機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課后習(xí)題答案

1、1 1-1 為什么說機(jī)械制造裝備在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用？制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科技技術(shù)發(fā)展的載體及使其轉(zhuǎn)化為規(guī)模生產(chǎn)力的工具和橋梁。裝備制造業(yè)是一個國家綜合制造能力的集中表現(xiàn)，重大裝備研制能力是衡量一個國家工業(yè)化水平和綜合國力的重要標(biāo)準(zhǔn)。1-2 機(jī)械制造裝備與其他工業(yè)化裝備相比，特別強(qiáng)調(diào)應(yīng)滿足哪些要求？為什么？（需要看教材確認(rèn)答案）1) 柔性化精密化自動化機(jī)電一體化節(jié)材節(jié)能2)符合工業(yè)工程要求符合綠色工程要求1-3 柔性化指的是什么？試分析組合機(jī)床、普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)的柔性化程度。其柔性表現(xiàn)在哪里？1) 柔性化有倆重含義：產(chǎn)品機(jī)構(gòu)柔性化和功能柔性化

2、。2) 數(shù)控機(jī)床、 柔性制造單元或系統(tǒng)具有較高的功能柔性化程度。在柔性制造系統(tǒng)中，不同工件可以同時上線，實(shí)現(xiàn)混流加工。組合機(jī)床其柔性表現(xiàn)在機(jī)床可進(jìn)行調(diào)整以滿足不同工件的加工。1-6 機(jī)械制造裝備的機(jī)電一體化體現(xiàn)在哪些方面？可獲得什么好處？1) 機(jī)械制造裝備的機(jī)電一體化體現(xiàn)在：其系統(tǒng)和產(chǎn)品的通常結(jié)構(gòu)是機(jī)械的，用傳感器檢測來自外界和機(jī)器內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)的信息，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，經(jīng)控制系統(tǒng)，由機(jī)械、液壓、氣動、電氣、電子及他們的混合形式的執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行操作，使系統(tǒng)能自動適應(yīng)外界環(huán)境的變化，機(jī)器始終處于正常的工作狀態(tài)。2) 好處： 1. 對機(jī)器或機(jī)組系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行巡查和控制；2. 對機(jī)器或機(jī)組系統(tǒng)工作程

3、序的控制；3. 用微電子技術(shù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)品中機(jī)械部件完成的功能，簡化產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)。1-7 對機(jī)械制造裝備如何進(jìn)行分類？1) 加工裝備：采用機(jī)械制造方法制造機(jī)器零件的機(jī)床。2) 工藝裝備：產(chǎn)品制造是用的各種刀具、模具、夾具、量具等工具。3) 倉儲運(yùn)輸裝備：各級倉庫、物料傳送、機(jī)床上下料等設(shè)備。4) 輔助裝備：清洗機(jī)和排屑裝置等設(shè)備。1-8 工業(yè)工程指的是什么？如何在設(shè)計(jì)機(jī)械制造裝備時體現(xiàn)工業(yè)工程的需求？1) 工業(yè)工程 : 是對人、物料、設(shè)備、能源和信息能組成的集成系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，改善和實(shí)施的一門科學(xué)。2) 產(chǎn)品設(shè)計(jì)符合工業(yè)工程的需求：在產(chǎn)品開發(fā)階段，充分考慮結(jié)構(gòu)的工藝性，提高標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度，以

4、便采用最佳的工藝方案，選擇最合理的制造設(shè)備，減少工時和材料的消耗；合理地進(jìn)行機(jī)械制造裝備的總體布局，優(yōu)化操作步驟和方法，減少操作過程中工人的體力消耗；對市場和消費(fèi)者進(jìn)行調(diào)研，保證產(chǎn)品合理的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，減少因質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)定得過高造成不必要的超頻工作量。1-9 機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)有哪些類型？他們的本質(zhì)區(qū)別是什么？1) 類型：機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)包括創(chuàng)新設(shè)計(jì)、變形設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)；2) 本質(zhì)區(qū)別： 創(chuàng)新設(shè)計(jì) ：一般需要較長的設(shè)計(jì)開發(fā)周期，投入較大的研制開發(fā)工作量；變型設(shè)計(jì) ：變型設(shè)計(jì)不是孤立無序的設(shè)計(jì)，而是在創(chuàng)新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的；模塊化設(shè)計(jì) ： 對一定范圍內(nèi)不同性能，不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析，劃分一系列的功

5、能模塊，而后組合而成的；1-12 哪些產(chǎn)品宜采用系列化設(shè)計(jì)方法？為什么？有哪些優(yōu)缺點(diǎn)? （再看教材確認(rèn)）1) 系列化設(shè)計(jì)方法是在設(shè)計(jì)的某一類產(chǎn)品中，選擇功能、 結(jié)構(gòu)和尺寸等方面較典型產(chǎn)品為基型，運(yùn)用結(jié)構(gòu)典型化、零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，設(shè)計(jì)出其他各種尺寸參數(shù)的產(chǎn)品，構(gòu)成產(chǎn)品的基型系列。2-1) 優(yōu)點(diǎn) 1 ）用較少品種規(guī)格的產(chǎn)品滿足市場較大范圍的需求。 2）可以減少設(shè)計(jì)工作量，提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，減少產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，縮短產(chǎn)品的研制周期。 3）可以壓縮工藝裝備的數(shù)量和種類，有助于縮短產(chǎn)品的研制周期，降低生產(chǎn)成本。 4）零備件的種類少，系列中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，便于進(jìn)行產(chǎn)品的維修，改善售后服務(wù)質(zhì)量。 5）為

6、開展變型設(shè)計(jì)提供技術(shù)基礎(chǔ)2-2) 缺點(diǎn) : 用戶只能在系類型譜內(nèi)有限的品種規(guī)格中選擇所需的產(chǎn)品，選到的產(chǎn)品， 一方面其性能參數(shù)和功能特性不一定最符合用戶的需求。另一方面有些功能還可能冗余。1-13 系列化設(shè)計(jì)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？1) 選取原則 : 產(chǎn)品的主參數(shù)應(yīng)盡可能采用優(yōu)先數(shù)系。2) 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(chǎn)品，但系列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較多，2 系列化設(shè)計(jì)的許多優(yōu)點(diǎn)得不到充分利用；反之，則分級較粗，系列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較少，可帶來系列化設(shè)計(jì)的許多優(yōu)點(diǎn)， 但為了以較少的品種滿足較大使用范圍內(nèi)的需求，系列內(nèi)每個品種

7、產(chǎn)品應(yīng)具有較大的通用性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本會有待提高，對用戶來說較難選到稱心如意的產(chǎn)品。1-15 設(shè)計(jì)的評價(jià)方法很多，結(jié)合機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，指出哪些評價(jià)方法極為重要，為什么？1) 評價(jià)方法：技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)、可靠性評價(jià)、人機(jī)工程學(xué)評價(jià)、結(jié)構(gòu)工藝性評價(jià)、產(chǎn)品造型評價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià)2) 對于機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，這六種評價(jià)方法按重要程度由高向低排隊(duì)一般是：可靠性評價(jià)、 人機(jī)工程學(xué)評價(jià)、結(jié)構(gòu)工藝性評價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià)、 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)、 產(chǎn)品造型評價(jià)。 其原因是機(jī)械制造裝備投資較大，使用周期較長。為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、提高可靠性和競爭能力，六種評價(jià)都是不可缺少的。可靠性評價(jià)對產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性進(jìn)行評價(jià)；人機(jī)

8、工程學(xué)評價(jià)產(chǎn)品設(shè)計(jì)在人機(jī)工程方面的合理性；結(jié)構(gòu)工藝性評價(jià)是對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)便于加工制造的性能進(jìn)行評價(jià)，以降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)時間； 技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)綜合評價(jià)產(chǎn)品技術(shù)的先進(jìn)性和經(jīng)濟(jì)的合理性；標(biāo)準(zhǔn)化評價(jià)是在標(biāo)準(zhǔn)化方面對產(chǎn)品進(jìn)行評價(jià)；而產(chǎn)品造型評價(jià)是對產(chǎn)品的外觀設(shè)計(jì)的合理性和新穎性進(jìn)行評價(jià)。1-16 有些方案的技術(shù)評價(jià)較高，但經(jīng)濟(jì)評價(jià)一般或不好，有些方案可能是相反的情況，如何對這些方案進(jìn)行綜合評價(jià)？設(shè)計(jì)方案的技術(shù)評價(jià)tj 和經(jīng)濟(jì)評價(jià)ej 經(jīng)常不會同時都是最優(yōu)，進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的綜合評價(jià)才能最終選出最理想的方案。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)tej 有兩種計(jì)算方法：1) 當(dāng) tj 和 ej 的值相差不太懸殊時，可用均值法計(jì)算te

9、j 值，即 tej=（tj+ej ）/2 。2) 當(dāng) tj 和 ej 的值相差很懸殊時，建議用雙曲線法計(jì)算tej 值，即 tej=根號（ tj+ej ） 。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評價(jià)值tej 越大，設(shè)計(jì)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合性能越好，一般tej 值不應(yīng)小于0.65 。1-17 可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指標(biāo)？它們之間有哪些數(shù)值上的聯(lián)系？1) 概念：可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定任務(wù)的能力。2) 可靠性的衡量指標(biāo)有：可靠度r(t) 、累計(jì)失效概率f(t) 、失效率、平均壽命和平均無故障工作時間、可靠壽命、維修度、修復(fù)率、平均修復(fù)時間等（p37-38）3) 這些可靠性衡量指標(biāo)之間在數(shù)值

10、上都與時間t 相關(guān)聯(lián) , f(t)=1-r(t)。1-18 從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，如何提高產(chǎn)品的可靠性？1) 從系統(tǒng)設(shè)計(jì)角度，提高產(chǎn)品可靠性要提高其組成各單元的可靠性水平，因此要進(jìn)行系統(tǒng)和單元可靠性的預(yù)測。 （p39）2) 此外要將系統(tǒng)可靠性指標(biāo)合理分配到各組成單元中，明確各組成單元的可靠性設(shè)計(jì)要求。（p42）2-1 機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足哪些基本要求？其理由是什么? 機(jī)床設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下基本要求：1）工藝范圍，機(jī)床工藝范圍是指機(jī)床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力，也可稱之為機(jī)床的加工功能。機(jī)床的工藝范圍直接影響到機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、設(shè)計(jì)制造成本、加工效率和自動化程度。2）柔性，機(jī)床的柔性是指其適應(yīng)加工對象變化的能力

11、，分為功能柔性和結(jié)構(gòu)柔性；3）與物流系統(tǒng)的可接近性，可接近性是指機(jī)床與物流系統(tǒng)之間進(jìn)行物料（工件、刀具、切屑等）流動的方便程度；4）剛度，機(jī)床的剛度是指加工過程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相對于工件在影響加工精度方向變形的能力。剛度包括靜態(tài)剛度、動態(tài)剛度、熱態(tài)剛度。機(jī)床的剛度直接影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率；5）精度，機(jī)床精度主要指機(jī)床的幾何精度和機(jī)床的工作精度。機(jī)床的幾何精度指空載條件下機(jī)床本身的精度，機(jī)床的工作精度指精加工條件下機(jī)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(chǎn)周期；9）生產(chǎn)率，機(jī)床的生產(chǎn)率通常是指單位時間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量來表示。機(jī)床

12、的切削效率越高，輔助時間越短，則它的生產(chǎn)率越高。10）成本，成本概念貫穿在產(chǎn)品的整個生命周期內(nèi)，包括設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用維護(hù)、再利用和報(bào)廢處理等的費(fèi)用，是衡量產(chǎn)品市場競爭力的重要指標(biāo)；11）可靠性，應(yīng)保證機(jī)床在規(guī)定的使用條件下、在規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定的加工功能時，無故障運(yùn)行的概率要高。12）造型與色彩，機(jī)床的外觀造型與色彩，要求簡潔明快、美觀大方、宜人性好。應(yīng)根據(jù)機(jī)床功能、結(jié)構(gòu)、工藝及操作控制等特點(diǎn)，按照人機(jī)工程學(xué)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。3 2-2 機(jī)床設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及步驟是什么？一般機(jī)床設(shè)計(jì)的內(nèi)容及步驟大致如下: 1) 總體設(shè)計(jì) : 機(jī)床主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)：包括工藝范圍運(yùn)行模式，生產(chǎn)率，性能指

13、標(biāo)，主要參數(shù)，驅(qū)動方式，成本及生產(chǎn)周期?？傮w方案設(shè)計(jì)包括運(yùn)動功能設(shè)計(jì)，基本參數(shù)設(shè)計(jì)，傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳動系統(tǒng)圖設(shè)計(jì)，總體結(jié)構(gòu)布局設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。總體方案綜合評價(jià)與選擇；總體方案 的設(shè)計(jì)修改或優(yōu)化; 2) 詳細(xì)設(shè)計(jì) : 包括技術(shù)設(shè)計(jì) , 施工設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)機(jī)床的傳動系統(tǒng)，部件裝配圖， 對主要零件進(jìn)行分析計(jì)算或優(yōu)化，設(shè)計(jì)液壓部件裝配圖，電氣控制系統(tǒng)等。3) 機(jī)床整機(jī)綜合評價(jià)4) 定型設(shè)計(jì) : 可進(jìn)行實(shí)物樣機(jī)的制造、實(shí)驗(yàn)及評價(jià)。根據(jù)實(shí)物樣機(jī)的評價(jià)結(jié)果進(jìn)行修改設(shè)計(jì)，最終完成產(chǎn)品的定型設(shè)計(jì)。2-3 機(jī)床設(shè)計(jì)的基本理論有哪些？其定義、原理、要求如何？1) 機(jī)床的運(yùn)動學(xué)原理: 研究、分析和實(shí)現(xiàn)機(jī)床期望的加工

14、功能所需的運(yùn)動配置原理： 通過刀具與工件之間的相對運(yùn)動，由刀具切除工件上多余的金屬材料，使工件具有要求的尺寸和精度的幾何形狀2) 精度：機(jī)床的精度包括幾何精度、傳動精度、運(yùn)動精度、定位和重復(fù)定位精度、工作精度和精度保持性等3) 剛度：機(jī)床剛度指機(jī)床系統(tǒng)抵抗變形的能力。4) 抗振性：機(jī)床抗振性指機(jī)床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力。5) 熱變形產(chǎn)生原因：機(jī)床工作時受到內(nèi)部熱源（如電動機(jī)) 液壓系統(tǒng)，機(jī)械磨擦副，切削熱）和外部熱源（如環(huán)境溫度，周圍熱源輻射等）的影響，使機(jī)床各部分溫度發(fā)生變化，因不同的材料的熱膨脹系數(shù)不同，機(jī)床各部分的變形不同，導(dǎo)致機(jī)床產(chǎn)生熱變形。6) 噪聲：機(jī)床工作時產(chǎn)生各種不同

15、的振動，這些不同頻率，不同振幅的振動將產(chǎn)生不同頻率) 不同強(qiáng)度的聲音，這些聲音無規(guī)律地組合在一起即成為噪聲。7) 低速運(yùn)動平穩(wěn)性爬行：機(jī)床上有些運(yùn)動部件，需要作低速或微小位移。當(dāng)運(yùn)動部件低速運(yùn)動時，主動件勻速運(yùn)動，被動件往往出現(xiàn)明顯的速度不均勻的跳躍式運(yùn)動，即：時走時停，時快時慢的現(xiàn)象爬行。2-4 機(jī)床系列型譜的含義是什么？（p76） 。為了以最少的品種規(guī)格，滿足盡可能多用戶的不同需求，通常是按照該類機(jī)床的主參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，先確定一種用途最廣 ) 需要量較少的機(jī)床系列作為“基型系列”，在這系列的基礎(chǔ)上，根據(jù)用戶的需求派生出若干種變型機(jī)床，形成“變型系列” 。 “基型”和“變型”構(gòu)成了機(jī)床的“系類型譜

16、”。 （參考：每類通用機(jī)床都有它的主參數(shù)系列，而每一規(guī)格又有基型和變型，合稱為這類機(jī)床的系列和型譜。機(jī)床的主參數(shù)系列是系列型譜的縱向（按尺寸大?。┌l(fā)展，而同規(guī)格的各種變型機(jī)床則是系列型譜的橫向發(fā)展，因此，“系列型譜”也就是綜合地表明機(jī)床產(chǎn)品規(guī)格參數(shù)的系列性與結(jié)構(gòu)相似性的表。）2-5 機(jī)床的基本工作原理是什么？通過刀具與工件之間的相對運(yùn)動，由刀具切除工件加工表面多余的金屬材料，使工件具有要求的幾何形狀和尺寸。2-6 工件表面的形成原理是什么？任何一個表面都可以看成是一條曲線（或直線）沿著另一條曲線（或直線）運(yùn)動的軌跡。這兩條曲線（或直線）稱為該表面的發(fā)生線，前者稱為母線，后者稱為導(dǎo)線。而加工表面

17、的發(fā)生線是通過刀具切削刃與工件接觸并產(chǎn)生相對運(yùn)動而形成的。2-7 工件表面發(fā)生線的形成方法有哪些？1) 工件加工表面的發(fā)生線是通過刀具切削刃與工件接觸并產(chǎn)生相對運(yùn)動而形成的2) 方法有四種：軌跡法)成形法 )相切法 ) 展成法2-8 工件表面的形成方法是什么？工件表面的形成方法是母線形成方法和導(dǎo)線形成方法的組合。因此，工件表面形成所需的刀具與工件之間的相對運(yùn)動也是形成母線和導(dǎo)線所需相對運(yùn)動的組合。2-9 機(jī)床的運(yùn)動功能有哪些？為了完成工件表面的加工，機(jī)床上需要設(shè)置各種運(yùn)動，各個運(yùn)動的功能是不同的?？梢苑譃槌尚芜\(yùn)動和非成形運(yùn)動，或簡單運(yùn)動和復(fù)合運(yùn)動。( 參考： 1) 操作面板它是操作人員與數(shù)控裝

18、置進(jìn)行信息交流的工具。2) 控制介質(zhì)與輸入輸出設(shè)備控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設(shè)備是cnc系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行交互裝置。交互4 的信息通常是零件加工程序。即將編制好的記錄在控制介質(zhì)上的零件加工程序輸入cnc系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設(shè)備存放或記錄在相應(yīng)的控制介質(zhì)上。3) cnc 裝置 (cnc單元 ) 組成：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)) 位置控制板)plc 接口板，通訊接口板) 特殊功能模塊以及相應(yīng)的控制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進(jìn)行相應(yīng)的處理（如運(yùn)動軌跡處理) 機(jī)床輸入輸出處理等） ，然后輸出控制命令到相應(yīng)的執(zhí)行部件( 伺服單元 ) 驅(qū)動裝置和plc等) ，所有這些工作是由cn

19、c 裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個系統(tǒng)有條不紊地進(jìn)行工作的。cnc裝置是 cnc 系統(tǒng)的核心4) 伺服單元 ) 驅(qū)動裝置和測量裝置伺服單元和驅(qū)動裝置主軸伺服驅(qū)動裝置和主軸電機(jī)進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置和進(jìn)給電機(jī)測量裝置位置和速度測量裝置。以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用保證靈敏) 準(zhǔn)確地跟蹤cnc 裝置指令：進(jìn)給運(yùn)動指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動（速度和位置控制）。主軸運(yùn)動指令，實(shí)現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動（速度控制）5) plc)機(jī)床 i/o 電路和裝置plc (programmable logic controller)：用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動作的i/o 控制， 它由硬件和軟件組成；機(jī)床

20、 i/o 電路和裝置： 實(shí)現(xiàn) i/o 控制的執(zhí)行部件 ( 由繼電器 ) 電磁閥 ) 行程開關(guān) )接觸器等組成的邏輯電路；功能： 接受 cnc的 m)s)t 指令， 對其進(jìn)行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的控制信號，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開關(guān)動作接受操作面板和機(jī)床側(cè)的i/o 信號，送給cnc裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制cnc 系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機(jī)床的動作。）2-10 機(jī)床的主運(yùn)動與形狀創(chuàng)成運(yùn)動關(guān)系如何？進(jìn)給運(yùn)動與形狀創(chuàng)成運(yùn)動的關(guān)系如何？需要再確認(rèn)教材1) 成形運(yùn)動：完成一個表面的加工所必需的最基本的運(yùn)動成形運(yùn)動分為：1) 主要運(yùn)動：它是切除加工表面上多余的金屬材料的主要運(yùn)動，運(yùn)動速度高 2)形狀創(chuàng)形運(yùn)動：

21、它的功能是用來形成工件加工表面的發(fā)生線。2) 當(dāng)形狀創(chuàng)形運(yùn)動中不包含主運(yùn)動“形狀創(chuàng)形運(yùn)動”與“進(jìn)給運(yùn)動”兩詞等價(jià)；當(dāng)形狀創(chuàng)形運(yùn)動中包含主運(yùn)動“形狀創(chuàng)形運(yùn)動”與“成形運(yùn)動”兩詞等價(jià)。（參考：主運(yùn)動功能是切除加工表面上多余的金屬材料，因此運(yùn)動速度高，消耗機(jī)床的大部分動力，故稱為主運(yùn)動，也可稱為切削運(yùn)動，它是形成加工表面必不可少的成形運(yùn)動。形狀創(chuàng)成運(yùn)動的功能是用來形成工件加工表面的發(fā)生線（包括母線和導(dǎo)線）。有些加工中主運(yùn)動除了承擔(dān)切除金屬材料的任務(wù)外，還參與形狀創(chuàng)成，而有些加工中，主運(yùn)動只承擔(dān)切削任務(wù)，不承擔(dān)發(fā)生線的創(chuàng)成任務(wù)。當(dāng)形狀創(chuàng)成運(yùn)動中不包含主運(yùn)動時，“形狀創(chuàng)成運(yùn)動”與“進(jìn)給運(yùn)動”兩個詞等價(jià)，

22、這時進(jìn)給運(yùn)動就是用來生成工件表面幾何形狀的，因此無論用主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動或主運(yùn)動和形狀創(chuàng)成運(yùn)動來描述成形運(yùn)動，兩種描述都是一樣的；當(dāng)形狀創(chuàng)成運(yùn)動中包含主運(yùn)動時，“形狀創(chuàng)成運(yùn)動”與“成形運(yùn)動”兩個詞等價(jià)，這時就不能僅靠進(jìn)給運(yùn)動來生成工件表面幾何形狀（如滾齒加工）。 ）2-11 機(jī)床上的復(fù)合運(yùn)動，內(nèi)聯(lián)系傳動鏈，運(yùn)動軸的聯(lián)動的含義及關(guān)系如何？（p69-71）含義及關(guān)系：1)復(fù)合運(yùn)動: 是運(yùn)動之間有嚴(yán)格的運(yùn)動關(guān)系的運(yùn)動。（如果一個獨(dú)立的成形運(yùn)動，是由兩個或兩個以上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或 (和) 直線運(yùn)動，按照某種確定的運(yùn)動關(guān)系組合而成，則稱此成形運(yùn)動為復(fù)合成形運(yùn)動。）2)內(nèi)聯(lián)系傳動鏈: 兩個末端件的轉(zhuǎn)角或位移量之

23、間有嚴(yán)格的比例關(guān)系要求。對機(jī)械傳動的機(jī)床來說，復(fù)合運(yùn)動是通過內(nèi)聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)的。 3)運(yùn)動軸聯(lián)動: 是指在一臺機(jī)床上的多個坐標(biāo)軸( 包括直線坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)) 上同時進(jìn)行加工， 而且可在計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) (cnc)的控制下同時協(xié)調(diào)運(yùn)動進(jìn)行。對數(shù)控機(jī)床來說，復(fù)合運(yùn)動是通過運(yùn)動軸來實(shí)現(xiàn)的。2-12 機(jī)床運(yùn)動功能法案設(shè)計(jì)的方法及步驟如何？需要再確認(rèn)教材機(jī)床運(yùn)動功能方案設(shè)計(jì)的方法及步驟如下： 1) 工藝分析 : 對所設(shè)計(jì)的機(jī)床的工藝范圍進(jìn)行分析;然后選擇確定加工方法。工件加工工序的集中與分散主要根據(jù)作業(yè)對象的批量來決定，應(yīng)根據(jù)可達(dá)到的生產(chǎn)率和加工精度、機(jī)床制造成本、 操作維護(hù)方便程度等因素綜合分析進(jìn)行機(jī)床的工

24、藝范圍選擇。 2)選取坐標(biāo)系：坐標(biāo)系的規(guī)定：用直角坐標(biāo)系，沿x)y)z 軸的直線運(yùn)動符號及運(yùn)動量仍用x)y)z 表示，繞x)y)z 軸的迴轉(zhuǎn)運(yùn)動用a)b)c 表示，其運(yùn)動量用 ) ) 表示。3) 寫出機(jī)床運(yùn)動功能式：左邊寫工件w)右邊寫刀具t)中間寫運(yùn)動，按運(yùn)動順序排列，用“/ ”分開4) 畫出機(jī)床運(yùn)動功能圖：運(yùn)動功能圖：是將機(jī)床的運(yùn)動功能式用簡潔的符號和圖形表達(dá)出來，是機(jī)床傳動系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。 5) 繪制機(jī)床傳動原理圖：機(jī)床的運(yùn)動功能圖只表示運(yùn)動的個數(shù)) 形式 ) 功能及排列順序，不表示運(yùn)動之間的5 傳動關(guān)系。傳動原理圖：表示動力源與執(zhí)行件，不同執(zhí)行件之間的運(yùn)動及傳動的關(guān)系圖。( 參考： （

25、1）工藝分析。首先對所設(shè)計(jì)的機(jī)床的工藝范圍進(jìn)行分析；然后選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒?。工件加工工序的集中與分散主要根據(jù)作業(yè)對象的批量來決定，應(yīng)根據(jù)可達(dá)到的生產(chǎn)率和加工精度、機(jī)床制造成本、 操作維護(hù)方便程度等因素綜合分析進(jìn)行機(jī)床的工藝范圍選擇。（2）機(jī)床運(yùn)動功能設(shè)置。運(yùn)動功能設(shè)置的方法有兩類：分析式設(shè)計(jì)方法和解析式設(shè)計(jì)方法。（3）寫出機(jī)床的運(yùn)動功能式，畫出機(jī)床運(yùn)動原理圖。根據(jù)對所提出的運(yùn)動功能方案的評定結(jié)果，選擇和確定機(jī)床的運(yùn)動功能配置，寫出機(jī)床的運(yùn)動功能式，畫出機(jī)床運(yùn)動原理圖。）2-13 數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系如何選??？數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用右手直角笛卡爾坐標(biāo)系，規(guī)定直角坐標(biāo)x)y)z 三者的關(guān)系及其正方向用右

26、手定則制定。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：平行于主軸的坐標(biāo)軸為z 軸，取刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎颍?z） ，x軸為水平方向，且垂直于z 軸。（參考：為了進(jìn)行機(jī)床運(yùn)動功能式、機(jī)床運(yùn)動原理圖的描述，首先要建立機(jī)床基準(zhǔn)坐標(biāo)系與機(jī)床運(yùn)動軸坐標(biāo)系，一般采用直角坐標(biāo)系。(1) 機(jī)床基準(zhǔn)坐標(biāo)系：機(jī)床基準(zhǔn)坐標(biāo)系（即機(jī)床總體坐標(biāo)系）xyz (2) 機(jī)床運(yùn)動軸坐標(biāo)系：沿 x，y，z 坐標(biāo)軸方向的直線運(yùn)動仍用x，y，z 表示，繞 x，y，z 軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動分別用a，b，c表示。平行于x、y、z 的輔助軸用u、v、w及 p、q、r表示，繞x，y的輔助回轉(zhuǎn)軸用d、e等表示。與機(jī)床基準(zhǔn)坐標(biāo)系坐標(biāo)方向不平行的斜置運(yùn)動軸坐標(biāo)系用加“- ”表示，如

27、沿斜置坐標(biāo)系的z 軸運(yùn)動用z表示。 ）2-14 機(jī)床的運(yùn)動功能式和運(yùn)動功能圖表達(dá)的含義是什么？1) 機(jī)床運(yùn)動功能式: 表示機(jī)床的運(yùn)動個數(shù)，形式（直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動），功能（主運(yùn)動) 進(jìn)給運(yùn)動 ) 非成形運(yùn)動）及排列順序，是描述機(jī)床運(yùn)動功能最簡潔的表達(dá)形式。2) 運(yùn)動功能圖： 是將機(jī)床的運(yùn)動功能式用簡潔的符號和圖形表達(dá)出來，除了描述機(jī)床的運(yùn)動軸個數(shù)，形式及排列順序之外， 還表示了機(jī)床的兩個末端執(zhí)行器和各個運(yùn)動軸的空間相對方位，是認(rèn)識分析和設(shè)計(jì)機(jī)床傳動系統(tǒng)的依據(jù)。2-15 虛擬軸機(jī)床的原理是什么？有哪些特點(diǎn)？1) 虛擬軸機(jī)床 : 又稱并聯(lián)機(jī)床。虛擬軸機(jī)床是一種六個運(yùn)動并聯(lián)的設(shè)計(jì)?；谧屳p者運(yùn)動，重者不

28、動或少動的原則，虛擬軸機(jī)床取消了工作臺、夾具、工件這類最重部件的運(yùn)動，而將運(yùn)動置于最輕部件切削頭上實(shí)質(zhì)上是機(jī)器人技術(shù)和機(jī)床技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。2) 特點(diǎn) 1) 優(yōu)點(diǎn)： a. 比剛度高； b. 響應(yīng)速度快及運(yùn)動精度高。（各個桿不承受彎曲載荷，受力情況好。運(yùn)動件質(zhì)量小、速度高）2) 缺點(diǎn)： a. 運(yùn)動空間??； b. 空間可轉(zhuǎn)角度（靈活性）；小 c. 開放性差2-16 分析圖 2-14 所示各種機(jī)床的運(yùn)動原理圖，說明各個運(yùn)動的所屬類型、作用及工件加工表面的形成方法。6 圖 2-4a 是車床的運(yùn)動原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動cp為主運(yùn)動；直線運(yùn)動zf和 xf為進(jìn)給運(yùn)動。對于一般的車床，cp僅為主運(yùn)動；對于有螺紋加工

29、功能或有加工非圓回轉(zhuǎn)面（如橢圓面）功能的數(shù)控車床，則cp一方面為主運(yùn)動，另一方面cp可與 zf 組成復(fù)合運(yùn)動進(jìn)行螺紋加工，或cp可與 x f 組成復(fù)合運(yùn)動進(jìn)行非圓回轉(zhuǎn)面加工，稱這類數(shù)控車床具有c軸功能。圖 2-4b 是銑床的運(yùn)動原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動cp為主運(yùn)動；直線運(yùn)動xf 、yf和 zf為進(jìn)給運(yùn)動。圖 2-4c 是平面刨床的運(yùn)動原理圖，往復(fù)直線運(yùn)動xp為主運(yùn)動； 直線運(yùn)動yf為進(jìn)給運(yùn)動； 直線運(yùn)動 za為切入運(yùn)動。圖 2-4d 是數(shù)控外圓磨床的運(yùn)動原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動cp為主運(yùn)動；回轉(zhuǎn)運(yùn)動cf 、直線運(yùn)動zf和 xf為進(jìn)給運(yùn)動；回轉(zhuǎn)運(yùn)動ba為砂輪的調(diào)整運(yùn)動。當(dāng) xf和 zf組成復(fù)合運(yùn)動時，用碟形砂輪

30、可磨削長圓錐面或任意形狀的回轉(zhuǎn)表面；cf和 zf組成復(fù)合運(yùn)動時，可進(jìn)行螺旋面磨削。在進(jìn)行長軸縱向進(jìn)給磨削時，xf應(yīng)改為 xa，為切入運(yùn)動，但在進(jìn)行橫向進(jìn)給磨削端面時，xf為橫向進(jìn)給運(yùn)動，zf應(yīng)改為 za，為切入運(yùn)動。若一個運(yùn)動既可為進(jìn)給運(yùn)動又可為非成形運(yùn)動，則用進(jìn)給運(yùn)動符號表示。圖 2-4e 是搖臂鉆床的運(yùn)動原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動cp為主運(yùn)動；直線運(yùn)動zf為進(jìn)給運(yùn)動；回轉(zhuǎn)運(yùn)動ca、直線運(yùn)動za及 xa為調(diào)整運(yùn)動，用來調(diào)整刀具與工件的相對位置。圖 2-4f 是鏜床的運(yùn)動原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動cp為主運(yùn)動；直線運(yùn)動zf為鏜孔加工時工件作進(jìn)給運(yùn)動，wf為鏜孔加工時鏜桿作進(jìn)給運(yùn)動, 在數(shù)控鏜床或加工中心上，鏜孔進(jìn)

31、給通常由工件完成，只有zf一個鏜孔進(jìn)給運(yùn)動；yf為7 刀具的徑向進(jìn)給運(yùn)動，用于加工端面或孔槽；回轉(zhuǎn)運(yùn)動ba為分度運(yùn)動、直線運(yùn)動xa及 ya為調(diào)整運(yùn)動，分別用來調(diào)整工件與刀具的相對方向及位置，用來加工不同方向和位置的孔。在鏜銑床上通常xa和 ya可改為進(jìn)給運(yùn)動xf、yf，用來銑削平面。圖 2-4g 是滾齒機(jī)床的運(yùn)動原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動cp為主運(yùn)動； 回轉(zhuǎn)運(yùn)動cf和直線運(yùn)動zf為進(jìn)給運(yùn)動。cp與 cf組成復(fù)合運(yùn)動創(chuàng)成漸開線母線；直線運(yùn)動zf創(chuàng)成直導(dǎo)線，用于加工直齒輪，若zf與 cf組成復(fù)合運(yùn)動，則創(chuàng)成螺旋導(dǎo)線，用于加工斜齒輪；回轉(zhuǎn)運(yùn)動ba為調(diào)整運(yùn)動，用來調(diào)整刀具的安裝角，使刀具與工件的齒向一致；直線運(yùn)

32、動 ya為經(jīng)向切入運(yùn)動，當(dāng)用徑向進(jìn)給法加工蝸論時ya為徑向進(jìn)給運(yùn)動；za為滾刀的軸向竄刀運(yùn)動，為調(diào)整運(yùn)動，用來調(diào)整滾刀的軸向位置，當(dāng)用切向進(jìn)給法加工蝸論時za為切向進(jìn)給運(yùn)動。圖 2-4h 是采用齒輪式插齒刀加工直齒圓柱齒輪的插齒機(jī)床的運(yùn)動原理圖，刀具和工件相當(dāng)一對相互嚙合的直齒圓柱齒輪，往復(fù)直線運(yùn)動zp為主運(yùn)動；回轉(zhuǎn)運(yùn)動cf1、cf2為進(jìn)給運(yùn)動，并組成復(fù)合運(yùn)動，創(chuàng)成漸開線母線；直線運(yùn)動ya為切入運(yùn)動。圖 2-4i 是直齒錐齒輪刨齒機(jī)的運(yùn)動原理圖，刨刀的往復(fù)直線運(yùn)動zp為主運(yùn)動；回轉(zhuǎn)運(yùn)動cf（假想齒輪搖架回轉(zhuǎn)）和cf（工件回轉(zhuǎn)）組成復(fù)合運(yùn)動，產(chǎn)生范成運(yùn)動；回轉(zhuǎn)運(yùn)動ca為分度運(yùn)動，直線運(yùn)動za為趨

33、近與退離運(yùn)動，回轉(zhuǎn)運(yùn)動ba為調(diào)整運(yùn)動，根據(jù)刀傾角進(jìn)行調(diào)整，使刀具運(yùn)動方向與工件齒根平行。圖 2-6j是弧齒錐齒輪銑齒機(jī)的運(yùn)動原理圖。cp是銑刀盤的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，為主運(yùn)動，銑刀盤的刀刃為直線形，銑刀盤作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時刀刃軌跡形成假想齒輪（平面齒輪或平頂齒輪）上的一個齒的齒廓面；cf為假想齒輪的往復(fù)擺動運(yùn)動（即搖架的擺動），cf為工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，cf和cf復(fù)合組成范成運(yùn)動；ca為工件的分度運(yùn)動，za為趨近與退離運(yùn)動，ba為調(diào)整運(yùn)動，按工件的齒根角進(jìn)行調(diào)整。銑刀盤一面進(jìn)行作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動cp，一面隨搖架作擺動運(yùn)動 cf，擺動一次為一個行程，一個行程內(nèi)完成一個齒的加工，行程終了，工件退離、分度，進(jìn)行下一個齒的加工。

34、2-17 機(jī)床的傳動原理如何表現(xiàn)？它與機(jī)床運(yùn)動功能圖的區(qū)別是什么？1) 傳動原理圖：表示動力源與執(zhí)行件，不同執(zhí)行件之間的運(yùn)動及傳動的關(guān)系圖。2) 機(jī)床的運(yùn)動功能圖: 只表示運(yùn)動的個數(shù)，形式，功能及排列順序，不表示運(yùn)動之間的傳動關(guān)系。2-18. 機(jī)床運(yùn)動分配式的含義是什么？（p70）運(yùn)動功能分配設(shè)計(jì)是確定運(yùn)動功能式中“接地”的位置，用符號“. ”表示。符號“. ”左側(cè)的運(yùn)動由工件完成，右側(cè)的運(yùn)動的刀具完成。機(jī)床的運(yùn)動功能式中添加上接地符號“. ”后，稱之為運(yùn)動分配式。一個運(yùn)動功能方案，經(jīng)過運(yùn)動功能分配設(shè)計(jì)，可以得到多個運(yùn)動分配式。2-19 機(jī)床總體結(jié)構(gòu)概略設(shè)計(jì)過程大致如何？確定末端執(zhí)行件的概略形

35、狀與尺寸。設(shè)計(jì)末端執(zhí)行件與其相鄰的下一個功能部件的結(jié)合部的形式，概略尺寸選擇并確定導(dǎo)軌的類型及尺寸。根據(jù)導(dǎo)軌接合部的設(shè)計(jì)結(jié)果和該運(yùn)動的行程尺寸，同時考慮部件的剛度要求，確定下一個功能部件（即滑臺側(cè)）的概略形狀與尺寸。重復(fù)上述過程，直到基礎(chǔ)支承件（底座) 立柱 ) 床身等）設(shè)計(jì)完畢。若要進(jìn)行機(jī)床結(jié)構(gòu)模塊設(shè)計(jì)，可將功能部件細(xì)分成子部件，根據(jù)制造廠的產(chǎn)品規(guī)劃，進(jìn)行模塊提取與設(shè)置。初步進(jìn)行造型與色彩設(shè)計(jì)。機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案的綜合評價(jià)。2-20 機(jī)床的主參數(shù)及尺寸參數(shù)根據(jù)什么確定？（p80-81）1) 通用機(jī)床的主參數(shù)和主參數(shù)系列國家已制訂標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時可根據(jù)市場的需求在主參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)中選用相近的數(shù)值。 專

36、用機(jī)床的主參數(shù)是以加工零件或被加工面的尺寸參數(shù)來表示，一般也參照類似的通用機(jī)床主參數(shù)系列8 選取。2) 尺寸參數(shù) : 指機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),包括 : 與被加工件有關(guān)的尺寸：標(biāo)準(zhǔn)化工具或夾具的安裝面尺寸2-21 機(jī)床的運(yùn)動參數(shù)如何確定？驅(qū)動方式如何選擇？數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床確定方法有什么不同？1) 機(jī)床的運(yùn)功參數(shù)的確定：(1) 主運(yùn)動參數(shù)：回轉(zhuǎn)式主運(yùn)動的機(jī)床其主運(yùn)動參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速最低（ nmin）和最高（ nmax）轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速的合理排列標(biāo)準(zhǔn)公比值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列公比的選用變速范圍rn ，公比和級數(shù)z 的關(guān)系(2) 進(jìn)給量的確定(3) 變速形式與驅(qū)動方式選擇2) 驅(qū)動方式選擇：驅(qū)動方式有電

37、動機(jī)驅(qū)動、液壓驅(qū)動。驅(qū)動方式的選擇主要是根據(jù)機(jī)床的變速形式和運(yùn)動特性要求來確定的。3) 不同：數(shù)控機(jī)床一般采用伺服電動機(jī)無機(jī)變速形式，其他機(jī)床多采用有級變速形式或無極與有級變速的組合形式。2-22 機(jī)床的動力參數(shù)如何確定？數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的確定方法有什么不同？1) 動力參數(shù)確定方法：動力參數(shù)包括機(jī)床驅(qū)動的各種電動機(jī)的功率或扭矩。通常通過類比法、相似機(jī)床試驗(yàn)法和計(jì)算方法確定2) 不同： 對于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動，伺服電動機(jī)按扭矩選擇。數(shù)控機(jī)床主傳動采用直流或交流電動機(jī)無級變速，要考慮電動機(jī)與機(jī)床主軸功率特性匹配問題2-23 機(jī)床主傳動系都有哪些類型？由哪些部分組成？1) 類型 - 按驅(qū)動主傳動的

38、電動機(jī)類型：交流電動機(jī)驅(qū)動、直流電動機(jī)驅(qū)動- 按傳動裝置類型：機(jī)械傳動裝置、液壓傳動裝置、電氣傳動裝置以及它們的組合- 按變速的連續(xù)性：分極變速傳動、無極變速傳動2) 主傳動系一般由動力源（如電動機(jī)）) 變速裝置及執(zhí)行件（如主軸) 刀架 ) 工作臺），以及開停 ) 換向和制動機(jī)構(gòu)等部分組成。2-24 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？1) 傳動組的級比是指主動軸上同一點(diǎn)傳往從動軸相鄰兩傳動線的比值，用xi表示。 級比xi中的 xi 值稱為級比指數(shù)。它相當(dāng)于由上述相鄰兩傳動線與從動軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)。2) 規(guī)律性： 設(shè)計(jì)時要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)等比數(shù)列，

39、必須有一個變速組的級比指數(shù)為1，此變速組稱為基本組?；窘M的級比指數(shù)用x0表示，即 x0=1。后面變速組因起變速擴(kuò)大作用，所以統(tǒng)稱為擴(kuò)大組。第一擴(kuò)大組的級比指數(shù) x1一般等于基本組的傳動副數(shù)p0，即 x1=p0 。第二擴(kuò)大姐的作用是將第一擴(kuò)大組擴(kuò)大的變速范圍第二次擴(kuò)大，其級比指數(shù)x2等于基本組的傳動副數(shù)和第一擴(kuò)大組傳動副數(shù)的乘積，即x2=p0p1 。如有更多的變速組，則依此類推。2-25 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(guān)系？1) 變速范圍：傳動組中最大與最小傳動比的比值，稱為該變速組的變速范圍。2) 關(guān)系： ri=(umax)i/(umin)i (i=0、 、 2、 j)

40、 變速范圍一般可寫為 ri=xi （pi-1 ）2-34 數(shù)控機(jī)床主傳動設(shè)計(jì)有哪些特點(diǎn)？（p111-116 ）主傳動采用直流或交流電動機(jī)無極調(diào)速；驅(qū)動電動機(jī)和主軸功率的匹配性設(shè)計(jì)；數(shù)控機(jī)床的高速主傳動設(shè)計(jì)；采用部件標(biāo)準(zhǔn)、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；柔性化、復(fù)合化設(shè)計(jì)；并聯(lián)機(jī)床設(shè)計(jì)。（本題需要適當(dāng)展開、解釋！）（參考： 主傳動系統(tǒng)采用直流或交流電動機(jī)無級調(diào)速，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床主傳動時，必須要考慮電動機(jī)與機(jī)床主軸功率特性匹配問題，在設(shè)計(jì)分級變速箱時，考慮機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性要求等因素。）2-35 進(jìn)給傳動系設(shè)計(jì)要求能滿足的基本要求是什么？1) 具有足夠的靜剛度和動剛度；9 2) 具有良好的快速響應(yīng)性，作

41、低速進(jìn)給運(yùn)動或微量進(jìn)給時不爬行，運(yùn)動平穩(wěn)靈敏度高；3) 抗振性好，不會因摩擦有自振面引起傳動件的抖動或齒輪傳動的沖擊噪聲；4) 具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍；5) 進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度和定位精度要高；6) 結(jié)構(gòu)簡單，加工和裝配工藝性好。2-36 試述進(jìn)給傳動與主傳動相比較，有哪些不同點(diǎn)？1）進(jìn)給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動2）進(jìn)給傳動系中各傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速3）進(jìn)給傳動的轉(zhuǎn)速圖為前疏后密結(jié)構(gòu) 4 ）進(jìn)給傳動的變速范圍5）進(jìn)給傳動系采用傳動間隙消除機(jī)構(gòu)6）快速空程傳動的采用7）微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)的采用（參考 ：機(jī)床主傳動設(shè)計(jì)特點(diǎn)：主傳動采用恒功率傳動；除主軸之外，各軸計(jì)算轉(zhuǎn)速為最低轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速圖為前密后疏結(jié)構(gòu)；采用

42、背輪機(jī)構(gòu)) 雙公比傳動 ) 雙速電機(jī)等方式。機(jī)床進(jìn)給傳動設(shè)計(jì)特點(diǎn)：進(jìn)給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動；各傳動件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速圖為前疏后密結(jié)構(gòu)；變速范圍可比主傳動大；采用傳動間隙消除機(jī)構(gòu)；采用快速空程傳動和微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)。）2-37 進(jìn)給伺服系的驅(qū)動部件有哪幾種類型？其特點(diǎn)和應(yīng)用范圍怎樣？1) 類型：步進(jìn)電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、交流伺服電動機(jī)、直線伺服電動機(jī)2) 應(yīng)用范圍 :1 ）步進(jìn)電機(jī)：將電脈沖信號變換成角位移（或線位移）的一種機(jī)電式數(shù)模，轉(zhuǎn)換器適用于中)小型機(jī)床和速度季度要求不高的地方2）直流伺服電機(jī)：一種能直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動機(jī)械能的電力驅(qū)動裝置，常用于高速輕載的小型數(shù)控機(jī)床中。3）交

43、流伺服電機(jī)：將電動機(jī)的電壓矢量或電流矢量作操作量，控制其幅值和相位，常用于中小型數(shù)控機(jī)床（參考：進(jìn)給驅(qū)動部件種類很多，用于機(jī)床上的有步進(jìn)電動機(jī)、小慣量直流電動機(jī)、大慣量直流電動機(jī)、交流調(diào)速電動機(jī)和直線電動機(jī)等。（ 1）步進(jìn)電動機(jī)又稱脈沖電動機(jī)，是將電脈沖信號變換成角位移（或線位移） 的一種機(jī)電式數(shù)模轉(zhuǎn)換器。它每接受數(shù)控裝置輸出的一個電脈沖信號，電動機(jī)軸就轉(zhuǎn)過一定的角度，稱為步距角。 轉(zhuǎn)速可以在很寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。改變繞組通電的順序，可以控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是沒有累積誤差，結(jié)構(gòu)簡單，使用、維修方便，制造成本低，步進(jìn)電動機(jī)帶動負(fù)載慣量的能力大，適用于中、小型機(jī)床和速度精度要求不高

44、的地方；缺點(diǎn)是效率較低，發(fā)熱大，有時會“失步”。（ 2）直流伺服電動機(jī)機(jī)床上常用的直流伺服電動機(jī)主要有小慣量直流電動機(jī)和大慣量直流電動機(jī)。小慣量直流電動機(jī)優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子直徑較小，軸向尺寸大，長徑比約為5，故轉(zhuǎn)動慣量小，僅為普通直流電動機(jī)的 1/10 左右，因此響應(yīng)時間快；缺點(diǎn)是額定扭矩較小，一般必須與齒輪降速裝置相匹配。常用于高速輕載的小型數(shù)控機(jī)床中。大慣量直流電動機(jī)，又稱寬調(diào)速直流電動機(jī)，有電激磁和永久磁鐵激磁兩種類型。電激磁的特點(diǎn)是激磁量便于調(diào)整， 成本低。 永磁型直流電動機(jī)能在較大過載扭矩下長期工作，并能直接與絲杠相連而不需要中間傳動裝置，還可以在低速下平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，輸出扭矩大。寬調(diào)速電動機(jī)可

45、以內(nèi)裝測速發(fā)電機(jī)，還可以根據(jù)用戶需要，在電動機(jī)內(nèi)部加裝旋轉(zhuǎn)變壓器和制動器，為速度環(huán)提供較高的增益，能獲得優(yōu)良低速剛度和動態(tài)性能。電動機(jī)頻率高、定位精度好、調(diào)整簡單、工作平穩(wěn)。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子溫度高、轉(zhuǎn)動慣量大、時間響應(yīng)較慢。（ 3）交流伺服電動機(jī)自 80 年代中期開始， 以異步電動機(jī)和永磁同步電動機(jī)為基礎(chǔ)的交流伺服進(jìn)給驅(qū)動得到迅速發(fā)展。它采用新型的磁場矢量變換控制技術(shù)，對交流電動機(jī)作磁場的矢量控制；將電動機(jī)定子的電壓矢量或電流矢量作操作量，控制其幅值和相位。它沒有電刷和換向器，因此可靠性好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動態(tài)響應(yīng)好。在同樣體積下，交流伺服電動機(jī)的輸出功率可比直流電動機(jī)提高(10 70)%

46、 。交流伺服電動機(jī)與同容量的直流電動機(jī)相比，重量約輕一半，價(jià)格僅為直流電動機(jī)的三分之一、效率高、調(diào)速范圍廣、響應(yīng)頻率高。缺點(diǎn)是本身雖有較大的扭矩慣量比，但它帶動慣性負(fù)載能力差，一般需用齒輪減速裝置，多用于中小型數(shù)控機(jī)床。（ 4）直線伺服電動機(jī)是一種能直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動機(jī)械能的電力驅(qū)動裝置，是適應(yīng)超高速加工技術(shù)發(fā)展的需要而出現(xiàn)的一種新型電動機(jī)。直線伺服電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)替換了傳統(tǒng)的由回轉(zhuǎn)型伺服電動機(jī)加滾珠絲杠的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，從電動機(jī)到工作臺之間的一切中間傳動都沒有了，可直接驅(qū)動工作臺進(jìn)行直線運(yùn)動，使工作臺的加 / 減速提高到傳統(tǒng)機(jī)床的(10 20) 倍，速度提高 (3 4)倍。采用直線伺服電動

47、機(jī)驅(qū)動方式，省去減速器，（齒輪、同步齒形帶等）和滾動絲杠副等中間環(huán)節(jié)，不僅簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)，而且避免了因中間環(huán)節(jié)的彈性變形、磨損、間隙、發(fā)熱等因素帶來的傳動誤差；無接觸地直接驅(qū)動，使其結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)簡便，可靠性高，體積小，傳動剛度高，響應(yīng)快，可得到瞬時高的加/ 減速度。據(jù)文獻(xiàn)介紹，它的最大進(jìn)給速度可達(dá)到100m/min 甚至更高，最大加10 / 減速度為 (1 8)g 。現(xiàn)在直線伺服電動機(jī)已成功地應(yīng)用在超高速機(jī)床中。直線伺服電動機(jī)驅(qū)動存在的問題有：隔磁防磁問題，發(fā)熱問題，成本較高。）2-38 試述滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，其支撐方式有哪幾種？特點(diǎn)：摩擦系數(shù)小，傳動效率高。( 主要承受軸向載荷，對絲杠

48、軸承的軸向精度和剛度要求較高，采用角接觸軸承或雙向推力園柱滾子與滾針軸承的組合。滾珠絲杠的支承方式：1）一端固定，一端自由：用于短絲杠與豎直絲杠 2）一端固定，一端簡支：用于較長的臥式安裝絲杠 3）兩端固定：用于長絲杠或高轉(zhuǎn)速，要求高抗壓剛度場合2-39 機(jī)床控制系統(tǒng)有幾種分類方法？是如何進(jìn)行分類的？1）按自動化程度分類：手動) 機(jī)動 ) 半自動 ) 自動控制系統(tǒng)。2）按控制系統(tǒng)是否有反饋：開環(huán)) 半閉環(huán) ) 閉環(huán)控制系統(tǒng)。3）按控制方式和內(nèi)容分類：時間控制) 程序控制 ) 數(shù)字控制 ) 誤差補(bǔ)償控制和自適應(yīng)控制2-40 一般機(jī)床自動控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？自動控制系統(tǒng)包括工件的裝卸在內(nèi)的全部

49、操作都實(shí)現(xiàn)自動化。工人的任務(wù)是不斷地往料倉或料斗里裝載毛坯，可以同時監(jiān)視幾臺機(jī)床的工作。一般自動控制系統(tǒng)由三部分組成：1) 發(fā)令器官2) 執(zhí)行器官3) 轉(zhuǎn)換器官2-41 簡述數(shù)控機(jī)床開環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理。開環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)出指令后，不檢查執(zhí)行部件是否完成相應(yīng)的操作，繼續(xù)發(fā)出下一個指令。其工作原理如下圖所示，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的一個步進(jìn)信號，通過環(huán)形分配器和電機(jī)驅(qū)動電路控制步進(jìn)電機(jī)往設(shè)定方向轉(zhuǎn)動一定的角度。通過減速器帶動絲杠轉(zhuǎn)動，從而使工作臺移動一個步距長度。閉環(huán)控制系統(tǒng)中，位置檢測傳感器直接安裝在機(jī)床的最終執(zhí)行部件上，如下圖所示，直接測量出執(zhí)行部件的實(shí)際位移，與輸入的指令位移進(jìn)行比較，比較后

50、的差值反饋給控制系統(tǒng)，對執(zhí)行部件的移（轉(zhuǎn)）動進(jìn)行補(bǔ)償，使機(jī)床向減小差值的方向運(yùn)行，最終使差值等于零或接近于零。為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，閉環(huán)系統(tǒng)除了檢測執(zhí)行部件的位移量外，還檢測其速度。3-1 主軸部件應(yīng)滿足哪些基本要求？11 旋轉(zhuǎn)精度 ) 剛度 )抗振性 )溫升和熱變形) 精度保持性（參考：主軸部件應(yīng)滿足的基本要求：1) 旋轉(zhuǎn)精度：概念：主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷) 低速轉(zhuǎn)動的條件下， 在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和軸向跳動。影響因素： 旋轉(zhuǎn)精度取決于主軸) 軸承 ) 箱體孔等的制造) 裝配和調(diào)整精度徑向跳動影響因素：主軸軸頸的園度) 軸承滾道及滾子園度) 主軸及回轉(zhuǎn)件的動平衡。軸向跳

51、動影響因素：軸承支承端面，軸肩的垂直度，止推軸承的滾道及滾子誤差。軸) 徑向跳動影響因素：主軸主要定心面的軸 )徑向跳動（錐孔誤差，mol 精度。 ）2) 剛度：概念：主軸部件的剛度指其在外載荷作用下抵抗變形的能力。靜剛度：作用力是靜力引起的彈性變形。動剛度：作用力是交變力引起的彈性變形。影響因素：主軸的尺寸和形狀，滾動軸承的類型和數(shù)量) 預(yù)緊和配置形式) 傳動件的布置方式) 主軸部件的制造和裝配質(zhì)量3) 抗振性：概念：抗振性指抵抗受迫振動和自激振動的能力。影響因素：主軸部件的靜剛度，質(zhì)量分布及阻尼。4) 升溫和熱變形。5) 精度保持性：概念精度保持性指長期地保持其原始制造精度的能力。影響因素

52、磨損，主軸軸承 ) 軸頸表面 ) 裝夾工件刀具的定位表面的磨損）3-2 主軸軸向定位方式有哪幾種各有什么特點(diǎn)適用場合怎樣（p145，如圖 3-4 ）1）前端配置：這類配置在前支承處軸承較多發(fā)熱大溫升高對提高主軸部件剛度有利。用于軸向精度和剛度要求較高的高精度機(jī)床或數(shù)控機(jī)床2）后端配置：這類配置前支承處軸承較少發(fā)熱小溫升低但是主軸受熱后向前伸長影響軸向精度。用于軸向精度要求不高的普通精度機(jī)床如立銑 ) 多刀車床等3）兩端配置：這類配置當(dāng)主軸受熱伸長后影響主軸軸承的軸向間隙。常用于短主軸如組合機(jī)床主軸。4）中間配置：這類配置可減少主軸的懸伸量并使主軸的熱膨脹向后但結(jié)構(gòu)復(fù)雜溫升高3-4 試分析圖所示

53、三種主軸軸承配置形式的特點(diǎn)和適用場合？答案：圖剛度速度型，后端角接觸球軸承，背靠背安裝，承受徑向力和軸向力，前端是雙列短圓柱滾子軸承， 承受較大的徑向力。適用場合較大的傳動力圖剛度速度型后端雙列短圓柱滾子軸承，承受較大的徑向力， 前段是角接觸球軸承，也是背靠背安裝， 承受較大的徑向力和軸向力，適用場合圖剛度型后端雙列短圓柱滾子軸承承受較大的徑向力，前段是雙列短圓柱滾子軸承，承受較大的徑向力，靠近前段有中間輔助支撐，雙列角接觸球軸承，承受徑向力和軸向力。適用場合切削負(fù)載較大，中等轉(zhuǎn)速，要求剛度高的機(jī)床3-5 軸向力傳遞：軸鎖緊螺母軸套內(nèi)圈外圈滾動體左圈箱體軸軸肩軸套右圈滾動體左圈箱體間隙調(diào)整：右

54、端擰母調(diào)整間隙，左端研磨密封環(huán)右邊，然后通過擰鎖緊螺母調(diào)整間隙3-6 . 1) 雙列圓柱滾子軸承未預(yù)緊，改為螺母預(yù)緊 ;2)雙聯(lián)滑移齒輪安裝錯了，改為大齒輪在左，即大小齒輪對調(diào)； 3）中間軸承不用圓錐滾子軸承，改為圓柱滾子軸承或是向心球軸承來承擔(dān)徑向力；4）應(yīng)為兩個圓錐滾子軸承或是向心球軸承；5) 圓錐滾子軸承應(yīng)該背對背安裝，提高跨距載荷；6) 中間輔助支撐改為圓柱滾子軸3-9 在支撐件設(shè)計(jì)中，支撐件應(yīng)滿足哪些基本要求？（p162）1）應(yīng)具有足夠的剛度和較高的剛度- 質(zhì)量比；2）應(yīng)具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼；整機(jī)的低價(jià)頻率較高，各階頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振；不會因薄壁振

55、動而產(chǎn)生噪聲；12 3）熱穩(wěn)定性好，熱變形對機(jī)床加工精度的影響較??；4）排屑暢通 ) 吊運(yùn)安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。3-10 支承件常用的材料有哪些承？各有何特性？（p166-167 ）常用的材料有： （1）鑄鐵，鑄造性能好，容易獲得復(fù)雜形狀；內(nèi)摩擦大，阻尼系數(shù)大，振動衰減性好；成本低，制造周期長；（ 2）鋼材，生產(chǎn)周期短，省去制作木模和鑄造工藝；無截面形狀限制，可焊成封閉件，剛性好；可根據(jù)受力情況布置或增加隔板) 加強(qiáng)筋，提高剛度；固有頻率高；在剛度相同時，壁厚可為鑄鐵一半，重量輕；阻尼約為鑄鐵的l/3 ，抗振性較差； （3）預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，支承件的剛度和阻尼比鑄鐵大幾倍，抗振性好，成

56、本較低。脆性大，耐腐蝕性差，油滲入導(dǎo)致材質(zhì)疏松；表面需進(jìn)行噴漆或噴塑處理；（4）天然花崗巖 ，熱穩(wěn)定性好， 導(dǎo)熱系數(shù)和線脹系數(shù)小，抗氧化性強(qiáng)， 不導(dǎo)電， 抗磁， 與金屬不粘合。 精度保持性好， 耐磨性比鑄鐵高56 倍，抗振性好，阻尼系數(shù)比鋼大15 倍，加工方便，通過研磨和拋光容易得到很高的精度和表面粗糙度。抗沖擊性能差， 脆性大， 油和水等液體易滲入晶界中，使表面局部變形脹大，難于制作復(fù)雜的零件。 （5）樹脂混凝土 ，剛度高；具有良好的阻尼性能，阻尼比為灰鑄鐵的810 倍，抗振性好；熱容量大，熱傳導(dǎo)率低，導(dǎo)熱系數(shù)只為鑄鐵的 1/25 1/40 ，熱穩(wěn)定性高，其構(gòu)件熱變形?。槐戎貫殍T鐵的l 3，

57、質(zhì)量輕；3-11 根據(jù)什么原則選擇支承件的截面形狀，如何布置支承件上的助板和助條？1）無論是方形 ) 圓形或矩形，空心截面的剛度都比實(shí)心的大，而且同樣的斷面形狀和相同大小的面積，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抗扭剛度都高。所以為提高支承件的剛度，支承件的截面應(yīng)是中空形狀，盡可能加大截面尺寸，在工藝可能的條件下壁厚盡量薄一些。2）圓（環(huán)）形截面抗扭剛度好于方形，抗彎剛度比方形低；以承受彎矩為主的支承件的截面形狀應(yīng)取矩形，并以其高度方向?yàn)槭軓澐较?；以承受轉(zhuǎn)矩為主的支承件的截面形狀取圓（環(huán)）形。3）封閉截面的剛度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。截面應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)成

58、封閉形狀。助板的布置取決去支承件的受力方向。水平肋板：提高支承件水平面內(nèi)彎曲剛度。垂直肋板：提高支承件垂直面內(nèi)的彎曲剛度。斜向肋板：同時提高支承件的抗彎和抗扭剛度。肋條置于支承件某一內(nèi)壁上，主要為了減小局部變形和薄壁振動，用來提高支承件的局部剛度。助條可以縱向) 橫向 ) 斜向，常常布置成交叉排列，如井子形) 米字形。且必須使助條位于壁板的彎曲平面內(nèi)才能有效減少壁板的彎曲變形。3-12 提高支承件結(jié)構(gòu)剛度和動態(tài)性能有哪些措施？（p168-170 ）提高機(jī)床支承件結(jié)構(gòu)剛度和固有頻率的方法是：合理選擇支承件材料) 截面形狀和尺寸) 壁厚，合理布置肋板和肋條，減少質(zhì)量提高固有頻率，改善支承件之間的接

59、觸剛度和與地基的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度。提高動態(tài)性能的措施是：1. 改善阻尼特性（鑄件砂芯不清除) 充填型砂或混凝土；焊接結(jié)構(gòu)采用斷續(xù)焊縫)支承件表面采用阻尼涂層等）；2. 采用新材料制造支承件，如采用樹脂混凝土材料制造支承件可使動剛度提高幾倍。3-13 導(dǎo)軌設(shè)計(jì)中應(yīng)滿足哪些要求？應(yīng)滿足以下要求：精度高，承載能力大，剛度好，摩擦阻力小，運(yùn)動平穩(wěn)，精度保持性好，壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，便于加工) 裝配 ) 調(diào)整和維修，成本低等。 （1) 導(dǎo)向精度指動導(dǎo)軌運(yùn)動軌跡的準(zhǔn)確度。2) 承載能力大，剛度好，根據(jù)承受載荷的性質(zhì)，方向和大小，合理選擇導(dǎo)軌的截面形狀和尺寸，使導(dǎo)軌有足夠的剛度，保證機(jī)床的加工精度。3) 精

60、度保持性好， 導(dǎo)軌原始精度喪失的主要原因是磨損。4) 低速運(yùn)動平穩(wěn)動導(dǎo)軌作低速運(yùn)動或微量進(jìn)給時，運(yùn)動始終平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。5) 結(jié)構(gòu)簡單 ) 工藝性好，易于加工）3-14 鑲條和壓板有什么作用？（p174）13 鑲條：鑲條用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾形導(dǎo)軌的側(cè)向間隙，鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)壓板：壓板用來調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙，承受顛覆力矩，用配刮墊片來調(diào)整間隙3-15 導(dǎo)軌的卸荷方式有哪幾種？各有什么特點(diǎn)？（p178-179）導(dǎo)軌的卸荷方式有機(jī)械卸荷) 液壓卸荷和氣壓卸荷。1. 機(jī)械卸荷卸荷力不能夠隨外界變化和而調(diào)節(jié)2. 液壓卸荷可以保持均勻的接觸力可以調(diào)節(jié)卸荷力。3. 氣壓卸荷無污染無回收