《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案

《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案

《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案

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？

柔性化精密化自动化机电一体化节材节能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？

柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。

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。

1-7 对机械制造装备如何进行分类？

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。

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？

类型：创新设计、变型设计和模块设计

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?

系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和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、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。

优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。

2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。

3）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）为开展变型设计提供技术基础

缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择所需的产品，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需求。另一方面有些功能还可能冗余。

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

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

2-1 机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么?

工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠性、造型与色彩2-4机床系列型谱的含义是什么？

为了以最少的品种规格，满足尽可能多用户的不同需求，通常是按照该类机床的主参数标准，先确定一种用途最广、需要量较少的机床系列作为“基型系列”，在这系列的基础上，根据用户的需求派生出若干种变型机床，形成“变型系列”。“基型”和“变型”构成了机床的“系类型谱”。

2-5机床的基本工作原理是什么？

通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和尺寸。

2-7 工件表面发生线的形成方法有哪些？

轨迹法、成形法、相切法、展成法

2-20 机床的主参数及尺寸参数根据什么确定？

通用机床的主参数和主参数系列国家已制订标准，设计时可根据市场的需求在主参数系列标准中选用相近的数值。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，一般也参照类似的通用机床主参数系列选取。

2-23 机床主传动系都有哪些类型？由哪些部分组成？

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。

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：

6

3122312⨯⨯=

4

5811162231456390121800r

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(12

ε-=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

1 2 3 4 5 12 理论转速 40 56 80 112 160 1800 实际转速 39.32 56.17 78.64 110.81 158.30 1773

转速误差率（%）

1.70

0.31

1.70

1.06

1.06

1.5

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

4

5811162231456390121440r 电

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I I I