2014機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)習(xí)題

PAGEPAGE62014年機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)習(xí)題名詞解釋(17個(gè))P6柔性化2個(gè)結(jié)構(gòu)柔性化與功能柔性化P37可靠性1個(gè)P71精度6個(gè)P72剛度1個(gè)P89集中傳動(dòng)方式分離傳動(dòng)方式2個(gè)P117進(jìn)給傳動(dòng)系1個(gè)第四章工業(yè)機(jī)器人位姿手臂末端執(zhí)行器4個(gè)其他1機(jī)械制造裝備應(yīng)該具備的主要功能？P6-102機(jī)械制造裝備的分類及其各類中包含那些內(nèi)容？P10-153機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的類型，P15-164機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)的典型步驟P17-255技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)？結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)（零件的加工工藝性）？合理性評(píng)價(jià)？P32-38P46-486機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求？P57-597機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)原理？P62-718爬行的概念原因及預(yù)防措施？P74-759機(jī)床的主要參數(shù)設(shè)計(jì)？式子（2-1）（P82）A=，（2-2）、（2-3）；公比φ選擇等比數(shù)列排列的優(yōu)點(diǎn)及公比選用原則？10主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求？11主傳動(dòng)系統(tǒng)分類及傳動(dòng)方式？12P90能從圖2-13a自己畫出2-13b（主軸轉(zhuǎn)速為31.5~1400r/min）13從結(jié)構(gòu)式中看出那個(gè)是基本組、第一擴(kuò)大組、第二擴(kuò)大組等14變速范圍及其極限傳動(dòng)比？（2-14）15主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的原則？16幾種特殊設(shè)計(jì)方法？17擴(kuò)大變速范圍的方法？18齒數(shù)確定P10219計(jì)算轉(zhuǎn)速概念及其計(jì)算？機(jī)床的功率轉(zhuǎn)矩特性怎么描述？20變速組齒輪軸向布置原則？（1）滑移齒輪中，當(dāng)一對(duì)齒輪完全脫離嚙合后。另一對(duì)齒輪才能進(jìn)入嚙合，因此固定齒輪之間的跨距的最小距離L=2B+Δ；B為齒輪厚度，B=（6~12）mn，Δ=1~2mm，為間隙；（2）滑移齒輪應(yīng)安裝在主動(dòng)軸上，以減小滑移齒輪重量，便于操作。（3）滑移齒輪應(yīng)采用窄式排列，以減小軸向長度。21進(jìn)給傳動(dòng)系的組成？22進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求？23P124機(jī)械傳動(dòng)部件設(shè)計(jì)？（2）（3）24P128機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述？25P14026、27、28、29、31、3226主軸部件應(yīng)滿足的基本要求？27主軸的傳動(dòng)方式？28主軸部件的支承數(shù)目？29推力軸承位置配置形式及其特點(diǎn)？30主軸傳動(dòng)件位置的合理布置原則31主軸主要技術(shù)參數(shù)的確定方法32主軸的材料及其熱處理33主軸滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)和選用原則34支承件應(yīng)滿足的基本要求剛度公式K=mω02,支承件剛度包括哪些？35支承件的截面設(shè)計(jì)原則？36支承件肋板和肋條的布置？37支承件的材料為什么常用鑄鐵？38支承件消除內(nèi)應(yīng)力的方法？39為什么要進(jìn)行剛度補(bǔ)償？40提高熱穩(wěn)定性的方法？41導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求？42導(dǎo)軌的組合形式？43導(dǎo)軌間隙的調(diào)整？44提高導(dǎo)軌精度、剛度和耐磨性的措施？45機(jī)床刀架的功能和類型？46工業(yè)機(jī)器人的概念47工業(yè)機(jī)器人基本工作原理48分類49位姿描述？50齊次坐標(biāo)變換，運(yùn)動(dòng)方程51工作空間解析和軌跡解析？并得出運(yùn)動(dòng)學(xué)解析的正解和逆解？52諧波齒輪減速裝置53手臂機(jī)座手腕末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求？54工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成及其本質(zhì)？55平面定位孔定位外圓定位？定位誤差的計(jì)算方法？56P323-3251-2057物流系統(tǒng)的本質(zhì)第六章第一節(jié)58第七章第一節(jié)附2011年復(fù)習(xí)題立式支承占地面積小，剛度較差，執(zhí)行件在縱、橫、垂直三個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，用于加工尺寸工件和箱體工件的機(jī)床。單臂支承/龍門支承搖臂鉆床、龍門銑床等=3\*GB2⑶提高機(jī)床動(dòng)剛度：提高抗振性能，減少熱變形，降低噪聲抗振性：包括受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的概念及預(yù)防受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的措施？抗振性：指機(jī)床工作部件在交變載荷下，抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)變形的能力。熱變形產(chǎn)生的原因和減少熱變形的措施？噪聲源和降低噪聲的措施？=4\*GB2⑷主要技術(shù)參數(shù)確定（主參數(shù)、尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、動(dòng)力參數(shù)）機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)采用等比數(shù)列傳動(dòng)有何優(yōu)點(diǎn)？機(jī)床的公比選擇原則是什么？答：機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)采用等比數(shù)列傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：=1\*GB3①傳動(dòng)系統(tǒng)簡單，=2\*GB3②使用方便，=3\*GB3③最大轉(zhuǎn)速損失率相等。機(jī)床的公比選擇原則：φ越小，轉(zhuǎn)速損失Amax越小，Rn越小，如要達(dá)到一定的Rn，需增加變速組數(shù)目，則結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一般=1\*GB3①對(duì)于中型機(jī)床：取φ=1.26、1.41，轉(zhuǎn)速損失不大，結(jié)構(gòu)又不過于復(fù)雜；=2\*GB3②對(duì)于重型機(jī)床，取φ=1.26、1.12、1.06，因加工時(shí)間長，如果取φ小則Amax越小，機(jī)床工作效率高；=3\*GB3③對(duì)于專用機(jī)床和自動(dòng)機(jī)床，取φ=1.26、1.12，因生產(chǎn)效率高，轉(zhuǎn)速損失影響較大，又不常變速，用交換齒輪變速，不會(huì)使結(jié)構(gòu)復(fù)雜；=4\*GB3④對(duì)于非自動(dòng)化小型機(jī)床，取φ=1.58、1.78、2，因切削時(shí)間小于輔助時(shí)間，Amax影響小，為使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單，φ取大值。11.主傳動(dòng)系的傳動(dòng)方式主要有兩種：集中傳動(dòng)方式和分離傳動(dòng)方式。12.進(jìn)給系統(tǒng)中，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件種類很多，用于機(jī)床上的有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、直流伺服電動(dòng)機(jī)、交流伺服電動(dòng)機(jī)和直線電動(dòng)機(jī)等。13．理解四種擴(kuò)大機(jī)床傳動(dòng)系變速范圍的方法及其本質(zhì)。=1\*GB3①增加變速組：增加變速組，級(jí)數(shù)增大=2\*GB3②采用背輪機(jī)構(gòu)：增加變速組，級(jí)數(shù)增大=3\*GB3③采用雙公比的傳動(dòng)系：增大極限變速范圍=4\*GB3④采用分支機(jī)構(gòu)：縮短了傳動(dòng)鏈，變相的擴(kuò)大變速范圍14.計(jì)算轉(zhuǎn)速的求法？(為清楚起見，分別對(duì)軸系和齒輪系列表表示)。以課本140頁31題為例，15.轉(zhuǎn)速圖以課本140頁27題為例，某機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速n=100~1120r/min，轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)Z=8，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n電=1440r/min，試設(shè)計(jì)該機(jī)床主傳動(dòng)系，包括擬定結(jié)構(gòu)式和轉(zhuǎn)速圖。(轉(zhuǎn)速查附表1，轉(zhuǎn)速圖畫的大一些)附表1標(biāo)準(zhǔn)數(shù)列6367717580859095100106112118125132140150160170180190200212224236250265280300315335355375400425450475500530560600630670710750800850900950100010601120118012501320140015001600170018001900解：(1)計(jì)算公比：R=1120/100=11.2，Z=8，根據(jù)得：，得(2)確定傳動(dòng)組、傳動(dòng)副和擴(kuò)大順序根據(jù)傳動(dòng)組、傳動(dòng)副的擬定原則，可選方案有：=1\*GB3①8=4╳2=2\*GB3②8=2╳4=3\*GB3③8=2╳2╳2在方案=1\*GB3①、=2\*GB3②中，有三根軸，比方案=3\*GB3③少一根軸，但有一個(gè)傳動(dòng)組內(nèi)有四個(gè)傳動(dòng)副，增加了傳動(dòng)軸額軸向長度，故選擇方案=3\*GB3③。根據(jù)前密后疏原則，粗選擴(kuò)大組順序?yàn)?=21╳22╳24，第二擴(kuò)大組的最終確定結(jié)構(gòu)式為8=21╳22╳24。（1分）(3)主軸各級(jí)轉(zhuǎn)速為：100、140、200、280、400、560、800、1120m/s。確定定比傳動(dòng)比：取軸=1\*ROMANI的轉(zhuǎn)速為800m/s，則電機(jī)軸與軸=1\*ROMANI的傳動(dòng)比：確定各變速組最小傳動(dòng)比：從800到100共有6格，三個(gè)變速組的最小傳動(dòng)線平均下降2格。按前緩后急原則，第二變速組最小傳動(dòng)線下降2格，第一變速組最小傳動(dòng)線下降1格，第三變速組最小傳動(dòng)線下降3格。(4)轉(zhuǎn)速圖繪制16.書上例題P113/2-317.書上例題P127/2-418.機(jī)床控制系統(tǒng)應(yīng)滿足的要求是節(jié)省輔助時(shí)間、縮短加工時(shí)間、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高機(jī)床使用率和改善加工質(zhì)量。機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，按自動(dòng)化程度可以分為手動(dòng)、機(jī)動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)。一般自動(dòng)控制系統(tǒng)由三部分組成，發(fā)令器官、執(zhí)行器官和轉(zhuǎn)換器官。19.主軸應(yīng)滿足的基本要求：旋轉(zhuǎn)精度、剛度、抗振性、溫升與熱變形、精度保持性。20.主軸的傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、同步齒形帶傳動(dòng)、電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)等。選擇依據(jù)：主軸的轉(zhuǎn)速、所傳遞的轉(zhuǎn)矩、對(duì)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求、結(jié)構(gòu)緊湊及裝卸維修方便等。齒輪傳動(dòng)：結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，能傳遞較大轉(zhuǎn)矩，能適應(yīng)變轉(zhuǎn)速、變載荷工作，應(yīng)用最廣，但線速度不能過高，一般不超過12-15m/s，不如帶傳動(dòng)平穩(wěn)。帶傳動(dòng)：靠摩擦力傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、成本低，特別適用于中心距較大的兩軸間傳動(dòng)，可吸振，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，適宜高速傳動(dòng)，有過載保護(hù)。但傳動(dòng)比不夠準(zhǔn)確。同步齒形帶：無相對(duì)滑動(dòng)，傳動(dòng)比大且準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高、效率高，可傳遞大動(dòng)力(100KW)，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小，對(duì)軸和軸承壓力小，無需特別張緊，無需潤滑，耐水，耐腐蝕，耐高溫，維護(hù)保養(yǎng)方便。但制造工藝復(fù)雜，安裝條件要求高。電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)：對(duì)于轉(zhuǎn)速小于3000r/min以下的主軸，采用異步電動(dòng)機(jī)和聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)主軸；對(duì)于轉(zhuǎn)速小于8000r/min大于3000r/min的主軸，采用變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸。21.主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有主軸前、后軸頸直徑D1和D2、主軸內(nèi)孔直徑d、主軸前端懸伸量a和主軸主要支承間跨距L，這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸剛度。22.主軸滾動(dòng)軸承的特點(diǎn)及選用原則：(1)特點(diǎn)：=1\*GB3①能在轉(zhuǎn)速和載荷變化幅度很大的情況下穩(wěn)定工作；=2\*GB3②能在無間隙甚至在預(yù)緊(有一定過盈量)的條件下工作，有利于減少發(fā)熱；=3\*GB3③潤滑容易，一般用黃油或油脂(用油比滑動(dòng)軸承耗油量少，用脂則依次填裝后可用至修理時(shí)再換)；=4\*GB3④由軸承廠生產(chǎn)，質(zhì)量穩(wěn)定且成本低。(2)選用原則：=1\*GB3①轉(zhuǎn)速較高，負(fù)載小，而旋轉(zhuǎn)精度要求高時(shí)，應(yīng)采用球軸承；=2\*GB3②轉(zhuǎn)速較低，負(fù)載大或有沖擊負(fù)載時(shí)，應(yīng)采用滾子軸承；=3\*GB3③徑向載荷和軸向載荷都較大時(shí)，若轉(zhuǎn)速高，應(yīng)采用角接觸軸承；若轉(zhuǎn)速低，應(yīng)采用圓錐滾子軸承；=4\*GB3④軸向載荷比徑向載荷大得多時(shí)，應(yīng)采用兩種不同類型的軸承組合，分別承受軸向載荷和徑向載荷；=5\*GB3⑤徑向載荷比軸向載荷大得多且轉(zhuǎn)速較高時(shí)，應(yīng)采用深溝球軸承；=6\*GB3⑥支承剛度要求較高時(shí)，可采用成對(duì)的角接觸型軸承。23.支承件截面設(shè)計(jì)原則：=1\*GB3①截面積一定時(shí)，空心截面比實(shí)心截面慣性矩大，滿足工藝要求時(shí)，應(yīng)盡量減少壁厚，以提高抗彎強(qiáng)度；=2\*GB3②承受一個(gè)方向彎矩的支承件，當(dāng)高度方向?yàn)槭軓澐较驎r(shí)，截面形狀應(yīng)為矩形；=3\*GB3③承受彎扭作用的支承件，截面形狀應(yīng)為方形；=4\*GB3④承受純轉(zhuǎn)矩作用的支承件，截面形狀應(yīng)為圓環(huán)形；=5\*GB3⑤不封閉截面剛度小于粉筆截面剛度，盡量將支承件制成封閉的形式；=6\*GB3⑥截面不能封閉的支承件，應(yīng)采用剛度補(bǔ)償措施。24.剛度補(bǔ)償措施(1)為什么要進(jìn)行剛度補(bǔ)償？=1\*GB3①從抗彎剛度、鑄造工藝、支承件功用綜合考慮，支承件截面不能完全封閉，存在剛度損失；=2\*GB3②導(dǎo)軌和床身的過渡連接處存在局部剛度損失；=3\*GB3③箱體軸承孔處存在剛度損失。(2)機(jī)械補(bǔ)償方法：=1\*GB3①肋板；=1\*alphabetica縱向：提高抗彎；=2\*alphabeticb橫向：提高抗扭；=3\*alphabeticc斜向：提高彎扭。=2\*GB3②加強(qiáng)肋。=1\*alphabetica用加強(qiáng)肋提高導(dǎo)軌和床身過渡連接處的局部剛度損失；=2\*alphabeticb用加強(qiáng)肋提高箱體軸承孔處的局部剛度損失(3)支承件開孔后的剛度補(bǔ)償：立柱或橫梁為安裝機(jī)件或工藝需要，應(yīng)開孔，從而造成抗扭抗彎剛度損失。其補(bǔ)償方法為=1\*GB3①在孔上加蓋板，用螺釘將蓋板固定在壁上；=2\*GB3②將孔的周邊加厚，再加蓋板；(4)提高接觸剛度的措施？=1\*GB3①相對(duì)滑動(dòng)的接觸面和重要的固定結(jié)合面須精磨或配對(duì)刮研，以增加接觸面積；=2\*GB3②緊固螺栓使結(jié)合面有大于2MPa的接觸壓強(qiáng)，消除結(jié)合面平面度誤差，以增大結(jié)合面積；=3\*GB3③結(jié)合面承受彎扭時(shí)，應(yīng)使較多的緊固螺栓布置在受拉面，承受拉應(yīng)力；=4\*GB3④結(jié)合面承受轉(zhuǎn)矩時(shí)，螺栓遠(yuǎn)離扭矩中心，均勻分布在四周。25.為什么支承件常采用鑄鐵件？支承鑄件消除內(nèi)應(yīng)力的方式有哪些？答：因?yàn)殍T鐵其鑄造、切削性能好，易得到復(fù)雜形狀；阻尼大，有良好的抗振性能；加入合金元素可提高耐磨性；且成本低。支承鑄件消除內(nèi)應(yīng)力的方式有：=1\*GB3①鑄鐵壁厚不均勻，冷卻產(chǎn)生鑄造變形，鑄造后進(jìn)行自然時(shí)效處理；=2\*GB3②精密機(jī)床支承件，粗加工前自然失效，粗加工后人工失效，充分消除鑄造應(yīng)力；=3\*GB3③床身、立柱、橫梁等進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效，消除內(nèi)應(yīng)力。26.導(dǎo)軌的分類：27.(1)導(dǎo)軌截面形狀：直線運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌截面形狀主要有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓柱形?；剞D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌截面形狀主要有三種：平面環(huán)形、錐面環(huán)形和雙錐面導(dǎo)軌。(2)28.輔助導(dǎo)軌副間隙調(diào)整：=1\*GB3①壓板(用法)；=2\*GB3②鑲條(安裝方位)．29.工業(yè)機(jī)器人：是一種能自動(dòng)控制、可重復(fù)編程、多功能、多自由度的操作機(jī)，能搬運(yùn)材料、工件或操持工具，用以完成各種作業(yè)。(1)基本工作原理：與機(jī)床有如下相同之處：=1\*GB3①二者的末端執(zhí)行器都有位姿變化要求；=2\*GB3②二者都是通過坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的位姿變化要。不同之處：機(jī)床是按直角坐標(biāo)形式運(yùn)動(dòng)為主，對(duì)剛度、精度要求高，靈活性相對(duì)較低；而工業(yè)機(jī)器人是按關(guān)節(jié)形式運(yùn)動(dòng)為主，對(duì)靈活性要求高，其剛度、精度相對(duì)較低。(2)構(gòu)成：操作機(jī)(執(zhí)行機(jī)構(gòu))、控制裝置(控制系統(tǒng))和驅(qū)動(dòng)單元(驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))。(3)分類：按機(jī)械結(jié)構(gòu)類型分為：關(guān)節(jié)型機(jī)器人、球坐標(biāo)型機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)系機(jī)器人和直角坐標(biāo)系機(jī)器人四大類；按控制方式分為：點(diǎn)位控制和連續(xù)軌跡控制兩類。(4)工業(yè)機(jī)器人的位姿是指其末端執(zhí)行器在指定坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)。一般有兩種描述方式，其一是用動(dòng)作功能的要求來描述，其二是用機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)來描述。正運(yùn)動(dòng)學(xué)解析用于工作空間解析。而逆運(yùn)動(dòng)學(xué)解析用于軌跡解析。(5)諧波齒輪減速裝置中，當(dāng)波發(fā)生器主動(dòng)，剛輪固定，柔輪從動(dòng)時(shí)，波發(fā)生器和柔輪的減速傳動(dòng)比計(jì)算公式為。當(dāng)波發(fā)生器主動(dòng)，柔輪固定，剛輪從動(dòng)時(shí)，波發(fā)生器和鋼輪的減速傳動(dòng)比計(jì)算公式為。其中，、分別為剛輪和柔輪的齒數(shù)。(6)工業(yè)機(jī)器人手臂的設(shè)計(jì)要求：=1\*GB3①手臂的結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)滿足機(jī)器人完成作業(yè)任務(wù)提出的工作空間要求；=2\*GB3②根據(jù)手臂所受載荷和結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理選擇截面形狀和高強(qiáng)度輕質(zhì)合金；=3\*GB3③盡量減少手臂質(zhì)量和相對(duì)其關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和偏心力矩，以減小驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)荷，減少運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)載荷和沖擊，提高手臂運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)速度；=4\*GB3④要設(shè)法減小機(jī)械間隙引起的運(yùn)動(dòng)誤差，提高運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確度和運(yùn)動(dòng)剛度。(7)工業(yè)機(jī)器人手腕的設(shè)計(jì)要求：=1\*GB3①；=2\*GB3②；=3\*GB3③；=4\*GB3④。(8)工業(yè)機(jī)器人末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)要求：=1\*GB3①；=2\*GB3②。(9)工業(yè)機(jī)器人是一種通用性較強(qiáng)的自動(dòng)化作業(yè)設(shè)備，末端執(zhí)行件則是直接執(zhí)行作業(yè)任務(wù)的裝備。根據(jù)其用途和結(jié)構(gòu)的不同，可以分為機(jī)械式夾持器、吸附式末端執(zhí)行件和專用工具(如焊槍、噴嘴、電磨頭等)。(10)機(jī)器人控制的層次分為三個(gè)層次：人工智能級(jí)、控制模式級(jí)和一般自動(dòng)化級(jí)，其中控制模式級(jí)任務(wù)描述為直接給定r(t)，控制器建