机械制造装备设计作业题及答案

1-1.机床应满足哪些基本要求？何谓人机关系？
答：机床应满足的要求：
（1）工艺范围：是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、形状和尺寸范围，能完成的工序种类等。

（2）加工精度：是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。

机床的精度分为三级：普通精度机床、精密机床、高精度机床。

（3）生产率和自动化：机床的生产率是指机床在单位时间内所能加工的工件数量。

机床的自动化分为大批量生产自动化和单件、小批量生产自动化。

（4）可靠性：是指机床在整个使用寿命期间完成规定功能的能力。

它是一项重要的技术经济指标。

人机关系：
机床能符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件；能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。

1-2.机床设计的内容和步骤是什么？
答：一、总体设计：a.掌握机床的设计依据；b.工艺分析；c.总体布局；d.
确定主要的技术参数；
二、技术设计：根据已确定的主要技术参数设计机床的运动系统，画出
传动系统图；
三、零件设计及资料编写；
四、样机试制和试验鉴定：零件设计完成后，应进行样机试制，样机试制后，进行空车试运转。

1-4.机床分配运动的原则是什么？传动形式如何选择？
答：机床分配运动的原则：
（1）将运动分配给质量小的零部件；
（2）运动分配应有利于提高工件的加工精度；
（3）运动分配应有利于提高运动部件的刚度；
（4）运动分配应视工件形状而定。

传动形式如何选择：
机床传动的形式有机械传动、液压传动等。

机械传动靠滑移齿轮变速，变速级数一般少于30级，传动功率大，变速范围较广，传动比准确，工作可靠，广泛用于通用机床中，尤其是中小型机床中。

缺点是有相对转速损失，工作中不能变速。

液压无极变速传动平稳，运动换向冲击小，易于实现直线运动，适用于刨床、拉床、大型矩台平面磨床等机床的主运动中。

机床进给运动的传动多采用机械传动或液压无极传动。

数控机床进给运动采用伺服电动机——齿轮传动——滚珠丝杠副传动。

设计时应根据具体情况，以满足使用要求为原则，合理选定。

1-5.机床的尺寸参数包括哪些参数？如何确定？
答：尺寸参数：主参数（代表机床的规格大小）、第二主参数、其他重要尺寸。

如何确定：
主参数：摇臂钻床的主参数(最大钻孔直径)为：25、40、63、80、100、125mm；
卧式车床是以床身上被加工工件的最大回转直径作为主参数；
齿轮加工机床是最大工件直径；
外圆磨床和无心磨床是最大磨削直径；
龙门刨床、龙门铣床、升降台铣床和矩形工作台的平面磨床是工作台工作面宽度；
卧式铣镗床是主轴直径；
立式钻床和摇臂钻床是最大钻孔直径；
牛头刨床和插床是最大刨削和插削长度(以上单位均为nm)；
也有的机床不用尺寸作为主参数，如拉床的主参数是额定拉力等。

专用机床的主参数，一般以与通用机床相对应的主参数表示。

第二参数：是为了更完整地表示机床的工作能力和加工范围，在主参数后面标出另一参数值、称为第二主参数。

如最大工件长度、最大跨度和最大加工模数等如车床的第二主参数是最大工件长度；
铣床和龙门刨床是工作台工作面长度；
摇臂钻床是最大跨距等。

其他重要尺寸：包括与工件、工、夹、量具、机床结构有关的参数。

与工件主要的有关参数，如卧式车床最大加工工件长度、刀架上最大加工直径、主轴孔允许通过的最大棒料直径等；
摇臂钻床还要确定主轴下端面到底座间的最大和最小距离，其中包括了摇臂的升降距离和主轴的最大伸出量等；
龙门铣床还应确定横梁的最高和最低位置等；
与工、夹、量具有关的参数，如卧式车床的主轴锥孔。

2-1.何谓转速图中的一点三线？机床的转速图表示什么？
答：一点三线：一点是转速点；三线是主轴转速线、传动轴线、传动线；转速图表示：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？
答：结构式表示级比规律，结构网表示机床的传动路线传动比的相对关系。

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?
答：乘积Rn=r1.r2.r3……rn-1 Rn=级数的Z-1次方
2-4. 等比传动系统中，各变速组的级比指数有何规律？
答：X0=1 X1=P0 X2=P0.P1 Xj=P0.P1…P(j-1)
2-5.拟定转速图的原则有哪些？
答：（1）传动顺序前多后少（2）扩大顺序前密后疏（3）最小传动比前缓后急。

2-6. 机床转速图中，为什么要有传动比限制，各变速组的变速范围是否一定在限定的范围内，为什么?
答：在设计机床传动时，为防止传动比过小造成从动齿轮太大，增加变速箱的尺寸，限制最小传动比；为减少振动，提高传动精度，限制最大传动比。

2-7.机床传动系统为什么要前多后少、前疏后密，前缓后急？
答:前多后少：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，应尽量使前面的传动件多一些。

前密后疏：变速组j的变速范围是。

在公比一定的情况下，只有控制xj（pj-1）的大小，才能使变速组的变速范围不超过允许值。

传动副数多时，级比指数应小一些。

考虑到传动顺序中有前多后少的原则，扩大顺序应采用前密后疏的原则。

前缓后急：为使更多的传动件在相对高速下工作，减少变速箱的结构尺寸，最小传动比应采取前缓后急的原则。

此外，由于制造安装等原因，传动件工作中有转角误差，采用前缓后急原则，有利于提高传动链末端执行件的旋转精度。

2-11．某机床的主轴转速为n=100~1120r/min，转速级数Z=8，电动机转速n m=1440r/min，试拟定结构式，画出转速图和传动系统图。

3-1.为什么对机床主轴要提出旋转精度、刚度、抗振性、温升及耐磨性要求？
答：
3-5.提高主轴刚度的措施有哪些?
答：书上P80 （2）、（3）
3-7.怎样根据机床切削力的特性选择主轴滚动轴承的精度？答：书上P66
3-13.试述铸铁支承件、焊接支承件的优缺点，并说明其应用范围。

答:铸铁：优点-铸造性能好，容易得到复杂形状，且阻尼大，有良好的抗振性能，成本低。

缺点-铸件需要木模芯盒，制造周期长，有时产生缩孔、气泡等缺陷，成本高。

铸造支承件要进行时效处理，以消除内应力。

应用范围：成批生产
焊接：优点-制造周期短，不用制作木模，支撑件可制成封闭结构，刚性好，
便于产品更新和结构改进，刚度要求相同时，钢板焊接床身的壁厚比铸铁床身减少1/2，质量减轻20%~30%。

缺点-抗振性能差。

应用范围：
3-15.支承面截面形状的选用原则是什么？
答：（1）空心截面比实心截面的惯性矩大；（2）方形截面比圆形截面的抗弯刚度大，而抗扭刚度低；（3）不封闭截面的刚度远小于封闭的截面刚度。

3-16.怎样补偿不封闭支撑件的刚度损失？
答：（1）根据支承件受力情况合理的选择材料、截面形状、尺寸、壁厚，合理的布置肋条和肋板；（2）提高阻尼特性，采用新材料制造支承件。

3-28.滚珠丝杠有什么特点？应用于什么场合？试述滚珠丝杠消除轴间间隙的方法。

答：特点：1）传动效率高，摩擦损失小；2）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；3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高；4）有可逆性；5）磨损小，使用寿命长；6）制造工艺复杂；7）不能自锁。

应用场合:1.一端固定，一端自由:用于短丝杠和竖直丝杠；
2.一端固定，一端简支：用于较长的卧式安装丝杠；
3.两端固定：用于长丝杠或高转速，要求高抗压刚度场合。

方法：1.垫片调隙式；2.齿差调隙式；3.螺纹调隙式。