機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)課后習(xí)題答案

1-1為什么說(shuō)機(jī)械制造裝備在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的作用？

制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā):展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科技技術(shù)監(jiān)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(gè)國(guó)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(gè)國(guó)家工業(yè)化水平和綜合國(guó)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）”性化精密化自動(dòng)化機(jī)電二體化帝材節(jié)能2）符合工業(yè)三型要求.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）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(shí)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(cè)來(lái)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(dòng)、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(dòng)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(duì)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(duì)機(jī)器或機(jī)組系統(tǒng)工作程序的控制；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(jiǎn)化產(chǎn)品的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

1-7對(duì)機(jī)械制造裝備如何進(jìn)行分類(lèi)？

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(cāng)儲(chǔ)運(yùn)輸裝備：各級(jí)倉(cāng)庫(kù)、物料傳送、機(jī)床匕下料等設(shè)備。

4）輔助整備：清洗機(jī)和排屑羹置色設(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(shí)體現(xiàn)工業(yè)工程的需求？

1）工業(yè)工程:是對(duì)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(mén)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(kāi)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

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(shí)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(guò)程中工人的體力消耗；對(duì)市場(chǎng)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(guò)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(lèi)型？他們的本質(zhì)區(qū)別是什么？

1）類(lèi)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(zhǎng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)周期，投入較大的研制開(kāi)發(fā)工作量；

變型設(shè)計(jì)：變型設(shè)計(jì)不是孤立無(wú)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(duì)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)方法顯在設(shè)計(jì)的某一類(lèi)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。

2T）優(yōu)點(diǎn)1）用較少品種規(guī)格的產(chǎn)品滿足市場(chǎng)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(kāi)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(lèi)，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(lèi)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）為開(kāi)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(lèi)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(shí)主參數(shù)系列公比的選取原則是什么？公比選得過(guò)大或過(guò)小會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)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(jí)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，

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(jí)較粗，系列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較少，可帶來(lái)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(gè)品種產(chǎn)品應(yīng)具有較大的通用性，導(dǎo)致結(jié)

構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，成本會(huì)有待提高，對(duì)用戶來(lái)說(shuō)較難選到稱(chēng)心如意的產(chǎn)品。______________

1-15設(shè)計(jì)的評(píng)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(píng)價(jià)方法極為重要，為什么？

1）評(píng)林方法:技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、可靠性評(píng)價(jià)、人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)、產(chǎn)品造型評(píng)價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)

2）對(duì)于機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，這六種評(píng)價(jià)方法按重要程度由高向低排隊(duì)一般是:可靠性評(píng)價(jià)、人機(jī)工程學(xué)評(píng)價(jià)、

結(jié)構(gòu)工藝性評(píng)價(jià)、標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)價(jià)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)、產(chǎn)品造型評(píng)價(jià)。其原因是機(jī)械制造裝備投資較大，使用周期較長(zhǎng)。

為了保證產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、提高可靠性和競(jìng)爭(zhēng)能力，六種評(píng)價(jià)都是不可缺少的。

可靠性評(píng)價(jià)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量與可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)；人機(jī)工程學(xué)評(píng)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(píng)價(jià)是對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)便于加工制造的性能進(jìn)行評(píng)價(jià)，以降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)時(shí)間；技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)綜合評(píng)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(píng)價(jià)是在標(biāo)準(zhǔn)化方面對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行評(píng)價(jià)；而產(chǎn)品造型評(píng)價(jià)是對(duì)產(chǎn)品的外觀設(shè)

計(jì)的含理性和新穎性進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1-16有些方案的技術(shù)評(píng)價(jià)較高，但經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)一般或不好，有些方案可能是相反的情況，如何對(duì)這些方案進(jìn)行綜

合評(píng)價(jià)？

設(shè)計(jì)方案的技術(shù)評(píng)價(jià)Tj和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)Ej經(jīng)常不會(huì)同時(shí)都是最優(yōu),進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的綜合評(píng)價(jià)才能最終選出最

理想的方案。技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)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(shí),可用均值法計(jì)算TEj值,即TEj=（Tj+Ej）/2。

2）當(dāng)Tj和Ej的值相差很懸殊時(shí),建議用雙曲線法計(jì)算TEj值，即TEj=根號(hào)（Tj+Ej）。

技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)值TEj越大，設(shè)計(jì)方案應(yīng)技本經(jīng)嘉綜合性能越好，一般TEj值不應(yīng)小于0.65。

上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？

D概念:可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)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(wú)故障工作時(shí)間、可

靠壽命、維修度、修復(fù)率、平均修復(fù)時(shí)間等（P37-38）

3）這些可靠性衡量指標(biāo)之間在數(shù)值上都與時(shí)間t相關(guān)聯(lián),F（t）=l-R（t）o

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(cè)。（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(chēng)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(dòng)化程度。

2）柔性，機(jī)床的柔性是指其適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力，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(dòng)的方

便程度；

4）剛度，機(jī)床的剛度是指加工過(guò)程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相對(duì)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(dòng)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)床的兒何精度和機(jī)床的工作精度。機(jī)床的兒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(dòng)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(shí)間內(nèi)機(jī)床所能加工的工件數(shù)量來(lái)表示。機(jī)床的切削效率越高，輔

助時(shí)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(gè)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的加工功能時(shí)，無(wú)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(jiǎn)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)。

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，性能指標(biāo)，主要參數(shù)，驅(qū)動(dòng)方式,

成本及生產(chǎn)周期。總體方案設(shè)計(jì)包括運(yùn)動(dòng)功能設(shè)計(jì)，基本參數(shù)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，傳動(dòng)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)?？傮w方案綜合評(píng)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(dòng)系統(tǒng)，部件裝配圖，對(duì)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(píng)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(píng)價(jià)。根據(jù)實(shí)物樣機(jī)的評(píng)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(dòng)學(xué)原理:研究、分析和實(shí)現(xiàn)機(jī)床期望的加工功能所需的運(yùn)動(dòng)配置

原理：通過(guò)刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)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(shí)受到內(nèi)部熱源（如電動(dòng)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?chē)鸁嵩摧椛涞龋┑挠绊懀箼C(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(shí)產(chǎn)生各種不同的振動(dòng)，這些不同頻率，不同振幅的振動(dòng)將產(chǎn)生不同頻率）不同強(qiáng)度的聲

音，這些聲音無(wú)規(guī)律地組合在一起即成為噪聲。

7）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性爬行：機(jī)床上有些運(yùn)動(dòng)部件，需要作低速或微小位移。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)件勻

速通動(dòng)，被動(dòng)住隹空H現(xiàn)明尺的速度不均勻的跳躍式運(yùn)動(dòng)，即：時(shí)走時(shí)停，時(shí)快時(shí)慢的現(xiàn)象——爬行.

2-4機(jī)床系列型譜的含義是什么？（P76）o

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(lèi)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(lèi)型譜:（參考：每類(lèi)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(chēng)為這類(lèi)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（按尺寸大小）

發(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)的系列性與茸構(gòu)相似性的表。）

2-5機(jī)床的基本工作原理是什么？

通過(guò)刀直與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(gè)表面都可以看成是--條曲線（或直線）沿著另一條曲線（或直線）運(yùn)動(dòng)的軌跡。這兩條曲線（或直

線）稱(chēng)為該表面的發(fā)生線，前者稱(chēng)為母線，后者稱(chēng)為導(dǎo)線。而加工表面的發(fā)生線是通過(guò)刀具切削刃與工件接觸并

產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(guò)刀具切削刃與工件接觸并產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)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？

工件裘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(duì)運(yùn)動(dòng)也是形成母線和導(dǎo)線所需相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合。

2-9機(jī)床的運(yùn)動(dòng)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(dòng)，各個(gè)運(yùn)動(dòng)的功能是不同的?？梢苑譃槌尚芜\(yùn)動(dòng)和非成

形運(yùn)動(dòng)，或簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)和復(fù)合運(yùn)動(dòng)。（參考：1）操作面板它是操作人員與數(shù)控裝置進(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

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(guò)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(dòng)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(dòng)裝置和PLC

等），所有這些工作是由CNC裝置內(nèi)硬件和軟件協(xié)調(diào)配合，合理組織，使整個(gè)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(dòng)裝置和測(cè)量裝置伺服單元和驅(qū)動(dòng)裝置主軸伺服驅(qū)動(dòng)裝置和主軸電機(jī)進(jìn)

給伺服驅(qū)動(dòng)裝置和進(jìn)給電機(jī)測(cè)量裝置位置和速度測(cè)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C(jī)NC裝置指令：進(jìn)給運(yùn)動(dòng)指令：實(shí)現(xiàn)零件加工的成形運(yùn)動(dòng)（速度和位置控制）。主軸運(yùn)動(dòng)指令，實(shí)

現(xiàn)零件加工的切削運(yùn)動(dòng)（速度控制）5）PLC）機(jī)床I/O電路和裝置PLC（ProgrammableLogicController）：

用于完成與邏輯運(yùn)算有關(guān)順序動(dòng)作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機(jī)床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(kāi)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(duì)其進(jìn)行譯碼并

轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)，控制輔助裝置完成機(jī)床相應(yīng)的開(kāi)關(guān)動(dòng)作接受操作面板和機(jī)床側(cè)的I/O信號(hào)，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(dòng)作。）

2-10機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)與形狀創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)關(guān)系如何？進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與形狀創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)的關(guān)系如何？需要再確認(rèn)教材

1）成形運(yùn)動(dòng)：完成一個(gè)表面的加工所必需的最基本的運(yùn)動(dòng)

成形運(yùn)動(dòng)分為：1）主要運(yùn)動(dòng)：它是切除加工表面上多余的金屬材料的主要運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)速度高

2）形狀創(chuàng)形運(yùn)動(dòng)：它的功能是用來(lái)形成工件加工表面的發(fā)生線。

2）當(dāng)形狀創(chuàng)形運(yùn)動(dòng)中不包含主運(yùn)動(dòng)“形狀創(chuàng)形運(yùn)動(dòng)”與“進(jìn)給運(yùn)動(dòng)”兩詞等價(jià)；當(dāng)形狀創(chuàng)形運(yùn)動(dòng)中包含主

運(yùn)動(dòng)“形狀創(chuàng)形運(yùn)動(dòng)”與“成形運(yùn)動(dòng)”兩詞等價(jià)。

（參考：主運(yùn)動(dòng)功能是切除加工表面上多余的金屬材料，因此運(yùn)動(dòng)速度高，消耗機(jī)床的大部分動(dòng)力，故稱(chēng)為主運(yùn)

動(dòng)，也可稱(chēng)為切削運(yùn)動(dòng)，它是形成加工表面必不可少的成

形運(yùn)動(dòng)。形狀創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)的功能是用來(lái)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(dòng)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(dòng)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(dòng)中不包含主運(yùn)動(dòng)時(shí)，“形狀創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)”與“進(jìn)給運(yùn)動(dòng)”兩個(gè)詞等價(jià)，這時(shí)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)就是

用來(lái)生成工件表面幾何形狀的，因此無(wú)論用主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或主運(yùn)動(dòng)和形狀創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)來(lái)描述成形運(yùn)動(dòng)，兩種描

述都是一樣的；當(dāng)形狀創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)中包含主運(yùn)動(dòng)時(shí)，”形狀創(chuàng)成運(yùn)動(dòng)”與“成形運(yùn)動(dòng)”兩個(gè)詞等價(jià)，這時(shí)就不能僅

靠進(jìn)給運(yùn)利類(lèi)生成工件表面兒何形狀（如滾齒叫E）。）

2-11機(jī)床上的復(fù)合運(yùn)動(dòng)，內(nèi)聯(lián)系傳動(dòng)鏈，運(yùn)動(dòng)軸的聯(lián)動(dòng)的含義及關(guān)系如何？（P69-71）

含義及關(guān)系:

1）更合運(yùn)動(dòng):是運(yùn)動(dòng)之間有嚴(yán)格的運(yùn)動(dòng)關(guān)系的運(yùn)動(dòng)。（如果一個(gè)獨(dú)立的成形運(yùn)動(dòng)，是由兩個(gè)或兩個(gè)以上的旋

轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或（和）直線運(yùn)動(dòng)，按照某種確定的運(yùn)動(dòng)關(guān)系組合而成，則稱(chēng)此成形運(yùn)動(dòng)為復(fù)合成形運(yùn)動(dòng)。）

2）的聯(lián)系傳動(dòng)鏈■:兩個(gè)末端件的轉(zhuǎn)角或位移量之間有嚴(yán)格的比例關(guān)系要求。

對(duì)機(jī)械傳動(dòng)的機(jī)床來(lái)說(shuō)，復(fù)合運(yùn)動(dòng)是通過(guò)內(nèi)聯(lián)系來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3）龍動(dòng)郴鋤:是指在一臺(tái)機(jī)床上的多個(gè)坐標(biāo)軸（包括直線坐標(biāo)和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)）上同時(shí)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(shí)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行。

____對(duì)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，復(fù)合運(yùn)動(dòng)是通過(guò)運(yùn)動(dòng)軸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2-12機(jī)床運(yùn)動(dòng)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)高功能方翥設(shè)計(jì)的方法及步驟如下：

1）工藝分析:對(duì)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(duì)象的批量來(lái)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）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(dòng)符號(hào)及運(yùn)動(dòng)量仍用X）Y）Z表示，繞

*）丫）2軸的退轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)用人）13）（：表示，其運(yùn)動(dòng)量用a）p）y表示。

3）寫(xiě)出機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能式:左邊寫(xiě)工件W）右邊寫(xiě)刀具T）中間寫(xiě)運(yùn)動(dòng)，按運(yùn)動(dòng)順序排列，用“/”分開(kāi)

4）畫(huà)HI機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能圖:運(yùn)動(dòng)功能圖：是將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能式用簡(jiǎn)潔的符號(hào)和圖形表達(dá)出來(lái)，是機(jī)床傳動(dòng)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的依據(jù)。

5）繪制機(jī)床傳動(dòng)原理圖:機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能圖只表示運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù)）形式）功能及排列順序，不表示運(yùn)動(dòng)之間的

傳動(dòng)關(guān)系。傳動(dòng)原理圖：表示動(dòng)力源與執(zhí)行件，不同執(zhí)行件之間的運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)的關(guān)系圖。

（參考：（1）工藝分析。首先對(duì)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ā９ぜ庸す?/p>

序的集中與分散主要根據(jù)作業(yè)對(duì)象的批量來(lái)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(dòng)功能設(shè)置。運(yùn)動(dòng)功能設(shè)置的方法有兩類(lèi)：分析

式設(shè)計(jì)方法和解析式設(shè)計(jì)方法。（3）寫(xiě)出機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能式，畫(huà)出機(jī)床運(yùn)動(dòng)原理圖。根據(jù)對(duì)所提出的運(yùn)動(dòng)功能方

案的評(píng)定結(jié)果，選擇和確定機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能配置，寫(xiě)出機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能式，畫(huà)出機(jī)床運(yùn)動(dòng)原理圖。）

2-13數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系如何選?。?/p>

數(shù)星機(jī)床的坐標(biāo)系菜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(dòng)功能式、機(jī)床運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)軸坐標(biāo)系：

沿X,Y,Z坐標(biāo)軸方向的直線運(yùn)動(dòng)仍用X,Y,Z表示，繞X,Y,Z軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)軸坐標(biāo)系用加表示，如沿斜置坐標(biāo)系的Z軸運(yùn)動(dòng)用Z表示。）

2-14機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能式和運(yùn)動(dòng)功能圖表達(dá)的含義是什么？

1）機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能式:表示機(jī)床的運(yùn)動(dòng)個(gè)數(shù),形式（直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），功能（主運(yùn)動(dòng)）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）非成形運(yùn)動(dòng)）

及排列順序，是描述機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能最簡(jiǎn)潔的表達(dá)形式。

2）運(yùn)動(dòng)功能圖:是將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能式用簡(jiǎn)潔的符號(hào)和圖形表達(dá)出來(lái)，除了描述機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸個(gè)數(shù)，形式及

排列順序之外，還表示了機(jī)床的兩個(gè)末端執(zhí)行器和各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的空間相對(duì)方位，是認(rèn)識(shí)分析和設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)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(chēng)并聯(lián)機(jī)床。虛擬軸機(jī)床是一種六個(gè)運(yùn)動(dòng)并聯(lián)的設(shè)計(jì)?；谧屳p者運(yùn)動(dòng)，重者不動(dòng)或少動(dòng)

的原則，虛擬軸機(jī)床取消了工作臺(tái)、夾具、工件這類(lèi)最重部件的運(yùn)動(dòng)，而將運(yùn)動(dòng)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(dòng)精度高。（各個(gè)桿不承受彎曲載荷，受力情況好。運(yùn)動(dòng)件

質(zhì)量小、速度高）

2）缺點(diǎn)：a.運(yùn)動(dòng)空間??；b.空間可轉(zhuǎn)角度（靈活性）；小c.開(kāi)放性差

2-16分析圖2-14所示各種機(jī)床的運(yùn)動(dòng)原理圖，說(shuō)明各個(gè)運(yùn)動(dòng)的所屬類(lèi)型、作用及工件加工表面的形成方法。

圖2-4a是車(chē)床的運(yùn)動(dòng)原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)品為主運(yùn)動(dòng)；直線運(yùn)動(dòng)Z1和X1為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。對(duì)于一般的車(chē)床，CP

僅為主運(yùn)動(dòng)；對(duì)于有螺紋加工功能或有加工非圓回轉(zhuǎn)面（如橢圓面）功能的數(shù)控車(chē)床，則&一方面為主運(yùn)動(dòng)，

另一方面C“可與Z,組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)進(jìn)行螺紋加工，或品可與Xr組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)進(jìn)行非圓回轉(zhuǎn)面加工，稱(chēng)這類(lèi)數(shù)控

車(chē)床具有C軸功能。

圖2-4b是銃床的運(yùn)動(dòng)原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)&為主運(yùn)動(dòng)；直線運(yùn)動(dòng)L、％和為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

圖2-4c是平面刨床的運(yùn)動(dòng)原理圖，往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)X,為主運(yùn)動(dòng)；直線運(yùn)動(dòng)Y,為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；直線運(yùn)動(dòng)Z”為切入

運(yùn)動(dòng)。

圖2-4d是數(shù)控外圓磨床的運(yùn)動(dòng)原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)C.為主運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)心、直線運(yùn)動(dòng)％和X,為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；

回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)Ba為砂輪的調(diào)整運(yùn)動(dòng)。當(dāng)X,和組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，用碟形砂輪可磨削長(zhǎng)圓錐面或任意形狀的回轉(zhuǎn)表面；

3和備組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)時(shí)，可進(jìn)行螺旋面磨削。在進(jìn)行長(zhǎng)軸縱向進(jìn)給磨削時(shí)，X,應(yīng)改為X.，為切入運(yùn)動(dòng)，但在進(jìn)行

橫向進(jìn)給磨削端面時(shí)，X,為橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，Z「應(yīng)改為乙，為切入運(yùn)動(dòng)。若一個(gè)運(yùn)動(dòng)既可為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)又可為非成形

運(yùn)動(dòng)，則用進(jìn)給運(yùn)動(dòng)符號(hào)表示。

圖2-4e是搖臂鉆床的運(yùn)動(dòng)原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)C“為主運(yùn)動(dòng)；直線運(yùn)動(dòng)為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)C,、直線運(yùn)動(dòng)

乙及L為調(diào)整運(yùn)動(dòng)，用來(lái)調(diào)整刀具與工件的相對(duì)位置。

圖2-4f是錢(qián)床的運(yùn)動(dòng)原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)為主運(yùn)動(dòng)；直線運(yùn)動(dòng)％為鎮(zhèn)孔加工忖工件作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，W,為像孔

加工時(shí)錘桿作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在數(shù)控鍵床或加工中心上，錘孔進(jìn)給通常由工件完成，只有Zr一個(gè)鐐孔進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；Yr為

刀具的徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，用于加工端面或孔槽；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B.為分度運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)X“及Y”為調(diào)整運(yùn)動(dòng)，分別用來(lái)

調(diào)整工件與刀具的相對(duì)方向及位置，用來(lái)加工不同方向和位置的孔。在鎮(zhèn)銃床上通常X.和Y,可改為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)X,、

Yr,用來(lái)銃削平面。

圖2-4g是滾齒機(jī)床的運(yùn)動(dòng)原理圖，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)30為主運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)C,和直線運(yùn)動(dòng)Zr為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。心.與C,

組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)創(chuàng)成漸開(kāi)線母線；直線運(yùn)動(dòng)創(chuàng)成直導(dǎo)線，用于加工直齒輪，若Zr與a組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)，則創(chuàng)成螺

旋導(dǎo)線，用于加工斜齒輪；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B.為調(diào)整運(yùn)動(dòng)，用來(lái)調(diào)整刀具的安裝角，使刀具與工件的齒向一致；直線

運(yùn)動(dòng)Y,為經(jīng)向切入運(yùn)動(dòng)，當(dāng)用徑向進(jìn)給法加工蝸論時(shí)弘為徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；7,為滾刀的軸向竄刀運(yùn)動(dòng)，為調(diào)整運(yùn)

動(dòng)，用來(lái)調(diào)整滾刀的軸向位置，當(dāng)用切向進(jìn)給法加工蝸論時(shí)彳為切向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

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(dòng)原理圖，刀具和工件相當(dāng)一對(duì)相互嚙合的

直齒圓柱齒輪，往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)"為主運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)小、C,2為進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)，創(chuàng)成漸開(kāi)線母線；

直線運(yùn)動(dòng)匕為切入運(yùn)動(dòng)。

圖2-4i是直齒錐齒輪刨齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理圖，刨刀的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)力為主運(yùn)動(dòng)：回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)G（假想齒輪搖架

回轉(zhuǎn)）和3r（工件回轉(zhuǎn)）組成復(fù)合運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生范成運(yùn)動(dòng)；回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)心.為分度運(yùn)動(dòng)，直線運(yùn)動(dòng)Z.為趨近與退離

運(yùn)動(dòng)，回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)B,為調(diào)整運(yùn)動(dòng)，根據(jù)刀傾角進(jìn)行調(diào)整，使刀具運(yùn)動(dòng)方向與工件齒根平行。

圖2-6j是弧齒錐齒輪銃齒機(jī)的運(yùn)動(dòng)原理圖。C”是銃刀盤(pán)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，為主運(yùn)動(dòng)，銃刀盤(pán)的刀刃為直線形，

銃刀盤(pán)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)刀刃軌跡形成假想齒輪（平面齒輪或平頂齒輪）上的一個(gè)齒的齒廓面；C「為假想齒輪的往復(fù)

擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)（即搖架的擺動(dòng)），為工件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，C和3f復(fù)合組成范成運(yùn)動(dòng)；3.為工件的分度運(yùn)動(dòng)，Z.為

趨近與退離運(yùn)動(dòng)，B“為調(diào)整運(yùn)動(dòng)，按工件的齒根角進(jìn)行調(diào)整。銃刀盤(pán)一面進(jìn)行作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)3,一面隨搖架作擺動(dòng)

運(yùn)動(dòng)Cr,擺動(dòng)一次為一個(gè)行程，一個(gè)行程內(nèi)完成一個(gè)齒的加工，行程終了，工件退離、分度，進(jìn)行下一個(gè)齒的加

工。

2-17機(jī)床的傳動(dòng)原理如何表現(xiàn)？它與機(jī)床運(yùn)動(dòng)功能圖的區(qū)別是什么？

1）傳動(dòng)原理圖:表示動(dòng)力源E執(zhí)行件，不同執(zhí)行件之間的運(yùn)動(dòng)及傳動(dòng)的關(guān)系圖。

2）機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能圖:只表示運(yùn)動(dòng)的個(gè)數(shù),形式，功能及排列順序，不表示運(yùn)動(dòng)之間的傳動(dòng)關(guān)系。

2-18.機(jī)床運(yùn)動(dòng)分配式的含義是什么？（P70）

運(yùn)劣功能分配設(shè)計(jì)是確面運(yùn)動(dòng)功能式中“接地”的位置，用符號(hào)”表示。符號(hào)”左側(cè)的運(yùn)動(dòng)由工件

完成，右側(cè)的運(yùn)動(dòng)的刀具完成。機(jī)床的運(yùn)動(dòng)功能式中添加上接地符號(hào)”后，稱(chēng)之為運(yùn)動(dòng)分配式。一個(gè)運(yùn)動(dòng)功

能方案，經(jīng)過(guò)建動(dòng)功能分配設(shè)計(jì)，可以得到多個(gè)運(yùn)動(dòng)分配式。

2-19機(jī)床總體結(jié)構(gòu)概略設(shè)計(jì)過(guò)程大致如何？

?確定末端執(zhí)行件的概略形狀與尺寸。

②設(shè)計(jì)末端執(zhí)行件與其相鄰的下一個(gè)功能部件的結(jié)合部的形式，概略尺、『選擇并確定導(dǎo)軌的類(lèi)型及尺寸。

③根據(jù)導(dǎo)軌接合部的設(shè)計(jì)結(jié)果和該運(yùn)動(dòng)的行程尺寸，同時(shí)考慮部件的剛度要求，確定下一個(gè)功能部件（即滑

臺(tái)側(cè)）的概略形狀與尺寸。

④重復(fù)上述過(guò)程，直到基礎(chǔ)支承件（底座）立柱）床身等）設(shè)計(jì)完畢。

⑤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。

⑥初步進(jìn)行造型與色彩設(shè)計(jì)。⑦機(jī)床總體結(jié)構(gòu)方案的綜合評(píng)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）通南機(jī)床的主參數(shù)和主參數(shù)系列國(guó)家已制訂標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)后場(chǎng)的需求在主參數(shù)系列標(biāo)準(zhǔn)中選用相近

的數(shù)值。專(zhuān)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(lái)表示，一般也參照類(lèi)似的通用機(jī)床主參數(shù)系列

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:①與被加工件有關(guān)的尺寸：②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(dòng)參數(shù)如何確定？驅(qū)動(dòng)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(dòng)參數(shù)：回轉(zhuǎn)式主運(yùn)動(dòng)的機(jī)床其主運(yùn)動(dòng)參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速①最低（nmin）和最高（nmax）轉(zhuǎn)速的確

定②主軸轉(zhuǎn)速的合理排列③標(biāo)準(zhǔn)公比由值和標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)速數(shù)列④公比的選用⑤變速范圍Rn,公比小和級(jí)數(shù)Z的關(guān)系

（2）進(jìn)給量的確定

（3）變速形式與驅(qū)動(dòng)方式選擇

2）驅(qū)動(dòng)方式選擇:驅(qū)動(dòng)方式有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方式的選擇主要是根據(jù)機(jī)床的變速形式和運(yùn)動(dòng)

特性要求來(lái)確定的。

3）不同:數(shù)捽機(jī)床一般采用伺服電動(dòng)機(jī)無(wú)機(jī)變速形式，其他機(jī)床多采用有級(jí)變速形式或無(wú)極與有級(jí)變速的組

合形式。

2-22機(jī)床的動(dòng)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(dòng)力參數(shù)確定方法:動(dòng)力參數(shù)包括機(jī)床驅(qū)動(dòng)的各種電動(dòng)機(jī)的功率或扭矩。通常通過(guò)類(lèi)比法、相似機(jī)床試驗(yàn)

法和計(jì)算方法確定

2）不同:對(duì)于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，伺服電動(dòng)機(jī)按扭矩選擇。數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)采用直流或交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)變

速，要考慮電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸功率特性匹配問(wèn)題

單速交道

4459,，交旅電機(jī)；多遞交楹

電動(dòng)機(jī)3K出*建交溫j"

['、無(wú)級(jí)》速交海（變城?建）

，宜疆電機(jī)

2-23機(jī)床主傳動(dòng)系都有哪些類(lèi)型？由哪些部分組成？

D類(lèi)型-按驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)的電動(dòng)機(jī)類(lèi)型：交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

-按傳動(dòng)裝置類(lèi)型：機(jī)械傳動(dòng)裝置、液壓傳動(dòng)裝置、電氣傳動(dòng)裝置以及它們的組合

-按變速的連續(xù)性：分極變速傳動(dòng)、無(wú)極變速傳動(dòng)

2）主傳動(dòng)系一般由動(dòng)力源（如電動(dòng)機(jī)））變速裝置及執(zhí)行件（如主軸）刀架）工作臺(tái)），以及開(kāi)停）換向和制動(dòng)

機(jī)構(gòu)等部分組成。

2-24什么是傳動(dòng)組的級(jí)比和級(jí)比指數(shù)？常規(guī)變速傳動(dòng)系的各傳動(dòng)組的級(jí)比指數(shù)有什么規(guī)律性？

1）傳動(dòng)組的級(jí)比是指主動(dòng)軸上同一點(diǎn)傳往從動(dòng)軸相鄰兩傳動(dòng)線的比值，用W”表示。級(jí)比W"中的Xi值稱(chēng)為

級(jí)比指數(shù)。它相當(dāng)于由上述相鄰兩傳動(dòng)線與從動(dòng)軸交點(diǎn)之間相距的格數(shù)。

2）規(guī)律性：設(shè)計(jì)時(shí)要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)等比數(shù)列，必須有一個(gè)變速組的級(jí)比指數(shù)為1,此變速組稱(chēng)為基本組。

基本組的級(jí)比指數(shù)用X0表示，即XO=1。后面變速組因起變速擴(kuò)大作用，所以統(tǒng)稱(chēng)為擴(kuò)大組。第一擴(kuò)大組的級(jí)比

指數(shù)XI一般等于基本組的傳動(dòng)副數(shù)P0,即X1=PO。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(jí)比指數(shù)X2等于基本組的傳動(dòng)副數(shù)和第一擴(kuò)大組傳動(dòng)副數(shù)的乘積，即X2=POP1。如有更多的變速組，則

依此類(lèi)推。________________________________________________________

2-25什么是傳動(dòng)組的變速范圍？各傳動(dòng)組的變速范圍之間有什么關(guān)系？

1）變速范圍：傳動(dòng)組中最大與最小傳動(dòng)比的比值，稱(chēng)為該變速組的變速范圍。

2）關(guān)系：Ri=（Umax）i/（umi?）i（i=0、、2、....j）

變速范畫(huà)二般可寫(xiě)為

2-34數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)有哪些特點(diǎn)？（P1U-U6）

主傳動(dòng)采用直流或交流電動(dòng)機(jī)無(wú)極調(diào)速；驅(qū)動(dòng)電動(dòng)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(dòng)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(kāi)、解釋?zhuān)。?/p>

（參考：主傳動(dòng)系統(tǒng)采用直流或交流電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)時(shí)，必須要考慮電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸

功率特性匹配問(wèn)題，在設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱時(shí)，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(dòng)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(dòng)剛度；

2）具有良好的快速響應(yīng)性，作低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或微量進(jìn)給時(shí)不爬行，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)靈敏度高；

3）抗振性好，不會(huì)因摩擦有自振面引起傳動(dòng)件的抖動(dòng)或齒輪傳動(dòng)的沖擊噪聲；

4）時(shí)足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍；5）進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和定位精度要高；6）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工和裝配工藝性好。

2-36試述進(jìn)給傳動(dòng)與主傳動(dòng)相比較，有哪些不同點(diǎn)？

1）進(jìn)給傳動(dòng)是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)2）進(jìn)給傳動(dòng)系中各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速3）進(jìn)給傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速圖為前疏

后密結(jié)構(gòu)4）進(jìn)給傳動(dòng)的變速范圍5）進(jìn)給傳動(dòng)系采用傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)6）快速空程傳動(dòng)的采用7）微量進(jìn)給

機(jī)構(gòu)的采用

（參考：機(jī)床主傳動(dòng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：主傳動(dòng)采用恒功率傳動(dòng)；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)；采用背輪機(jī)構(gòu)）雙公比傳動(dòng)）雙速電機(jī)等方式。

機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)：進(jìn)給傳動(dòng)是恒轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)；各傳動(dòng)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(dòng)大；采用傳動(dòng)間隙消除機(jī)構(gòu)；采用快速至程傳動(dòng)和微量進(jìn)給機(jī)構(gòu)。）

2-37進(jìn)給伺服系的驅(qū)動(dòng)部件有哪幾種類(lèi)型？其特點(diǎn)和應(yīng)用范圍怎樣？

1）類(lèi)型: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)、直線伺服電動(dòng)機(jī)

2）應(yīng)用范圍：1）步進(jìn)電機(jī)：將電脈沖信號(hào)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(dòng)機(jī)械能的電力驅(qū)動(dòng)裝

置，常用于高速輕載的小型數(shù)控機(jī)床中。3）交流伺服電機(jī)：將電動(dòng)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(dòng)部件種類(lèi)很多，用于機(jī)床上的有步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、小慣量直流電動(dòng)機(jī)、大慣量直流電動(dòng)機(jī)、交

流調(diào)速電動(dòng)機(jī)和直線電動(dòng)機(jī)等。

（1）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)又稱(chēng)脈沖電動(dòng)機(jī)，是將電脈沖信號(hào)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(gè)電脈沖信號(hào)，電動(dòng)機(jī)軸就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度，稱(chēng)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(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有累積誤差，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使

用、維修方便，制造成本低，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)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的地

方；缺點(diǎn)是效率較低，發(fā)熱大，有時(shí)會(huì)“失步”。

（2）直流伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)床上常用的直流伺服電動(dòng)機(jī)主要有小慣量直流電動(dòng)機(jī)和大慣量直流電動(dòng)機(jī)。

小慣量直流電動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)子直徑較小，軸向尺寸大，長(zhǎng)徑比約為5,故轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，僅為普通直流電動(dòng)機(jī)

的1/10左右，因此響應(yīng)時(shí)間快；缺點(diǎn)是額定扭矩較小，?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(dòng)機(jī)，又稱(chēng)寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)，有電激磁和永久磁鐵激磁兩種類(lèi)型。電激磁的特點(diǎn)是激磁量便

于調(diào)整，成木低。永磁型直流電動(dòng)機(jī)能在較大過(guò)載扭矩下長(zhǎng)期工作，并能直接與絲杠相連而不需要中間傳動(dòng)裝置,

還可以在低速下平穩(wěn)地運(yùn)轉(zhuǎn)，輸HI扭矩大。寬調(diào)速電動(dòng)機(jī)可以?xún)?nèi)裝測(cè)速發(fā)電機(jī)，還可以根據(jù)用戶需要，在電動(dòng)機(jī)

內(nèi)部加裝旋轉(zhuǎn)變壓器和制動(dòng)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(dòng)態(tài)性能。電動(dòng)機(jī)頻率高、定

位精度好、調(diào)整簡(jiǎn)單、工作平穩(wěn)。缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)子溫度高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大、時(shí)間響應(yīng)較慢。

（3）交流伺服電動(dòng)機(jī)自80年代中期開(kāi)始，以異步電動(dòng)機(jī)和永磁同步電動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)的交流伺服進(jìn)給驅(qū)

動(dòng)得到迅速發(fā)展。它采用新型的磁場(chǎng)矢量變換控制技術(shù)，對(duì)交流電動(dòng)機(jī)作磁場(chǎng)的矢量控制；將電動(dòng)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(méi)有電刷和換向器，因此可靠性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量

輕、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。在同樣體積下，交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高（10?70）%。交流伺服電動(dòng)機(jī)

與同容量的直流電動(dòng)機(jī)相比，重量約輕一半，價(jià)格僅為直流電動(dòng)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一慣量比，但它帶動(dòng)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(dòng)機(jī)是一種能直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)機(jī)械能的電力驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)。直線伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)替換了傳統(tǒng)的由回轉(zhuǎn)型伺服電動(dòng)機(jī)加滾珠絲杠

的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，從電動(dòng)機(jī)到工作臺(tái)之間的一切中間傳動(dòng)都沒(méi)有了，可直接驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，使工作臺(tái)

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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，省去減速器，（齒

輪、同步齒形帶等）和滾動(dòng)絲杠副等中間環(huán)節(jié)，不僅簡(jiǎn)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(lái)的傳動(dòng)誤差；無(wú)接觸地直接驅(qū)動(dòng)，使其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)便，可靠性高，體積小，傳動(dòng)剛

度高，響應(yīng)快，可得到瞬時(shí)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

/減速度為（1?8）g。現(xiàn)在直線伺服電動(dòng)機(jī)已成功地應(yīng)用在超高速機(jī)床中。直線伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)存在的問(wèn)題有：隔

磁防磁問(wèn)題，發(fā)熱問(wèn)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(dòng)效率高。（主要承受軸向載荷，對(duì)絲杠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）?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(jiǎn)支：用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠

3）兩端叫:.于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速,要求高抗壓剛度場(chǎng)合

2-39機(jī)床控制系統(tǒng)有幾種分類(lèi)方法？是如何進(jìn)行分類(lèi)的？

1）按自動(dòng)化程度分類(lèi)：手動(dòng)）機(jī)動(dòng)）半自動(dòng)）自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2）按控制系統(tǒng)是否有反饋：開(kāi)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(lèi)：時(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？

自動(dòng)控制系統(tǒng)包括工件的裝卸在內(nèi)的全部操作都實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。工人的任務(wù)是不斷地往料倉(cāng)或料斗里裝載毛

坯，可以同時(shí)監(jiān)視兒介機(jī)床的工作。一般自動(dòng)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(jiǎn)述數(shù)控機(jī)床開(kāi)環(huán)和閉環(huán)伺服系統(tǒng)的工作原理。

開(kāi)環(huán)伺服驅(qū)動(dòng)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(gè)指令。

其工作原理如下圖所示，

數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的一個(gè)步進(jìn)信號(hào)，通過(guò)環(huán)形分配器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路控制步進(jìn)電機(jī)往設(shè)定方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度。

通過(guò)減速器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工作臺(tái)移動(dòng)一個(gè)步距長(zhǎng)度。

閉環(huán)控制系統(tǒng)中，位置檢測(cè)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(cè)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，比較后的差值反饋給控制系統(tǒng)，對(duì)執(zhí)行部件

的移（轉(zhuǎn)）動(dòng)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(cè)執(zhí)行部件的位移量外，還檢測(cè)其速度。

3-1主軸部件應(yīng)滿足哪些基本要求？

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(wú)載荷）低速轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)。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(dòng)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(dòng)平衡。軸向跳

動(dòng)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(dòng)影響因素：主軸主要定

心面的軸）徑向跳動(dòng)（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(dòng)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(dòng)軸承的類(lèi)型和數(shù)量）預(yù)緊和配置形式）傳動(dòng)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(dòng)和自激振動(dòng)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(zhǎng)期地保持其原始制造精度的能力。影響因素磨損，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(chǎng)合怎樣（P145,如圖3-4）

1）前端配置：這類(lèi)配置在前支承處軸承較多發(fā)熱大溫升高對(duì)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(lèi)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(zhǎng)影響軸向精度。

用于軸向精度要求不高的普通精度機(jī)床如立銃）多刀車(chē)床等

3）兩端配置：這類(lèi)配置當(dāng)主軸受熱伸長(zhǎng)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(lèi)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試分析圖所示三種主軸軸承配置形式的特點(diǎn)和適用場(chǎng)合？

答案：圖I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(chǎng)合較大的傳動(dòng)力圖II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(chǎng)合圖ni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(chǎng)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：軸一鎖緊螺母~軸套一內(nèi)圈一外圈一滾動(dòng)體一左圈一箱體

軸f軸肩f軸套一右圈f滾動(dòng)體f左圈f箱體

間隙調(diào)整：右端擰母調(diào)整間隙，左端研磨密封環(huán)右邊，然后通過(guò)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(cuò)了，改為大齒輪在左，即大小齒輪對(duì)

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(lái)承擔(dān)徑向力：4）應(yīng)為兩個(gè)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(duì)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(dòng)態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動(dòng)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(huì)因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪聲；

3）熱穩(wěn)定性好，熱變形對(duì)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(dòng)衰減性好；成本

低，制造周期長(zhǎng)；（2）鋼材，生產(chǎn)周期短，省去制作木模和鑄造工藝；無(wú)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(shí)，壁厚可為鑄鐵一半，重量輕;

阻尼約為鑄鐵的1/3,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

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5?

6倍，抗振性好，阻尼系數(shù)比鋼大15倍，加工方便，通過(guò)研磨和拋光容易得到很高的精度和表面粗糙度?？箾_

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(shù)脂混凝土,

剛度高；具有良好的阻尼性能，阻尼比為灰鑄鐵的8?10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??；比重為鑄鐵的1/3,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(wú)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)槭軓澐较颍灰猿惺苻D(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(kāi)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(shí)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(dòng)，用來(lái)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(dòng)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觸剛度和與地基的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度。

提高動(dòng)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(shù)脂混凝土材料制造支承件可使動(dòng)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(dòng)平穩(wěn)，精度保持性好，壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

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(dòng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)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(dòng)平穩(wěn)動(dòng)導(dǎo)軌作低速運(yùn)

動(dòng)或微量進(jìn)給時(shí)，運(yùn)動(dòng)始終平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。5）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）工藝性好，易于加工）

3-14鑲條和壓板有什么作用？（P174）

鑲條：鑲條用來(lái)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(lái)調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙，承受顛覆力矩，用配刮墊片來(lái)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(wú)污染無(wú)回收問(wèn)題粘度低動(dòng)壓效應(yīng)影響小?？梢宰詣?dòng)調(diào)節(jié)卸荷力大小

3-16提高導(dǎo)軌精度）剛度和耐磨性的措施（P183-184）

1）合理選擇導(dǎo)軌的材料和熱處理

2）導(dǎo)軌的預(yù)緊

3）導(dǎo)軌的良好潤(rùn)滑和可靠防護(hù)

4）保證完全的液體潤(rùn)滑，用油膜隔開(kāi)相接觸的導(dǎo)軌面，加大導(dǎo)軌的接觸面和減輕負(fù)載，爭(zhēng)取磨損要使摩擦

面上的壓力分布均勻。導(dǎo)軌的形狀尺寸要盡可能對(duì)集中負(fù)載對(duì)稱(chēng)。

3-18）機(jī)床刀架自動(dòng)換刀裝置應(yīng)滿足什么要求

A）滿足工藝過(guò)程提出的要求

B）在刀架、刀庫(kù)上要能夠牢固地安裝刀具

C）刀架、刀庫(kù)、換刀機(jī)械手都應(yīng)具有足夠的剛度

D）可靠性高

E）換刀時(shí)間應(yīng)該盡可能短以利于提高生產(chǎn)效率F）操作方便安

3-19何謂端面齒盤(pán)定位？有何特點(diǎn)？（P193）

齒盤(pán)定位是兩個(gè)齒形相同的端面齒盤(pán)嚙合而成的定位機(jī)構(gòu)，由于嚙合時(shí)各個(gè)齒的誤差抵消，起到誤差均化作

用，定位精度高。

其特點(diǎn)是定位精度高）重復(fù)定位精度好）定位剛性好）承我能力大。

該機(jī)構(gòu)在數(shù)控機(jī)床回轉(zhuǎn)刀架）加工中心鼓輪式刀具庫(kù)以及機(jī)床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)分度）定位機(jī)構(gòu)中得到應(yīng)用。

3-20加工中心自動(dòng)換刀裝置包括些什么？（P195）

答：加工中心自動(dòng)換刀裝置包括：刀具庫(kù)（伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）鼓輪式或鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)等））自動(dòng)換刀機(jī)械手

（驅(qū)動(dòng)裝置）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)）手臂和手爪等）等。

3-21加工中心上刀庫(kù)的類(lèi)型有哪些？各有何特點(diǎn)？（P195-196）

有四種：鼓輪式刀庫(kù)）鏈?zhǔn)降稁?kù)）格子箱式刀庫(kù)和直線式刀庫(kù)

1）鼓輪式刀庫(kù)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）緊湊，但刀具容量較小，鼓輪回轉(zhuǎn)慣性較大。

2）鏈?zhǔn)降稁?kù)：外形緊湊）占用空間較?。┑毒呷萘看蟆?/p>

3）格子箱式刀庫(kù)：結(jié)構(gòu)緊湊）空間利用率高）刀庫(kù)容量較大，但布局不靈活。

4）直線式刀庫(kù)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單）刀庫(kù)容量較小。

3-23典型換刀機(jī)械手有哪幾種？各有何特點(diǎn)？適用范圍如何？

1）單臂雙手爪型機(jī)械手：這種機(jī)械手的拔刀）插刀動(dòng)作都山液壓動(dòng)作來(lái)完成，根據(jù)結(jié)構(gòu)要求，可以采取液壓

缸動(dòng)）活塞固定：或活塞動(dòng)）液壓缸固定的結(jié)構(gòu)形式。這種液壓缸活塞的密封松緊要適當(dāng)，太緊了往往影響機(jī)械手

的正常動(dòng)作，要保證既不漏油又使機(jī)械手能靈活動(dòng)作。

2）雙臂單手爪交叉型機(jī)械手：應(yīng)用有JCS-013型臥式加工中心

3）單臂雙手爪且手臂回轉(zhuǎn)軸與主軸成45°的機(jī)械手：這種機(jī)械手換刀動(dòng)作可靠，換刀時(shí)間短，但對(duì)刀柄精

度要求高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，聯(lián)機(jī)調(diào)整的相關(guān)精度要求較高，機(jī)械手離加工區(qū)較近。

4）手抓。

5）鉗形杠桿機(jī)械手。

4-1工業(yè)機(jī)器人的定義是什么？操作機(jī)的定義是什么？P218

工業(yè)機(jī)器人：是?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)。操作機(jī)：具有和人手臂相似的動(dòng)作功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其他操作的機(jī)械裝置。

4-2工業(yè)機(jī)器人由哪幾部分組成？比較與數(shù)控機(jī)床的組成的區(qū)別。（P219-220）

工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)）驅(qū)動(dòng)單元和數(shù)控裝置三部分組成。操作機(jī)有機(jī)座）手臂）手腕和末端執(zhí)行器組成。數(shù)控機(jī)

床山機(jī)床）驅(qū)動(dòng)單元和數(shù)控裝置等組成。其中機(jī)床部分由立柱）支座）工作臺(tái)）主軸箱刀具等部分組成。工業(yè)機(jī)器人

和數(shù)控機(jī)床的區(qū)別在操作機(jī)和機(jī)床部分，機(jī)器人的作用是搬運(yùn)和操作工具，機(jī)床主要是加工工件，數(shù)控機(jī)床可以

說(shuō)是一種特殊的機(jī)器人。

4-3工業(yè)機(jī)器人的基本功能和基本工作原理是什么？

它與機(jī)床有何主要的相同不同之處？P218基本功能：提供作業(yè)所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力?；竟ぷ髟恚和ㄟ^(guò)操

作機(jī)上各運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)的實(shí)現(xiàn)手部作業(yè)的動(dòng)作功能及技術(shù)要求。相同之處：二者的末端執(zhí)行器都有位

姿變化要求，都是通過(guò)坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的位姿變化要求。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）精度要求很高，其靈活性相對(duì)較低。機(jī)器人：按關(guān)節(jié)形式運(yùn)動(dòng)為主，對(duì)靈活性要求很

高，其剛度）精度相對(duì)較低。

4-4工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)類(lèi)型有哪幾類(lèi)？各種類(lèi)型的特點(diǎn)如何？P220

⑴按機(jī)械結(jié)構(gòu)類(lèi)型分類(lèi)①關(guān)節(jié)型機(jī)器人：靈活性好，工作空間范圍大，但剛度和精度較低。②球坐標(biāo)型機(jī)

器人：靈活性好，工作空間范圍大，但剛度和精度較差。③圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人：靈活性好，工作空間范圍大，但

剛度和精度較好。④直角坐標(biāo)型機(jī)器人：剛度和精度高，但靈活性差，工作空間范圍小。

4-9工業(yè)機(jī)器人的位姿的含義是什么

是指其末端執(zhí)行器在指定坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)

4-19諧波減速器的工作原理是什么特點(diǎn)是什么？了解在機(jī)器人設(shè)計(jì)中的一些典型用法。（P235）

工作原理：諧波齒輪減速器由剛輪（內(nèi)齒））柔輪（外齒）和諧波發(fā)生器組成，柔輪在剛輪之內(nèi)，諧波發(fā)生器

在柔輪內(nèi)部。柔輪在波發(fā)生器作用下變成橢圓，使其長(zhǎng)軸兩端的齒與剛輪完全嚙合，短軸完全脫開(kāi)，其余的齒視

回轉(zhuǎn)方向的不同分別處于“嚙入”）“嚙處”狀態(tài)，由于柔輪比剛輪少兩個(gè)齒，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，嚙入嚙

出區(qū)將隨著橢圓長(zhǎng)短軸的相位的變化而依次變化，于是柔輪就相對(duì)于不動(dòng)的剛輪沿波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反的方向作低

速回轉(zhuǎn)。其速比關(guān)系可以寫(xiě)成：

幾G-H_NR

nR-nHZG

當(dāng)波發(fā)生器主動(dòng)，剛輪固定）柔輪從動(dòng)時(shí)，波發(fā)生器與柔輪的減速