機械制造裝備設(shè)計期末試題及答案

《機械制造裝備設(shè)計》期末試題及答案(總13頁)--本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可------1-3參考答案一、選擇〔10分，每題1分〕了快速響應(yīng)市場，提出了很多的制造模式，例如[ D ]。A.“剛性”生產(chǎn)制造模式 B.計算機關(guān)心制造C.成組技術(shù) D.“精益—靈敏—柔性”形，得到要求的金屬板制件的設(shè)備，稱為[B]。A.擠壓機B.沖壓機C.軋制機D.鍛造機3．一般車床的主要性能指標(biāo)〔其次主參數(shù)〕是[B]。A.B.最大的工件長度C.D.工作臺工作面長度轉(zhuǎn)條件下，在不運動或運動速度較低時各主要部件的外形、相互位置和相對運動的準(zhǔn)確程度，稱為[ A ]。A.幾何精度 B.運動精度C.傳動精度 D.定位精度稱為機器人機械本體，也可稱為主機的是[ D 。A.B.末端執(zhí)行器C.D.操作機一個四自由度平面關(guān)節(jié)型搬運〔SCARA〕機器人，其運動功能式為[ B ]。A.O/1234/M B.O/12Z3/MC.O/1ZX2/M D.O/XYZ/M工零件在機床上的加工過程和加工方法的技術(shù)資料，稱為[Ｂ ]。A.被加工零件工序圖 B.加工示意圖C.機床總聯(lián)系尺寸圖 D.生產(chǎn)率計算卡8．刨床進給量的單位為[ B ]。A.毫米/每轉(zhuǎn) B.毫米/沖程C.毫米/分鐘 D.轉(zhuǎn)/分鐘把毛坯從料倉送到機床加工位置的裝置，稱為[ Ａ A.上料器 B.隔料器C.減速器 D.分路器適應(yīng)高速輕載或周密機床的主軸軸承配置形式應(yīng)選擇[ A A.速度型 B.剛度型C.速度剛度型 D.抗振型二、填空〔20分，每題1分〕1．機械制造業(yè)的生產(chǎn)力量和進展水平標(biāo)志著一個國家和地區(qū)國民經(jīng)濟 代化 的程度。適應(yīng)掌握分約束適應(yīng)掌握、最正確適應(yīng)掌握和 學(xué)習(xí)適應(yīng)掌握 等。搖臂鉆床的主參數(shù)是 最大鉆孔直徑 。在系列型譜中，構(gòu)造最典型、應(yīng)用最廣泛的是所謂的“ 基型 產(chǎn)品”。運動部件低速運動時，主動件勻速運動，從動件往往消滅明顯的速度不均勻的跳動式運動，這種現(xiàn)象，稱為 爬行 。6．工業(yè)機器人額定負(fù)載主要依據(jù)作用于機械接口處的力和 力矩 來確定。7．額定負(fù)載是指在機器人規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機械接口處所能承受的負(fù)載的 允許值 。8．搖臂鉆床的主要性能指標(biāo)是主軸中心線至立柱母線的 離 。件的外形，相互位置和 相對運動 的準(zhǔn)確程度。10．機床的抗振性包括兩個方面：抵抗受迫振動和抵抗 動 的力量。傳動軸通過軸承在箱體內(nèi)軸向固定的方法有一端固定和 兩端固定 兩類。滑動導(dǎo)軌間隙常用 壓板 和鑲條來調(diào)整。目前在刀架的定位機構(gòu)中，多承受錐銷定位和 端面齒盤 位。滾珠絲杠常承受預(yù)拉伸方式，以提高其拉壓剛度和補償其 熱變形 ?？扇C器人處于機械原點時的狀態(tài)作為基準(zhǔn)狀態(tài)。也可以取機器人各關(guān)節(jié)軸線與基座直角坐標(biāo)系軸線 平行 時的狀態(tài)作為基準(zhǔn)狀態(tài)。16．吸附式末端執(zhí)行器〔又稱吸盤〕，有 氣吸 式和磁吸式兩種。比變速傳動系統(tǒng)是在常規(guī)變速傳動系統(tǒng)根底上，通過將根本組的級比指數(shù)增大到 1+2n 演化來的，n是大于1的正整數(shù)。18．機械手的手爪在抓住刀具后還必需有 鎖刀 以防止換刀過程中掉刀或刀具被甩出。19．三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于 4 ，以保證滑移時齒輪外圓不相碰。20．直線伺服電動機可直接驅(qū)開工作臺進展直線運動，據(jù)文獻介紹，它的最大進給速度可到達 100m/min ，最大加/減速度為1~8g。三、問答〔15分，每題3分〕答：有一端固定和兩端固定兩種，〔1分〕承受圓錐滾子軸承時，則必需兩端固定?！?〕〔1〕工業(yè)機器人與機床在根本功能和工作原理上有何異同?答：〔1〕一樣：1〕兩者的末端執(zhí)行器都有位姿變化要求?！?〕不同：1〕機床以直角坐標(biāo)形式為主，機器人以按關(guān)節(jié)形式運動為主?！?分機床的剛度精度要求很高，其敏捷性相對較低；而機器人敏捷性要求很高，其剛度精度相對較低?！?在生產(chǎn)線專用機床的總體設(shè)計中，“三圖一卡”的設(shè)計工作指的是什么〔分〕〔1〕被加工零件工序圖，〔1〕加工示意圖〔1〕機床總聯(lián)系尺寸圖〔1〕生產(chǎn)率計算卡〔3〕答：可選主軸跨距略小于最正確跨距l(xiāng)0

〔2〕此時主軸綜合剛度主要受軸承影響，即軸承支撐剛度高，主軸綜合剛度也高。〕5．回轉(zhuǎn)型夾持器與平移型夾持器各有何特點？〔3〕回轉(zhuǎn)型夾持器構(gòu)造較簡潔，但所夾持工件直徑有變動時，將引起工件軸線的偏移；〔2〕〔2〕不影響工件軸心的位置〔1〕四、分析推導(dǎo)〔124〕1．某數(shù)控機床工作臺驅(qū)動系統(tǒng)J。(4分)

V1重力:G=3000NZ2ZⅠ絲杠導(dǎo)程:S=5mm 電動機Z1參數(shù)Ⅰ軸參數(shù)Ⅰ軸絲杠電動機n(r/min)Z1720Z2360360360720Jkgm-0.010.160.0040.0120.224圖2工作臺驅(qū)動系統(tǒng)答：1JL

Jk

2 k k

2 m i〔2 i7202

3602

3602

3602

300036051032J 0.16 0.004 0.012 L 720 720 720 720

9.8

0.040.0010.030.00020.054(kgm2)〕在數(shù)控機床變速箱中，承受調(diào)速電動機無級調(diào)速。試導(dǎo)出變速箱的公比f等于電動機恒功率調(diào)速范圍R 時，變速箱的變速級數(shù)Z的表達式。〔4分〕dNR

lgR答：1RnN

R z1dN f

lgR

f RdN

z nN lgf

1〔2〕當(dāng)R dN

時 f

lg

nN〔2〕f，為什么為該外形〔分〕無論是方形、圓形或矩形空心截面的剛度都比實心的大，同樣截面外形和面積，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〔1〕圓〔環(huán)〕形截面抗扭剛度比方形的好，而抗彎剛度比方形的低；〔1〕封閉界面的剛度遠大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度；〔1〕且高度尺寸大于寬度尺寸。俗稱“耳朵”形?！?〕五、轉(zhuǎn)速圖設(shè)計〔13分〕2Z3040〕(1)．寫出其構(gòu)造式：〔2分〕(2)．寫出Ⅴ-Ⅵ軸間變速組的變速范圍〔2〕-4-

2023電Ⅰ電ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ3935：5537：42144：3438：3839：3720：2：480063050040031525020016012510080634025圖3.Z3040搖臂鉆床主傳動系統(tǒng)〔1〕(4III~Ⅵ的計算轉(zhuǎn)速〔4〕(5)．找出Ⅴ軸上齒輪的計算轉(zhuǎn)速：〔4〕答：〔1〕構(gòu)造式：162 2 2 2 ；〔2分〕2 5 4 8(2) rxp1)1.26821)6.35；〔2〕

rrrr

2(21)5(21)4(21)8(21)191.261980.7n 1234或R

n 2023max 80 ； 〔1〕n〔4〕(5)

n 25min軸號ncIII軸號ncIII500Ⅳ200Ⅴ100Ⅵ80

]?！?0〕0,m齒輪 Z20 Z61 Z44 Z34nc 315 100 100 250xmxymx3θ323y33答：〔1〕變成基準(zhǔn)狀態(tài)后，建立運動功 θx能矩陣[T]x

22 10,m

L20y01O=O θ1 0 x10 L1-5- 圖3.平面機器人--6-[T0,m

][T1

][1T2

][T2

][2T3

][T3

][3T ]m0SC C S 0SC

0 0 lC S 0 0S1 C1 1 1

1 2 2 0 010 2 2 0 0100 0 1 00 0 1 00

0 1 001000 01000 10 0 0

10 0 11

0 lC2

S 3

01

0 0 l301 0 0013

C 0 00 1 0 030 0 1 003

0 1 00 0 1 000 0 00 0 0

0 0 10 0 0 1式中：C cos ，C cos ，S sin，S sin 〔6分〕1 1 2 2 1 1 2 2C S

0 C

C

ClS123

123C

1233

122

11[T ]123

123

S l1233

S l122

Sl110,m 0

0 1 0 00 0 1 00式中：C cos( )，S sin( )〔4分〕123 1 2 3 123 1 2 3七、手腕〔10分〕圖示為由圓錐齒輪傳動所構(gòu)成的三自由度的機械傳動手腕的機構(gòu)簡圖，試求當(dāng)B、C軸不轉(zhuǎn)動，A軸以轉(zhuǎn)速n

單獨轉(zhuǎn)動時，n Zn 13n15 ZZ 2 4

5〔2〕〔2〕A、C軸不轉(zhuǎn)動，B軸以轉(zhuǎn)速nBZ

單獨旋轉(zhuǎn)時，A手抓繞Ⅲ軸的回轉(zhuǎn)運動n，以及當(dāng)A、A手抓繞Ⅲ軸的回轉(zhuǎn)運動n，以及當(dāng)A、C軸不5轉(zhuǎn)動，B軸以轉(zhuǎn)速n 單獨旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的手B抓繞Ⅲ軸回轉(zhuǎn)的誘導(dǎo)運動n”?！?0分〕5答：〔1〕A軸以轉(zhuǎn)速n 單獨轉(zhuǎn)動時，手抓繞An6 7

Z9nB〔1〕7殼體6、Z、Z 組成行星輪系，Z 為行星齒輪，殼體6，為行星輪架，產(chǎn)生的3 4 4手抓繞Ⅲ軸回轉(zhuǎn)的誘導(dǎo)運動n”。5n n3

Z4 〔2〕n”n5

Z3Z Z

(Z Z)Zn 0，n”3 5

3 4nZ 74

，n” 3 45 Z4

9n 〔5〕Z B7八、抓手〔10分〕推導(dǎo)計算；2F”sinF；p pF”cFbp NF”cF p

Fcp 〔5〕FN和驅(qū)動力F之間的關(guān)系式，并爭論該回轉(zhuǎn)型夾持器的特性。pFN和驅(qū)動力F之間的關(guān)系式，并爭論該回轉(zhuǎn)型夾持器的特性。p〕〔1〕受力分析如下圖〔3〕爭論該夾持器的特性：FN減小。楔塊和滾子間為合。〔2〕選擇應(yīng)市場，這種制造模式被稱為[ B ]。A.“傳統(tǒng)模式”B.“精益生產(chǎn)”C.“靈敏制造”D.“并行工程”對板料施加外力，迫使材料按模具外形、尺寸進展剪裁和塑性變形，得到要求的金屬板制件的設(shè)備，稱為[ B ]。A.擠壓機 B.沖壓機C.軋制機 D.鍛造機、工作原理和構(gòu)造一樣，而尺寸和性能參數(shù)不同的產(chǎn)品，稱為[ A ]。A.縱系列產(chǎn)品B.橫系列產(chǎn)品C.跨系列產(chǎn)品D.基型產(chǎn)品4．機床定位部件運動到達規(guī)定位置的精度，稱為[D]。A.B.運動精度C.D.定位精度導(dǎo)軌面的壓力，削減摩差阻力，提高導(dǎo)軌的耐磨性和低速運動的平穩(wěn)性，應(yīng)選[ B ]。A.滑動導(dǎo)軌 B.卸荷導(dǎo)軌C.滾動導(dǎo)軌 D.動壓導(dǎo)軌一個四自由度圓柱坐標(biāo)型搬運機器人，其運動功能式為[ C ]。A.O/ /M B.O/Z /M1 2 3 4 1 2 3C.O/ZX /M D.O/XYZ/M1 2在ＡＧＶ的導(dǎo)向系統(tǒng)中裝有陀螺儀，該導(dǎo)航方式稱為[ B A.電磁引導(dǎo) B.慣性導(dǎo)航C.光學(xué)引導(dǎo) D.激光導(dǎo)航轉(zhuǎn)速和切削負(fù)載較大，要求剛度高的機床主軸軸承配置形式應(yīng)選擇[ B ]。A.速度型 B.剛度型C.速度剛度型 D.抗振型銑床進給量的單位為[ C ]。A.毫米/每轉(zhuǎn) B.毫米/沖程C.毫米/分鐘 D.轉(zhuǎn)/分鐘要求導(dǎo)軌可以承受較大的顛覆力矩，高度較小，構(gòu)造緊湊，間隙調(diào)整方便，應(yīng)選[C]。A.B.三角形導(dǎo)軌C.D.圓柱形導(dǎo)軌填空當(dāng)前提高制造生產(chǎn)力量的打算因素不再是勞動力和 資本 集積存。裝備的周密化成為普遍的進展趨勢，從微米級進展到亞微米級，乃至 納米級 。升降臺銑床的主參數(shù)是工作臺工作面的 寬度 。一個外表都可以看成一條曲線〔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〕稱為該外表的 發(fā)生線 。對數(shù)值表示，稱之為聲壓級L〔dB〕，其p表達式為 L=20lg〔p/p〕 。p 0機床抗振性是指機床在 交變載荷 作用下，抵抗變形的力量。件低速運動時，主動件勻速運動，被動件往往消滅明顯的速度不均勻的跳動式運動，即時走時停或者時塊時慢的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為 爬行 。的最小傳動比 u 1/4 ，為避開擴大傳動誤差，限制最大傳動比主minu 2。主max動軸承的預(yù)緊力分為三級，輕預(yù)緊適用于高速主軸，中預(yù)緊適用于中、低速主軸， 重 預(yù)緊適用于分度主軸。10．角接觸球軸承及圓錐滾子軸承有泵油效應(yīng)，潤滑油必需由 小口 進入。工作空間是指工業(yè)機器人正常運行時， 手腕 能在空間活動的最大范圍。額定負(fù)載是指在機器人規(guī)定的性能范圍內(nèi)， 機械接口 承受負(fù)載的允許值。在末端執(zhí)行器上的參考點P相對于基座坐標(biāo)系的速度，可通過相應(yīng) 位置 變量對時間的微分而得到。14．機床主參數(shù)是代表機床規(guī)格大小及反映機床最大 工作力量 參數(shù)。系列化設(shè)計應(yīng)遵循“產(chǎn)品系列化、零部件 通用化 化”原則，簡稱“三化”原則。主軸組件的精度保持性是指長期保持其 原始制造精度 的力量。卸荷系數(shù)αH

表示導(dǎo)軌 卸荷量 的大小，由H

F /FN

式確定。機器人的機械構(gòu)造類型特征，用它的構(gòu)造坐標(biāo)形式和 自由度 數(shù)表示。機器人額定速度是指工業(yè)機器人在額定負(fù)載、勻速運動過程中，機械接口中心的 最大速度 。類型機床對溫升都有肯定限制，如一般機床，連續(xù)運轉(zhuǎn)條件下允許溫為 30~40℃ 。問答試述機床的根本參數(shù)包括哪些內(nèi)容？1．試述主軸液體靜壓滑動軸承的工作原理。1．試述主軸液體靜壓滑動軸承的工作原理。F向下作用時，軸徑失去平衡，沿載荷方向偏移一個微小位移e。油腔3間隙減小，即h he間隙液阻增大，3-10-運動參數(shù)：機床執(zhí)行件如主軸、工件安裝部件〔工作臺〕的運動速度。動力參數(shù)：包括機床驅(qū)動的各種電動機的功率或轉(zhuǎn)矩。非接觸式刀具識別裝置有何特點常用哪兩種識別法長、反響速度快，適用于高速、換刀頻繁的工作場合。2試述SK型懸掛式鏈條與HP型套筒式鏈條組成刀庫的形式有何不同？時，就不能充分利用中間空間；；故刀庫空間利用率比懸掛式高〔1〕主變速傳動系統(tǒng)從電動機到主軸，通常為降速傳動。接近電動機傳動N件轉(zhuǎn)速較高，依據(jù)公式M9550nM較小，尺寸小些；反之，靠近主軸的傳動件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸較大。將傳動副較少的變速組安排在后面，使主變速傳動系統(tǒng)中更多的傳動件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小些，以便節(jié)約變速箱的造價，削減變速箱的外形尺寸。5．機床主傳動系統(tǒng)設(shè)計中，擴大變速范圍的方法有哪些？增加變速組；是擴大變速范圍最簡潔的方法，但增加的變速組的級比指數(shù)不得不小于理論值，導(dǎo)致局部轉(zhuǎn)速重復(fù)。噪聲和發(fā)熱及避開超速現(xiàn)象。承受雙公比的傳動系統(tǒng)分析推導(dǎo)--11-流量減小，節(jié)流器T的壓力降削減，因供油壓力p是定值，故油腔壓力p隨著3 s 3增大；1h1

he間隙液阻減小，流量增大，節(jié)流器Tp1隨著減小；3兩者的壓力差pp3

p，將1主軸推回中心以平衡外載荷F。 yj

相對于參考坐標(biāo) ziOiZi90°再繞Xj軸轉(zhuǎn)90°然后平移。求齊次變換矩陣[iT]。j

oj xjj-3jz5 oi yizj 4xi答：1[iT

]

圖1.坐標(biāo)系Oj系O1100401001000010010310000010100

43j 0 0 1 50 0

1 00 1 0 0

1 0 50 0 0 10

0 0 10 0

0 1

0 0 1Z=2×3×2分析，3 2 6該傳動系統(tǒng)有何特點？可以承受的最大公比是多少？如承受雙速電機時，公比應(yīng)為多少？〔1〕無根本組，雙公比，上下各空一級轉(zhuǎn)速。r3

x

(P1)6(21)8，1.4133r33電

x(P1)3(21)2，1.26轉(zhuǎn)速圖設(shè)計設(shè)計一臺12級轉(zhuǎn)速的車床主傳動系統(tǒng)，主軸最高轉(zhuǎn)速為n

=15001500/750r/min

max〔1〕．寫出構(gòu)造式〔2〕．求出公比〔3〕．驗算最終變速組的變速范圍〔4〕．安排降速比〔5〕．畫出轉(zhuǎn)速圖答：〔1〕構(gòu)造式：12231500

32332(2)公比：r電

750

x(p1)3(21)2；

1.26〔3〕最終變速組的變速范圍rx(p1)1.266(21)48 合格安排降速比R nmaxn nmin

；n

min

n 1500 z1 1.26121

電 Ⅰ Ⅱ Ⅲr/min1 1 1 1

111n電nmin

750 1.268 8 2 2 4118〔5〕繪制轉(zhuǎn)速圖

承受雙速電機的車床主傳動系統(tǒng)機器人設(shè)計計算

]。0,m

ym zmy3c3 z3mom3y2 a2 o3z21o 22c1 o1θx1θz1 10c0o0 x0圖4.關(guān)節(jié)機器人答：[T0,m

][0T1

][T1

][1T2

][T2

][2T3

][T3

][3T ]m1 0 1

0 0C0 0S1

S 1C

01 0 0 000 C S 0 1 1

1

1

式中：0 0 1 c0 0 0 0 0

1 00 S 1

C c1 1 10