1、精選優質文檔-傾情為你奉上1-1 為什么說機械制造裝備在國民經濟發展中起著重要的作用？ 制造業是國民經濟發展的支柱產業，也是科技技術發展的載體及使其轉化為規模生產力的工具和橋梁。裝備制造業是一個國家綜合制造能力的集中表現，重大裝備研制能力是衡量一個國家工業化水平和綜合國力的重要標準。1-2 機械制造裝備與其他工業化裝備相比，特別強調應滿足哪些要求？為什么？ （需要看教材確認答案） 1)柔性化 精密化 自動化 機電一體化 節材節能2)符合工業工程要求 符合綠色工程要求1-3 柔性化指的是什么？試分析組合機床、普通機床、數控機床、加工中心和柔性制造系統的柔性化程度。其柔性表現在哪里？ 1)柔性化有

2、倆重含義：產品機構柔性化和功能柔性化。2)數控機床、柔性制造單元或系統具有較高的功能柔性化程度。在柔性制造系統中，不同工件可以同時上線，實現混流加工。組合機床其柔性表現在機床可進行調整以滿足不同工件的加工。1-6機械制造裝備的機電一體化體現在哪些方面？可獲得什么好處？1)機械制造裝備的機電一體化體現在：其系統和產品的通常結構是機械的，用傳感器檢測來自外界和機器內部運行狀態的信息，由計算機進行處理，經控制系統，由機械、液壓、氣動、電氣、電子及他們的混合形式的執行系統進行操作，使系統能自動適應外界環境的變化，機器始終處于正常的工作狀態。2)好處：1.對機器或機組系統的運行參數進行巡查和控制；2.對

3、機器或機組系統工作程序的控制；3.用微電子技術代替傳統產品中機械部件完成的功能，簡化產品的機械結構。1-7 對機械制造裝備如何進行分類？ 1)加工裝備：采用機械制造方法制造機器零件的機床。2)工藝裝備：產品制造是用的各種刀具、模具、夾具、量具等工具。3)倉儲運輸裝備：各級倉庫、物料傳送、機床上下料等設備。4)輔助裝備：清洗機和排屑裝置等設備。1-8工業工程指的是什么？如何在設計機械制造裝備時體現工業工程的需求？1)工業工程:是對人、物料、設備、能源和信息能組成的集成系統進行設計，改善和實施的一門科學。2)產品設計符合工業工程的需求：在產品開發階段，充分考慮結構的工藝性，提高標準化、通用化程度，

4、以便采用最佳的工藝方案，選擇最合理的制造設備，減少工時和材料的消耗；合理地進行機械制造裝備的總體布局，優化操作步驟和方法，減少操作過程中工人的體力消耗；對市場和消費者進行調研，保證產品合理的質量標準，減少因質量標準定得過高造成不必要的超頻工作量。1-9 機械制造裝備設計有哪些類型？他們的本質區別是什么？ 1)類型：機械制造裝備設計包括創新設計、變形設計、模塊化設計；2)本質區別：創新設計：一般需要較長的設計開發周期，投入較大的研制開發工作量；變型設計：變型設計不是孤立無序的設計，而是在創新設計的基礎上進行的；模塊化設計：對一定范圍內不同性能，不同規格的產品進行功能分析，劃分一系列的功能模塊，而

5、后組合而成的；1-12 哪些產品宜采用系列化設計方法？為什么？有哪些優缺點? （再看教材確認） 1)系列化設計方法是在設計的某一類產品中，選擇功能、結構和尺寸等方面較典型產品為基型，運用結構典型化、零部件通用化、標準化的原則，設計出其他各種尺寸參數的產品，構成產品的基型系列。2-1)優點 1）用較少品種規格的產品滿足市場較大范圍的需求。 2）可以減少設計工作量，提高設計質量，減少產品開發的風險，縮短產品的研制周期。 3）可以壓縮工藝裝備的數量和種類，有助于縮短產品的研制周期，降低生產成本。 4）零備件的種類少，系列中的產品結構相似，便于進行產品的維修，改善售后服務質量。 5）為開展變型設計提供

6、技術基礎2-2)缺點: 用戶只能在系類型譜內有限的品種規格中選擇所需的產品，選到的產品，一方面其性能參數和功能特性不一定最符合用戶的需求。另一方面有些功能還可能冗余。1-13系列化設計時主參數系列公比的選取原則是什么？公比選得過大或過小會帶來哪些問題？1)選取原則:產品的主參數應盡可能采用優先數系。2)主參數系列公比如選得較小，則分級較密，有利于用戶選到滿意的產品，但系列內產品的規格品種較多，系列化設計的許多優點得不到充分利用；反之，則分級較粗，系列內產品的規格品種較少，可帶來系列化設計的許多優點，但為了以較少的品種滿足較大使用范圍內的需求，系列內每個品種產品應具有較大的通用性，導致結構相對復

7、雜，成本會有待提高，對用戶來說較難選到稱心如意的產品。1-15 設計的評價方法很多，結合機械制造裝備設計，指出哪些評價方法極為重要，為什么？1)評價方法：技術經濟評價、可靠性評價、人機工程學評價、結構工藝性評價、產品造型評價、標準化評價2)對于機械制造裝備設計，這六種評價方法按重要程度由高向低排隊一般是：可靠性評價、人機工程學評價、結構工藝性評價、標準化評價、技術經濟評價、產品造型評價。其原因是機械制造裝備投資較大，使用周期較長。為了保證產品質量、降低成本、提高可靠性和競爭能力，六種評價都是不可缺少的。可靠性評價對產品質量與可靠性進行評價；人機工程學評價產品設計在人機工程方面的合理性；結構工藝

8、性評價是對產品結構便于加工制造的性能進行評價，以降低生產成本，縮短生產時間；技術經濟評價綜合評價產品技術的先進性和經濟的合理性；標準化評價是在標準化方面對產品進行評價；而產品造型評價是對產品的外觀設計的合理性和新穎性進行評價。1-16有些方案的技術評價較高，但經濟評價一般或不好，有些方案可能是相反的情況，如何對這些方案進行綜合評價？設計方案的技術評價Tj和經濟評價Ej經常不會同時都是最優，進行技術和經濟的綜合評價才能最終選出最理想的方案。技術經濟評價TEj有兩種計算方法：1)當Tj和Ej的值相差不太懸殊時，可用均值法計算TEj值，即TEj=（Tj+Ej）/2。2)當Tj和Ej的值相差很懸殊時，

9、建議用雙曲線法計算TEj值，即TEj=根號（Tj+Ej）。技術經濟評價值TEj越大，設計方案的技術經濟綜合性能越好，一般TEj值不應小于0.65。1-17可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指標？它們之間有哪些數值上的聯系？1)概念：可靠性是指產品在規定的條件下和規定的時間內，完成規定任務的能力。2)可靠性的衡量指標有：可靠度R(t)、累計失效概率F(t)、失效率、平均壽命和平均無故障工作時間、可靠壽命、維修度、修復率、平均修復時間等（P37-38）3)這些可靠性衡量指標之間在數值上都與時間t相關聯, F(t)=1-R(t)。1-18 從系統設計的角度，如何提高產品的可靠性？1)從系統設計角度，

10、提高產品可靠性要提高其組成各單元的可靠性水平，因此要進行系統和單元可靠性的預測。（P39）2)此外要將系統可靠性指標合理分配到各組成單元中，明確各組成單元的可靠性設計要求。（P42）2-1 機床設計應滿足哪些基本要求？其理由是什么? 機床設計應滿足如下基本要求：1）工藝范圍，機床工藝范圍是指機床適應不同生產要求的能力，也可稱之為機床的加工功能。機床的工藝范圍直接影響到機床結構的復雜程度、設計制造成本、加工效率和自動化程度。 2）柔性，機床的柔性是指其適應加工對象變化的能力，分為功能柔性和結構柔性；3）與物流系統的可接近性，可接近性是指機床與物流系統之間進行物料（工件、刀具、切屑等）流動的方便程

11、度； 4）剛度，機床的剛度是指加工過程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相對于工件在影響加工精度方向變形的能力。剛度包括靜態剛度、動態剛度、熱態剛度。機床的剛度直接影響機床的加工精度和生產率； 5）精度，機床精度主要指機床的幾何精度和機床的工作精度。機床的幾何精度指空載條件下機床本身的精度，機床的工作精度指精加工條件下機床的加工精度（尺寸、形狀及位置偏差）。 6）噪聲；7）、自動化；8）、生產周期；9）生產率，機床的生產率通常是指單位時間內機床所能加工的工件數量來表示。機床的切削效率越高，輔助時間越短，則它的生產率越高。 10）成本，成本概念貫穿在產品的整個生命周期內，包括設計、制造、包裝、運輸、

12、使用維護、再利用和報廢處理等的費用，是衡量產品市場競爭力的重要指標； 11）可靠性，應保證機床在規定的使用條件下、在規定的時間內，完成規定的加工功能時，無故障運行的概率要高。 12）造型與色彩，機床的外觀造型與色彩，要求簡潔明快、美觀大方、宜人性好。應根據機床功能、結構、工藝及操作控制等特點，按照人機工程學要求進行設計。2-2機床設計的主要內容及步驟是什么？一般機床設計的內容及步驟大致如下:1)總體設計:機床主要技術指標設計：包括工藝范圍 運行模式，生產率，性能指標，主要參數，驅動方式，成本及生產周期。總體方案設計包括運動功能設計，基本參數設計，傳動系統設計，傳動系統圖設計，總體結構布局設計，

13、控制系統設計。總體方案綜合評價與選擇；總體方案的設計修改或優化;2)詳細設計:包括技術設計,施工設計。設計機床的傳動系統，部件裝配圖，對主要零件進行分析計算或優化，設計液壓部件裝配圖，電氣控制系統等。3)機床整機綜合評價4)定型設計:可進行實物樣機的制造、實驗及評價。根據實物樣機的評價結果進行修改設計，最終完成產品的定型設計。2-3機床設計的基本理論有哪些？其定義、原理、要求如何？1)機床的運動學原理:研究、分析和實現機床期望的加工功能所需的運動配置原理：通過刀具與工件之間的相對運動，由刀具切除工件上多余的金屬材料，使工件具有要求的尺寸和精度的幾何形狀2)精度：機床的精度包括幾何精度、傳動精度

14、、運動精度、定位和重復定位精度、工作精度和精度保持性等3)剛度：機床剛度指機床系統抵抗變形的能力。4)抗振性：機床抗振性指機床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力。5)熱變形產生原因：機床工作時受到內部熱源（如電動機)液壓系統，機械磨擦副，切削熱）和外部熱源（如環境溫度，周圍熱源輻射等）的影響，使機床各部分溫度發生變化，因不同的材料的熱膨脹系數不同，機床各部分的變形不同，導致機床產生熱變形。6)噪聲：機床工作時產生各種不同的振動，這些不同頻率，不同振幅的振動將產生不同頻率)不同強度的聲音，這些聲音無規律地組合在一起即成為噪聲。7)低速運動平穩性爬行：機床上有些運動部件，需要作低速或微小位移。當運動

15、部件低速運動時，主動件勻速運動，被動件往往出現明顯的速度不均勻的跳躍式運動，即：時走時停，時快時慢的現象爬行。2-4機床系列型譜的含義是什么？ （P76）。 為了以最少的品種規格，滿足盡可能多用戶的不同需求，通常是按照該類機床的主參數標準，先確定一種用途最廣)需要量較少的機床系列作為“基型系列”，在這系列的基礎上，根據用戶的需求派生出若干種變型機床，形成“變型系列”。“基型”和“變型”構成了機床的“系類型譜”。（參考：每類通用機床都有它的主參數系列，而每一規格又有基型和變型，合稱為這類機床的系列和型譜。機床的主參數系列是系列型譜的縱向（按尺寸大小）發展，而同規格的各種變型機床則是系列型譜的橫向

16、發展，因此，“系列型譜”也就是綜合地表明機床產品規格參數的系列性與結構相似性的表。）2-5機床的基本工作原理是什么？ 通過刀具與工件之間的相對運動，由刀具切除工件加工表面多余的金屬材料，使工件具有要求的幾何形狀和尺寸。2-6工件表面的形成原理是什么？任何一個表面都可以看成是一條曲線（或直線）沿著另一條曲線（或直線）運動的軌跡。這兩條曲線（或直線）稱為該表面的發生線，前者稱為母線，后者稱為導線。而加工表面的發生線是通過刀具切削刃與工件接觸并產生相對運動而形成的。2-7 工件表面發生線的形成方法有哪些？ 1)工件加工表面的發生線是通過刀具切削刃與工件接觸并產生相對運動而形成的2)方法有四種：軌跡法

17、)成形法)相切法)展成法2-8工件表面的形成方法是什么？工件表面的形成方法是母線形成方法和導線形成方法的組合。因此，工件表面形成所需的刀具與工件之間的相對運動也是形成母線和導線所需相對運動的組合。2-9機床的運動功能有哪些？ 為了完成工件表面的加工，機床上需要設置各種運動，各個運動的功能是不同的。可以分為成形運動和非成形運動，或簡單運動和復合運動。(參考：1)操作面板 它是操作人員與數控裝置進行信息交流的工具。2)控制介質與輸入輸出設備控制介質是記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設備是CNC系統與外部設備進行交互裝置。交互的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質上的零件加工程序輸入CN

18、C系統或將調試好了的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的控制介質上。3) CNC裝置(CNC單元)組成：計算機系統)位置控制板)PLC接口板，通訊接口板)特殊功能模塊以及相應的控制軟件。 作用：根據輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理)機床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應的執行部件(伺服單元)驅動裝置和PLC等)，所有這些工作是由CNC裝置內硬件和軟件協調配合，合理組織，使整個系統有條不紊地進行工作的。CNC裝置是CNC系統的核心4) 伺服單元)驅動裝置和測量裝置伺服單元和驅動裝置主軸伺服驅動裝置和主軸電機進給伺服驅動裝置和進給電機 測量裝置 位置和速度測量裝置。以實

19、現進給伺服系統的閉環控制。作用 保證靈敏)準確地跟蹤CNC裝置指令：進給運動指令：實現零件加工的成形運動（速度和位置控制）。主軸運動指令，實現零件加工的切削運動（速度控制）5) PLC)機床I/O電路和裝置PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成與邏輯運算有關順序動作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機床I/O電路和裝置：實現I/O控制的執行部件(由繼電器)電磁閥)行程開關)接觸器等組成的邏輯電路；功能：接受CNC的M)S)T指令，對其進行譯碼并轉換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關動作接受操作面板和機床側的I/O信號，送給CNC裝置，經其

20、處理后，輸出指令控制CNC系統的工作狀態和機床的動作。）2-10機床的主運動與形狀創成運動關系如何？進給運動與形狀創成運動的關系如何？需要再確認教材1)成形運動：完成一個表面的加工所必需的最基本的運動成形運動分為：1)主要運動：它是切除加工表面上多余的金屬材料的主要運動，運動速度高 2)形狀創形運動：它的功能是用來形成工件加工表面的發生線。2)當形狀創形運動中不包含主運動“形狀創形運動”與“進給運動”兩詞等價； 當形狀創形運動中包含主運動“形狀創形運動”與“成形運動”兩詞等價。（參考：主運動功能是切除加工表面上多余的金屬材料，因此運動速度高，消耗機床的大部分動力，故稱為主運動，也可稱為切削運動

21、，它是形成加工表面必不可少的成 形運動。形狀創成運動的功能是用來形成工件加工表面的發生線（包括母線和導線）。有些加工中主運動除了承擔切除金屬材料的任務外，還參與形狀創成，而有些加工中，主運動只承擔切削任務，不承擔發生線的創成任務。 當形狀創成運動中不包含主運動時，“形狀創成運動”與“進給運動”兩個詞等價，這時進給運動就是用來生成工件表面幾何形狀的，因此無論用主運動和進給運動或主運動和形狀創成運動來描述成形運動，兩種描述都是一樣的；當形狀創成運動中包含主運動時，“形狀創成運動” 與“成形運動”兩個詞等價，這時就不能僅靠進給運動來生成工件表面幾何形狀（如滾齒加工）。）2-11 機床上的復合運動，內

22、聯系傳動鏈，運動軸的聯動的含義及關系如何？（P69-71）含義及關系：1)復合運動:是運動之間有嚴格的運動關系的運動。（如果一個獨立的成形運動，是由兩個或兩個以上的旋轉運動或(和)直線運動，按照某種確定的運動關系組合而成，則稱此成形運動為復合成形運動。）2)內聯系傳動鏈:兩個末端件的轉角或位移量之間有嚴格的比例關系要求。對機械傳動的機床來說，復合運動是通過內聯系來實現的。 3)運動軸聯動:是指在一臺機床上的多個坐標軸(包括直線坐標和旋轉坐標)上同時進行加工，而且可在計算機數控系統(CNC)的控制下同時協調運動進行。對數控機床來說，復合運動是通過運動軸來實現的。2-12 機床運動功能法案設計的方

23、法及步驟如何？需要再確認教材 機床運動功能方案設計的方法及步驟如下： 1)工藝分析:對所設計的機床的工藝范圍進行分析;然后選擇確定加工方法。工件加工工序的集中與分散主要根據作業對象的批量來決定，應根據可達到的生產率和加工精度、機床制造成本、操作維護方便程度等因素綜合分析進行機床的工藝范圍選擇。 2)選取坐標系：坐標系的規定：用直角坐標系，沿X)Y)Z軸的直線運動符號及運動量仍用X)Y)Z表示，繞X)Y)Z軸的迴轉運動用A)B)C表示，其運動量用 ) 表示。3)寫出機床運動功能式：左邊寫工件W)右邊寫刀具T)中間寫運動，按運動順序排列，用“/”分開4)畫出機床運動功能圖：運動功能圖：是將機床的運

24、動功能式用簡潔的符號和圖形表達出來，是機床傳動系統設計的依據。 5)繪制機床傳動原理圖： 機床的運動功能圖只表示運動的個數)形式)功能及排列順序，不表示運動之間的傳動關系。傳動原理圖：表示動力源與執行件，不同執行件之間的運動及傳動的關系圖。(參考：（1）工藝分析。首先對所設計的機床的工藝范圍進行分析；然后選擇適當的加工方法。工件加工工序的集中與分散主要根據作業對象的批量來決定，應根據可達到的生產率和加工精度、機床制造成本、操作維護方便程度等因素綜合分析進行機床的工藝范圍選擇。（2）機床運動功能設置。運動功能設置的方法有兩類：分析式設計方法和解析式設計方法。（3）寫出機床的運動功能式，畫出機床運

25、動原理圖。根據對所提出的運動功能方案的評定結果，選擇和確定機床的運動功能配置，寫出機床的運動功能式，畫出機床運動原理圖。）2-13 數控機床的坐標系如何選取？數控機床的坐標系采用右手直角笛卡爾坐標系，規定直角坐標X)Y)Z三者的關系及其正方向用右手定則制定。標準規定：平行于主軸的坐標軸為Z軸，取刀具遠離工件的方向為正向（+Z），X軸為水平方向，且垂直于Z軸。（參考：為了進行機床運動功能式、機床運動原理圖的描述，首先要建立機床基準坐標系與機床運動軸坐標系，一般采用直角坐標系。(1)機床基準坐標系：機床基準坐標系（即機床總體坐標系）XYZ (2)機床運動軸坐標系：沿X，Y，Z坐標軸方向的

26、直線運動仍用X，Y，Z表示，繞X，Y，Z軸的回轉運動分別用A，B，C表示。平行于X、Y、Z的輔助軸用U、V、W及P、Q、R表示，繞X，Y的輔助回轉軸用D、E等表示。與機床基準坐標系坐標方向不平行的斜置運動軸坐標系用加“-”表示，如沿斜置坐標系的Z軸運動用Z表示。）2-14機床的運動功能式和運動功能圖表達的含義是什么？1)機床運動功能式:表示機床的運動個數，形式（直線或回轉運動），功能（主運動)進給運動)非成形運動）及排列順序，是描述機床運動功能最簡潔的表達形式。2)運動功能圖：是將機床的運動功能式用簡潔的符號和圖形表達出來，除了描述機床的運動軸個數，形式及排列順序之外，還表示了機床的兩個末端執

27、行器和各個運動軸的空間相對方位，是認識分析和設計機床傳動系統的依據。2-15虛擬軸機床的原理是什么？有哪些特點？1)虛擬軸機床:又稱并聯機床。虛擬軸機床是一種六個運動并聯的設計。基于讓輕者運動，重者不動或少動的原則，虛擬軸機床取消了工作臺、夾具、工件這類最重部件的運動，而將運動置于最輕部件切削頭上實質上是機器人技術和機床技術相結合的產物。2)特點 1)優點：a.比剛度高；b.響應速度快及運動精度高。（各個桿不承受彎曲載荷，受力情況好。運動件質量小、速度高）2)缺點：a.運動空間小；b.空間可轉角度（靈活性）；小 c.開放性差2-16分析圖2-14所示各種機床的運動原理圖，說明各個運動的所屬類型

28、、作用及工件加工表面的形成方法。圖2-4a是車床的運動原理圖，旋轉運動Cp為主運動；直線運動Zf和Xf為進給運動。對于一般的車床，Cp僅為主運動；對于有螺紋加工功能或有加工非圓回轉面（如橢圓面）功能的數控車床，則Cp一方面為主運動，另一方面Cp可與Zf 組成復合運動進行螺紋加工，或Cp可與X f 組成復合運動進行非圓回轉面加工，稱這類數控車床具有C軸功能。圖2-4b是銑床的運動原理圖，旋轉運動Cp為主運動；直線運動Xf 、Yf和 Zf為進給運動。圖2-4c是平面刨床的運動原理圖，往復直線運動Xp為主運動；直線運動Yf為進給運動；直線運動Za為切入運動。圖2-4d是數控外圓磨床的運動原理圖，旋轉

29、運動Cp為主運動；回轉運動Cf 、直線運動Zf和Xf為進給運動；回轉運動Ba為砂輪的調整運動。當Xf和Zf組成復合運動時，用碟形砂輪可磨削長圓錐面或任意形狀的回轉表面；Cf和Zf組成復合運動時，可進行螺旋面磨削。在進行長軸縱向進給磨削時，Xf應改為Xa，為切入運動，但在進行橫向進給磨削端面時，Xf為橫向進給運動，Zf應改為Za，為切入運動。若一個運動既可為進給運動又可為非成形運動，則用進給運動符號表示。圖2-4e是搖臂鉆床的運動原理圖，旋轉運動Cp為主運動；直線運動Zf為進給運動；回轉運動Ca、直線運動Za及Xa為調整運動，用來調整刀具與工件的相對位置。圖2-4f是鏜床的運動原理圖，旋轉運動C

30、p為主運動；直線運動Zf為鏜孔加工時工件作進給運動，Wf為鏜孔加工時鏜桿作進給運動,在數控鏜床或加工中心上，鏜孔進給通常由工件完成，只有Zf一個鏜孔進給運動；Yf為刀具的徑向進給運動，用于加工端面或孔槽；回轉運動Ba為分度運動、直線運動Xa及Ya為調整運動，分別用來調整工件與刀具的相對方向及位置，用來加工不同方向和位置的孔。在鏜銑床上通常Xa和Ya可改為進給運動Xf、Yf，用來銑削平面。圖2-4g是滾齒機床的運動原理圖，旋轉運動p為主運動；回轉運動Cf和直線運動Zf為進給運動。p與 Cf組成復合運動創成漸開線母線；直線運動Zf創成直導線，用于加工直齒輪，若Zf與Cf組成復合運動，則創成螺旋導線

31、，用于加工斜齒輪；回轉運動Ba為調整運動，用來調整刀具的安裝角，使刀具與工件的齒向一致；直線運動Ya為經向切入運動，當用徑向進給法加工蝸論時Ya為徑向進給運動；a為滾刀的軸向竄刀運動，為調整運動，用來調整滾刀的軸向位置，當用切向進給法加工蝸論時a為切向進給運動。圖2-4h是采用齒輪式插齒刀加工直齒圓柱齒輪的插齒機床的運動原理圖，刀具和工件相當一對相互嚙合的直齒圓柱齒輪，往復直線運動Zp為主運動；回轉運動Cf1、Cf2為進給運動，并組成復合運動，創成漸開線母線；直線運動Ya為切入運動。圖2-4i 是直齒錐齒輪刨齒機的運動原理圖，刨刀的往復直線運動ZP為主運動；回轉運動Cf（假想齒輪搖架回轉）和f

32、（工件回轉）組成復合運動，產生范成運動；回轉運動a為分度運動，直線運動Za為趨近與退離運動，回轉運動Ba為調整運動，根據刀傾角進行調整，使刀具運動方向與工件齒根平行。圖2-6j是弧齒錐齒輪銑齒機的運動原理圖。Cp是銑刀盤的旋轉運動，為主運動，銑刀盤的刀刃為直線形，銑刀盤作旋轉運動時刀刃軌跡形成假想齒輪（平面齒輪或平頂齒輪）上的一個齒的齒廓面；Cf為假想齒輪的往復擺動運動（即搖架的擺動），f為工件的回轉運動，Cf和f復合組成范成運動；a為工件的分度運動，Za為趨近與退離運動，Ba為調整運動，按工件的齒根角進行調整。銑刀盤一面進行作旋轉運動Cp，一面隨搖架作擺動運動Cf，擺動一次為一個行程，一個行

33、程內完成一個齒的加工，行程終了，工件退離、分度，進行下一個齒的加工。2-17機床的傳動原理如何表現？它與機床運動功能圖的區別是什么？1)傳動原理圖：表示動力源與執行件，不同執行件之間的運動及傳動的關系圖。2)機床的運動功能圖:只表示運動的個數，形式，功能及排列順序，不表示運動之間的傳動關系。2-18.機床運動分配式的含義是什么？（P70）運動功能分配設計是確定運動功能式中“接地”的位置，用符號“.”表示。符號“.”左側的運動由工件完成，右側的運動的刀具完成。機床的運動功能式中添加上接地符號“.”后，稱之為運動分配式。一個運動功能方案，經過運動功能分配設計，可以得到多個運動分配式。2-19機床總

34、體結構概略設計過程大致如何？確定末端執行件的概略形狀與尺寸。設計末端執行件與其相鄰的下一個功能部件的結合部的形式，概略尺寸選擇并確定導軌的類型及尺寸。根據導軌接合部的設計結果和該運動的行程尺寸，同時考慮部件的剛度要求，確定下一個功能部件（即滑臺側）的概略形狀與尺寸。重復上述過程，直到基礎支承件（底座)立柱)床身等）設計完畢。若要進行機床結構模塊設計，可將功能部件細分成子部件，根據制造廠的產品規劃，進行模塊提取與設置。初步進行造型與色彩設計。機床總體結構方案的綜合評價。2-20 機床的主參數及尺寸參數根據什么確定？ （P80-81）1)通用機床的主參數和主參數系列國家已制訂標準，設計時可根據市場

35、的需求在主參數系列標準中選用相近的數值。專用機床的主參數是以加工零件或被加工面的尺寸參數來表示，一般也參照類似的通用機床主參數系列選取。2)尺寸參數:指機床的主要結構尺寸參數,包括: 與被加工件有關的尺寸： 標準化工具或夾具的安裝面尺寸2-21機床的運動參數如何確定？驅動方式如何選擇？數控機床與普通機床確定方法有什么不同？ 1)機床的運功參數的確定：(1)主運動參數：回轉式主運動的機床其主運動參數為主軸轉速 最低（nmin）和最高（nmax）轉速的確定主軸轉速的合理排列標準公比值和標準轉速數列公比的選用變速范圍Rn，公比和級數Z的關系(2)進給量的確定(3)變速形式與驅動方式選擇2)驅動方式選

36、擇：驅動方式有電動機驅動、液壓驅動。 驅動方式的選擇主要是根據機床的變速形式和運動特性要求來確定的。3)不同：數控機床一般采用伺服電動機無機變速形式，其他機床多采用有級變速形式或無極與有級變速的組合形式。2-22 機床的動力參數如何確定？數控機床與普通機床的確定方法有什么不同？1)動力參數確定方法：動力參數包括機床驅動的各種電動機的功率或扭矩。通常通過類比法、相似機床試驗法和計算方法確定2)不同：對于數控機床的進給運動，伺服電動機按扭矩選擇。數控機床主傳動采用直流或交流電動機無級變速，要考慮電動機與機床主軸功率特性匹配問題2-23 機床主傳動系都有哪些類型？由哪些部分組成？ 1)類型 - 按驅

37、動主傳動的電動機類型：交流電動機驅動、直流電動機驅動- 按傳動裝置類型：機械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合- 按變速的連續性：分極變速傳動、無極變速傳動2)主傳動系一般由動力源（如電動機）)變速裝置及執行件（如主軸)刀架)工作臺），以及開停)換向和制動機構等部分組成。2-24 什么是傳動組的級比和級比指數？常規變速傳動系的各傳動組的級比指數有什么規律性？1)傳動組的級比是指主動軸上同一點傳往從動軸相鄰兩傳動線的比值，用Xi表示。級比Xi中的Xi值稱為級比指數。它相當于由上述相鄰兩傳動線與從動軸交點之間相距的格數。2)規律性：設計時要使主軸轉速為連續等比數列，必須有一個變速組

38、的級比指數為1，此變速組稱為基本組。基本組的級比指數用X0表示，即X0=1。后面變速組因起變速擴大作用，所以統稱為擴大組。第一擴大組的級比指數X1一般等于基本組的傳動副數P0，即X1=P0。第二擴大姐的作用是將第一擴大組擴大的變速范圍第二次擴大，其級比指數X2等于基本組的傳動副數和第一擴大組傳動副數的乘積，即X2=P0P1。如有更多的變速組，則依此類推。2-25 什么是傳動組的變速范圍？各傳動組的變速范圍之間有什么關系？1)變速范圍：傳動組中最大與最小傳動比的比值，稱為該變速組的變速范圍。2)關系：Ri=(umax)i/(umin)i (i=0、2、j)變速范圍一般可寫為 Ri=Xi（pi-1

39、）2-34 數控機床主傳動設計有哪些特點？（P111-116） 主傳動采用直流或交流電動機無極調速；驅動電動機和主軸功率的匹配性設計；數控機床的高速主傳動設計；采用部件標準、模塊化結構設計；柔性化、復合化設計；并聯機床設計。（本題需要適當展開、解釋！）（參考：主傳動系統采用直流或交流電動機無級調速，在設計數控機床主傳動時，必須要考慮電動機與機床主軸功率特性匹配問題，在設計分級變速箱時，考慮機床結構復雜程度，運轉平穩性要求等因素。）2-35 進給傳動系設計要求能滿足的基本要求是什么？1)具有足夠的靜剛度和動剛度；2)具有良好的快速響應性，作低速進給運動或微量進給時不爬行，運動平穩靈敏度高；3)抗

40、振性好，不會因摩擦有自振面引起傳動件的抖動或齒輪傳動的沖擊噪聲；4)具有足夠寬的調速范圍；5)進給系統的傳動精度和定位精度要高；6)結構簡單，加工和裝配工藝性好。2-36 試述進給傳動與主傳動相比較，有哪些不同點？ 1）進給傳動是恒轉矩傳動2）進給傳動系中各傳動件的計算轉速是其最高轉速3）進給傳動的轉速圖為前疏后密結構 4）進給傳動的變速范圍5）進給傳動系采用傳動間隙消除機構6）快速空程傳動的采用7）微量進給機構的采用（參考：機床主傳動設計特點：主傳動采用恒功率傳動；除主軸之外，各軸計算轉速為最低轉速；轉速圖為前密后疏結構；采用背輪機構)雙公比傳動)雙速電機等方式。機床進給傳動設計特點：進給傳

41、動是恒轉矩傳動；各傳動件的計算轉速是其最高轉速；轉速圖為前疏后密結構；變速范圍可比主傳動大；采用傳動間隙消除機構；采用快速空程傳動和微量進給機構。）2-37進給伺服系的驅動部件有哪幾種類型？其特點和應用范圍怎樣？ 1)類型：步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機、直線伺服電動機2)應用范圍:1）步進電機：將電脈沖信號變換成角位移（或線位移）的一種機電式數模，轉換器適用于中)小型機床和速度季度要求不高的地方2）直流伺服電機：一種能直接將電能轉化為直線運動機械能的電力驅動裝置，常用于高速輕載的小型數控機床中。3）交流伺服電機：將電動機的電壓矢量或電流矢量作操作量，控制其幅值和相位，常用于中小型

42、數控機床（參考：進給驅動部件種類很多，用于機床上的有步進電動機、小慣量直流電動機、大慣量直流電動機、交流調速電動機和直線電動機等。（1）步進電動機又稱脈沖電動機，是將電脈沖信號變換成角位移（或線位移）的一種機電式數模轉換器。它每接受數控裝置輸出的一個電脈沖信號，電動機軸就轉過一定的角度，稱為步距角。轉速可以在很寬的范圍內調節。改變繞組通電的順序，可以控制電動機的正轉或反轉。步進電動機的優點是沒有累積誤差，結構簡單，使用、維修方便，制造成本低，步進電動機帶動負載慣量的能力大，適用于中、小型機床和速度精度要求不高的地方；缺點是效率較低，發熱大，有時會“失步”。（2）直流伺服電動機 機床上常用的直流

43、伺服電動機主要有小慣量直流電動機和大慣量直流電動機。小慣量直流電動機優點是轉子直徑較小，軸向尺寸大，長徑比約為5，故轉動慣量小，僅為普通直流電動機的1/10左右，因此響應時間快；缺點是額定扭矩較小，一般必須與齒輪降速裝置相匹配。常用于高速輕載的小型數控機床中。大慣量直流電動機，又稱寬調速直流電動機，有電激磁和永久磁鐵激磁兩種類型。電激磁的特點是激磁量便于調整，成本低。永磁型直流電動機能在較大過載扭矩下長期工作，并能直接與絲杠相連而不需要中間傳動裝置，還可以在低速下平穩地運轉，輸出扭矩大。寬調速電動機可以內裝測速發電機，還可以根據用戶需要，在電動機內部加裝旋轉變壓器和制動器，為速度環提供較高的增

44、益，能獲得優良低速剛度和動態性能。電動機頻率高、定位精度好、調整簡單、工作平穩。缺點是轉子溫度高、轉動慣量大、時間響應較慢。（3）交流伺服電動機 自80年代中期開始，以異步電動機和永磁同步電動機為基礎的交流伺服進給驅動得到迅速發展。它采用新型的磁場矢量變換控制技術，對交流電動機作磁場的矢量控制；將電動機定子的電壓矢量或電流矢量作操作量，控制其幅值和相位。它沒有電刷和換向器，因此可靠性好、結構簡單、體積小、重量輕、動態響應好。在同樣體積下，交流伺服電動機的輸出功率可比直流電動機提高(1070)% 。交流伺服電動機與同容量的直流電動機相比，重量約輕一半，價格僅為直流電動機的三分之一、效率高、調速范

45、圍廣、響應頻率高。缺點是本身雖有較大的扭矩慣量比，但它帶動慣性負載能力差，一般需用齒輪減速裝置，多用于中小型數控機床。（4）直線伺服電動機是一種能直接將電能轉化為直線運動機械能的電力驅動裝置，是適應超高速加工技術發展的需要而出現的一種新型電動機。直線伺服電動機驅動系統替換了傳統的由回轉型伺服電動機加滾珠絲杠的伺服進給系統，從電動機到工作臺之間的一切中間傳動都沒有了，可直接驅動工作臺進行直線運動，使工作臺的加/減速提高到傳統機床的(1020)倍，速度提高(34)倍。采用直線伺服電動機驅動方式，省去減速器，（齒輪、同步齒形帶等）和滾動絲杠副等中間環節，不僅簡化機床結構，而且避免了因中間環節的彈性變

46、形、磨損、間隙、發熱等因素帶來的傳動誤差；無接觸地直接驅動，使其結構簡單，維護簡便，可靠性高，體積小，傳動剛度高，響應快，可得到瞬時高的加/減速度。據文獻介紹，它的最大進給速度可達到100m/min甚至更高，最大加/減速度為(18)g。現在直線伺服電動機已成功地應用在超高速機床中。直線伺服電動機驅動存在的問題有：隔磁防磁問題，發熱問題，成本較高。）2-38試述滾珠絲杠螺母結構的特點，其支撐方式有哪幾種？特點：摩擦系數小，傳動效率高。(主要承受軸向載荷，對絲杠軸承的軸向精度和剛度要求較高，采用角接觸軸承或雙向推力園柱滾子與滾針軸承的組合。滾珠絲杠的支承方式：1）一端固定，一端自由：用于短絲杠與豎

47、直絲杠 2）一端固定，一端簡支：用于較長的臥式安裝絲杠 3）兩端固定：用于長絲杠或高轉速，要求高抗壓剛度場合2-39 機床控制系統有幾種分類方法？是如何進行分類的？1）按自動化程度分類：手動)機動)半自動)自動控制系統。2）按控制系統是否有反饋：開環)半閉環)閉環控制系統。 3）按控制方式和內容分類：時間控制)程序控制)數字控制)誤差補償控制和自適應控制2-40一般機床自動控制系統由哪幾部分組成？自動控制系統包括工件的裝卸在內的全部操作都實現自動化。工人的任務是不斷地往料倉或料斗里裝載毛坯，可以同時監視幾臺機床的工作。一般自動控制系統由三部分組成：1)發令器官2)執行器官3)轉換器官2-41簡

48、述數控機床開環和閉環伺服系統的工作原理。開環伺服驅動系統發出指令后，不檢查執行部件是否完成相應的操作，繼續發出下一個指令。其工作原理如下圖所示，數控系統發出的一個步進信號，通過環形分配器和電機驅動電路控制步進電機往設定方向轉動一定的角度。通過減速器帶動絲杠轉動，從而使工作臺移動一個步距長度。閉環控制系統中，位置檢測傳感器直接安裝在機床的最終執行部件上，如下圖所示，直接測量出執行部件的實際位移，與輸入的指令位移進行比較，比較后的差值反饋給控制系統，對執行部件的移（轉）動進行補償，使機床向減小差值的方向運行，最終使差值等于零或接近于零。為提高系統的穩定性，閉環系統除了檢測執行部件的位移量外，還檢測

49、其速度。3-1 主軸部件應滿足哪些基本要求？ 旋轉精度)剛度)抗振性)溫升和熱變形)精度保持性（參考：主軸部件應滿足的基本要求：1)旋轉精度：概念：主軸的旋轉精度是指裝配后，在無載荷)低速轉動的條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動。影響因素：旋轉精度取決于主軸)軸承)箱體孔等的制造)裝配和調整精度徑向跳動影響因素：主軸軸頸的園度)軸承滾道及滾子園度)主軸及回轉件的動平衡。軸向跳動影響因素：軸承支承端面，軸肩的垂直度，止推軸承的滾道及滾子誤差。軸)徑向跳動影響因素：主軸主要定心面的軸)徑向跳動（錐孔誤差，mol精度。）2)剛度：概念：主軸部件的剛度指其在外載荷作用下抵抗變形的能力。

50、靜剛度：作用力是靜力引起的彈性變形。動剛度：作用力是交變力引起的彈性變形。影響因素：主軸的尺寸和形狀，滾動軸承的類型和數量)預緊和配置形式)傳動件的布置方式)主軸部件的制造和裝配質量3)抗振性：概念：抗振性指抵抗受迫振動和自激振動的能力。影響因素：主軸部件的靜剛度，質量分布及阻尼。4)升溫和熱變形。5)精度保持性：概念 精度保持性指長期地保持其原始制造精度的能力。影響因素 磨損，主軸軸承)軸頸表面)裝夾工件刀具的定位表面的磨損）3-2 主軸軸向定位方式有哪幾種各有什么特點適用場合怎樣（P145，如圖3-4）1）前端配置：這類配置在前支承處軸承較多發熱大溫升高對提高主軸部件剛度有利。用于軸向精度

51、和剛度要求較高的高精度機床或數控機床2）后端配置：這類配置前支承處軸承較少發熱小溫升低但是主軸受熱后向前伸長影響軸向精度。用于軸向精度要求不高的普通精度機床如立銑)多刀車床等3）兩端配置：這類配置當主軸受熱伸長后影響主軸軸承的軸向間隙。常用于短主軸如組合機床主軸。4）中間配置：這類配置可減少主軸的懸伸量并使主軸的熱膨脹向后但結構復雜溫升高3-4試分析圖所示三種主軸軸承配置形式的特點和適用場合？ 答案：圖 剛度速度型，后端角接觸球軸承，背靠背安裝，承受徑向力和軸向力，前端是雙列短圓柱滾子軸承，承受較大的徑向力。適用場合較大的傳動力 圖 剛度速度型 后端雙列短圓柱滾子軸承，承受較大的徑向力，前段是

52、角接觸球軸承，也是背靠背安裝，承受較大的徑向力和軸向力，適用場合 圖 剛度型 后端雙列短圓柱滾子軸承承受較大的徑向力，前段是雙列短圓柱滾子軸承，承受較大的徑向力，靠近前段有中間輔助支撐，雙列角接觸球軸承，承受徑向力和軸向力。適用場合切削負載較大，中等轉速，要求剛度高的機床3-5 軸向力傳遞：軸鎖緊螺母軸套內圈外圈滾動體左圈箱體 軸軸肩軸套右圈滾動體左圈 箱體 間隙調整：右端擰母調整間隙，左端研磨密封環右邊，然后通過擰鎖緊螺母調整間隙3-6. 1)雙列圓柱滾子軸承未預緊，改為螺母預緊 ;2)雙聯滑移齒輪安裝錯了，改為大齒輪在左，即大小齒輪對調；3）中間軸承不用圓錐滾子軸承，改為圓柱滾子軸承或是向

53、心球軸承來承擔徑向力；4）應為兩個圓錐滾子軸承或是向心球軸承；5)圓錐滾子軸承應該背對背安裝，提高跨距載荷；6)中間輔助支撐改為圓柱滾子軸3-9在支撐件設計中，支撐件應滿足哪些基本要求？（P162）1）應具有足夠的剛度和較高的剛度-質量比；2）應具有較好的動態特性，包括較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼；整機的低價頻率較高，各階頻率不致引起結構共振；不會因薄壁振動而產生噪聲；3）熱穩定性好，熱變形對機床加工精度的影響較小；4）排屑暢通)吊運安全，并具有良好的結構工藝性。3-10支承件常用的材料有哪些承？各有何特性？ （P166-167）常用的材料有：（1）鑄鐵，鑄造性能好，容易獲得復雜形狀；內摩擦

54、大，阻尼系數大，振動衰減性好；成本低，制造周期長；（2）鋼材，生產周期短，省去制作木模和鑄造工藝；無截面形狀限制，可焊成封閉件，剛性好；可根據受力情況布置或增加隔板)加強筋，提高剛度；固有頻率高；在剛度相同時，壁厚可為鑄鐵一半，重量輕；阻尼約為鑄鐵的l/3，抗振性較差；（3）預應力鋼筋混凝土，支承件的剛度和阻尼比鑄鐵大幾倍，抗振性好，成本較低。脆性大，耐腐蝕性差，油滲入導致材質疏松； 表面需進行噴漆或噴塑處理；（4）天然花崗巖，熱穩定性好，導熱系數和線脹系數小，抗氧化性強，不導電，抗磁，與金屬不粘合。精度保持性好，耐磨性比鑄鐵高56倍，抗振性好，阻尼系數比鋼大15倍，加工方便，通過研磨和拋光容

55、易得到很高的精度和表面粗糙度。抗沖擊性能差，脆性大，油和水等液體易滲入晶界中，使表面局部變形脹大，難于制作復雜的零件。（5）樹脂混凝土，剛度高；具有良好的阻尼性能，阻尼比為灰鑄鐵的810倍，抗振性好；熱容量大，熱傳導率低，導熱系數只為鑄鐵的1/251/40，熱穩定性高，其構件熱變形小；比重為鑄鐵的l3，質量輕；3-11 根據什么原則選擇支承件的截面形狀，如何布置支承件上的助板和助條？ 1）無論是方形)圓形或矩形，空心截面的剛度都比實心的大，而且同樣的斷面形狀和相同大小的面積，外形尺寸大而壁薄的截面，比外形尺寸小而壁厚的截面的抗彎剛度和抗扭剛度都高。所以為提高支承件的剛度，支承件的截面應是中空形

56、狀，盡可能加大截面尺寸，在工藝可能的條件下壁厚盡量薄一些。2）圓（環）形截面抗扭剛度好于方形，抗彎剛度比方形低；以承受彎矩為主的支承件的截面形狀應取矩形，并以其高度方向為受彎方向；以承受轉矩為主的支承件的截面形狀取圓（環）形。3）封閉截面的剛度遠遠大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。截面應盡可能設計成封閉形狀。助板的布置取決去支承件的受力方向。水平肋板：提高支承件水平面內彎曲剛度。垂直肋板：提高支承件垂直面內的彎曲剛度。斜向肋板：同時提高支承件的抗彎和抗扭剛度。肋條置于支承件某一內壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振動，用來提高支承件的局部剛度。助條可以縱向)橫向)斜向，常常布置成交叉排列，如井子形)米字形。且必須使助條位于壁板的彎曲平面內才能有效減少壁板的彎曲變形。3-12 提高支承件結構剛度和動態性能有哪些措施？（P168-170） 提高機床支承件結構剛度和固有頻率的方法是：合理選擇支承件材料)截面形狀和尺寸)壁厚，合理布置肋板和肋條，減少質量提高固有頻率，改善支承件之間的接觸剛度和與地基的聯結強度。提高動態性能的措施是：1.改善阻尼特性（鑄件砂芯不清除)充填型砂或混凝土；焊接結構采用斷續焊縫)支承件表面采用阻尼涂層等）；2.采用新材料制造支承件，如采用樹脂混凝土材料制造支