机械制造装备设计题及答案解析.doc

1、 完美 WORD 格式 整理分享 一、单项选择题（每小题 1 分）在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1主轴转速的计算是主轴传递全部功率时的（ ） 。 【 B 】A最高转速 B最低转速 C平均转速 D瞬时转速2主轴箱的功用是支承主轴并把动力经变速机构传给主轴，使主轴带动工件按规定转速旋转，以实现（ ） 。 【 C 】A旋转运动 B进给运动 C主运动 D辅助运动3刨床的主运动是直线运动，它的主运动参数是（ ） 。 【 B 】A每小时的往复次数 B每分钟的往复次数C每秒钟的往复次数 D每毫秒的往复次数4滚珠丝杠的主要载荷是（

2、） 。 【 B 】A径向载荷 B轴向载荷 C运动载荷 D静止载荷5双三角形组合导轨有导向精度高及（ ）的优点。 【 B 】A调整简单 B磨损后相对位置不变 C承载能力大 D承受较大力矩6机床爬行现象一般发生于（ ）的运动情况下。 【 C 】A高速重载 B高速轻载 C低速重载 D低速轻载7机床热变形对精度的影响大体分角度变化、工作台等部件运动的直线性及（ ）三类。【 A 】A线性位移变化 B非线性位移变化 C直线位移变化 D爬行现象8有轨式无人输送小车(RGV)多用于（ ）导轨。 【 A 】A直线布局 B曲线布局 C环形布局 D网络形布局9机床数控系统是一种（ ） 。 【 C 】A速度控制系统

3、B电流控制系统 C位置控制系统 D压力控制系统10拟将一台普通车床数控化，希望改造费用较低，宜采用的伺服电动机是（ ） 。 【 C 】A交流伺服电机 B直流伺服电机 C步进电机 D同步电机11滚珠丝杠副中，丝杠相对于螺母旋转2弧度时，螺母上基准点的轴向位移称为（ ） 。【 D 】A导程 B螺距 C节距 D基本导程12数控机床进给系统中采用齿轮传动副时，如果不采用消隙措施，将会( )。 【 】A增大驱动功率 B降低传动效率 C增大摩擦力 D造成反向死区13滚珠导轨承受的载荷一定，结构尺寸允许的情况下，为提高刚度并降低成本，应采用的最为有利的方案是( )。 【B 完美 WORD 格式 整理分享 】

4、A增大滚珠直径，适当增加滚珠数目 B增大滚珠直径，适当减少滚珠数目C减小滚珠直径，适当增加滚珠数目 D减小滚珠直径，适当减少滚珠数目14直流电动机的转速与励磁电流的关系是（ ）。 【 A 】A正比例关系 B抛物线关系 C反比例关系 D无关15增加滚动导轨滚动体直径时，在一定的负载下，摩擦阻力将（ ）。 【 C 】A以正比例增加 B以平方关系增加 C保持不变 D以反比减小16. 滚珠丝杠的组成中不包括（ ） 。 【 C 】A. 螺母； B. 回珠器； C. 防尘罩； D. 密封环 17. 机床噪声来自（ ）四个方面。 【 A 】A. 机械、液压、电磁、空气动力； B. 机械、零件、电磁、空气动力

5、；C. 机械、液压、冲击、空气动力； D. 机械、液压、电磁、环境18. 导轨的结构类型中没有（ ） 。 【 B 】A. 静压导轨； B. 动压导轨； C. 滑动导轨； D. 卸荷导轨19. 按照用途分类，不属于工业机器人的是： 【C 】A. 焊接机器人； B. 冲压机器人； C. 仿生机器人； D. 水下机器人20. 机床精度不包括（） 。 【 D 】A. 传动精度； B. 定位精度； C. 加工精度； D. 运动精度21. 美学原则不包括： 【 C 】A.对称与均衡； B. 对比与调和； C. 空间与时间； D. 节奏与韵律22. 同一材料、相等的截面积，圆（环）形截面的抗扭刚度( )方形

6、截面。 【 B 】A等于 B大于 C小于 D摩擦小23. 为了提高蜗轮齿部耐磨性，常采用的材料是（ ） 。 【 D 】A铸铁 B钢 C工程塑料 D铜24. 一个短圆柱销限制工件（ ）个自由度。 【 B 】A1 B2 C3 D425. 一面两销定位结构中，两销指（ ） 。 【 C 】A两个圆柱销 B一个圆柱销一个圆锥销C一个圆柱销一个菱形销 D两个菱形销26.钻夹具中采用快换式钻套，主要是因为( )。 【 B 】A它的精度很高 B维修方便完美 WORD 格式 整理分享 C进行钻、扩、铰多工步加工时更换方便 D摩擦小二、多项选择题（每小题 2 分）在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题目要求

7、的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。 1. 机械制造装备设计思想须强调： 【ACDE 】A. 机电一体化； B. 个性化； C. 精密化；D. 绿色工程； E. 节能 2. 机械制造装备包括（） 。 【ABDE 】A. 加工装备； B. 工艺装备； C. 液压装备； D. 辅助装备； E. 仓储输送装备3. 下面的哪些工艺手段可以解决常规加工手段无法解决的工艺难题。 【ABD 】A. 大面积镜面加工； B. 小径长孔； C. 切断加工；D. 微细加工； E. 螺纹加工4. 为满足国防和高科技领域的需要，许多产品朝着（）方向发展。 【ABCDE】A. 高精度； B.

8、高速度； C. 高温；D. 高压； E. 大功率5. 按加工原理分类，特种加工机床可以分为（）等。 【ABCDE】A. 超声波加工； B. 电加工； C. 电子束加工；D. 离子束加工； E. 激光加工6. 机床上常用的主轴轴承有（） 。 【ABCD】A. 滚动轴承； B. 液体动压轴承； C. 液体静压轴承；D. 空气静压轴承； E. 自调磁浮轴承7. 按照使用范围来划分，机床夹具的 5种类型分别是： 【ABDE】A. 通用夹具； B. 专用夹具； C. 模具夹具；D. 组合夹具； E. 随行夹具8普通车床能够加工的回转表面有： 【ABCDE 】A外圆柱表面 B水平圆表面 C螺旋面； D端面

9、 E球面9钻床的主要类型有： 【BCDE 】A手持电钻 B台式钻床 C立式钻床 D摇臂钻床 E深孔钻床10导轨副按工作性质分类，可分为： 【ABC 】A主运动导轨 B进给运动导轨 C移置导轨D直线运动导轨 E圆周运动导轨12电火花加工经常采用的方法有： 【 CDE 】A快走丝 B慢走丝 C单电极平动 D多电极复合 E分解电极13锥齿轮加工机床的种类有： 【 BCE 】A滚齿机 B铣齿机 C拉齿机 D珩齿机 E弧齿锥齿轮铣齿机三、填空题（每空 2 分） 请在空格中填写正确的答案。填错、不填均无分。1动力滑台可分为液压滑台和机械滑台 2类。2工件以孔为定位基准时，常用各种心轴和定位销作定位元件。3

10、通用部件是按标准化、系列化、通用化原则设计制造的具有特殊功能的基础部件。4造型设计的三要素是：使用功能、艺术形象和物质条件。5交流直线电机分为永磁（同步）式和感应（异步）式两种。6. TQC和 JIT的中文含义分别是全面质量管理、准时生产。 7. 电加工机床一般指电火花加工机床、电火花线切割机床和电解加工机床。完美 WORD 格式 整理分享 8. 创新设计经过产品规划、方案设计、技术设计和施工设计等四个阶段。9. 机械制造装备设计可分为创新设计、变形设计和组合设计三大类型。10. 换刀机械手分为单臂单手式、单臂双手式 和双手式机械手。四、判断分析（改错）题（每小题 3 分）如果认为有错误，请更

11、正，否则只得 2 分。1物体的 6个自由度均被限制，则物体在空间的位置被唯一确定，称为完全定位。（ T ）2热变形会影响机床的工作精度和旋转精度（几何精度） 。（ F ）3爬行会降低几何精度（定位精度）或增大被加工工件表面的粗糙度的值。（ F ）4多工位组合机床适用于大批、大量生产中加工较复杂的中、小型零件。（ T ）5抗振性是指支承件抵抗振动的能力（抵抗受迫振动和自激振动的能力）。（ F ）6. 提高制造生产能力的决定因素不再是劳动力和资本的密集积累。 （ T ）7. 齿轮传动间隙的刚性调整法的特点是调整后的齿侧间隙不能自动进行补偿。 （T）8. 若激振频率远离固有频率将会（不会）出现共振。

12、 （F）9. 只要工件被限制的自由度少于六个，就是不完全限制。 （T）10. 提高组尼是增加（减少）振动的有效方法。 （ F ）五、简答题（每小题 6 分） 1. 机械制造装备应满足的一般功能包括。答：机械制造装备应满足的一般功能包括：1）加工精度；2）强度、刚度和抗振性；3）加工稳定性；4）耐用度；5）性价比2. 滚珠丝杠螺母副的循环方式有哪两种？在采用双螺母消除其轴向间隙时，常用的结构型式有哪三种？常用的滚珠丝杠螺母副的支承有哪三种？答：滚珠丝杠螺母副的循环方式有内循环和外循环两种；在 采 用 双 螺 母 消 除 其 轴 向 间 隙 时 ， 常 用 的 结 构 型 式 有 ： 垫 片 调

13、隙 法 、 螺 纹 调 隙 法 和齿 差 调 隙 法 等 三 种 ；常 用 的 滚 珠 丝 杠 螺 母 副 的 支 承 有 ：、一端固定、一端自由；、一端固定、一端支承；、两端固定。31. 影 响 机 床 振 动 的 主 要 原 因 有 那 些 ？4. 在方案设计阶段应综合运用哪些理论和方法？答 ： 主 要 原 因 有 ：1) 机 床 的 刚 度 ；2) 机 床 的 阻 尼 特 性 3） 机床系统的固有频率5机床主轴常用的滚动轴承有哪几种？答：机床主轴常用的滚动轴承有：双列圆柱滚子轴承、双向推力角接触轴承、角接触球轴承、圆锥滚子轴承和深沟球轴承。 （对 4个及以上得 6分，否则每对一个得 1分

14、。 ）6车床有哪些种类？答：车床的种类有：卧式车床和落地车床；立式车床；转塔车床；单轴和多轴自动和半自动车床；仿形车床和多刀车床；数控车床和车削中心；各种专门化车床，如凸轮轴车床、曲轴车床、车轮车床及铲齿车床。（对 1个得 1分，最多得 6分。 ）7组合机床具有哪些特点？答：1）主要用于加工箱体类零件和杂件的平面和孔；2）生产率高；3）加工精度稳定；4）研制周期短便于设计、制造和使用维护，成本低；5）自动化程度高，劳动强度低；6）配置灵活。 （对 4个及以上得 6分，否则每对一个得 1分。 ）8柔性制造系统一般由哪几部分组成？完美 WORD 格式 整理分享 答：1）标准的数控机床或制造单元；2

15、）一个在机床和装夹工位之间运送零件和刀具的传送系统；3）一个发布指令，协调机床、工件和刀具传送装置的总监控系统；4）中央刀具库及其管理系统；5）自动化仓库及其管理系统。 （对 4个及以上得 6分，否则每对一个得 1分。 ）六、分析、计算题（本大题共 1 题，每小题 16 分，共 16 分）按每小题列出的要求答题。 1. 某车床切削速度 vmax=200m/min，K=0.5，Rd=0.25，被加工丝杠的最大直径 =50mm，试计算 dmax，d min，n max，n min。解：d max=KD=0.5*400mm=200mmdmin=Rddmax=0.25*200mm=50mmnmax=1

16、000vmax/(d min)=1000*200/( *50) =1273r/min）nmin=1000*1.5/(d min) =1000*1.5/(*50) =9.55r/min2设机床主轴的变速范围 Rn60，无级变速箱的变速范围 Rd8，设计机械分级变速箱，求出其级数。解：机械分级变速箱的变速范围为：R fR n/Rd60/87.5 （3分）机械分级变速箱的公比为： f（0.900.97）R d0.94 87.52 （2分）由 RfR n/Rd fz-1 可以知道分级变速箱的级数为 z1 lg7.5/lg7.522 （3分）3已知丝杠的热膨胀系数 0.01210 -3/，丝杠的移动行程

17、为500mm，当丝杠由于运动摩擦等引起5的温升时，其热伸长量为多少？解：设热伸长为L ，已知： L500mm，T5则：L LT （6 分）0.01210 -350050.03(mm) （2 分）机械制造装备设计模拟试题 2 1采用“少品种、大批量”的做法，强调的是“规模效益” ，这种制造模式被称为 A 。A. “传统模式” B. “精益生产”C. “敏捷制造” D. “精益敏捷柔性”2利用工具电极与工件之间的放电现象从工件上去除微粒材料达到加工要求的机床，称为 C 。A. 电火花线切割机床 B. 电解加工机床C. 电火花加工机床 D. 电子束加工机床3利用一套标准元件和通用部件按加工要求组装而

18、成的夹具，称为 A 。A. 组合夹具 B. 专用夹具C. 成组夹具 D. 随行夹具4使用要求相同的零部件按照现行的各种标准和规范进行设计和制造，称为 C 。A. 产品系列化 B. 结构典型化C. 标准化 D. 零部件通用化完美 WORD 格式 整理分享 5机床传动系统各末端执行件之间的运动协调性和均匀性精度，称为 C 。A. 几何精度 B. 运动精度C. 传动精度 D. 定位精度6要求导轨导向性好，导轨面磨损时，动导轨会自动下沉，自动补偿磨损量，应选 B 。A. 矩形导轨 B. 三角形导轨C. 燕尾形导轨 D. 圆柱形导轨7一个运动功能式为 的四自由度搬运机器人是 D 。MXYZO/A. 关节

19、型机器人 B. 求坐标型机器人C. 圆柱坐标型机器人 D. 直角坐标型机器人8一个料斗同时向几台机床供料时，通常使用 D 。A.上料器 B. 隔料器C.减速器 D. 分路器9磨床进给量的单位为 C 。A.毫米/每转 B. 毫米/冲程C.毫米/分钟 D. 转/分钟10机床主运动空转时由于传动件摩擦、搅油、空气阻力等原因使电动机消耗的一部分功率，称为 C 。A.切削功率 B. 机械摩擦损耗功率C.空载功率 D. 额定功率二、填空（20 分，每小题 1分）120 世纪末，世界已进入_知识_经济时代。2加工后零件对理想尺寸、形状和位置的符合程度，称谓_加工精度_。3普通车床的主参数是在床身上的_最大回

20、转直径_。4进行产品的系列设计通常从_基型_产品开始。5机床_抗振能力_是指机床在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。6快速运动电动机_起动_时消耗的功率最大。7影响机械制造装备加工精度的因素很多，与机械制造装备本身有关的因素有几何精度、传动精度、运动精度、定位精度和_低速运动平稳性_等。8正常人人耳能够听到的最小声压称为听阈，其值等于_210 -5_Pa。9国产的 GGB型直线滚动导轨副由制造厂用选配_不同直径钢球_的办法确定间隙或预紧。10导轨间隙常用压板、_镶条_来调整。11主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、_低速_转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和端面圆跳动。12在自动换刀装

21、置中，蜗杆、蜗轮传动采用_单头双导程_蜗杆消除啮合间隙。13在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和_柔性调整法_两类方法。14用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变_垫片的厚薄_来改变两螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除和预紧。15导轨的卸荷方式有_机械卸荷_、液压卸荷和气压卸荷。16在机器人关节坐标轴轴线位置的选取中，对于回转关节，取_ Zi _与 i关节完美 WORD 格式 整理分享 的轴线重合。17齐次坐标变换矩阵 是将 和_ 0R1_合写在一起表示。10T10P18在末端执行器上所夹持工件的角速度 是所有回转关节的_角速度 _的矢量和。.R19升降台铣床的主参数

22、是工作台工作面的宽度，主要性能指标是工作台工作面的_长度_。20各种类型机床对温升都有一定限制，如精密机床，连续运转条件下允许温升为_1520_。三、问答（15 分，每小题 3分）1试述确定标准公比 的原则？答：因为转速由 至 必须递增，所以公比 应大于 1；（1 分）minax为了限制转速损失的最大值 不大于 50%，则相应的公比 不得大于 2，故 ；A 21（1 分）为了使用记忆方便，转速数列中转速呈 10倍比关系，故 应在 （ 为正整数）10E1中取数；如采用多速电动机驱动，通常电动机为（3000/1500）r/min 或（3000/1500/750）r/min，故 也应在 （ 为正整数

23、）中取数。 （1 分）2E2试确定机床的最高转速 和最低 转速？maxnin答：按照典型工序的切削速度和刀具（工件）直径，可由下式算出机床的最高转速 和maxn最低 转速：minr/min（1 分）inaxax10dvr/min （1 分）maxiin式中 、 可根据切削用量手册、现有机床使用情况调查或切削试验确定。 、vin maxd不是机床上可能加工的最大最小直径，而是指实际使用情况下，采用 、 时常mind vin用的经济加工直径。 （1 分）3对于普通机床，如何确定常用的经济加工直径 、 ？maxdin答：对于普通机床 （1 分）KDdmax（1 分）axminRdd完美 WORD 格

24、式 整理分享 式中： 为机床能安装的最大工件直径，卧式车床： ，摇臂钻床： ，D5.0K0.1K（1 分）25.0dR4在机床分级主轴变速箱设计中，如何选用公比 ？答：（1）对于通用机床，辅助时间和准备结束时间长，机动时间在加工周期中占的比重不是很大，转速损失不会引起加工周期过多的延长，为了机床变速箱结构不过于复杂，一般取 或 1.41等较大的公比；（1 分）26.（2）对于大批大；大批大量生产的专用机床、专门化机床及自动机，情况却相反，通常取或 1.26等较小的公比；（1 分）.（3） 对于非自动化小型机床，加工周期内切削时间远小于辅助时间，转速损失大些影响不大，常采用 、1.78 甚至 2

25、等更大的公比，以简化机床结构。 （1 分）58.5在设计机床传动系统时，如何限制齿轮的最大传动比 和最小传动比 及各传动maxuminu组的最大变速范围 ？maxR答：（1）设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大而增加箱体的径向尺寸，一般限制直齿圆柱齿轮的最小传动比 ，为避免扩大传动误差，减少振动噪声，一4/1min主u般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比 。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取2ax主。 （1 分）5.2max主u（2）各传动组的最大变速范围为 （1 分）0825./)(/minaxmax 主主主 uR（3）设计机床进给传动系统时，由于转速通常较低，传动功率小，零件尺寸也较小，上述限

26、制可放宽为 ， ，最大变速范围为 （1 分）8.2max进u5/1min进u4max进R四、分析推导（12 分，每小题 3分）1试述图 1所示谐波减速器工作原理，求出当波发生器主动，刚轮固定，柔轮从动时的传动比 ？ （4 分）GHRi答：（1）柔轮在波发生器作用下变成椭圆，使其长轴两端的齿与刚轮完全啮合，短轴完全脱开，其余的齿视回转方向的不同分别处于“啮入” 、 “啮处”状态，由于柔轮比刚轮少两个齿，当波发生器连续回转时，啮入啮出区将随着椭圆长短轴的相位的变化而依次变化，于是柔轮就相对于不动的刚轮沿波发生器转向相反的方向作低速回转。 （2 分）完美 WORD 格式 整理分享 （2） GRHRz

27、n当刚轮固定时， 0则传动比为： （2 分）RGRHGzni2试述采用齿差式调整滚珠丝杠间隙的方法，求出两螺母相对轴向位移 ？ （4 分）0s答：（1）左右螺母法兰盘外圆上制有外齿轮，齿数常相差 1。这两个外齿轮又与固定在螺母体两侧的两个齿数相同的内齿圈相啮合。调整方法是两个螺母相对其啮合的内齿圈同向都转一个齿。则两个螺母相对轴向位移为：（2 分）21210 )()(zLkzks（2） 当两齿轮齿数相差 1，并同时转过 1个齿：则 式中： L滚珠丝杠导210zs程； k同时转过的齿数（2 分）五、转速图设计（13 分）某数控车床，主轴最高转速 r/min，最低转速 r/min。采用直40max

28、n40min流调速电动机，电动机功率 kW，电动机额定转速 r/min，最高转速15电N15dr/min。试设计分级变速箱传动系统（要求无功率缺口） 。 （13 分）450maxdn（1）确定主轴计算转速。 （2 分）（2）确定变速级数 和公比 。 （4 分）zf（3）确定主电动机最低转速。 （2 分）（4）画出转速图和功率特性图。 （5 分）答：（1） r/min（2 分）4.159403.3.0minaxi nj(2) ; ; 12.54.9axjnNR 31504maxddNnR完美 WORD 格式 整理分享 （2 分）37.81.51dNnzfR当 时， 有功率“缺口” ； 2dNfR

29、.当 时， 无功率“缺口” ，但降速比 ，如果带轮部分3zf89. 42.9.150降速比为 2，仍有降速比 4.714不可选用；当 时， 无功率“缺口” ，可选用。 （2 分）4dNf03.（3） ； r/min（2 分）minindj 79.364.1590mini jdd（4）1）分级变速箱传动系统结构式： 22）分配降速比 217.01.37.0249.37613）验算最后变速组变速范围： 合格 8.4.2)1()1( pxr4）绘制转速图 （5 分）机械制造装备设计模拟试题 1一、简答题（每小题 3分，共 12分）1. 转塔式组合机床2. 成形式拉削3. 机床夹具4. 机床装料高度二、填空题（每空 1分，共 16分）1. 生产线上常用的工艺装备包括（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ）辅具、检具。2. 组合机床总体设计的三图一卡是指（ ） 、 （ ） 、 （ ） 、 （ ） 。某 数 控 车 床 主 传 动 系 统电 ff