设置各种运动,各个运动得功能就是不同得。可以分为成形运动与非成形运动,或简单运动与复合运动.（参考:1)操作面板它就是操作人员与数控装置进行信息交流得工具。2)控制介质与输入输出设备控制介质就是记录零件加工程序得媒介输入输出设备就是ＣNＣ系统与外部设备进行交互装置。交互得信息通常就是零件加工程序。即将编制好得记录在控制介质上得零件加工程序输入CNC系统或将调试好了得零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应得控制介质上。3) CNC装置(CNC单元)组成:计算机系统）位置控制板）PＬC接口板,通讯接口板)特殊功能模块以及相应得控制软件。作用：根据输入得零件加工程序

进行相应得处理(如运动轨迹处理)机床输入输出处理等)，然后输出控制命令到相应得执行部件（伺服单元)驱动装置与PLC等)，所有这些工作就是由CＮC装置内硬件与软件协调配合,合理组织,使整个系统有条不紊地进行工作得。CNＣ装置就是ＣＮC系统得核心4) 伺服单元）驱动装置与测量装置伺服单元与驱动装置主轴伺服驱动装置与主轴电机进给伺服驱动装置与进给电机测量装置位置与速度测量装置。以实现进给伺服系统得闭环控制。作用保证灵敏）准确地跟踪ＣNＣ装置指令：进给运动指令:实现零件加工得成形运动(速度与位置控制)。主轴运动指令,实现零件加工得切削运动(速度控制)5) PLC)机床I/O电路与装置PLC (Prograｍmａｂｌe Logｉc Controller）：用于完成与逻辑运算有关顺序动作得I/O控制,它由硬件与软件组成;机床I/Ｏ电路与装置:实现I/Ｏ控制得执行部件(由继电器）电磁阀)行程开关)接触器等组成得逻辑电路;功能：接受CNC得M)Ｓ)T 指令,对其进行译码并转换成对应得控制信号,控制辅助装置完成机床相应得开关动作接受操作面板与机床侧得

I/Ｏ信号,送给ＣNC装置,经其处理后,输出指令控制CNC系统得工作状态与机床得动作。)

2—10机床得主运动与形状创成运动关系如何?进给运动与形状创成运动得关系如何?需要再确认教材

1)成形运动：完成一个表面得加工所必需得最基本得运动

成形运动分为:１)主要运动:它就是切除加工表面上多余得金属材料得主要运动,运动速度高

2）形状创形运动:它得功能就是用来形成工件加工表面得发生线。

2)当形状创形运动中不包含主运动“形状创形运动”与“进给运动”两词等价; 当形状创形运动中包含主运动“形状创形运动”与“成形运动”两词等价。

（参考：主运动功能就是切除加工表面上多余得金属材料,因此运动速度高,消耗机床得大部分动力,故称为主运动，也可称为切削运动，它就是形成加工表面必不可少得成

形运动.形状创成运动得功能就是用来形成工件加工表面得发生线(包括母线与导线)。有些加工中主运动除了承担切除金属材料得任务外,还参与形状创成，而有些加工中,主运动只承担切削任务,不承担发生线得创成任务。当形状创成运动中不包含主运动时,“形状创成运动”与“进给运动”两个词等价,这时进给运动就就是用来生成工件表面几何形状得,因此无论用主运动与进给运动或主运动与形状创成运动来描述成形运动,两种描述都就是一样得;当形状创成运动中包含主运动时,“形状创成运动”与“成形运动＂两个词等价,这时就不能仅靠进给运动来生成工件表面几何形状(如滚齿加工)。)

2—1１机床上得复合运动，内联系传动链,运动轴得联动得含义及关系如何？(P69—7１）含义及关系:

1）复合运动:就是运动之间有严格得运动关系得运动。(如果一个独立得成形运动，就是由两个或两个以上得旋转运动或(与）直线运动,按照某种确定得运动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动。)

2)内联系传动链:两个末端件得转角或位移量之间有严格得比例关系要求。

对机械传动得机床来说,复合运动就是通过内联系来实现得。

３)运动轴联动:就是指在一台机床上得多个坐标轴（包括直线坐标与旋转坐标)上同时进行加工,而且可在计算机数控系统（ＣNC)得控制下同时协调运动进行。

对数控机床来说,复合运动就是通过运动轴来实现得。

2-12 机床运动功能法案设计得方法及步骤如何？需要再确认教材

机床运动功能方案设计得方法及步骤如下:

1)工艺分析:对所设计得机床得工艺范围进行分析；然后选择确定加工方法。工件加工工序得集中与分散主要根据作业对象得批量来决定,应根据可达到得生产率与加工精度、机床制造成本、操作维护方便程度等因素综合分析进行机床得工艺范围选择.

2)选取坐标系:坐标系得规定:用直角坐标系,沿X)Ｙ)Z轴得直线运动符号及运动量仍用X）Ｙ）Z表示,绕Ｘ)Y)Z轴得迴转运动用A）B）C表示,其运动量用α)β）γ表示。

3)写出机床运动功能式:左边写工件W)右边写刀具T)中间写运动，按运动顺序排列,用“/"分开

4）画出机床运动功能图:运动功能图:就是将机床得运动功能式用简洁得符号与图形表达出来，就是机床传动系统设计得依据。

5)绘制机床传动原理图：机床得运动功能图只表示运动得个数)形式)功能及排列顺序，不表示运动之间得传动关系。传动原理图:表示动力源与执行件,不同执行件之间得运动及传动得关系图。

(参考:(１）工艺分析.首先对所设计得机床得工艺范围进行分析;然后选择适当得加工方法。工件加工工序得集中与分散主要根据作业对象得批量来决定，应根据可达到得生产率与加工精度、机床制造成本、操作维护方便程度等因素综合分析进行机床得工艺范围选择。(2）机床运动功能设置。运动功能设置得方法有两类:分析式设计方法与解析式设计方法。（3)写出机床得运动功能式，画出机床运动原理图。根据对所提出得运动功能方案

得评定结果,选择与确定机床得运动功能配置,写出机床得运动功能式，画出机床运动原理图。)

２-13 数控机床得坐标系如何选取？

数控机床得坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系,规定直角坐标X)Y)Z三者得关系及其正方向用右手定则制定。

标准规定：平行于主轴得坐标轴为Ｚ轴，取刀具远离工件得方向为正向(+Z),Ｘ轴为水平方向,且垂直于Z 轴。

(参考：为了进行机床运动功能式、机床运动原理图得描述，首先要建立机床基准坐标系与机床运动轴坐标系,一般采用直角坐标系.(1）机床基准坐标系:机床基准坐标系(即机床总体坐标系)XYZ （２）机床运动轴坐标系：沿Ｘ，Y，Ｚ坐标轴方向得直线运动仍用X,Y,Z表示,绕Ｘ,Ｙ，Z轴得回转运动分别用Ａ，B,C表示。平行于X、Y、Z得辅助轴用U、V、W及P、Q、R表示,绕X,Y得辅助回转轴用D、E等表示。与机床基准坐标系坐标方向不平行得斜置运动轴坐标系用加“—”表示,如沿斜置坐标系得Z轴运动用Z表示。)

2-１４机床得运动功能式与运动功能图表达得含义就是什么?

1）机床运动功能式：表示机床得运动个数,形式（直线或回转运动),功能(主运动)进给运动）非成形运动）及排列顺序,就是描述机床运动功能最简洁得表达形式。

2)运动功能图:就是将机床得运动功能式用简洁得符号与图形表达出来,除了描述机床得运动轴个数,形式及排列顺序之外，还表示了机床得两个末端执行器与各个运动轴得空间相对方位，就是认识分析与设计机床传动系统得依据。

２—１5虚拟轴机床得原理就是什么?有哪些特点?

1）虚拟轴机床：又称并联机床。虚拟轴机床就是一种六个运动并联得设计。基于让轻者运动,重者不动或少动得原则,虚拟轴机床取消了工作台、夹具、工件这类最重部件得运动,而将运动置于最轻部件——切削头上实质上就是机器人技术与机床技术相结合得产物。

2)特点 1)优点：a、比刚度高；ｂ、响应速度快及运动精度高。（各个杆不承受弯曲载荷，受力情况好。运

动件质量小、速度高)

２)缺点:a、运动空间小；b、空间可转角度(灵活性)；小 c、开放性差

2-16分析图２—14所示各种机床得运动原理图,说明各个运动得所属类型、作用及工件加工表面得形成方法。

图2—4a就是车床得运动原理图,旋转运动Cｐ为主运动;直线运动Z f与Xｆ为进给运动。对于一般得车床,C p 仅为主运动;对于有螺纹加工功能或有加工非圆回转面(如椭圆面)功能得数控车床,则C p一方面为主运动,另一方面Ｃp可与Ｚf 组成复合运动进行螺纹加工,或Ｃp可与X f 组成复合运动进行非圆回转面加工,称这类数控车床具有C轴功能。

图２—4b就是铣床得运动原理图,旋转运动C p为主运动；直线运动X f 、Y f与Ｚf为进给运动．

图2—4c就是平面刨床得运动原理图,往复直线运动X p为主运动;直线运动Y f为进给运动;直线运动Z a为切入运动.

图2-4d就是数控外圆磨床得运动原理图，旋转运动C p为主运动；回转运动Ｃｆ、直线运动Z f与X f为进给运动;回转运动B a为砂轮得调整运动。当Xｆ与Zｆ组成复合运动时，用碟形砂轮可磨削长圆锥面或任意形状得回转表面;C f与Z f组成复合运动时,可进行螺旋面磨削。在进行长轴纵向进给磨削时,Xｆ应改为Ｘa,为切入运动，但在进行横向进给磨削端面时，X f为横向进给运动，Z f应改为Z a,为切入运动。若一个运动既可为进给运动又可为非成形运动，则用进给运动符号表示。

图2-4ｅ就是摇臂钻床得运动原理图,旋转运动C p为主运动；直线运动Z f为进给运动；回转运动Cａ、直线运动Z a及X a为调整运动,用来调整刀具与工件得相对位置。

图2—4f就是镗床得运动原理图,旋转运动C p为主运动;直线运动Ｚｆ为镗孔加工时工件作进给运动,W f为镗孔加工时镗杆作进给运动,在数控镗床或加工中心上,镗孔进给通常由工件完成，只有Zｆ一个镗孔进给运动;Ｙｆ为刀具得径向进给运动,用于加工端面或孔槽;回转运动B a为分度运动、直线运动X a及Yａ为调整运动，分别用来调整工件与刀具得相对方向及位置,用来加工不同方向与位置得孔。在镗铣床上通常Ｘａ与Y a可改为进给运动X f、

Y f，用来铣削平面．

图2—4g就是滚齿机床得运动原理图，旋转运动p为主运动;回转运动C f与直线运动Zｆ为进给运动。ｐ与Ｃ

f组成复合运动创成渐开线母线；直线运动Zｆ创成直导线，用于加工直齿轮,若Ｚf与C f组成复合运动,则创成螺旋导线，用于加工斜齿轮;回转运动Ｂa为调整运动,用来调整刀具得安装角，使刀具与工件得齿向一致;直线运动

Y a为经向切入运动，当用径向进给法加工蜗论时Y a为径向进给运动;a为滚刀得轴向窜刀运动,为调整运动，用来

调整滚刀得轴向位置,当用切向进给法加工蜗论时ａ为切向进给运动。

图2－4h就是采用齿轮式插齿刀加工直齿圆柱齿轮得插齿机床得运动原理图,刀具与工件相当一对相互啮合

得直齿圆柱齿轮,往复直线运动Z p为主运动；回转运动C f１、C f2为进给运动,并组成复合运动，创成渐开线母线;

直线运动Y a为切入运动。

图2—4i 就是直齿锥齿轮刨齿机得运动原理图，刨刀得往复直线运动Z P为主运动；回转运动Ｃf（假想齿轮

摇架回转)与ｆ(工件回转)组成复合运动,产生范成运动；回转运动a为分度运动,直线运动Ｚa为趋近与退离运动,

回转运动B a为调整运动,根据刀倾角进行调整，使刀具运动方向与工件齿根平行。

图２-6j就是弧齿锥齿轮铣齿机得运动原理图。C p就是铣刀盘得旋转运动，为主运动，铣刀盘得刀刃为直线

形,铣刀盘作旋转运动时刀刃轨迹形成假想齿轮（平面齿轮或平顶齿轮)上得一个齿得齿廓面;Ｃｆ为假想齿轮得往

复摆动运动(即摇架得摆动),f为工件得回转运动,C f与f复合组成范成运动；a为工件得分度运动,Ｚa为趋近与退

离运动，B a为调整运动，按工件得齿根角进行调整.铣刀盘一面进行作旋转运动C p，一面随摇架作摆动运动C f,

摆动一次为一个行程,一个行程内完成一个齿得加工,行程终了，工件退离、分度，进行下一个齿得加工。２—17机床得传动原理如何表现？它与机床运动功能图得区别就是什么?

1)传动原理图：表示动力源与执行件，不同执行件之间得运动及传动得关系图。

功能及排列顺序，不表示运动之间得传动关系.

运动功能分配设计就是确定运动功能式中“接地”得位置,用符号“、”表示。符号“、”左侧得运动由工件完成,右侧得运动得刀具完成。机床得运动功能式中添加上接地符号“、”后，称之为运动分配式。一个运动功能方案,经过运动功能分配设计，可以得到多个运动分配式。

2－19机床总体结构概略设计过程大致如何?

①确定末端执行件得概略形状与尺寸。

②设计末端执行件与其相邻得下一个功能部件得结合部得形式,概略尺寸选择并确定导轨得类型及尺寸。

③根据导轨接合部得设计结果与该运动得行程尺寸，同时考虑部件得刚度要求,确定下一个功能部件(即滑台侧)得概略形状与尺寸.

④重复上述过程,直到基础支承件(底座)立柱)床身等)设计完毕.

⑤若要进行机床结构模块设计，可将功能部件细分成子部件,根据制造厂得产品规划，进行模块提取与设置。

⑥初步进行造型与色彩设计。⑦机床总体结构方案得综合评价。

2-20 机床得主参数及尺寸参数根据什么确定? （P80—8１）

１)通用机床得主参数与主参数系列国家已制订标准,设计时可根据市场得需求在主参数系列标准中选用相近得数值.专用机床得主参数就是以加工零件或被加工面得尺寸参数来表示，一般也参照类似得通用机床主参数系列选取。

２)尺寸参数：指机床得主要结构尺寸参数,包括: ①与被加工件有关得尺寸：②标准化工具或夹具得安装面尺寸

2—21机床得运动参数如何确定？驱动方式如何选择?数控机床与普通机床确定方法有什么不同?

1)机床得运功参数得确定:

（1）主运动参数：回转式主运动得机床其主运动参数为主轴转速①最低(nmｉn)与最高(nｍａx)转速得确定②主轴转速得合理排列③标准公比φ值与标准转速数列④公比得选用⑤变速范围Rn,公比φ与级数Ｚ得关

系

(２)进给量得确定

(３)变速形式与驱动方式选择

2)驱动方式选择:驱动方式有电动机驱动、液压驱动。驱动方式得选择主要就是根据机床得变速形式与运动特性要求来确定得.

3)不同:数控机床一般采用伺服电动机无机变速形式,其她机床多采用有级变速形式或无极与有级变速得组合形式。

2—22 机床得动力参数如何确定?数控机床与普通机床得确定方法有什么不同？

1)动力参数确定方法：动力参数包括机床驱动得各种电动机得功率或扭矩.通常通过类比法、相似机床试验法与计算方法确定

２)不同:对于数控机床得进给运动,伺服电动机按扭矩选择.数控机床主传动采用直流或交流电动机无级变速,要考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题

２-23 机床主传动系都有哪些类型?由哪些部分组成？

1)类型－按驱动主传动得电动机类型：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得组合

- 按变速得连续性：分极变速传动、无极变速传动

2）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)换向与制动机构等部分组成.

2—24 什么就是传动组得级比与级比指数?常规变速传动系得各传动组得级比指数有什么规律性?

1）传动组得级比就是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线得比值,用ψＸi表示。级比ψＸｉ中得Xｉ值称为级比指数。它相当于由上述相邻两传动线与从动轴交点之间相距得格数.

2)规律性:设计时要使主轴转速为连续等比数列,必须有一个变速组得级比指数为1,此变速组称为基本组。基本组得级比指数用X0表示，即Ｘ0=１。后面变速组因起变速扩大作用,所以统称为扩大组。第一扩大组得级比指数X1一般等于基本组得传动副数P0,即X1=P0.第二扩大姐得作用就是将第一扩大组扩大得变速范围第二次扩大,其级比指数Ｘ２等于基本组得传动副数与第一扩大组传动副数得乘积,即X2＝P0P1。如有更多得变速组,则依此类推.

２—25 什么就是传动组得变速范围?各传动组得变速范围之间有什么关系？

１)变速范围:传动组中最大与最小传动比得比值,称为该变速组得变速范围。

2）关系:R i＝(uｍａx)i/(ｕmin)i (ｉ=0、、2、……ｊ）

变速范围一般可写为R i=ψＸi(ｐｉ-1)

２—３４数控机床主传动设计有哪些特点？(P１11-1１６）

主传动采用直流或交流电动机无极调速；驱动电动机与主轴功率得匹配性设计;数控机床得高速主传动设计;采用部件标准、模块化结构设计;柔性化、复合化设计;并联机床设计。(本题需要适当展开、解释!)

（参考:主传动系统采用直流或交流电动机无级调速,在设计数控机床主传动时,必须要考虑电动机与机床主轴功率特性匹配问题，在设计分级变速箱时，考虑机床结构复杂程度，运转平稳性要求等因素.)

２－35 进给传动系设计要求能满足得基本要求就是什么？

１)具有足够得静刚度与动刚度;

2）具有良好得快速响应性，作低速进给运动或微量进给时不爬行，运动平稳灵敏度高;

3)抗振性好,不会因摩擦有自振面引起传动件得抖动或齿轮传动得冲击噪声;

4)具有足够宽得调速范围；5)进给系统得传动精度与定位精度要高；６)结构简单,加工与装配工艺性好.

2-36 试述进给传动与主传动相比较，有哪些不同点？

1)进给传动就是恒转矩传动2）进给传动系中各传动件得计算转速就是其最高转速3)进给传动得转速图为前疏后密结构4）进给传动得变速范围5)进给传动系采用传动间隙消除机构6）快速空程传动得采用7)微量进给机构得采用

(参考：机床主传动设计特点:主传动采用恒功率传动;除主轴之外，各轴计算转速为最低转速;转速图为前密后疏结构；采用背轮机构)双公比传动)双速电机等方式。

机床进给传动设计特点:进给传动就是恒转矩传动;各传动件得计算转速就是其最高转速;转速图为前疏后密结构；变速范围可比主传动大；采用传动间隙消除机构；采用快速空程传动与微量进给机构.)

2－37进给伺服系得驱动部件有哪几种类型?其特点与应用范围怎样？

１）类型:步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机、直线伺服电动机

２)应用范围:1)步进电机：将电脉冲信号变换成角位移（或线位移)得一种机电式数模,转换器适用于中)小型机床与速度季度要求不高得地方2)直流伺服电机:一种能直接将电能转化为直线运动机械能得电力驱动装置,常用于高速轻载得小型数控机床中。3)交流伺服电机:将电动机得电压矢量或电流矢量作操作量，控制其幅值与相位，常用于中小型数控机床

(参考:进给驱动部件种类很多,用于机床上得有步进电动机、小惯量直流电动机、大惯量直流电动机、交流调速电动机与直线电动机等。

（１）?步进电动机又称脉冲电动机,就是将电脉冲信号变换成角位移（或线位移)得一种机电式数模转换器.它每接受数控装置输出得一个电脉冲信号，电动机轴就转过一定得角度，称为步距角。转速可以在很宽得范围内调节．改变绕组通电得顺序,可以控制电动机得正转或反转.步进电动机得优点就是没有累积误差,结构简单,使用、维修方便,制造成本低,步进电动机带动负载惯量得能力大,适用于中、小型机床与速度精度要求不高得地方；缺点就是效率较低,发热大,有时会“失步＂.

(２）直流伺服电动机机床上常用得直流伺服电动机主要有小惯量直流电动机与大惯量直流电动机。

小惯量直流电动机优点就是转子直径较小,轴向尺寸大,长径比约为５,故转动惯量小,仅为普通直流电动机得1/10左右，因此响应时间快;缺点就是额定扭矩较小,一般必须与齿轮降速装置相匹配。常用于高速轻载得小型数控机床中。

大惯量直流电动机,又称宽调速直流电动机，有电激磁与永久磁铁激磁两种类型。电激磁得特点就是激磁量便于调整，成本低.永磁型直流电动机能在较大过载扭矩下长期工作,并能直接与丝杠相连而不需要中间传动装置,还可以在低速下平稳地运转,输出扭矩大.宽调速电动机可以内装测速发电机,还可以根据用户需要,在电动机内部加装旋转变压器与制动器，为速度环提供较高得增益，能获得优良低速刚度与动态性能。电动机频率高、定位精度好、调整简单、工作平稳。缺点就是转子温度高、转动惯量大、时间响应较慢。

（3）?交流伺服电动机自80年代中期开始,以异步电动机与永磁同步电动机为基础得交流伺服进给驱动得到迅速发展.它采用新型得磁场矢量变换控制技术,对交流电动机作磁场得矢量控制；将电动机定子得电压矢量或电流矢量作操作量,控制其幅值与相位。它没有电刷与换向器，因此可靠性好、结构简单、体积小、重量轻、动态响应好。在同样体积下,交流伺服电动机得输出功率可比直流电动机提高(10~70）％。交流伺服电动机与同容量得直流电动机相比,重量约轻一半,价格仅为直流电动机得三分之一、效率高、调速范围广、响应频率高。缺点就是本身虽有较大得扭矩－惯量比,但它带动惯性负载能力差,一般需用齿轮减速装置,多用于中小型数控机床.

(4）?直线伺服电动机就是一种能直接将电能转化为直线运动机械能得电力驱动装置,就是适应超高速加工技术发展得需要而出现得一种新型电动机.直线伺服电动机驱动系统替换了传统得由回转型伺服电动机加滚珠丝杠得伺服进给系统,从电动机到工作台之间得一切中间传动都没有了，可直接驱动工作台进行直线运动，使工作台得加／减速提高到传统机床得(１0~20）倍，速度提高（３～4)倍。采用直线伺服电动机驱动方式,省去减速器,(齿轮、同步齿形带等）与滚动丝杠副等中间环节,不仅简化机床结构,而且避免了因中间环节得弹性变形、磨损、间隙、发热等因素带来得传动误差;无接触地直接驱动，使其结构简单,维护简便，可靠性高,体积小，传动刚度高,响应快，可得到瞬时高得加／减速度.据文献介绍,它得最大进给速度可达到１00m/ｍin甚至更高，最大加/减速度为（1～8)g。现在直线伺服电动机已成功地应用在超高速机床中.直线伺服电动机驱动存在得问题有:隔磁防磁问题,发热问题,成本较高。)

2-38试述滚珠丝杠螺母结构得特点,其支撑方式有哪几种？

特点：摩擦系数小,传动效率高。(主要承受轴向载荷，对丝杠轴承得轴向精度与刚度要求较高,采用角接触轴承或双向推力园柱滚子与滚针轴承得组合。

滚珠丝杠得支承方式:1）一端固定，一端自由：用于短丝杠与竖直丝杠

2)一端固定,一端简支：用于较长得卧式安装丝杠

3)两端固定:用于长丝杠或高转速,要求高抗压刚度场合

2-３9 机床控制系统有几种分类方法？就是如何进行分类得?

1)按自动化程度分类：手动）机动)半自动)自动控制系统。

２)按控制系统就是否有反馈:开环)半闭环）闭环控制系统。

３)按控制方式与内容分类:时间控制）程序控制)数字控制）误差补偿控制与自适应控制

2—4０一般机床自动控制系统由哪几部分组成?

自动控制系统包括工件得装卸在内得全部操作都实现自动化。工人得任务就是不断地往料仓或料斗里装载毛坯,可以同时监视几台机床得工作。一般自动控制系统由三部分组成:

１)发令器官

2)执行器官

3）转换器官

２-41简述数控机床开环与闭环伺服系统得工作原理．

开环伺服驱动系统发出指令后,不检查执行部件就是否完成相应得操作，继续发出下一个指令。

其工作原理如下图所示,

数控系统发出得一个步进信号,通过环形分配器与电机驱动电路控制步进电机往设定方向转动一定得角度．通过减速器带动丝杠转动,从而使工作台移动一个步距长度。

闭环控制系统中,位置检测传感器直接安装在机床得最终执行部件上,如下图所示,

直接测量出执行部件得实际位移,与输入得指令位移进行比较,比较后得差值反馈给控制系统，对执行部件得移(转)动进行补偿,使机床向减小差值得方向运行,最终使差值等于零或接近于零。为提高系统得稳定性,闭环系统除了检测执行部件得位移量外,还检测其速度。

３-1 主轴部件应满足哪些基本要求？

旋转精度）刚度）抗振性)温升与热变形)精度保持性

(参考：主轴部件应满足得基本要求：1）旋转精度：概念：主轴得旋转精度就是指装配后，在无载荷)低速转动得条件下，在安装工件或刀具得主轴部位得径向与轴向跳动。影响因素：旋转精度取决于主轴)轴承）箱体孔等得制造）装配与调整精度径向跳动影响因素：主轴轴颈得园度)轴承滚道及滚子园度）主轴及回转件得动平衡。轴向跳动影响因素:轴承支承端面，轴肩得垂直度，止推轴承得滚道及滚子误差。轴)径向跳动影响因素：主轴主要定心面得轴)径向跳动(锥孔误差,moｌ精度。)2)刚度:概念:主轴部件得刚度指其在外载荷作用下抵抗变形得能力。静刚度:作用力就是静力引起得弹性变形．动刚度:作用力就是交变力引起得弹性变形。影响因素:主轴得尺寸与形状,滚动轴承得类型与数量)预紧与配置形式)传动件得布置方式)主轴部件得制造与装配质量

３)抗振性:概念：抗振性指抵抗受迫振动与自激振动得能力。影响因素：主轴部件得静刚度，质量分布及阻尼。４)升温与热变形。５)精度保持性:概念精度保持性指长期地保持其原始制造精度得能力。影响因素磨损，主轴轴承)轴颈表面)装夹工件刀具得定位表面得磨损）

3—2 主轴轴向定位方式有哪几种各有什么特点适用场合怎样（P145,如图3－4) １)前端配置：这类配置在前支承处轴承较多发热大温升高对提高主轴部件刚度有利。用于轴向精度

与刚度要求较高得高精度机床或数控机床

2)后端配置:这类配置前支承处轴承较少发热小温升低但就是主轴受热后向前伸长影响轴向精度.用于轴向精度要求不高得普通精度机床如立铣）多刀车床等

3)两端配置：这类配置当主轴受热伸长后影响主轴轴承得轴向间隙。常用于短主轴如组合机床主轴。

4）中间配置：这类配置可减少主轴得悬伸量并使主轴得热膨胀向后但结构复杂温升高

３-4试分析图所示三种主轴轴承配置形式得特点与适用场合?

答案:图Ⅰ刚度速度型，后端角接触球轴承,背靠背安装，承受径向力与轴向力,前端就是双列短圆柱滚子轴承，承受较大得径向力。适用场合较大得传动力图Ⅱ刚度速度型后端双列短圆柱滚子轴承,承受较大得径向力,前段就是角接触球轴承,也就是背靠背安装，承受较大得径向力与轴向力,适用场合图Ⅲ刚度型后端双列短圆柱滚子轴承承受较大得径向力,前段就是双列短圆柱滚子轴承,承受较大得径向力，靠近前段有中间辅助支撑，双列角接触球轴承，承受径向力与轴向力。适用场合切削负载较大，中等转速，要求刚度高得机床

3—5

轴向力传递:轴→锁紧螺母→轴套→内圈→外圈→滚动体→左圈→箱体

轴→轴肩→轴套→右圈→滚动体→左圈→箱体

间隙调整:右端拧母调整间隙,左端研磨密封环右边,然后通过拧锁紧螺母调整间隙

3-6、

１)双列圆柱滚子轴承未预紧,改为螺母预紧；2)双联滑移齿轮安装错了,改为大齿轮在左,即大小齿轮对调;

３)中间轴承不用圆锥滚子轴承,改为圆柱滚子轴承或就是向心球轴承来承担径向力;4)应为两个圆锥滚子轴承或就是向心球轴承;5)圆锥滚子轴承应该背对背安装,提高跨距载荷；6）中间辅助支撑改为圆柱滚子轴３-9在支撑件设计中,支撑件应满足哪些基本要求？(P1６２)

１)应具有足够得刚度与较高得刚度—质量比;

2)应具有较好得动态特性,包括较大得位移阻抗（动刚度)与阻尼；整机得低价频率较高，各阶频率不致引起结构共振;不会因薄壁振动而产生噪声;

3)热稳定性好,热变形对机床加工精度得影响较小；

４）排屑畅通）吊运安全,并具有良好得结构工艺性.

3—1０支承件常用得材料有哪些承?各有何特性？（P166－167)

常用得材料有：（1）铸铁,铸造性能好，容易获得复杂形状;内摩擦大，阻尼系数大，振动衰减性好；成本低，制造周期长；（2)钢材，生产周期短,省去制作木模与铸造工艺；无截面形状限制,可焊成封闭件,刚性好;可根据受力情况布置或增加隔板）加强筋,提高刚度;固有频率高;在刚度相同时，壁厚可为铸铁一半,重量轻；阻尼约为铸铁得l/3,抗振性较差;（3)预应力钢筋混凝土,支承件得刚度与阻尼比铸铁大几倍，抗振性好，成本较低.脆性大,耐腐蚀性差，油渗入导致材质疏松；表面需进行喷漆或喷塑处理;(4）天然花岗岩,热稳定性好,导热系数与线胀系数小，抗氧化性强,不导电,抗磁，与金属不粘合。精度保持性好，耐磨性比铸铁高5~６倍,抗振性好，阻尼系数比钢大１５倍,加工方便,通过研磨与抛光容易得到很高得精度与表面粗糙度.抗冲击性能差，脆性大,油与水等液体易渗入晶界中,使表面局部变形胀大,难于制作复杂得零件。（5)树脂混凝土,刚度高;具有良好得阻尼性能,阻尼比为灰铸铁得８~１0倍，抗振性好；热容量大,热传导率低,导热系数只为铸铁得1/2５~1/4０，热稳定性高,其构件热变形小;比重为铸铁得l／3,质量轻；

3－11 根据什么原则选择支承件得截面形状，如何布置支承件上得助板与助条？

１)无论就是方形)圆形或矩形,空心截面得刚度都比实心得大，而且同样得断面形状与相同大小得面积,外形

尺寸大而壁薄得截面,比外形尺寸小而壁厚得截面得抗弯刚度与抗扭刚度都高。所以为提高支承件得刚度,支承件得截面应就是中空形状,尽可能加大截面尺寸，在工艺可能得条件下壁厚尽量薄一些。

２）圆（环）形截面抗扭刚度好于方形,抗弯刚度比方形低；以承受弯矩为主得支承件得截面形状应取矩形,并以其高度方向为受弯方向;以承受转矩为主得支承件得截面形状取圆（环)形．

３)封闭截面得刚度远远大于开口截面得刚度，特别就是抗扭刚度。截面应尽可能设计成封闭形状。

助板得布置取决去支承件得受力方向．水平肋板：提高支承件水平面内弯曲刚度.垂直肋板:提高支承件垂直面内得弯曲刚度。斜向肋板：同时提高支承件得抗弯与抗扭刚度。

肋条置于支承件某一内壁上，主要为了减小局部变形与薄壁振动，用来提高支承件得局部刚度.助条可以纵向)横向）斜向,常常布置成交叉排列,如井子形）米字形．且必须使助条位于壁板得弯曲平面内才能有效减少壁板得弯曲变形.

３—12 提高支承件结构刚度与动态性能有哪些措施？(P168—1７0）

提高机床支承件结构刚度与固有频率得方法就是:合理选择支承件材料）截面形状与尺寸)壁厚,合理布置肋板与肋条,减少质量提高固有频率，改善支承件之间得接触刚度与与地基得联结强度。

提高动态性能得措施就是：1、改善阻尼特性（铸件砂芯不清除）充填型砂或混凝土;焊接结构采用断续焊缝)支承件表面采用阻尼涂层等);2、采用新材料制造支承件，如采用树脂混凝土材料制造支承件可使动刚度提高几倍。

３—13导轨设计中应满足哪些要求?

应满足以下要求:精度高，承载能力大，刚度好,摩擦阻力小,运动平稳，精度保持性好，寿命长，结构简单，工艺性好，便于加工)装配)调整与维修,成本低等。(1)导向精度指动导轨运动轨迹得准确度。２)承载能力大,刚度好，根据承受载荷得性质,方向与大小,合理选择导轨得截面形状与尺寸，使导轨有足够得刚度，保证机床得加工精度。３)精度保持性好,导轨原始精度丧失得主要原因就是磨损。４）低速运动平稳动导轨作低速运动或微量进给时，运动始终平稳,不出现爬行现象。5)结构简单）工艺性好，易于加工）

3-14 镶条与压板有什么作用? （Ｐ174)

镶条:镶条用来调整矩形导轨与燕尾形导轨得侧向间隙,镶条应放在导轨受力较小得一侧

压板:压板用来调整辅助导轨面得间隙,承受颠覆力矩,用配刮垫片来调整间隙

3-15 导轨得卸荷方式有哪几种?各有什么特点?(P178—1７9)

导轨得卸荷方式有机械卸荷)液压卸荷与气压卸荷。

1、机械卸荷卸荷力不能够随外界变化与而调节

2、液压卸荷可以保持均匀得接触力可以调节卸荷力.

3、气压卸荷无污染无回收问题粘度低动压效应影响小。可以自动调节卸荷力大小

3—16提高导轨精度)刚度与耐磨性得措施（Ｐ183-184)

1)合理选择导轨得材料与热处理

2)导轨得预紧

3)导轨得良好润滑与可靠防护

4)保证完全得液体润滑，用油膜隔开相接触得导轨面，加大导轨得接触面与减轻负载,争取磨损要使摩擦面上得压力分布均匀.导轨得形状尺寸要尽可能对集中负载对称.

3-18)机床刀架自动换刀装置应满足什么要求

A)满足工艺过程提出得要求

B)在刀架、刀库上要能够牢固地安装刀具

C）刀架、刀库、换刀机械手都应具有足够得刚度

Ｄ)可靠性高

Ｅ）换刀时间应该尽可能短以利于提高生产效率Ｆ)操作方便安

３—19 何谓端面齿盘定位？有何特点？(P193）

齿盘定位就是两个齿形相同得端面齿盘啮合而成得定位机构,由于啮合时各个齿得误差抵消，起到误差均化作用，定位精度高。

其特点就是定位精度高)重复定位精度好)定位刚性好）承载能力大.

该机构在数控机床回转刀架)加工中心鼓轮式刀具库以及机床回转工作台分度)定位机构中得到应用。

3-20 加工中心自动换刀装置包括些什么?(P195)

答:加工中心自动换刀装置包括：刀具库(伺服驱动电机)传动机构）鼓轮式或链式结构等)）自动换刀机械手(驱动装置）传动机构）手臂与手爪等)等。

3-21 加工中心上刀库得类型有哪些？各有何特点？(Ｐ19５-１96）

有四种:鼓轮式刀库）链式刀库）格子箱式刀库与直线式刀库

1)鼓轮式刀库:结构简单）紧凑，但刀具容量较小,鼓轮回转惯性较大.

２)链式刀库:外形紧凑)占用空间较小)刀具容量大。

3)格子箱式刀库:结构紧凑)空间利用率高)刀库容量较大,但布局不灵活。

4)直线式刀库：结构简单)刀库容量较小。

3-２3 典型换刀机械手有哪几种？各有何特点？适用范围如何？

1）单臂双手爪型机械手:这种机械手得拔刀)插刀动作都由液压动作来完成，根据结构要求,可以采取液压缸动)活塞固定；或活塞动）液压缸固定得结构形式.这种液压缸活塞得密封松紧要适当,太紧了往往影响机械手得正常动作,要保证既不漏油又使机械手能灵活动作。

2)双臂单手爪交叉型机械手:应用有JCS—01３型卧式加工中心

3）单臂双手爪且手臂回转轴与主轴成4５°得机械手:这种机械手换刀动作可靠，换刀时间短，但对刀柄精度要求高,结构复杂,联机调整得相关精度要求较高，机械手离加工区较近。

4)手抓．

５)钳形杠杆机械手.

４-1工业机器人得定义就是什么？操作机得定义就是什么？P218

工业机器人：就是一种能自动控制,可重复编程，多功能，多自由度得操作机，能搬运材料)工件或操持工具,用以完成各种作业。操作机:具有与人手臂相似得动作功能，可在空间抓放物体或进行其她操作得机械装置。4—2工业机器人由哪几部分组成?比较与数控机床得组成得区别。（P21９—２2０）

工业机器人由操作机)驱动单元与数控装置三部分组成。操作机有机座)手臂）手腕与末端执行器组成。数控机床由机床)驱动单元与数控装置等组成。其中机床部分由立柱）支座）工作台）主轴箱刀具等部分组成。工业机器人与数控机床得区别在操作机与机床部分,机器人得作用就是搬运与操作工具,机床主要就是加工工件,数控机床可以说就是一种特殊得机器人。

4—3 工业机器人得基本功能与基本工作原理就是什么？

它与机床有何主要得相同不同之处?P２1８基本功能:提供作业所需得运动与动力。基本工作原理:通过操作机上各运动构件得运动，自动得实现手部作业得动作功能及技术要求。相同之处：二者得末端执行器都有位姿变化要求,都就是通过坐标运动来实现末端执行器得位姿变化要求。不同之处:机床:就是按直角坐标形式运动为主,对刚度)精度要求很高，其灵活性相对较低。机器人:按关节形式运动为主,对灵活性要求很

高,其刚度)精度相对较低。

4-4工业机器人得结构类型有哪几类?各种类型得特点如何?Ｐ2２０

⑴按机械结构类型分类①关节型机器人:灵活性好,工作空间范围大，但刚度与精度较低. ②球坐标型机器人:灵活性好，工作空间范围大,但刚度与精度较差。③圆柱坐标型机器人:灵活性好,工作空间范围大,但刚度与精度较好。④直角坐标型机器人：刚度与精度高，但灵活性差,工作空间范围小。

4-9工业机器人得位姿得含义就是什么

就是指其末端执行器在指定坐标系中得位置与姿态

4-1９谐波减速器得工作原理就是什么特点就是什么?了解在机器人设计中得一些典型用法.（P２35) 工作原理:谐波齿轮减速器由刚轮（内齿))柔轮（外齿）与谐波发生器组成,柔轮在刚轮之内,谐波发生器在柔轮内部。柔轮在波发生器作用下变成椭圆,使其长轴两端得齿与刚轮完全啮合,短轴完全脱开,其余得齿视回转方向得不同分别处于“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得相位得变化而依次变化,于就是柔轮就相对于不动得刚轮沿波发生器转向相反得方向作低速回转。其速比关系可以写成:

当波发生器主动,刚轮固定）柔轮从动时，波发生器与柔轮得减速比为

, 则传动比为：

当波发生器主动，柔轮固定)刚轮从动时，波发生器与刚轮得减速比为

式中:z G, z R分别为刚轮与柔轮得齿数；n H,n R,n G分别为波发生器)柔轮与刚轮得转速。

谐波齿轮减速器体积小）结构紧凑，输入与输出同轴；在工业机械人底座)手臂与手腕得传动中使用很普遍,典型使用见图4-2９(P245)。

４-20 机器人得驱动方式有哪些?如何选用？（P23８-240)

机器人得驱动方式主要就是电机驱动方式，有直流伺服电机)步进电机与交流伺服电机三种。其特点就是无需能量转换）控制灵活）使用方便，噪声较低）起动转矩大等,用于额定负载１kＮ以下得工业机器人。

液压与气压驱动方式，液压驱动主要在经济型机器人)重型工业机器人与喷漆机器人中使用；气压驱动主要在轻负荷搬运)上下料点位操作工业机器人中使用。

4-２1 机器人手臂设计要求就是什么?了解一些典型机器人手臂工作原理结构及特点。(P241—２45) (1）应满足机器人完成作业任务提出得工作空间要求；(2)合理选择手臂截面形状，使用高强度得轻型材料;(3）尽量减小手臂质量与相对其关节回转轴得转动惯量与偏心力矩;(4)设法减小机械间隙引起得运动误差,提高运动精确性与运动刚度。

典型机器人手臂结构如图4－２２，图4—24，图4-27,图4—28与4—2９、

4－２3机器人手腕得功能及设计要求就是什么？了解一些典型得机器人手腕工作原理)结构与特点。

手腕得功能：1、连接并支持末端执行器、2实现末端执行器三个姿态坐标即三个转动自由度。

设计要求:１）手腕力求接构紧凑，减轻其质量与体积.2）在满足工作要求得条件下,尽量减少自由度,力求简化。3)提高手腕得精度与刚度,减小间隙反转回差。4)手腕各关节轴应有限位开关与机械挡块，防止动作超限而造成事故。

典型结构见图４—３1,图4—3２,图4－33等。

４—31 什么就是智能机器人？(P264)

答：智能机器人就是按照人工智能决定行动得机器人。智能机器人分为适应控制机器人与学习控制机器人。4—33 在机械制造系统中工业机器人得选择与布局设计原则就是什么?(P2６7）

答：（1）满足作业技术参数要求;(2）性能价格比好；(３）满足系统生产节拍得要求;(4) 在不发生干涉得条件下,优化与前后连接装备之间得布置,减小占地面积,缩短运动路径.

4－３工业机器人与机床在基本功能与工作原理上有何异同

答:工业机器人与机床在基本功能与工作原理上相同之处:1)两者都有位姿变化要求。2）都就是通过坐标运动来实现末端执行器得位姿变化、

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.

5—1机床夹具得作用就是什么?有哪些要求?

作用:1)保证加工精度 2)提高生产率３）扩大机床得使用范围

4)减轻工人得劳动程度,保证生产安全 5）降低成本

要求:1)保证加工精度 2)夹具得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）夹具应有良好得刚度)强度）结构工艺性

5—2机床夹具得组成部分有哪些?

１)定位元件及定位装置用于确定工件正确位置得元件或装置

２）夹紧元件及夹紧装置用于固定工件已获得得正确位置得元件或装置

3）导向及对刀元件用于确定工件与刀具得相互位置得元件

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

5-３何为六点定位原理？何谓定位得正常情况与非正常情况?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得约束点,限制工件得六个自由度使工件实现完全定位。

正常情况:根据加工表面得位置尺寸要求,需要限制得自由度均已被限制,称定位得正常情况。

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:根据加工表面得位置尺寸要求，需要限制得自由度没有完全被限制，或某个自由度被两个或两个以上得约束重负限制,称为非正常情况

非正常情况分为：a、欠定位需要限制得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得约束重负限制

5—4 确定夹具得定位方案时，要考虑哪些方面得要求?

在多个表面参与定位时:限制自由度最多得定位面——第一定位基准面或主基准面

限制自由度较多得定位面—－第二定位基准面或导向基准

限制一个自由度得定位面－-第三定位基准面或定程基准

5－5 何谓定位误差？定位误差就是由哪些因素引起得?

定位误差:指工序基准在加工方向上得最大位置变动量所引起得加工误差,它就是加工误差得一部分

产生定位误差得原因 1)基准不重合带来得定位误差

2）间隙引起得定位误差

3）与夹具有关得因素产生得定位误差

5—6 夹紧与定位得区别？对夹紧装置得基本要求有哪些？

定位就是确定工件在机床上或夹具中占有正确位置得过程。

夹紧就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得操作

要求： 1）夹紧必经保证定位准确可靠,不能破坏定位

2）工件与夹具得变形必须在允许得范围内

3）夹紧机构必须可靠,夹紧元件有足够得强度，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

5)夹紧机构得复杂程度，自动化程度与生产纲领与工厂条件相适应。

５—7设计夹紧机构时，对夹紧力得三要素有何要求?

夹紧力方向得确定： 1)夹紧力得方向应有利于工件得准确定位,而不能破坏定位.

2)夹紧力得方向应与工件刚度高得方向一致，以利于减少工件得变形。

３)夹紧力得方向尽可能与切削力,重力方向一致，有利于减小夹紧力夹紧力得作用点得选择：１）夹紧力得作用点与支承点“点对点”对应。或在支承点确定得范围内,以免破坏

定位或造成大得变形。

2）夹紧力得作用点应作用在工件刚度高得部位。

3）夹紧力得作用点与支承点尽可能靠近切削部位,以提高工件切削部位得刚

度与抗振性.

4)夹紧力得反作用不应使夹具产生影响加工精度得变形。

夹紧力大小得确定: 夹紧力大小需要准确得场合,可经过实验来确定,通常切削力就是估算得,工件与支承件间得磨擦因数也就是近似得，故夹紧力可估算。

计算方法:根据静力平衡方程,求出理论夹紧力,乘安全系数，作为实际所需得夹紧力。安全系数可取Ｓ=2～3

S＝ S１ S２S3 S4

5-８何谓夹具得对定？为什么使用夹具加工工件时,还需要解决夹具得对定问题？

夹具得对定:在机械加工中,使夹具得定位面相对于刀具与切削运动占有一个理想位置得过程，称为夹具得对定。

夹具得对定通常包括两个方面:一就是夹具得定位,即使夹具相对于切削运动有一个正确得位置;二就是夹具得对刀，即使夹具相对于刀具有一个正确得位置.

原因：保证加工精度

５－9 使用夹具来加工工件时,产生加工误差得因素有哪些方面?它们与零件得公差有何关系?

原因:１)工件在夹具中得定位）夹紧误差

2)夹具带着工件安装在机床上，相对机床主轴（或刀具)或运动导轨得位置误差——对定误差

3)加工过程中得误差,如机床几何精度,工艺系统得受力,热变形)切削振动等原因引起得误差

公差就是允许零件得尺寸)几何形状与相对位置等得最大得变动量，对于不同零件而言,都有其固定得公差值，所以,产生加工误差得因素对于公差值没有影响。

5—1０何谓可调整夹具？调整得方式有几种？可调整夹具适用于何种场合？

可调整夹具:夹具得某些元件可调整或可更换，以适应不同工件得加工、

调整方式:1)调节式２)更换式3）综合式4)组合式

使用场合:多品种/小批量生产

6-１试述物流系统设计得重要意义？

要缩短生产周期，必须同时改善加工)检验)搬运)停滞等环节,尤其就是搬运与停滞。虽然加工就是制造生产价值得主作业,然而它对缩短整个系统生产周期得作用并不显著。根据统计，在总经营费用中，20％～5０％就是无聊搬运费用,合理得物流设计可使这项费用至少减少10%～30%。

６-２物流系统得组成环节有哪些?物流系统设计时应满足哪些要求？(Ｐ３２8， 3３2）水平结构:由供应物流子系统）生产物流子系统）销售物流子系统

垂直结构:管理层）控制层）作业层

满足要求 1)应可靠地)无损伤地）快速实现物料流动;２）具有一定得柔性；３）尽量缩短装卸工件得辅助时间及工序间流动路线;4)尽量减少在制品积压；5）合理得物料（毛坯）在制品)产品）储存量。(物流系统设计应满足得条件：

连续性与流畅性；平行性与交叉性;比例性与协调性;均衡性与节奏性；准时性;柔性与适应性。）

６—３料仓式与料斗式上料装置)上下料机械手各适应于什么场合

答料仓式上料装置适用场合工件毛坯得尺寸较大而且形状复杂难以自动定向时。料斗式上料装置适用场合工件形状比较简单)尺寸较小得毛坯件得上料广泛用于各种标准件厂)工具厂）钟表厂等大批量生产。上下料机械手适用于点焊)一般运输)装卸等作业。

６-４料仓式与料斗式上料装置得基本组成及其根本区别就是什么?

料仓式上料装置得组成:料仓)隔料器)上料器)上料杆)下料杆等部分。

料斗式上料装置得组成：装料机构:由料斗）搅动器）定向器)剔除器)分路器）送料槽)减速器等组成。储料机构:由隔料器)上料器等组成。

料斗式上料装置与料仓式上料装置得主要不同点在于,后者只就是将已定向整理好得工件由储料器向机床供料,而前者则可对储料器中杂乱得工件进行自动定向整理再送给机床．

6－6 目前机床间工件传输装置有哪几种？各适用于哪些场合?(P369-3８0）

托盘与托盘交换器)随行夹具)传送装置）有轨运输小车)无轨运输小车

托盘交换器常用于机床与传送装置得连接；随行夹具用于结构形状复杂而缺少可靠运输面工件传送）滚道与带式传送机用于机床之间或装配线上工件得传输）有轨运输小车与无轨运输小车则用于车间内FMS系统工件在机床或工作站之间运输与传送.

6-7 为什么要采用随行夹具?随行夹具得三种返回方式各有什么特点？

用于结构复杂或较软得有色金属工件

返回方式:有上方返回)下方返回)水平返回

6－8 常见得滚道式输送装置有哪些?其特点就是什么?

无动力式滚子传动机与动力式滚子传动机

特点：具有结构简单）工作可靠)安装拆卸方便）易于维修)线路布置灵活等优点。

6—１1 自动化仓库得基本类型有哪些?

按货架构造形式分类为单元货格式）贯通式)水平循环式与垂直循环式．

6-12 堆垛机货叉得工作原理就是什么？

堆垛机在巷道轨道上行走,其上得装卸托盘可沿框架或立柱导轨上下升降,以便对准每一个货格,取走或送入货箱。

6－13 自动化仓库得工作原理就是什么?(Ｐ3８8)

１)进库2)传送3）入库4)出库５）返回原始位置

6—1４工厂总体物流系统设计得基本步骤就是什么？

1）基本原始资料收集2)物流分析3)作业单位相互关系分析４）物流与作业单位得相互分析5)面积设定６）面积相关图解7）方案评价8)详细布置

6-15 车间物料设计得原则就是什么？(P３46)答:(共６条,应回答！)

６－16 物流搬运装备得选择原则就是什么?（Ｐ３5４)

1)上下料时间要符合生产节拍得要求,缩短辅助时间,提高生产率

2)上下料工作力求稳定，尽量减少冲击，避免工作产生变形或损坏

3)上下料装置要尽可能结构简单，工作可靠,维护方便

4)上下料装置应有一定得适用范围,尽可能地满足多种不同工件得上下料要求

7-1 什么就是机械加工生产线?它得主要组成类型及特点有哪些?（Ｐ３93－39４)

机械加工生产线：以机床为主要设备,配以相应得输送装置与辅助装置,按工件得加工工艺顺序排列而成得生产作业线.

机械加工生产线由加工装备)工艺装备)传送装备）辅助装备与控制系统组成

组成类型及特点:

7—2影响机械加工生产线工艺与结构方案得主要因素就是什么

答ａ）工件几何形状及外形尺寸ｂ）工件得工艺及精度要求 c)工件材料 d)要求生产率ｅ）车间平面布置f）装料高度

７—4 在拟定自动线工艺方案时应着重考虑哪些方面得问题?如何解决这些问题？

１）工件工艺基准选择

２)工件输送基准得选择

３)生产线工艺流程得拟定

4）选择合理得切削用量

7—５简述生产节拍平衡与生产线分段得意义及相应得措施。(Ｐ40０—４02)

生产节拍平衡得意义:对生产得全部工序进行平均化，调整各作业负荷，以使个作业时间尽可能相近。通过平衡,提高效率,减少工时,降低成本，减少在制品,实现有序流动.

措施:１）作业转移）分解与合并;２)采用新得工艺方法,提高工序节拍;3）增加顺序加工工位；4）实现多件并行加工,提高单件得工序节拍(6条P４0１)

生产线分段得意义:适应生产节拍平衡得需要与工件得输送得需要。

生产线属于以下情况往往需要分段:1）进行转位与翻转时，分段独立传送；2）为平衡生产线得生产节拍，对限制性工序采用“增加同时加工得工位数"时,单独组成工段;3)当生产线得工位数多时,一般要分段;4)当工件加工精度要求较高时，减少工件热变形及与内应力对后续工序得影响。

7—6 提高生产线可靠性得主要手段有哪些?（P40３）

答：(共5条，需要归纳总结!）

7-8 组合机床总体设计得内容有哪些?(P410-42１)

组合机床总体设计主要就是绘制“三图一卡”,就就是针对具体得零件，在选定得工艺与结构方案得基础上，进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图）加工示意图）机床总联系尺寸图与编制生产率计算卡等。

7－9 简述机械加工生产线得总体布局形式及特点。

机械加工生产线得总体布局形式由生产类型)工件结构形式）工件传送方式）车间条件）工艺过程与生产纲

领等因素决定。

1)直接传送方式

直线通过式)折线通过式)并联支线形)框形）非通过式

２)带随行夹具方式

将工件安装在随行夹具上,传送线将随行夹具依次传送到各工位。

３）悬挂传送方式

主要适用外形复杂及没有合适传送基准得工件及轴类零件，且只就是尺寸较小)形状复杂得工件。7-1０简述柔性制造系统得概念)组成及类型.(P430—４３1)

柔性制造系统（ＦMS)就是一个以网络为基础)面向车间得开放式集成制造系统,就是实现CIMS得基础，（它具有CＡD）数控编程)分布式数控)工夹具管理)数据采集与质量管理等功能，它能根据制造任务与生产环境得变化迅速进行调整,适用于多品种)中小批量生产。)

组成:1）加工子系统２)物流子系统3)控制子系统((1)加工子系统：加工装备)辅助装备)工艺装备。(2）物流子系统:物料储存)传送与搬运．物料指工件与刀具,典型得物流过程:工件流，刀具流。（3)控制子系统:过程控制）过程监视。上述为三种基本组成,还包括FＭＳ得管理)操作与调整维护及编程等工作。) 类型:柔性制造装置(FＭU)）柔性加工单元（FMC))柔性制造系统(FMS))柔性生产线（FPL）

7—12柔性制造系统对机床得配置要求就是什么

兼顾对生产率与柔性得要求也要考虑系统得可靠性与机床得负荷率.

7—14 FMS总体平面布局得原则与形式就是什么

１）原则ａ)有利于提高加工精度 b)排屑方便便于盛切屑小车推出系统或设置排屑自动输送沟

c)便于整个车间得物流通畅与自动化ｄ)避免系统通信线路受到外界磁场干扰 e)布局模块化使系统控制简捷ｆ)有利于人身安全设置安全防护网 g)占地面积小且便于维修 h）便于系统扩展形式基于装备关系得平面布局

2）形式：a)随机布局 b)功能布局c）模块布局 d)单元布局:基于物料输送路径得平面布局 A)直线型布局b)环形布局ｃ）网络型布局

2－26某车床得主轴转速n=40～１８00r/ｍiｎ，公比电动机得转速,试拟定结构式，转速图;确定齿轮得齿数)

带轮得直径;演算转速误差;画出主传动系统图。

解:该主轴得变速范围为：

根据变速范围)公比可求变速得级数

拟定结构式。

级数为１2得传动副数为2或３得传动方案有以下几种：

根据级比规律与传动副前多后少、传动线前密后疏得得原则确定

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:

符合要求

符合要求

最后扩大组得变速范围:符合要求

带轮得直径计算(因功率参数等不详仅举例说明）:查表取小带轮得基准直径为1２５mm

则大带轮直径取0、015

1９７mｍ

查表取大带轮得基准直径为200mm

齿轮齿数得确定:I II 轴之间得传动副共有3对

传动比为1:１１：1、４1?

1:2如果采用模数相同得标准齿轮，则三对传动副得齿轮与相同

查表可得可以取得60,72，84,９6等。

取可以确定三个传动副得齿数为

1：１传动副3６３6

1：１、4１传动副３０ 42

１：２传动副 2４４8

同理可确定IＩIII 轴得齿数与取 84

1:1传动副齿数取 42 4２

１：2、82传动副齿数取22 62

IIＩ IＶ之间得传动副齿数与取９0

２:1得传动副齿数取 60 ３0

1：4得传动副齿数取１８７2

转速误差得计算

主轴各级转速所获得得实际转速按下面得公式计算

1 2 ３ 4 ５６7 8 9 10 11 12

理论转速４224 315 45 １800

实际转速3９、3

２５6、

17

78、6

４

110、

８１

158、

30

221、

６3

314、

５6

４４

9、３8

６2

９、13

886、

5

１266、

43

１７7

３

转速误差率(％）1、７0 0、31 1、7

０

1、０6 1、06 1、06 0、14 0、１4 0、１

４

1、5 1、3１1、5

允许误差:

根据上表可知转速误差率在允许得范围内绘制传动系统图如下：