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1、浙江师范大学机械制造装备设计课后习题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1-51-7 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
2、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？ 1. ）机械制造装备设计包括创新设计、变形设计、模块化设计；2. ）创新设计，一般需要较长的设计开发周期，投入较大的研制开发工作量；变型设计，变型设计不是孤立无序的设计，而是在创新设计的基础上进行的，模块化设计，对一定范围内不同性能，不同规格的产品进行功能分析，划分一系列的功能模块，而后组合而成的；1-13系列化设计时主参数系列公比的选取原则是什么？公比选得过大或过小会带来哪些问题？答：选取原则产品的主参数应尽可能采用优先数系。主参数系列公比如选得较小
3、，则分级较密，有利于用户选到满意的产品，但系列内产品的规格品种较多，系列化设计的许多优点得不到充分利用；反之，则分级较粗，系列内产品的规格品种较少，可带来系列化设计的许多优点，但为了以较少的品种满足较大使用范围内的需求，系列内每个品种产品应具有较大的通用性，导致结构相对复杂，成本会有待提高，对用户来说较难选到称心如意的产品。1-18 2-1、机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？（p57)（1）工艺范围（2）柔性:机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力，包括空间上的柔性（功能柔性）和时间上的柔性（结构柔性）。（3）与物流系统的可接近性:可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切
4、屑）流动的方便程度。（4）刚度:加工过程中，在切削力作用下，抵抗刀具相对与工件在影响加工精度方向变形的能力，包括静刚度、动刚度、热刚度。（5）精度:机床的精度主要是指机床的几何精度和工作精度。 （6）噪声（7）成产率和自动化 （8）成本（9）生产周期 （10）可靠性(11）造型与色彩2-2机床设计的主要内容及步骤是什么？答：（一）总体设计：1、机床主要技术指标设计，包括工艺范围、运行模式、生产率、性能指标等。2、总体方案设计，包括运动功能、基本参数、总体结构布局等设计。3、总体方案综合评价与选择4、总体方案 的设计修改或优化。（二）详细设计，包括技术设计和施工设计。（三）机床整机综合评价 (四
5、)定型设计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”。2-6工件表面的形成原理是什么？答：任何一个表面都可以看成是一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。这两条曲线（或直线）称为该表面的发生线，前者称为母线，后者称为导线。而加工表面的发生线是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成的。2-7、工件表面发生线的形成方法有哪些？(p63)
6、 1）成形法：利用成形刀具对工件进行加工的方法； 2）展成法：利用工件和刀具对工件进行加工的方法； 3）轨迹法：利用刀具作一定规律的运动来对工件进行加工的方法；4）相切法：利用刀具边旋转边做轨迹运动来对工件进行加工的方法。 2-9机床的运动功能有哪些？1、操作面板 它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。2、控制介质与输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。交互的信息通常是零件加工程序。即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上。3、 CNC装置(CNC单元)组
7、成：计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件。 作用：根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件(伺服单元、驱动装置和PLC等)，所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的。CNC装置是CNC系统的核心4、 伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机 测量装置 位置和速度测量装置。以实现进给伺服系统的闭环控制。作用 保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令：进给运动指令：实现零件加工的成形运动（
8、速度和位置控制）。主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）5、 PLC、机床I/O电路和装置PLC (Programmable Logic Controller)：用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；机床I/O电路和装置：实现I/O控制的执行部件(由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；功能：接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。2-13 P672-14.机床的运动功能式和运动功能
9、图表达的含义是什么？答：机床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）及排列顺序，是描述机床运动功能最简洁的表达形式。运动原理图是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，除了描述机床的运动轴个数，形式及排列顺序之外，还表示了机床的两个末端执行器和各个运动轴的空间相对方位，是认识分析和设计机床传动系统的依据。2-16、分析图2-14所示各种机床的运动功能图，说明各个运动的所属类型、作用及工件加工表面的形成方法。（p67）2-18.机床运动分配式的含义是什么？答：运动功能分配设计是确定运动功能式中“接地”的位置，用符号“.”表示。符号“.”左侧
10、的运动由工件完成，右侧的运动的刀具完成。机床的运动功能式中添加上接地符号“.”后，称之为运动分配式。2-21 2-24.什么是传动组的级比和级比指数？常规变速传动系的各传动组的级比指数有什么规律性？答：变速组的级比是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值，用Xi表示。级比Xi中的Xi值称为级比指数。它相当于由上述相邻两传动线与从动轴交点之间相距的格数。规律性：设计时要使主轴转速为连续等比数列，必须有一个变速组的级比指数为1，此变速组称为基本组。基本组的级比指数用X0表示，即X0=1。后面变速组因起变速扩大作用，所以统称为扩大组。第一扩大组的级比指数X1一般等于基本组的传动副数P0，即X1
11、=P0。第二扩大姐的作用是将第一扩大组扩大的变速范围第二次扩大，其级比指数X2等于基本组的传动副数和第一扩大组传动副数的乘积，即X2=P0P1。如有更多的变速组，则依此类推。2-25.什么是传动组的变速范围？各传动组的变速范围之间有什么关系？答：传动组中最大与最小传动比的比值，称为该变速组的变速范围。Ri=(umax)i/(umin)i (i=0、1、2、j)变速范围一般可写为 Ri=Xi（pi-1）2-26、某车床的主轴转速n=401800r/min ，公比电动机的转速，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: 根据变速范围
12、、公比可求变速的级数拟定结构式级数为12的传动副数为2或3的传动方案有以下几种： 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：40568011216022431545063090012501800r/min1440r/min电IIIIIIIV 符合要求符合要求最后扩大组的变速范围：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 取0.015 197mm查表取大带轮的基准直径为200mm齿轮齿数的确定
13、：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40568011216022431545063090012501440r/min电IIIIIIIV取 可以确定 三个传动副的齿数为1800r/min1：1传动副 36 361：1.41传动副 30 421：2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 62III IV之间的传动副齿数和取 902：1的传动副齿数取 60 301：4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123456789101112理论转速40568011216022431545063090012501800实际转速39.3256.1778.64110.81158.30221.63314.56449.38629.13886.51266.431773转速误差率（%）1.700.311.701.061.061.060.140.140.141.51.311.5允许误差： 根据上表可知转速误差率在允许的范围内绘制传动系统图如下：362430364842422242626018
