機械設計制造裝備技術基礎考試題庫

機械設計制造裝備技術基礎考試題庫從系統(tǒng)設計的角度，如何提高產品的可靠性？答：將系統(tǒng)要求的可靠度指標合理地分配到系統(tǒng)的各個組成單元從而明確各組成單元的可靠性設計要求，以便在單元設計、制造、試驗、驗收時加以保證。為保證機械制造裝備可靠性，需以已有的可靠性技術以及企業(yè)大量同類產品的故障數(shù)據(jù)積累為基礎，以故障模式影響危害性分析結果為依據(jù)，按照產品可靠性設計準則、可靠性設計檢查表以及可靠性綜合設計方法的要求對機械制造裝備進行設計研發(fā)，全面考慮環(huán)境、維修、運輸、應力、材料、溫度、磨損、老化等環(huán)節(jié)和因素對產品可靠性的影響，對樣機的設計方案進行詳細驗證和檢查，盡可能在設計階段消除樣機可能存在的故障隱患。系列化設計時主參數(shù)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？答：產品的主參數(shù)應盡可能采用優(yōu)先數(shù)系，優(yōu)先數(shù)系是公比為冬行，N=5、10、20或40的等比數(shù)列;主參數(shù)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(guī)格品種較多，上述系列化設計的許多優(yōu)點得不到充分利用；反之，則分級較粗，系列內產品的規(guī)格品種較少，可帶來上述系列化設計的許多優(yōu)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，導致結構相對復雜、成本會有所提高，對用戶來說較難選到稱心如意的產品。如何解決用精密度較差的機械制造裝備制造出精密度較高機械制造裝備來？答：采用機械誤差補償技術或采用數(shù)字化技術分析各種引起加工誤差的因素，建立誤差的數(shù)學模型，將誤差的數(shù)學模型存入計算機。在加工時，由傳感器不斷地將引起誤差的因素測出，輸入計算機，算出將產生的綜合誤差，然而由誤差補償裝置按算出的綜合誤差進行補償。機床設計應滿足哪些基本要求，其理由是什么？答：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(tǒng)的可接近性，可接近性是指機床與物流系統(tǒng)之間進行物料（工件、刀具、切屑等）流動的方便程度；4）、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(shù)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、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(guī)定的使用條件下、在規(guī)定的時間內，完成規(guī)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(jù)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。機床設計的主要內容及步驟是什么？答：一般機床設計的內容及步驟大致如下：（1）總體設計a:機床主要技術指標設計（工藝范圍運行模式，生產率，性能指標，主要參數(shù)，驅動方式，成本及生產周期）b:總體方案設計（運動功能設計，基本參數(shù)設計，傳動系統(tǒng)設計，傳動系統(tǒng)圖設計，總體結構布局設計，控制系統(tǒng)設計。總體方案綜合評價與選擇，總體方案的設計修改或優(yōu)化）（2）詳細設計:技術設計，施工設計，機床傳動系統(tǒng)的設計，部件裝配圖，對主要零件進行分析計算或優(yōu)化，設計液壓部件裝配圖，電氣控制系統(tǒng)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(jù)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。什么是傳動組的級比和級比指數(shù)？常規(guī)變速傳動系的各傳動組的級比指數(shù)有什么規(guī)律性？傳動組的級比是指主動軸上同一點傳往被動軸相鄰兩傳動線的比值，用甲Xi表示。級比甲Xi中的指數(shù)％值稱為級比指數(shù)，它相當于由上述相鄰兩傳動線與被動軸交點之間相距的格數(shù)。基本組的級比指數(shù)用X。表示，即X°=1,第一擴大組的級比指數(shù)％一般等于基本組的傳動副數(shù)P。，即X1=P。。第二擴大組的級比指數(shù)X2等于基本組的傳動副數(shù)和第一擴大組傳動副數(shù)的乘積，即X2=PqXP］。如有更多的變速組，則依次類推。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？變速組中最大與最小傳動比的比值，稱為該傳動組的變速范圍。各變速組的變速范圍相應受到限制：主傳動各變速組的最大變速范圍為日主皿=u±m(xù)/u主^0(2?2.5)/0.25=8?10；對于進給傳動鏈，最大變速范圍為R進maxW14。主軸的變速范圍應等于主變速傳動系中各變速組變速范圍的乘積，即Rn=R。R1R2.??R)某車床的主軸轉速為n=40?1800r/min，公比p=1.41,電動機的轉速n電=1440r/min，試擬定結構式，轉速圖。解：該主軸的變速范圍為:根據(jù)變速范圍、公比可求變速的級數(shù)Z=igRn+1=^^45+1牝12lgplg1.41擬定結構式。根據(jù)級比規(guī)律和傳動副前多后少、傳動線前密后疏的原則確定12=擬定結構式。根據(jù)級比規(guī)律和傳動副前多后少、傳動線前密后疏的原則確定12=3x2x2查表可獲得12級轉速為40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800作轉速圖如下：1440r/minu、=p2=1.412=2<2符合要求u.=p-4=1.41-4=1/4>1/4符合要求最后擴大組的變速范圍：R=pX.(P.-1)=1.416(2-1)=8符合要求

某機床主軸轉速n=100?1120r/min，轉速級數(shù)z=8，電動機轉速n電=1440r/min，試設計該機床主傳動系，包括擬定結構式和轉速圖。解：_n—_n——maxnmin1120W—11.24—z寸R=711.2—1.41查表可獲得8級轉速為100,140,200,280,400,560,800,1120擬定8級轉速的結構式：根據(jù)級比規(guī)律和傳動副前多后少、傳動線前密后疏的的原則確定8-21x22x七u主=甲u主=甲1-1.411—1.41<2符合要求u主i-虹3—1.41-3—1/2.82>1/4符合要求最后擴大組的變速范圍：R=甲,（"=1.414（2一1）-4<8符合要求主軸軸向定位方式有那幾種？各有什麼特點？適用場合（1）前端配置兩個方向的推力軸承都分布在前支撐處；特點：在前支撐處軸承較多，發(fā)熱大，升溫高；但主軸承受熱后向后伸，不影響軸向精度；適用場合：用于軸向精度和剛度要求較高的高精度機床或數(shù)控機床。（2）后端配置兩個方向的推力軸承都布置在后支撐處；特點：發(fā)熱小、溫度低，主軸受熱后向前伸長，影響軸向精度；適用范圍：用于普通精度機床、立銑、多刀車床。（3）兩端配置兩個方向的推力軸承分別布置在前后兩個支撐處；特點：這類配置方案當主軸受熱伸長后，影響軸承的軸向間隙，為避免松動，可用彈簧消除間隙和補償熱膨脹；適用范圍：用于短主軸，如組合機床。（4）中間配置兩個方向的推力軸承配置在前支撐后側；特點：此方案可減少主軸的懸伸量，使主軸熱膨脹后向后伸長，但前支撐結構復雜，溫升可能較高。根據(jù)什麼原則選擇支承件的截面形狀，如何布置支承件上的肋板和肋條？答：支承件的截面形狀的選擇原則主要有以下幾個方面：1）為提高支承件剛度，支承件的截面應是中空形狀，盡可能加大截面尺寸，在工藝可能的前提下壁厚盡量薄一些。當然壁厚不能太薄，以免出現(xiàn)薄壁振動。2〕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；以承受扭矩為主的支承件的截面形狀應取圓（環(huán)）形。3）設計時應盡可能把支承件的截面作成封閉形狀。但是為了排屑和在床身內安裝一些機構的需要，有時不能作成全封閉形狀。肋板：水平放置的筋板有助于提高支承件水平面內彎曲剛度；垂直放置的筋板有助于提高支承件垂直面內的彎曲剛度；而斜向筋板能同時提高支承件的抗彎和抗扭剛度。肋條可以縱向、橫向和斜向，常常布置成交叉排列，如井字形、米字形等。必須使肋條位于壁板的彎曲平面內，才能有效地威少壁板的彎曲變形。筋條厚度一般是床身壁厚的3.70.8倍。導軌設計中應滿足哪些要求？答導軌應滿足精度高、承載能力大、剛度好、摩擦阻力小、運動平穩(wěn)、精度保持性好、壽命長、結構簡單、工藝性好、便于加工、裝配、調整和維修、成本低等要求。（1）導向精度導向精度是導軌副在空載荷或切削條件下運動時，實際運動軌跡與給定運動軌跡之間的偏差。影響導向精度的因素很多，如導軌的幾何精度和接觸精度，導軌的結構型式，導軌和支承件的剛度，導軌的油膜厚度和油膜剛度，導軌和支承件的熱變形等等。⑵承載能力大、剛度好根據(jù)導軌承受載荷的性質、方向和大小，合理地選擇導軌的截面形狀和尺寸，使導軌具有足夠的剛度，保證機床的加工精度。提高導軌耐磨性有那些措施?1）合理選擇導軌的材料和熱處理2）導軌的預緊3）導軌的良好潤滑和可靠防護4）爭取無磨損、少磨損、均勻磨損，磨損后能補償題圖5-78中；圖e在支座零件上加工兩孔，保證尺寸A和H。試分析圖5-78所列加工零件所必須限制的自由度;選擇定位基準和定位元件，在圖中示意畫出；確定夾緊力的作用點和方向，在圖中示意畫出選支座大平臺為第一基準，用板支撐限制亍、：、23個自由度，選底面為第二基準，用條支撐（或兩個支撐釘）限制了2、亍2個自由度，選大孔為第三基準，用菱形銷限制了￡自由度實現(xiàn)完全定位，并能保證A、H尺寸。并用壓板向第一基準夾緊，且與切削力方向一致。試分析圖5-7中a、c方案為什麼屬過定位？如何改進的？尚存在什麼問題？5.7過定位及其改進圖5.7a）：工件下底面有倆個短圓柱銷臺階面支撐，為平面約束，限制3個自由度，而每個短圓柱銷插入工件孔內，限制了2個自由度，因此共限制了7個自由度，超出了6個，即y方向的移動自由度被重復限制了，因此屬于過定位。C）：X件左端由銷的又臺階端面定位，此端面限制了3個自由度，而銷的長徑比已超過1，屬于長銷，它限制了4個自由度，共限制了7個自由度，還有轉動的自由度沒有被限制。所以實際上￡和2都被重

復限制，此方案屬于過定位。16.圖5-77中圖a夾具用于在三通管中心O處加工一孔，應保證孔軸線與管軸線ox、03垂直相交；圖b為車床夾具，應保證外圓與內孔同軸；圖c為車階梯軸；圖d在圓盤零件上鉆孔，應保證孔與外圓同軸；圖e用于鉆較連桿小頭孔，應保證大、小頭孔的中心距精度和兩孔的平行度。試分析圖5-77中各分圖的定位方案，指出各定位元件所限制的自由度，判斷有無欠定位或過位，對方案中不合理處提出改進意見。圖5-77圖5-77限制了限制了三、亍、工、y四個圖5.77a）：上下兩個短V行程一個長V型定位，自由度，左邊V型限制了z、z兩個自由度，實現(xiàn)了完全定位，無欠定位和過定位。b）：臺階端面限制了Z、工、y3個自由度，內孔圓柱長徑比小，可看做短銷，限制了x、y2個自由度，項未被限制，屬于不完全定位。加工外圓時項可以不限制，屬于定位正常情況。C）：若工件左端的外圓和中心孔是一次安裝下加工出來的，則它們位置精度較高，做頂尖限制了X、亍、Z3個自由度，右頂尖是移動頂尖，它限制了x、y2個自由度，Z可不被限制是屬于不完全定位，是定位的正常情況。此時三爪卡盤是夾緊工件并傳遞運動和動力。若工件左端中心孔和外圓不同軸，存在較大誤差，則中心孔與三爪卡盤同時有定位作用，則X、亍存在過定位。d）：X件低用平面定位限制了Z、x、y3個自由度，左邊用固定V型鐵定位，限制了X、亍2個自由度，右邊是移動V型鐵，限制了亍自由度，在圓板上鉆孔，Z不需要限制。此方案中若左右V型鐵對中性很高，則y不構成過定位，共限制了5個自由度，屬不完全定位，是定位的正常情況。若兩V型鐵對中性不好，則有過定位。e）：工件底面用定位板定位，限制了Z、x、）3個自由度，左端孔用短銷定位，限制了x、y2個自由度，右端外圓用固定v型鐵定位，限制了x、y，x與短銷限制了x重復屬于過定位，此外v限制的y實際上是與短銷配合限制了z，是有效的。所以此方案屬于過定位，可去掉右端V型鐵，改為在小頭外圓上邊或下邊添加一工藝凸臺，在凸臺除設置一擋銷未限制Z與原有底面定位板（Z、x、y）和左邊短銷（x、y）組成定位方案，共同限制了6個自由度，實現(xiàn)完全定位。圖：六點定位原理短定位奄長W位耋圖：六點定位原理短定位奄長W位耋在XOY平面內布置了3個支承點，工件被限制的自由度為1r\r\三個：Z.X.Y在XOZ平面內布置了2個支承點，工件被限制的自由度為二個:.IC，Y.Z在YOZ平面內布置了1個支承點，工件被限制的自由度為一個:—OX定位套限制的自由度二長定位套限制工件四個自由^X.Z.X.Z短定位套限制工件二個自由度：X.Z定位銷定位限制的自由度圖2-28定位銷定位短銷定位僅限制工件二個自由度：X.Y長銷定位限制工件四個自由度：X.Y.X.Y大錐度心軸定位大錐度心軸定位限制工件五個自由度：X-Y-Z^X-Y

Hen:ZXPX、F短銷限制工件二個自由度：擋銷限制工件一個自由度：/故定位性質：為完全定位°支承板舉例Hen:ZXPX、F短銷限制工件二個自由度：擋銷限制工件一個自由度：/故定位性質：為完全定位°支承板舉例1:在長方形工件毛坯上，用鋌刀鋌槽，鋌臺階面和工件的定位面典型定位元件的定位分析夾具的定位元件工件的定位面_!_件的定位面夾具的定位元件平面定位情況一塊條形支承板二塊條形支承板一塊矩形支暗板圖示>1J1=^■*1z〃j/F?三XI[Ly^*/W崩星口r限制的白由