1、机械制造装备设计关慧贞第三版课后习题答案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1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？ 柔性化有俩重含义：产品机构柔
2、性化和功能柔性化。数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。1-7 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？ 类型：创新设计、变型设计和模块设计1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点? 系列化设计方法是在设计的某一类产
3、品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。5）为开展变型设计提供技术基础缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的需求。另一方面有些功能还可
4、能冗余。1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法极为重要，为什么？技术经济评价 可靠性评价 人机工程学评价 结构工艺性评价 产品造型评价 标准化评价2-1 机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么? 工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠性、造型与色彩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
5、”构成了机床的“系类型谱” 。2-5 机床的基本工作原理是什么？ 通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和尺寸。2-7 工件表面发生线的形成方法有哪些？ 轨迹法、成形法、相切法、展成法2-20 机床的主参数及尺寸参数根据什么确定？ 通用机床的主参数和主参数系列国家已制订标准，设计时可根据市场的需求在主参数系列标准中选用相近的数值。专用机床的主参数是以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示，一般也参照类似的通用机床主参数系列选取。2-23 机床主传动系都有哪些类型？由哪些部分组成？ 按驱动主传动的电动机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动按传动装
6、置类型：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合按变速的连续性：分极变速传动、无极变速传动主传动系一般由动力源（如电动机） 、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台） ，以及开停、换向和制动机构等部分组成。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41.min/140电n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:45018minaxR根据变速范围、公比可求变速的级数 124.lg1lnZ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：4126312621324
7、123613 6123214 136 216322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：符合要求241.2max主u符合要求4/1/in 主 631 40568011216022431545063090012501800r/min1440r/min 电 I II III IV最后扩大组的变速范围： 符合要求841.)2(6)(iPxiR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 0.01
8、5 197mm)1(2id )015.(26.1)(12id查表取大带轮的基准直径为 200mm齿轮齿数的确定：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 .96847260. ，zS取 可以确定 三个传动副的齿数为72z1：1 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
9、 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 321)(2Udn电实 际1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12理论转速 40 56 80 112 160 224 315 450 630 900 1250 1800实际转速 39.32 56.17 78.64 110.81 158.30 221.63 314.56 449.38 629.13 886.5 1266.43 1773转速误差率（%）1.70 0.31 1.70 1.06 1.06 1.06 0.14 0.14 0.14 1.5 1.31 1.5允许误差： %1.4).1(0)%(
10、10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：1800r/min40568011216022431545063090012501440r/min电 I II III IV1252036 24 303648 42 422242 62 601830 721440r/min27、某机床主轴转速 n=1001120r/min ，转速级数 ，电动机的转速 ，试设计该机床的主传动系，包括拟定结构式和8Zmin/140电n转速图，画出主传动系统图。 2.10minaxR1.4171.Z查表可获得 8 级转速为 100，140，200，280，400，560，800，1120拟定 8 级转速的结
11、构式：42124141281884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 421符合要求241.1max 主u符合要求4/8/33in 主最后扩大组的变速范围： 符合要求8.)12()1( iPxiR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 0.015 221.625mm)(12id )015.(204)(12id查表取大带轮的基准直径为 224mm齿轮齿数的确定：I II 轴之间的传动副共有 2 对 传动比为 1:1 1:1.41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10014020028040056
12、080011201440r/min电 I II III IV查表可得 .84726048. ，zS取 可以确定 两个传动副的齿数为z1：1 传动副 24 241：1.41 传动副 20 28同理可确定 II III 轴的齿数和取 601：1 传动副齿数取 30 30 1：2 传动副齿数取 20 40III IV 之间的传动副齿数和取 721.41：1 的传动副齿数取 42 301：2.82 的传动副齿数取 19 53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 321)(2Udn电实 际1 2 3 4 5 6 7 8理论转速 100 140 200 280 400 560 800
13、 1120实际转速 100.98 141.25 201.78 282.49 394 551.6 788 1103.2转速误差率（%）0.89 0.89 0.89 0.89 1.5 1.5 1.5 1.5允许误差： %1.4).1(0)%(10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： 1252420 2428302030 40421930 531440r/min2428 试从 ， 级变速机构的各种传动方案中选出最佳方案，并写出结构式，画出转速图和传动系统图。26.18Z转速不重复的方案：93183912913219383192813928626868626 2631 3113 1
14、3 3113转速重复的方案 等26362862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 也可选择转速重复的方案。93128假定最小转速为 31.5r/min 查表可得各级转速为 31.5， 40，50，63，80，100，125，160，200，250，315，400，500，630，800，1000，1250，1600。符合要求226.13max主u 125160200250315400500630800100012501600r/min1440r/min 电 I II III IV31.540506380100符合要求4/1/26.1min 主u最后扩大组的变速范围： 符合
15、要求826.)(9)( iPxiR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 0.015 221.625mm)1(2id )015.(2014)(12id查表取大带轮的基准直径为 224mm齿轮齿数的确定：I II 轴之间的传动副共有 2 对 传动比为 1:1 1:1.25 1:1.6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 .7542. ， ，zS取 可以确定 三个传动副的齿数为7z1：1 传动副 36 361：1.25 传动副 32 401：1.6 传动副 28 44同理可确定 II III 轴的齿数和取 841
16、：1 传动副齿数取 42 42 1：2 传动副齿数取 28 561：4 传动副齿数取 17 67III 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1252436 28 323644 40 425642 6717 18301440r/min 2856 60 72321)(2Udn电实 际1 2 3 4 5 6 7 8 9理论转速 31.5 40 50 63 80 100 125 160 200实际转速 31.81 39.98 49.99 62.68 78.8 98.5 125.36
17、 157.6 197转速误差率（%）0.98 0.03 0.03 0.51 1.5 1.5 0.29 1.5 1.510 11 12 13 14 15 16 17 18理论转速 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600实际转速 254.47 319.90 399.88 492.5 630.4 788 1002.9 1260.8 1576转速误差率（%）1.79 1.51 1.5 0.03 0.635 1.5 0.29 0.864 1.5允许误差： %6.2)1.(0)%1(0根据上表可知转速误差率在允许的范围内29、用于成批生产的车床，主轴转速 45500r
18、/min，为简化机构选用双速电机，n 电=720r/min和 1440r/min，试画出该机床的转速度和传动系统图。采用双速电机时公比一般取 1.41 和 1.26 本例中取 1.411.450minaxR8.lglZ查表可获得 8 级转速为 45，63，90，125，180，250，360，500拟定 8 级转速的结构式：4212414128184选用多速电机是将多速电机作为第一扩大组放在传动式前面基本组放在第一扩大组的后面因此确定最后的结构式为 412I 轴的带轮转速为 720r/min查表取小带轮的基准直径为 125mm则大带轮直径 取 0.015 246.25mm)(12id )015
19、.(27014)(12id查表取大带轮的基准直径为 250mm4563901251802503605001440r/min电 I II III72010001440720r/min符合要求241.1max 主u符合要求4/8/33in 主最后扩大组的变速范围： 符合要求8.)12()1( iPxiR齿轮齿数的确定：I II 轴之间的传动副共有 2 对 传动比为 1:2 1:2.82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 .7569. ， ，zS取 可以确定 三个传动副的齿数为z1：2 传动副 23 461： 2.82 传动副 18 51同理可确定 II III 轴的齿数
20、和取 721.41：1 传动副齿数取 42 301：2.82 传动副齿数取 19 53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 21)(2Udn电实 际1 2 3 4 5 6 7 8理论转速 45 63 90 125 180 250 360 500实际转速 44.87 63.56 89.73 127.12 175.21 248.22 350.43 496.4412525023 1846 194230 531440r/min51720r/min转速误差率（%）0.297 0.89 0.297 1.7 2.66 0.71 2.66 0.71允许误差： %1.4).1(0)%(10
21、根据上表可知转速误差率在允许的范围内33、某数控机床，主轴最高转速 ，最低转速 ，计算转速为 ，采用直流电动min/maxrnmin/40inrmin/160rj机，电动机功率=15kw，电动机的额定转速 ，最高转速为 ，试设计分级变速箱的传动系，画出150di/5axd转速图和功率特性图，以及主传动系统图。34、主轴要求的很功率范围为 264maxjnNR35、电机所能达到的恒功率范围 3150axd取 =4.06 取 Z=42ffNnRZlg/llg12lg/35lZ机械分级结构式可写作 214电机的恒功率范围为 15004500r/min经过 1:1.125 1:1 1:1 三对传动副在主轴可获得的功率范围为 13334000r/min(红色)801000200040004500360133366716733340150015KW50032016040r/mindR1672000400010001333667500ffRfnN3.6KW
