1、機械制造裝備設計復習一、填空題1. 機械制造裝備除了應具備一般的功能要求外，還應滿足柔性化、精密化、自動化、機電一體化及符合工業工程、綠色工程等幾方面的功能要求。2. 柔性化有兩重含義，即產品結構柔性化和功能柔性化。3. 生產線上常用的工藝裝備包括 夾具 、 模具 、 刀具 、 量具 、 輔具、檢具。4. 機械制造裝備包括加工裝備、工藝裝備、倉儲運輸裝備和輔助裝備四大類。5. 系列化設計應遵循“產品系列化、零部件通用化、標準化，結構的典型化”，即所謂的“四化”原則。6. 劃分模塊的出發點是功能分析，根據產品的總功能分解為分功能、功能元，求出相應的功能模塊，再具體化為生產模塊。7. 工件加工表面

2、發生線的形成方法有軌跡法(描述法)、成型法（仿形法）、相切法（旋切法）和范成法（滾切法）。8. 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“· ”來表示。符號左側的運動由工件完成，右側的運動由刀具完成。9. 機床的總體方案擬定包括掌握機床的設計依據、工藝分析、機床運動功能設置、結構布局、確定主要的技術參數。10. 圖機床的主要技術參數包括主參數、尺寸參數、運動參數和動力參數。推力軸承在主軸上的位置影響主軸的軸向精度和主軸熱變形方向和大小，設計時，一般普通機床采用后端定位，數控機床采用前端定位，組合機床采用兩端定位。10. 機床的主傳動系按傳動裝置類型可分為：機械傳動、液

3、壓傳動、電氣傳動及它們的組合。11. 機床主傳動類型按傳動方式可分為機械傳動、機電結合傳動和零傳動三種形式。12擴大傳動系變速范圍的方法有增加變速組、采用背輪機構、采用雙公比的傳動系和采用分支傳動等。13主軸部件是機床的執行件，由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。14.機床主軸組件應滿足的基本要求是旋轉精度、剛度、抗振性、溫升與熱變形、精度保持性。15. 變速組根據變速擴大情況可分為基本組和擴大組。16. 在主軸組件上常用的滾動軸承類型有：雙列圓柱滾子軸承、雙向推力角接觸球軸承、雙列圓錐滾子軸承、加梅軸承。17. 滾動導軌的結構型式可分為滾珠導軌、滾柱導軌、滾針導軌。18. 支

4、承件的剛度包括三個方面：支承件的自身剛度、支承件的局部剛度、支承件的接觸剛度。19. 導軌按運動性質可分為：主運動導軌、進給運動導軌、移置導軌。20. 銑床夾具中定位鍵的作用是定向和承受部分扭矩。21. 防止簿壁套筒夾緊變形的工藝措施是增大夾緊面積和軸向夾緊。22. 電動機功率的確定方法常有：類比法、實測法、計算法。23. 機床夾具的組成部分為定位元件，夾緊裝置，對刀及導向裝置，夾具體，其它裝置或元件。24. 確定機床夾具結構方案的主要內容是確定工件的定位方案、刀具的對刀或導引方式、工件的夾緊方案、夾具其它部分的結構型式、夾具體的結構型式。25. 針對不同工藝要求，鉆削夾具可采用固定鉆套、可換

5、鉆套、快換鉆套、特殊鉆套等鉆套。26. 機床夾具設計中，常用的定位元件有：支承釘、支承板、定位銷、V形塊。27組合機床總體設計的三圖一卡是指被加工零件工序圖、加工示意圖、機床聯系尺寸圖、機床生產率卡。28手臂常用機構的結構：手臂直線運動機構、手臂回轉運動機構、手臂復合運動機構。29影響機械手動作快慢的兩個主要運動是手臂的伸縮和回轉運動。30. 實現機械手手臂復合運動機構常用的機械傳動機構有齒輪機構、凸輪機構、連桿機構等。二、選擇題（每題3 分，共21 分）1CA6140 臥式車床能車削米制螺紋、英制螺紋、模數螺紋和（ ）常用的四種標準螺紋。（A）較精密螺紋； （B）徑節螺紋； （C）非標準螺紋

6、；2工業機器人按機械結構類型分為關節型機器人、（ ）、圓柱坐標型機器人、直角坐標型機器人等類型。（A）球坐標型機器人；（B）焊接機器人； （C）水下機器人；3機床夾具按其使用范圍可分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、（ ）和組合夾具五種基本類型。（A）鉆床夾具； （B）隨行夾具； （C）銑床夾具；4機械制造裝備包括加工裝備、（ ）、倉儲輸送裝備和輔助裝備四大類。（A）機床； （B）夾具與刀具； （C）工藝裝備5根據數控機床的工作原理，它一般由信息載體、（ ）、伺服系統、機床本體等四部分組成。（A）伺服電機； （B）數控裝置； （C）傳感器；6倉儲設施型式按地理位置分布有廠級庫、（ ）、工段級庫和

7、工序級庫等。（A）在制品庫； （B）外購件庫； （C）車間級庫；7直線運動導軌的截面形狀主要有四種：矩形、（ ）、燕尾形和圓柱形，并可互相組合。（A）三角形； （B）凹形； （C）凸形；8隨行夾具的返回型式有上方返回、下方返回和（ ）三種。（A）直線通過式； （B）折線通過式； （C）水平返回；9按照工藝范圍，機床可分為（ ）、專用機床、專門化機床。（A）通用機床； （B）車床； （C） 數控機床；10工業機器人工作原理，它一般由（ ）、驅動單元、控制機構等三部分組成。 （A）操作機； （B）加工裝備； （C）傳感器； （D）伺服電機11倉儲設施的型式按其功能分有原材料庫、（ ）、在制品庫、零

8、部件成品庫、維修件和備件庫、產成品庫、工夾量具等工藝裝備庫等；（A）外購件庫； （B）車間級庫； （C）廠級庫；12數控機床電氣伺服系統按有無檢測和反饋裝置分為開環、（ ）和半閉環系統。（A）電氣系統； （B）閉環； （C）液壓系統；13回轉運動導軌的截面形狀有三種：平面環形、（ ）和雙錐面導軌。（A）平面形； （B）錐面環形； （C）三角形；14下列導軌適用于載荷較大，而導向性要求略低的設備是（ ）。 A、三角形導軌 B、矩形導軌 C、燕尾形導軌 D、圓柱形導軌15支承件常用的材料有鑄鐵、鋼板和型鋼、（ ）、預應力鋼筋混凝土、樹脂混凝土等。（A）HT200； （B）天然花崗巖； （C）T10

9、； （D）液壓系統16工件加工生產線的布局型式有（ ）、折線通過式、框型、帶有關聯支線和非通過式五種。 （A）上方返回； （B）直線通過式； （C）下方返回； （D）水平返回17工件以平面定位，若定位面為已加工面，選用的支承釘應用（ ）。A、球頭型； B、平頭型； C、齒紋型； D、任意型。18小錐度心軸限制工件的（ ）自由度。A、二點； B、三點； C、四點； D、五點。19多點接觸的浮動支承限制工件的（ ）自由度。A、一點； B、二點； C、三點； D、不限制。20主運動變速傳動系統設計時，下列齒輪極限傳動比限制正確的是（ ）。A、 ； B、 ； C、 ； D、。21兼有導向性好、制造方便

10、和剛度高的優點，應用最廣的導軌組合是（ ）。A、三角形導軌 B、雙矩形導軌 C、燕尾形導軌 D、三角形和矩形導軌的組合22用于通用機床主傳動之中的機床輸出軸轉速數列是：（ ）按等比級數排列； B、按等差級數排列； C、按泰勒級數排列； D、無規則排列。23以下幾種材料最適合中等精度、轉速的主軸材料是（ ）A、45鋼； B、40Cr； C、軸承鋼GCr15； D、20CrMnTi。24機械手最基本的參數是（ ）A、抓取重量 B、運動速度 C、定位精度 D、行程范圍25定位機構的安裝位置對滑移件定位精度的影響不同，定位機構布置在（ ）上的位置精度最高。A、操縱件上； B、執行件上； C、滑移件上；

11、 D、控制件上。26假設計=1.41， 以下幾種12級轉速的變速系統方案，其最佳結構式為（ ）。A、12=312o22 B、12=302122C、12312220 D、12=32212027主運動變速傳動系統設計時，齒輪極限傳動比限制（ ）A、 B、 C、 D、28假設計=1.41， 以下幾種12級轉速的變速系統方案，其最佳結構式為（ ）A、12=302122 B、12=312o22C、12312220 D、12=312o22 29以下（ ）不是選擇主軸軸承的主要依據A、承受載荷 B、轉速 C、精度 D、疲勞壽命30載荷較大，轉速較高時,主軸滾動軸承的配置型式為( A )。A、 B、C、 D、

12、三、判斷題 1導軌的功用是承受載荷和導向。運動的導軌稱為動導軌，不動的導軌稱為靜導軌或支承導軌。（ ） 2輔助支承是在每個工件定位后才經調整而參與支承的元件。它起定位作用，可用來提高工件的裝夾剛度和穩定夾緊力或切削力。（ ） 3工業機器人與機床都是通過坐標運動來實現末端執行器的位姿變化要求。 （ ） 4外聯系傳動鏈必須保證復合運動的兩個單元運動嚴格的運動關系，因此，外聯系傳動鏈中可以有傳動比不確定或瞬時傳動比變化的傳動機構。（ ） 5工廠“物流”指從原材料和毛坯進廠，經過儲存、加工、裝配、檢驗、包裝，直至成品和廢料出廠，在倉庫、車間、工序之間流轉、移動和儲存的全過程。（ ） 6自動運輸小車是現

13、代生產系統中機床間傳送物料很重要的設備，它分有軌小車(RGV)和無軌小車(AGV)兩大類。（） 7根據被加工表面的位置尺寸要求，需要限制的自由度沒有被完全限制，這稱為過定位。（） 8機械制造裝備設計可分為創新設計、變型設計和組合設計等三大類型。 （） 9主軸的轉速數列一般按等比數列排列。這樣可以使最大相對轉速損失Amax為一常數。（ ）10數控機床電氣伺服系統按有無檢測和反饋裝置分為開環、閉環和半閉環系統。（ ） 11導軌按結構型式可分為開式導軌和閉式導軌。 （ ） 12可調支承是支承點位置可以調整的支承。它不起定位作用，主要用于工件的毛坯制造精度不高，而又以粗基準面定位的工序中。 （ ） 1

14、3機械制造裝備包括加工裝備、機床、倉儲輸送裝備和輔助裝備四種，它與制造工藝、方法緊密聯系在一起，是機械制造技術的重要載體。 （ ） 14刀具識別裝置是自動換刀系統的重要組成部分。常用的有順序選刀和任意選刀兩種型式。 （ ） 15機床間的工件傳遞和運送裝置目前包括有：托盤和隨行夾具、有軌小車(RGV)和無軌小車(AGV)等。 （ ） 16若需要限制的自由度少于六個，定位時正好限制了這幾個自由度，則為完全定位。 （ ） 17工業機器人的驅動系統是帶動操作機各運動副的動力源，常用的驅動方式包括手動、電動機驅動、液壓、氣動三種。 （ ） 18機械加工生產線主要由加工裝備、工藝裝備、輸送裝備、輔助裝備和

15、控制系統組成。 （ ） 19在工業機器人中的諧波減速傳動裝置，具有傳動比大、承載能力強、傳動精度高、傳動平穩、效率高、體積小、質量輕等優點。 （ ） 20內聯系傳動鏈必須保證復合運動的兩個單元運動嚴格的運動關系，因此，內聯系傳動鏈中可以有傳動比不確定或瞬時傳動比變化的傳動機構。（ ） 21過定位是需要限制的自由度沒有全部被限制的情況，過定位不能保證位置精度，是不允許的。（ ） 22機床的柔性，是指其適應加工對象變化的能力，包括空間上的柔性和時間上的柔性。（） 23約束重復限制了的情況。欠定位一般是不允許的，但有時也有一定的好處。 （ ） 24機床的可靠性是指其在額定壽命期內，在正常工作條件下和

16、規定時間內出現故障的概率，可靠性也常用廢品率來表示。 （ ） 25“機械制造企業的物流系統”，它包括從原材料、外購配套件、標準件進廠，經過儲存、毛坯生產、機械加工、裝配、檢驗、油漆包裝、產成品和廢料出廠等全部流程。 （ ） 26零件在設計時應盡量提高技術要求，以保證零件的使用功能。（ ）27主軸組件的抗振性是指機器工作時主軸組件抵抗振動、保持主軸平穩運轉的能力。（ ）28機械手最基本的參數是抓取重量。（ ）29點、線、面切削刃類型不同，發生線的形成所需的運動也不同。（ ）30可調支承一批工件調整一次，不限制工件的自由度。（ ）31滾珠導軌結構緊湊，制造容易，成本較低，是應用最廣泛的一種導軌。（

17、 ）32機床形式與支承形式分為臥式、立式，機床形式是指主運動執行件的狀態，支承件形式指高度方向尺寸相對長度方向尺寸的大小。 （ ）33主軸能傳遞全部功率的最高轉速，稱為主軸的計算轉速。（ ）34雙列圓柱滾子軸承不但可以承受徑向載荷,而且可以承受軸向載荷。（ ）35對于空心主軸，內孔直徑d的大小，應在滿足主軸的剛度前提下盡量取大值。（ ）四、名詞解釋 1機床運動功能式表示機床的運動個數、形式、功能(p主運動，f進給運動，a非成形運動)及排列順序的表達式。2爬行當機床上運動部件低速運動時，主動件勻速運動，從動件往往出現明顯的速度不均的跳躍式運動，即時走時停或者時快時慢的現象，這種在低速運動時產生的

18、運動不平穩性稱為爬行。3模塊化設計為了開發多種不同功能結構，或相同功能結構而性能不同的產品，不必對每種產品單獨進行設計，而是精心設計出一批模塊，將這些模塊經過不同的組合來構造具有不同功能結構和性能的多種產品的過程。4級比和級比指數級比：主動軸上同一點，傳往從動軸相鄰兩條傳動線的比值，用jxj 表示，其中xj，稱為級比指數，相當于相鄰兩傳動線與從動軸交點之間相距的格數。5柔性制造系統是一個以網絡為基礎、面向車間的開放式集成制造系統，是實現CIMS的基礎，它具有CAD、數控編程、分布式數控、工夾具管理、數據采集和質量管理等功能，它能根據制造任務和生產環境的變化迅速進行生產調整。6工業機器人位姿工業

19、機器人的位姿是指其末端執行器在指定坐標系中的位置和姿態。7定位工件通過夾具上的定位元件獲得正確的加工位置的過程。8機械制造系統中的物流從原材料和毛坯進廠，經過儲存、加工、裝配、檢驗、包裝，直至成品和廢料出廠，在倉庫、車間、工序之間流轉、移動和儲存的全部過程。9生產線節拍是指連續完成相同的兩個產品之間的間隔時間，即完成一個產品所需的平均時間。10立體倉庫是指采用多層貨架，在不直接進行人工處理的情況下能夠自動地存儲和取出物料的系統。 是物流中心的重要組成部分。五、簡答題 1、什么叫柔性制造系統？它由哪幾個基本部分組成？柔性制造系統由兩臺以上的加工中心以及清洗、檢測設備組成，具有較完善的刀具和工件輸

20、送與存儲系統，除調度管理計算機外，還配備有過程控制計算機和分布式數控終端等，形成多級控制系統組成的局部網絡。柔性制造系統由加工系統、物流系統以及計算機控制系統三部分組成。2、為何有級變速系統中的主傳動系統的轉速排列常采用等比數列？ 通用機床采用有級變速時，主軸轉速數列呈等比級數的規律排列，主要原因是使其轉速范圍內的任意兩個相鄰轉速之間的相對轉速損失均勻。最大相對轉速損失是取決于兩相鄰轉速之比。在其它條件(直徑、進給量、背吃刀量)不變的情況下，相對轉速的損失就反映了生產率的損失。此外，按等比規律排列的轉速數列，還可通過串聯若干個滑移齒輪組來實現較多級的轉速，從而減少傳動齒輪數，使傳動系統得到簡化

21、。3、工件在夾具中定位和夾緊有何區別？保證一批工件在夾具中足夠的定位精度應考慮哪兩個方面因素？產生定位誤差的原因是什么？（1） 工件在夾具中定位是指確定一批工件在夾具中相對機床刀具占有一致的正確加工位置。而夾緊是指將工件緊固在夾具上，確保加工中工件在切削力作用下，仍能保持由定位元件所確定的加工位置，不發生振動或位移。（2）要保證工件定位時到達足夠的定位精度，不僅需限制工件的空間自由度，使工件在加工尺寸方向上有確定的位置，而且還必須要盡量設法減少在加工尺寸方向上的定位誤差。（3）工件在定位時，產生定位誤差的原因有兩個：1）定位基準與設計基準不重合，產生基準不重合引起的定位誤差。2）由于定位制造副

22、制造不準確，引起定位基準相對夾具上定位元件的起始基準發生位移，而產生基準位移定位誤差。4、設計生產線的布局型式主要考慮哪些因素？ 答：生產線總體布局型式與生產線的類別有關：在單一產品的生產線上，加工裝備是嚴格按工件的加工工藝順序布置的；在成組產品生產線上，加工設備是按相似零件族中典型零件的加工工藝順序布置的；在多品種可調生產線上，則是生產批量大、有代表性的零件的加工工藝順序布置的。此外，生產線總體布局型式還與工件的結構形狀、輸送方式等因素有關。5、機器人手腕的功能及設計要求是什么？手腕是聯接手臂和末端執行器的部件，其功能是在手臂和機座實現了末端執行器在作業空間的三個位置坐標(自由度)的基礎上，

23、再由手腕來實現末端執行器在作業空間的三個姿態(方位)坐標，即實現三個旋轉自由度。對工業機器人手腕設計的要求有：1)由于手腕處于手臂末端，為減輕手臂的載荷，應力求手腕部件的結構緊湊，減少其質量和體積。2)手腕部件的自由度愈多，各關節角的運動范圍愈大，其動作的靈活性愈高，機器人對作業的適應能力也愈強。3)為提高手腕動作的精確性，應提高傳動的剛度，應盡量減少機械傳動系統中由于間隙產生的反轉回差。6、什么是變速組的級比指數與變速范圍？常規的變速傳動系的各傳動組的級比指數有什么規律性？ 變速組內的相鄰傳動比之間的比值稱為級比，其中 x。稱為級比指數，級比指數在轉速圖中表現為相鄰傳動比相間隔的格數。變速組

24、內最大與最小傳動比的比值，稱為變速組變速范圍。變速的基本規律是；變速系統是以基本組為基礎，再通過擴大組(可以有第一擴大組、第二擴大組)把轉速范圍(級數)加以擴大。若要求變速系統是一個連續的等比數列，則基本組的級比等于，級比指數x。1；擴大組的級比xj，級比指數xi 應等于該擴大組前面的基本組傳動副數和各擴大組傳動副數的乘積。7、機床夾具的作用是什么？主要由哪幾部分組成？ 功用：保證被加工表面的位置精度。（2）提高生產率。（3）擴大機床的工藝范圍。（4）減輕工人的勞動強度，保證生產安全。基本組成： 1定位元件及定位裝置；2夾緊元件及夾緊裝置;3導向或對刀元件;4夾具體;5其它元件及裝置.8簡述自

25、動化立體倉庫的工作過程？ （1） 裝機停在巷道起始位置，待入庫的貨物已放置在出入庫裝卸站上，由堆裝機的貨叉將其取到裝卸托盤上。將該貨物存人的倉位號及調出貨物的倉位號一并從控制臺輸入計算機。（2） 計算機控制堆裝機在巷道行走，裝卸托盤沿堆裝機鉛直導軌升降，自動尋址向存人倉位行進。（3） 裝卸托盤到達存入倉位前，即圖中的第四列第四層，裝卸托盤上的貨叉將托盤上的貨物送進存人倉位。（4） 堆裝機行進到第五列第二層，到達調出倉位，貨叉將該倉位中的貨物取出，放在裝卸托盤上。（5） 堆裝機帶著取出的貨物返回起始位置，貨叉將貨物從裝卸托盤送到出入庫裝卸站。9機床的傳動系統為什么要遵循前多后少，前密后疏，前緩后

26、急原則？電機傳動件轉速高轉矩小尺寸小主軸傳動件轉速低轉矩大尺寸大為了減少傳動件的尺寸，要求前面變速組的速度快些，即前面變速組降速慢些，后面變速組降速快些。但是中間軸不宜過高，以免產生振動和發熱。10何謂夾具的對定？包括哪幾個方面？為什么使用夾具加工工件時，還需要解決夾具的對定問題？（1） 夾具與機床連接時使夾具定位表面相對機床主軸（或刀具）、機床運動導軌有準確的位置和方向的過程稱為夾具的對定。（2）夾具的對定包括三個方面：一是夾具在機床上的定位，即夾具對切削成形運動的定位；二是夾具的對刀，即夾具對刀具的對準；三是分度和轉位定位，即夾具對加工位置的定位。（3）使用夾具加工工件時，只有首先保證夾具

27、在機床上的對定要求，其對定誤差要小于工件的允許誤差，才能使工件在夾具中相對刀具及成形運動處于正確位置，即夾具定位。從而保證工件的加工尺寸精度和相互位置加工精度。六、計算題 1某機床的主軸轉速為n=40-1800n/min，公比=1.41，電動機的轉速n電=1500n/min，公比1.06 的標準數列為：完成內容：1、求出主軸的變速范圍Rn；2、用公式計算出主軸轉速級數Z；3、由給定的1.06 的標準數列值表確定主軸各級標準轉速；4、寫出至少4 個不同的結構式；5、畫出所列結構式中至少2 個相應的結構網；6、確定一個合理的結構式，并說明其合理性；7、畫出合理的轉速圖（要求標注齊全）8、寫出各傳動

28、軸的計算轉速；答： 1、主軸的變速范圍：Rnnmax/nmin1800/4045；2、主軸轉速級數：Zlg Rn /lg1lg45/lg1.41112.08，取Z12；3、主軸各級標準轉速為：（2 分）40，56，80，112，160，224，315，450，630，900，1250，1800。4、4 個不同的結構式為：12312326；12322126；12322621；12312623。共有18 種，可寫出任意4 種。5、2 個相應的結構網如下圖：（共有18 個，可畫出任意2 個）。12312326 123221266、合理的結構式：12312326合理性： 符合變速級數、級比規律； 傳動件“前多后少”； 結構網“前密后疏”； 第二擴大組的變速范圍r1.4168，滿足極限變速范圍要求。7、合理的轉速圖：8、各傳動軸的計算轉速：根據轉速圖，具體分析。2已知某機床的主軸轉速為n=1001120r/min，轉速級數Z