机械制造装备设计试题二

-1-机械制造装备设计试题二一、选择（10分）1从20世纪90年代开始，为了对世界生产进行快速响应，逐步实现社会制造资源的快速集成，要求机械制造装备的柔性化程度更高，采用[D]。A.“传统模式”B.“刚性”生产制造模式C.“规模效益”D.“虚拟制造和快速成形制造技术”2借助于凸模对放在凹模内的金属坯料加力挤压，迫使金属挤满凹模和凸模合成的内腔空间，获得所需的金属制件的设备，称为[A]。A.挤压机B.冲压机C.轧制机D.锻造机3采用相同的主要基础件和通用部件的不同类型产品，称为[C]。A.纵系列产品B.横系列产品C.跨系列产品D.基型产品4机床运动部件在相同条件下，用相同的方法重复定位时，位置的一致程度，称为[D]。A.几何精度B.运动精度C.传动精度D.重复定位精度5导向性好，刚度高，制造方便，应用最广为特点的组合导轨为[C]。A.双三角形导轨B.双矩形导轨C.矩形和三角形导轨的组合D.矩形和燕尾形导轨的组合6机床的总体结构方案设计中，工件没有运动的运动分配式为[A]。A.TCYZXWpfff/,,,/B.TCYZXWpfff/,,/C.TCYZXWpfff/,,/D.TCYZXWpfff/,,/7发生线是由点切削刃作运动轨迹形成的，该发生线的生成方法为[A]。A.轨迹法B.成形法C.相切法D.展成法8适应中等转速和切削负载较大，要求刚度高的机床主轴轴承配置形式应选择[B]。A.速度型B.刚度型C.速度刚度型D.抗振型9一个四自由度直角坐标型机器人，其运动功能式为[D]。A.MO//4321B.MZO//321C.MZXO//21D.MXYZO//10适用于载荷较大而导向性要求略低的机床，应选[A]。A.矩形导轨B.三角形导轨C.燕尾形导轨D.圆柱形导轨二、填空（20分）11在知识经济时代，__知识__对经济增长的直接贡献率超过了其它生产要素贡献的总和，成为最主要的生产要素。12加工精度是指加工后零件对理想尺寸、形状和__位置___的符合程度。13普通车床的主参数是在床身上的___最大回转直径___。14进行产品的__系列__设计通常从基型产品开始。15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。16快速运动电动机起动时消耗的___功率___最大。17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、-2-__传动精度__、运动精度、定位精度和低速运动平稳性等。18正常人人耳能够听到的最小__声压__称为听阈，其值等于2×10-5Pa。19滚动轴承的预紧力分为三级，___轻预紧___适用于高速主轴，中预紧适用于中、低速主轴，重预紧适用于分度主轴。20角接触球轴承及圆锥滚子轴承有泵油效应，___润滑油___必须由小口进入。21工作空间是指工业机器人正常运行时，手腕参考点能在___空间___活动的最大范围。22额定负载是指在机器人规定的性能范围内，机械接口处所能承受___负载___的允许值。23取变速箱的公比f等于电动机恒功率的___变速范围dNR__，功率特性图是连续的，无缺口和无重合。24形响精度保持性的主要因素是___磨损___。25机床抗振能力包括两个方面：抵抗受迫动的能力和抵抗___自激振动___的能力。26影响传动精度的主要因素是传动系统的设计，传动元件的___制造___和装配精度。27各种类型机床对温升都有一定限制，如___高精度___机床，连续运转条件下允许温升为8~10℃。28双公比变速传动系统是在常规变速传动系统基础上，通过将___基本组___的级比指数10x增大到1+2n演变来的，n是大于1的正整数。29机床是按直角坐标形式运动为主，而机器人是按___关节___形式运动为主；30采用公用齿轮时，两个变速组的模数必须相同，尽可能选择变速组内___较大___的齿轮为公用齿轮。三、问答（每小题5分，共30分）31说明主轴变速箱设计中，“前慢后快”原则的含义？答：从电机轴到主轴之间总的趋势是降速传动，在分配各变速组传动比时，应前面变速组降速慢些，后面快些，以使中间传动轴具有较高的转速，以减少扭矩，从而减少传动件尺寸。32证明主轴组件前轴承精度高于后轴承？答：主轴轴承中，前后轴承的精度对主轴旋转精度的影响是不同的，前轴承轴心有偏移a，后轴承轴心偏移量为零，由偏移量a引起的主轴端轴心偏移为aaLaL1（2分）后轴承轴心有偏移b，前轴承轴心偏移量为零，由偏移量b引起的主轴端轴心偏移为bbLa1（2分）显然，前支撑的精度比后支撑对主轴部件的旋转精度影响较大。因此，选取轴承精度时，前轴承的精度要选得高一点，一般比后轴承的精度高一级。（1分）33在机床传动系统设计时，为什么要限制齿轮的最大传动比maxu和最小传动比minu及各传动组的最大变速范围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4/1min主u，为避免扩大传动误差，减少振动噪声，一般限制直齿圆柱齿轮的最大升速比2max主u。斜齿圆柱齿轮传动较平稳，可取5.2max主u。（2分）-3-2）各传动组的最大变速范围为10~825.0/)5.2~2(/minmaxmax主主主uuR（2分）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，上述限制可放宽为8.2max进u，5/1min进u，最大变速范围为14max进R（1分）34．试述图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）2GRHRHGzznnnn当刚轮固定时，0Gn则传动比为：RGRRHGHRzzznni（3分）35根据结构式Z=23×32×26讨论下列问题：（1）该传动系统在传动上有何特点？（1分）（2）可以采用的最大公比max是多少？（2分）（3）如采用双速电机时，公比应为多少？（2分）答：1）无基本组，双公比，上下各空一级转速。（1分）2）8)12(6)1(333Pxr，41.1max（2分）3）2)12(3)1(Pxr电，26.1（2分）36回转型夹持器和平移型夹持器各有何特点？答：1）回转型夹持器结构较简单，但当所夹持工件的直径有变动时，将引起工件轴心的偏移。这个偏移量称为夹持误差。（2分）2）对平移型夹持器，工件直径的变化不影响其轴心的位置。但其结构较复杂，体积大，制造精度要求高。（2分）3）当设计机械式夹持器时，在满足工件定位精度要求条件下（工件的定位精度取决于操作机的定位精度和夹持器的夹持误差大小），尽可能采用结构较简单的回转型夹持器。（1分）四、机床转速图设计（14分）37根据图示某车床主传动系统转速图，回答下列问题？（1）写出其结构式：（2分）（2）写出Ⅲ-Ⅳ轴间变速组的变速范围（2分）（3）Ⅳ轴变速范围公式及其大小：（2分）（4）找出各轴的计算转速（4分）（5）找出Ⅲ轴上齿轮的计算转速：（4分）-4-答：（1）结构式：63122312；（2分）(2)841.1)12(6)1(pxr；（2分）（3）4441.11111)12(6)12(3)13(1321rrrRn或445.311400minmaxnnRn；（2分）（4）9041.15.31131213minzjnnr/min（5）轴号IIIIIIⅣnj71035512590齿轮Z18Z60Z62Z42nj355125125355-5-五、机器人设计（本大题2道小题，共26分）38试求两自由度机器人运动功能矩阵[T0,m]。（14分）答：100010000010010100001000000100000010010100100001000000100001001000001100010000001000010000001000000010010000100000010000000001]][][][][[][22222111110222222222111111111000002221110,0cCSSCaCSSCccCSSCCSSCCSaSCCSSCcCSSCTTTTTTmm（8分）式中：90，11cosC，，11sinS，（2分）100000][0121121212212112121,0cacSSSCCCCSacCCSSCSTm（4分）x0Xmzmy1x1z0θ1c0a1o0z2y2c2o1o2om两自由度机器人-6-39根据齿条平行连杆式平移型夹持器，回答下列问题？（12分）（1）试简述该夹持器的工作原理。（2分）（2）进行杠杆受力分析。（3分）（3）求夹紧力NF和驱动力pF之间的关系式（5分）（4）讨论该夹持器的特性。（2分）答：（1）如图5所示，电磁式驱动器3以驱动力PF推动齿条杆2和两个扇形齿轮1，扇形齿轮带动杆5（它们联接成一整体），绕1O、2O旋转。连杆5、6，钳爪7和夹持器的机座4构成一平行四杆机构，驱动两钳爪平移，夹紧和松开工件。（2）受力分析如图所示：（3）推导计算；cos2LFRFNp；cos2LRFFpN（4）讨论该夹持器的特性：在驱动力pF和LR/一定时，夹紧力NF将随增大而增大。当0时，NF为极小值。α