机械制造装备设计总复习

机械制造装备设计总复习2014.5.13考试题型：一、选择题（每题2分，10题，共20分）二、分析问答题（每题4分，8题，共32分）三、分析计算题（5题，共48分）（1*8+4*10）第一章机械制造及装备设计方法一、机械制造装备的发展趋势----P3-51、向高效、高速、高精度方向发展2、多功能复合化、柔性自动化的产品成为发展的主流3、实施绿色制造与可持续发展战略4、智能制造技术和智能化装备有了新的发展二、机械制造装备的主要功能----P6-10一般的功能要求：（1）加工精度方面的要求（2）强度、刚度和抗振性方面的要求（3）加工稳定性方面的要求（4）耐用性方面的要求（5）技术经济方面的要求与其他工业装备相比，特别强调应满足的要求：（1）柔性化（2）精密化（3）自动化（4）机电一体化（5）节材（6）符合工业化工程要求（7）符合绿色工程要求相关要求的含义：如柔性化包含产品结构和功能两个方面三、机械制造装备组成及分类：P10-151）加工设备2）工艺装备3）仓储输送装备4）辅助设备1）加工装备：金属切削机床、特种加工机床、锻压机床金属切削机床1.按机床的加工原理：车床、铣床、钻床、磨床、镗床等2.按机床的使用范围：通用机床、专用机床、专门化机床特种加工机床例如：电加工机床、超声波加工机床、激光加工机床等锻压机床主要包括：锻造机、冲压机、挤压机和轧制机。

2）工艺装备各种刀具、模具、夹具、量具等总称为工艺装备。

刀具：车刀、刨刀、铣刀、钻头、丝锥、齿轮滚刀、拉刀等；模具（加工业每年模具消耗价值是各种机床总价值的五倍）如：粉末冶金模具；塑料模具；压铸模具；冷冲模具；锻压模具夹具按机床分：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具等按用途分：通用夹具、专用夹具、组合夹具和随行夹具量具：千分尺、百分尺、量规、量块等。

3）仓储输送装备主要包括：仓储、物料传送装置、机器人等。

仓储：立体仓库等；物料传送装置：用于流水线或自动线中；自动装载小车AGV机床上下料装置4）辅助设备主要包括：清洗机和排屑装置等装备。

第二章金属切削机床设计一、机床的运动分类----P65-661、按运动的性质分类：直线运动和回转运动2、按运动的功能分类：成形运动和非成形运动机床的成形运动：主运动和进给运动主运动：速度高、消耗功率大；完成金属的切除任务。

进给运动：速度低、消耗功率小；完成表面几何形状的生成，即母线和导线的生成。

3、按运动之间的关系分类：独立运动和复合运动独立运动：与其它运动之间无严格关系要求复合运动：与其他运动之间有严格关系要求二、机床的运动功能的描述方法----P67-691、机床运动功能式运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线或回转运动）、功能（主运动、进给运动、非成形运动，分别用下标p，f，a表示）及排列顺序，左边写工件用W表示；右边写刀具用T表示，中间写运动。

按运动顺序排列，并用“/”分开。

•车床的运动功能式为：W/C p Z f X f/T•升降台式铣床的运动式为：W/X f Y f Z a C p/T2、机床运动原理图•运动功能图是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，是机床传动系统设计的依据。

•掌握图2-4各类机床的运动原理a ）车床b ）铣床c ）刨床d ）外圆磨床e ）摇臂钻床f ）镗床g ）滚齿机h ）插齿机i ）直齿锥齿轮刨齿机 j ）弧齿锥齿轮铣齿机三、机床主要参数的设计----P79-87机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，基本参数可包括尺寸参数、运动参数和动力参数。

机床主参数是代表机床规格大小即反映机床最大工作能力的一种参数，有些机床还规定有第二主参数。

•尺寸参数（结构参数）--机床的主要结构尺寸参数：包括与被加工零件有关的尺寸和标准化工具或夹具的安装面尺寸•运动参数是指机床的执行机构（入主轴、刀架、工作台等）的运动速度。

包括主运动参数、进给运动参数。

•动力参数包括电动机的功率，液压缸的牵引力，液压马达，伺服电动机或步进电动机的额定转矩等。

•动力参数可以通过调查、实验、计算的方法进行确定。

四、主传动系设计----P89—P1171、主传动系的传动方式----P89—90•集中传动方式：主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内。

其特点是：结构紧凑，便于集中操作，安装调整方便。

•分离传动方式：主传动系中的大部分传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中。

其特点是：变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传给主轴。

有利于提高机床的工作精度。

2、转速图—图2-13传动系统图及转速图•如图中主轴转速180r/min的传动路线：电动机1440r/min—126/256—36/36—42/42—18/72—180r/min•转速图中：竖直线代表传动系统的各轴，水平线代表各级转速•横直线与竖直线的相交点（用圆圈表示），用来代表各轴的转速•相邻两轴之间的相应转速的连线：传动副的传动比•传动比的大小以连线的倾斜方向和倾斜度表示3、结构式----P90—92•结构式：变速组的级比是指主动轴上同一点传往被动轴相邻两个传动线的比值，用φX i表示。

级比φX i中的指数值X i值称为级比指数，相当于上述相邻两传动线与被动轴交点之间相邻的格数。

•结构式：专门用来表示变速系统特性的式子。

如：12=31x23x26•12---主轴转速级数•3、2、2--变速组的传动副数和传动顺序p0＝3，p0＝2，p0＝2•1、3、6—各变速组级比指数x0=1,x1 =3,x2 =3•31--基本组x0=1，p0＝3•23--第一扩大组, x1＝3、p1＝2•26--第二扩大组，x 2=6，p2= 24、扩大传动系变速范围的方法----P97—981）增加变速组2）采用背轮机构3）采用双公比的传动系4）采用分支传动5、主轴及各传动轴和齿轮的计算转速----P102—104机床的功率转矩特性率或扭矩与转速之间的关系，称为主轴的功率或扭矩特性。

•主轴从n max到计算转速n j之间，主轴应能传递电动机全部功率，这个工作范围称为恒功率传动，扭矩随转速增加而减少。

•从n j至n min的各级转速所传递的扭矩等于在n j工作时的扭矩，是该机床的最大传递扭矩，这个工作范围称为恒扭矩传动，所传递的功率则随转速的减低而减少。

•变速传动系中的传动件包括轴和齿轮，它们的计算转速可根据主轴的计算转速和转速图确定。

确定的顺序是先定出主轴的计算转速，再顺次由后往前，定出各传动主轴的计算转速，然后再确定齿轮的计算转速。

•表2-9：各类机床主轴的计算转速（经验公式）•中间传动件（包括轴上的传动件）的计算转速，取主轴传递全功率时，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。

•掌握书上104页的例题2-1的计算方法及思路举例：X62W计算转速Z=18，n j =n1 Z/3-1=30*1.2518/3-1=30*1.255=95Ⅳ-Ⅴ：最小齿数齿轮z17,由95→375；Ⅲ-Ⅳ：最小齿数齿轮z13,由118→300Ⅱ-Ⅲ：最小齿数齿轮z17,由300→695；Ⅰ-Ⅱ：最小齿数齿轮z1，由1450→1450主轴转速95r/min的传动路线：电动机1450r/min—z1/z2—z3/z4—z11/z12—z17/z18—95r/min五、进给系统设计----P117-1271、进给传动系的特点----P118—119•进给传动是恒转距传动•进给传动系中各传动件的计算转速是其最高转速•进给传动的转速图为前疏后密结构•进给传动的变速范围•进给传动系采用传动间隙消除机构•快速空程传动的采用•微量进给机构的采用2、滚珠丝杠螺母机构的工作原理和特点----P125工作原理：滚珠丝杠是将旋转运动转换成执行件的直线运动的运动转换机构，它由螺母、丝杠、滚珠、回珠器、密封环等组成。

特点：滚珠丝杠的摩擦系数小，传动效率高。

应用：如CA6140丝杆系统，铣床工作台进给系统六、机床控制系统设计----P128--1381、机床控制方式—P129—138（1）按自动化程度分类：手动、机动、半自动和自动控制系统（发令、执行和转换器官）。

（2）按控制系统有否反馈分类：开环、半闭环和闭环控制系统。

（3）按控制方式和内容进行分类：时间、程序、数字、误差补偿和自适应控制。

2、控制原理----P129—138（掌握2-3种控制方式的控制原理）•时间控制——时间控制是按时间顺序发出控制机床各工作部件动作的指令，是属于开环控制。

•程序控制——固定程序、插销板可变程序、可编程控制•数字控制——开环伺服驱动系统、闭环控制系统、半闭环控制系统•误差补偿控制——采用误差补偿措施对加工中出现的不同误差，进行补偿补偿方式可以是机械方式、也可以是程序方式•自适应控制——根据目标函数和约束条件进行优化，对加工过程相关参数进行控制，使加工始终处于最佳状态中进行。

第三章典型部件设计一、主轴部件设计1、主轴部件应满足的要求，这些要求的影响因素有哪些？P142—143旋转精度——指机床在无载荷、手动或低速转动的条件下，主轴前端安装刀具或工件的基准面上所测得的径向圆跳动和端面圆跳动。

旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔的制造、装配和调整精度。

刚度——指主轴部件承受外载荷时抵抗变形的能力。

主轴部件的刚度受主轴的此村和形状，滚动轴承的类型、数量、预紧和配置方式、传动件的布置方式、主轴部件的制造精度和装配质量等影响。

抗振性——指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳地运转的能力。

影响主轴部件抗振性的主要因素是主轴部件的静刚度、阻尼特性和固有频率等。

刚度和阻尼比越大越不容易产生振动。

温升和热变形——主轴部件工作时由于摩擦和搅油等耗损而产生热量，出现温升。

温升使主轴部件的形状和位置发生畸变，称之为热变形。

影响主轴部件温升、热变形的主要因素是轴承的类型和布置方式；轴承预紧力大小；润滑方式和散热条件等。

精度保持性（主要是耐磨性）——是指其长期保持原始精度的能力，即精度的保持性。

对耐磨性影响较大的因素有主轴、轴承的材料、热处理方法、轴承类型及润滑防护措施等因素。

2、推力轴承位置配置形式P145（1）前端配置（2）后端配置（3）两端配置（4）中间配置3、主轴材料选择的依据P147选材依据载荷类型、耐磨性、热处理方法材料选择：强度X 刚度X 耐磨性√热处理后的变形√常用的如45钢或60号钢价格便宜4、主轴的主要结构参数？为何制成空心？主轴的结构主要取决于主轴上所安装的刀具、夹具、传动件、轴承等零件的类型、数量、位置和安装定位方法等。

轴的设计取决于刚度，而不是强度。

主轴的整体结构是空心阶梯轴，外径从前端到尾部逐渐减小，空心是出于刚度考虑及安放刀具或零件。

主轴结构尺寸：前轴颈直径：D1；内径：d；前端的悬伸量：a；主轴跨距：L；5、典型的主轴轴承配置形式P151主轴轴承的配置型式应根据刚度、转速、承载能力、抗振性和噪声等要求来选择。