《機(jī)械制造裝備設(shè)計》期末試題及答案

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1、《機(jī)械制造裝備設(shè)計》模擬試題3 參考答案 一、選擇（10分，每小題1分） 1．為了快速響應(yīng)市場，提出了許多新的制造模式，例如 [ D ]。 A. “剛性”生產(chǎn)制造模式 B. 計算機(jī)輔助制造 C. 成組技術(shù) D. “精益—敏捷—柔性” 2．借助磨具對板料施加外力，迫使材料按磨具形狀、尺寸進(jìn)行剪裁和塑性變形，得到要求的金屬板制件的設(shè)備，稱為 [ B ]。 A. 擠壓機(jī)

2、 B. 沖壓機(jī) C. 軋制機(jī) D. 鍛造機(jī) 3．普通車床的主要性能指標(biāo)（第二主參數(shù)）是 [ B ]。 A. 床身上的最大回轉(zhuǎn)直徑 B. 最大的工件長度 C. 工作臺工作面寬度 D. 工作臺工作面長度 4．機(jī)床在空轉(zhuǎn)條件下，在不運(yùn)動或運(yùn)動速度較低時各主要部件的形狀、相互位置和相對運(yùn)動的精確程度，稱為 [ A ]。 A. 幾何精度

3、 B. 運(yùn)動精度 C. 傳動精度 D. 定位精度 5．稱為機(jī)器人機(jī)械本體，也可稱為主機(jī)的是 [ D ]。 A. 手臂 B. 末端執(zhí)行器 C. 機(jī)座 D. 操作機(jī) 6．一個四自由度平面關(guān)節(jié)型搬運(yùn)（SCARA）機(jī)器人，其運(yùn)動功能式為[ B ]。 A. B. C.

4、 D. 7．表示被加工零件在機(jī)床上的加工過程和加工方法的技術(shù)資料，稱為[ Ｂ ]。 A.被加工零件工序圖 B. 加工示意圖 C.機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖 D. 生產(chǎn)率計算卡 8．刨床進(jìn)給量的單位為[ B ]。 A.毫米/每轉(zhuǎn) B. 毫米/沖程 C.毫米/分鐘 D. 轉(zhuǎn)/分鐘 9．把毛坯從料倉送到機(jī)床加工位置的裝置

5、，稱為[ Ａ ]。 A.上料器 B. 隔料器 C.減速器 D. 分路器 10．適應(yīng)高速輕載或精密機(jī)床的主軸軸承配置形式應(yīng)選擇[ A ]。 A.速度型 B. 剛度型 C.速度剛度型 D. 抗振型 二、填空（20分，每小題1分） 1．機(jī)械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標(biāo)志著一個國家和地區(qū)國民經(jīng)濟(jì)_____現(xiàn)代化_____的程度。 2．適應(yīng)控制分約束適應(yīng)控制、最佳適應(yīng)

6、控制和___學(xué)習(xí)適應(yīng)控制___等。 3．搖臂鉆床的主參數(shù)是____最大鉆孔直徑_____。 4．在系列型譜中，結(jié)構(gòu)最典型、應(yīng)用最廣泛的是所謂的“_____基型_____產(chǎn)品”。 5．當(dāng)運(yùn)動部件低速運(yùn)動時，主動件勻速運(yùn)動，從動件往往出現(xiàn)明顯的速度不均勻的跳躍式運(yùn)動，這種現(xiàn)象，稱為______爬行_______。 6．工業(yè)機(jī)器人額定負(fù)載主要根據(jù)作用于機(jī)械接口處的力和___力矩____來確定。 7．額定負(fù)載是指在機(jī)器人規(guī)定的性能范圍內(nèi)，機(jī)械接口處所能承受的負(fù)載的___允許值____。 8．搖臂鉆床的主要性能指標(biāo)是主軸中心線至立柱母線的______最大距離_______。 9．機(jī)床的幾何

7、精度是指機(jī)床空載條件下，在不運(yùn)動或運(yùn)動速度較低時各主要部件的形狀，相互位置和_____相對運(yùn)動_____ 的精確程度。 10．機(jī)床的抗振性包括兩個方面：抵抗受迫振動和抵抗_______自激振動_______的能力。 11．傳動軸通過軸承在箱體內(nèi)軸向固定的方法有一端固定和___兩端固定_____兩類。 12．滑動導(dǎo)軌間隙常用_____壓板______和鑲條來調(diào)整。 13．目前在刀架的定位機(jī)構(gòu)中，多采用錐銷定位和_______端面齒盤______定位。 14．滾珠絲杠常采用預(yù)拉伸方式，以提高其拉壓剛度和補(bǔ)償其___熱變形_____。 15．一般可取機(jī)器人處于機(jī)械原點時的狀態(tài)作為基準(zhǔn)狀態(tài)

8、。也可以取機(jī)器人各關(guān)節(jié)軸線與基座直角坐標(biāo)系軸線___平行_______時的狀態(tài)作為基準(zhǔn)狀態(tài)。 16．吸附式末端執(zhí)行器（又稱吸盤），有______氣吸________式和磁吸式兩種。 17．雙公比變速傳動系統(tǒng)是在常規(guī)變速傳動系統(tǒng)基礎(chǔ)上，通過將基本組的級比指數(shù)增大到_____1+2n ______演變來的，n是大于1的正整數(shù)。 18．機(jī)械手的手爪在抓住刀具后還必須有____鎖刀_____功能，以防止換刀過程中掉刀或刀具被甩出。 19．三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于_____4____，以保證滑移時齒輪外圓不相碰。 20．直線伺服電動機(jī)可直接驅(qū)動工作臺進(jìn)行直線運(yùn)動，據(jù)

9、文獻(xiàn)介紹，它的最大進(jìn)給速度可達(dá)到____100m/min________，最大加/減速度為1~8g。 三、問答（15分，每小題3分） 1．試述變速箱內(nèi)傳動軸的軸向固定方法及特點？ 答：有一端固定和兩端固定兩種，（1分） 采用單列向心球軸承時，可以一端固定也可以兩端固定； 采用圓錐滾子軸承時，則必須兩端固定。（1分） 一端固定的優(yōu)點是軸受熱后可以向另一端自由伸長，不會產(chǎn)生熱應(yīng)力，因此，宜用于長軸。（1分） 2．工業(yè)機(jī)器人與機(jī)床在基本功能和工作原理上有何異同? 答：（1）相同：1）兩者的末端執(zhí)行器都有位姿變化要求。 2）兩者都是通過坐標(biāo)運(yùn)動來實現(xiàn)末端執(zhí)行器的位姿變化要求。（1

10、分） （2）不同：1）機(jī)床以直角坐標(biāo)形式為主，機(jī)器人以按關(guān)節(jié)形式運(yùn)動為主。（1分 2）機(jī)床的剛度精度要求很高，其靈活性相對較低；而機(jī)器人靈活性要求很高，其剛度精度相對較低。（1分 3．在生產(chǎn)線專用機(jī)床的總體設(shè)計中，“三圖一卡”的設(shè)計工作指的是什么？（3分） 答：（1） 被加工零件工序圖，（1分） （2）加工示意圖（1分） （3）機(jī)床總聯(lián)系尺寸圖（1分） （4）生產(chǎn)率計算卡 4．若主軸剛度低，支承剛度高，主軸跨距應(yīng)如何選擇？（3分） 答：可選主軸跨距略小于最佳跨距（2分） 此時主軸綜合剛度主要受軸承影響，即軸承支撐剛度高，主軸綜合剛度也高。（1分） 5．回轉(zhuǎn)型夾持器

11、與平移型夾持器各有何特點？（3分） 答：（1）回轉(zhuǎn)型夾持器結(jié)構(gòu)較簡單，但所夾持工件直徑有變動時，將引起工件軸線的偏移；（2分） （2） 平移型夾持器結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、體積大、制造精度要求高，但工件直徑變化不影響工件軸心的位置（1分） 四、分析推導(dǎo)（12分，每小題4分） 1．某數(shù)控機(jī)床工作臺驅(qū)動系統(tǒng)及參數(shù)如圖2所示，求轉(zhuǎn)換到電機(jī)軸上的等效轉(zhuǎn)動慣量JL 。(4分) 答：1（2分） （2分） 2．在數(shù)控機(jī)床變速箱中，采用調(diào)速電動機(jī)無級調(diào)速。試導(dǎo)出變速箱的公比等于電動機(jī)恒功率調(diào)速范圍時，變速箱的變速級數(shù)Z的表達(dá)式。（4分） 答：1

12、 （2分） 當(dāng)時 （2分） 3．試述根據(jù)什么原則選擇支撐件的截面形狀，搖臂鉆床搖臂的截面為何種形狀，為什么為該形狀？（4分） 答：（1）無論是方形、圓形或矩形空心截面的剛度都比實心的大，同樣截面形狀和面積，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；（1分） （2）圓（環(huán)）形截面抗扭剛度比方形的好，而抗彎剛度比方形的低；（1分） （3）封閉界面的剛度遠(yuǎn)大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度；（1分） （4）搖臂鉆床搖臂在加工時，即受彎又受扭，因此選非圓非方空心封閉形狀。且高度尺寸大于寬度尺寸。俗稱“耳朵”形。（1分） 五、轉(zhuǎn)速圖設(shè)

13、計（13分） 根據(jù)圖2所示Z3040搖臂鉆床主傳動系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖，回答下列問題？（13分） (1)．寫出其結(jié)構(gòu)式：（2分） (2)．寫出Ⅴ-Ⅵ軸間變速組的變速范圍公式及其大?。?分） (3)．寫出Ⅵ軸變速范圍公式及其大?。?分） (4)．找出軸III~Ⅵ的計算轉(zhuǎn)速（4分） (5)．找出Ⅴ軸上齒輪的計算轉(zhuǎn)速：（4分） 答：（1）結(jié)構(gòu)式： ； （2分） (2) ；（2分） （3） 或 ； （1分） 齒輪 Z20 Z61 Z44 Z34 nc 315 100 100 250 （4） 軸號 III Ⅳ Ⅴ Ⅵ nc

14、 500 200 100 80 (5) 六、機(jī)器人設(shè)計計算（10分） 試求三關(guān)節(jié)平面機(jī)器人運(yùn)動功能矩陣[T0,m] 。（10分） 答：（1）變成基準(zhǔn)狀態(tài)后，建立運(yùn)動功能矩陣[T0,m] 式中：，，，（6分） 式中：，（4分） 七、手腕（10分） 圖示為由圓錐齒輪傳動所構(gòu)成的三自由度的機(jī)械傳動手腕的機(jī)構(gòu)簡圖，試求當(dāng)B、C軸不轉(zhuǎn)動，A軸以轉(zhuǎn)速單獨轉(zhuǎn)動時，手抓繞Ⅲ軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動n5，以及當(dāng)A、C軸不轉(zhuǎn)動，B軸以轉(zhuǎn)速單獨旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的手抓繞Ⅲ軸回轉(zhuǎn)的誘導(dǎo)運(yùn)動。（10分） 答：（1）A軸以轉(zhuǎn)速單獨轉(zhuǎn)動時

15、，手抓繞Ⅲ軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動n5 （2分） （2）當(dāng)A、C軸不轉(zhuǎn)動，B軸以轉(zhuǎn)速單獨旋轉(zhuǎn)時， （1分） 殼體6、、組成行星輪系，為行星齒輪，殼體6，為行星輪架，產(chǎn)生的手抓繞Ⅲ軸回轉(zhuǎn)的誘導(dǎo)運(yùn)動。 （2分） ，，（5分） 八、抓手（10分） 求楔塊杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器中，夾緊力FN和驅(qū)動力Fp之間的關(guān)系式，并討論該回轉(zhuǎn)型夾持器的特性。（10分） 答：（1）受力分析如圖所示（3分） （2）推導(dǎo)計算； ； （5分） （3）討論該夾持器的特性：角增大，將使夾緊力減小。楔塊和滾子間為滾動接觸，摩

16、擦力小，活動靈活，且結(jié)構(gòu)簡單，但夾緊力小，適用于輕載場合。（2分） 選擇 1．采用“消滅一切浪費(fèi)”和“不斷完善”，以最優(yōu)的質(zhì)量和最低成本的產(chǎn)品提供給市場，這種制造模式被稱為 [ B ]。 A. “傳統(tǒng)模式” B. “精益生產(chǎn)” C. “敏捷制造” D. “并行工程” 2．借助模具對板料施加外力，迫使材料按模具形狀、尺寸進(jìn)行剪裁和塑性變形，得到要求的金屬板制件的設(shè)備，稱為 [ B ]。 A. 擠壓機(jī)

17、 B. 沖壓機(jī) C. 軋制機(jī) D. 鍛造機(jī) 3．一組功能、工作原理和結(jié)構(gòu)相同，而尺寸和性能參數(shù)不同的產(chǎn)品，稱為 [ A ]。 A. 縱系列產(chǎn)品 B. 橫系列產(chǎn)品 C. 跨系列產(chǎn)品 D. 基型產(chǎn)品 4．機(jī)床定位部件運(yùn)動達(dá)到規(guī)定位置的精度，稱為 [ D ]。 A. 幾何精度

18、 B. 運(yùn)動精度 C. 傳動精度 D. 定位精度 5．為了降低導(dǎo)軌面的壓力，減少摩差阻力，提高導(dǎo)軌的耐磨性和低速運(yùn)動的平穩(wěn)性，應(yīng)選 [ B ]。 A. 滑動導(dǎo)軌 B. 卸荷導(dǎo)軌 C. 滾動導(dǎo)軌 D. 動壓導(dǎo)軌 6．一個四自由度圓柱坐標(biāo)型搬運(yùn)機(jī)器人，其運(yùn)動功能式為[ C ]。 A. B. C.

19、 D. 7．在?。粒牵值膶?dǎo)向系統(tǒng)中裝有陀螺儀，該導(dǎo)航方式稱為[ B ]。 A.電磁引導(dǎo) B. 慣性導(dǎo)航 C.光學(xué)引導(dǎo) D. 激光導(dǎo)航 8．適應(yīng)中等轉(zhuǎn)速和切削負(fù)載較大，要求剛度高的機(jī)床主軸軸承配置形式應(yīng)選擇[ B ]。 A.速度型 B. 剛度型 C.速度剛度型 D. 抗振型 9．銑床進(jìn)給量的單位為[ C

20、 ]。 A.毫米/每轉(zhuǎn) B. 毫米/沖程 C.毫米/分鐘 D. 轉(zhuǎn)/分鐘 10．要求導(dǎo)軌可以承受較大的顛覆力矩，高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便，應(yīng)選 [ C ]。 A. 矩形導(dǎo)軌 B. 三角形導(dǎo)軌 C. 燕尾形導(dǎo)軌 D. 圓柱形導(dǎo)軌 填空 1．當(dāng)前提高制造生產(chǎn)能力的決定因素不再是勞動力和______資

21、本_______的密集積累。 2．機(jī)械制造裝備的精密化成為普遍的發(fā)展趨勢，從微米級發(fā)展到亞微米級，乃至_____納米級_____。 3．升降臺銑床的主參數(shù)是工作臺工作面的____寬度______。 4．任何一個表面都可以看成一條曲線（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_____。 5．把聽閾作為基準(zhǔn)聲壓，用相對量的對數(shù)值表示，稱之為聲壓級Lp（dB），其表達(dá)式為____ Lp = 20 lg（ p / p0 ）___。 6．機(jī)床抗振性是指機(jī)床在____交變載荷____作用下，抵抗變形的能力。 7．當(dāng)運(yùn)動部件低速運(yùn)動時，主動

22、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，即時走時停或者時塊時慢的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為______爬行_______ 。 8．設(shè)計機(jī)床主傳動系統(tǒng)時，為避免從動齒輪尺寸過大，一般限制直齒圓柱齒輪的最小傳動比________，為避免擴(kuò)大傳動誤差，限制最大傳動比。 9．滾動軸承的預(yù)緊力分為三級，輕預(yù)緊適用于高速主軸，中預(yù)緊適用于中、低速主軸， __重___預(yù)緊適用于分度主軸。 10．角接觸球軸承及圓錐滾子軸承有泵油效應(yīng)，潤滑油必須由____小口____進(jìn)入。 11．工作空間是指工業(yè)機(jī)器人正常運(yùn)行時，_____手腕______參考點能在空間活動的最大范圍。 12．額定負(fù)載是指在機(jī)

23、器人規(guī)定的性能范圍內(nèi)，___機(jī)械接口__處所能承受負(fù)載的允許值。 13．在末端執(zhí)行器上的參考點P相對于基座坐標(biāo)系的速度，可通過相應(yīng)___位置__變量對時間的微分而得到。 14．機(jī)床主參數(shù)是代表機(jī)床規(guī)格大小及反映機(jī)床最大____工作能力____的一種參數(shù)。 15．系列化設(shè)計應(yīng)遵循“產(chǎn)品系列化、零部件___通用化___、標(biāo)準(zhǔn)化”原則，簡稱“三化”原則。 16．主軸組件的精度保持性是指長期保持其___原始制造精度___的能力。 17．卸荷系數(shù)αH表示導(dǎo)軌__卸荷量____的大小，由式確定。 18．機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)類型特征，用它的結(jié)構(gòu)坐標(biāo)形式和___自由度____數(shù)表示。 19．工業(yè)機(jī)器

24、人額定速度是指工業(yè)機(jī)器人在額定負(fù)載、勻速運(yùn)動過程中，機(jī)械接口中心的____最大速度_____。 20．各種類型機(jī)床對溫升都有一定限制，如普通機(jī)床，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下允許溫升為____30~40℃_____。 問答 1．試述機(jī)床的基本參數(shù)包括哪些內(nèi)容？ 答：（1）尺寸參數(shù)：指機(jī)床主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，通常包括與被加工零件有關(guān)的尺寸；標(biāo)準(zhǔn)化工具或夾具安裝面尺寸。 （2）運(yùn)動參數(shù)：機(jī)床執(zhí)行件如主軸、工件安裝部件（工作臺）的運(yùn)動速度。 （3）動力參數(shù)：包括機(jī)床驅(qū)動的各種電動機(jī)的功率或轉(zhuǎn)矩。 2．非接觸式刀具識別裝置有何特點？常用哪兩種識別法？ 答：1非接觸式刀具識別裝置沒有機(jī)械直接接觸，因

25、而無磨損、無噪聲、壽命長、反應(yīng)速度快，適用于高速、換刀頻繁的工作場合。 2常用的種識別方法為：磁性識別法和光電識別法。 3．試述SK型懸掛式鏈條與HP型套筒式鏈條組成刀庫的形式有何不同？ 答：（1） SK型懸掛式鏈條組成的刀庫，只能是“外轉(zhuǎn)型”，故當(dāng)?shù)稁鞛榉叫螘r，就不能充分利用中間空間； （2）HP型套筒式鏈條組成的刀庫，再刀套“內(nèi)轉(zhuǎn)”時，不發(fā)生刀套之間的干涉； （3）故刀庫空間利用率比懸掛式高 4．主軸變速箱設(shè)計中，為什么要遵循“前多后少”的原則？ 答：（1）主變速傳動系統(tǒng)從電動機(jī)到主軸，通常為降速傳動。接近電動機(jī)傳動件轉(zhuǎn)速較高，根據(jù)公式可知，傳動的轉(zhuǎn)矩M較小，尺寸小些； （

26、2）反之，靠近主軸的傳動件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸較大。 （3）因此，在擬定主變速系統(tǒng)時，盡可能將傳動副較多的變速組安排在前面，將傳動副較少的變速組安排在后面，使主變速傳動系統(tǒng)中更多的傳動件在高速范圍內(nèi)工作，尺寸小些，以便節(jié)省變速箱的造價，減少變速箱的外形尺寸。 5．機(jī)床主傳動系統(tǒng)設(shè)計中，擴(kuò)大變速范圍的方法有哪些？ 答：（1）增加變速組；是擴(kuò)大變速范圍最簡單的方法，但增加的變速組的級比指數(shù)不得不小于理論值，導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)速重復(fù)。 （2）采用背輪機(jī)構(gòu) 高速直連傳動時，應(yīng)使背輪脫開，以減少空載功率損失、噪聲和發(fā)熱及避免超速現(xiàn)象。 （3）采用雙公比的傳動系統(tǒng) （4）采用分支傳動

27、分析推導(dǎo) 1．試述主軸液體靜壓滑動軸承的工作原理。 答：（1）當(dāng)有外載荷F向下作用時，軸徑失去平衡，沿載荷方向偏移一個微小位移e。油腔3間隙減小，即間隙液阻增大，流量減小，節(jié)流器的壓力降減少，因供油壓力是定值，故油腔壓力隨著增大； （2）同理，上油腔1間隙增大，即 間隙液阻減小，流量增大，節(jié)流器的壓力降增大，油腔壓力隨著減?。? （3）兩者的壓力差，將主軸推回中心以平衡外載荷F。 2．桿件動坐標(biāo)系Oj相對于參考坐標(biāo)系Oi先繞Zi軸轉(zhuǎn)90再繞Xj軸轉(zhuǎn)90然后平移。求齊次變換矩陣[iTj]。 答：1 3．根據(jù)結(jié)構(gòu)式Z = 233226分析， （1）該傳動系

28、統(tǒng)有何特點？ （2）可以采用的最大公比是多少？ （3）如采用雙速電機(jī)時，公比應(yīng)為多少？ 答：（1）無基本組，雙公比，上下各空一級轉(zhuǎn)速。 （2） ， （3）， 轉(zhuǎn)速圖設(shè)計 設(shè)計一臺12級轉(zhuǎn)速的車床主傳動系統(tǒng)，主軸最高轉(zhuǎn)速為nmax = 1500 r/min。要求采用轉(zhuǎn)速為1500/750 r/min的雙速電機(jī)。 （1）．寫出結(jié)構(gòu)式 （2）．求出公比 （3）．驗算最后變速組的變速范圍 （4）．分配降速比 （5）．畫出轉(zhuǎn)速圖 答：（1）結(jié)構(gòu)式： (2) 公比：； （3）最后變速組的變速范圍 合格 （4）分配降速比 ； r/min （5）繪制轉(zhuǎn)速圖

29、 機(jī)器人設(shè)計計算 試求三自由度機(jī)器人運(yùn)動功能矩陣[T0,m] 。 答： 式中：，，，， 手腕 圖示為三自由度的機(jī)械傳動手腕的機(jī)構(gòu)簡圖，試求當(dāng)S、T軸不轉(zhuǎn)，B軸以轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動殼體9的俯仰運(yùn)動，及由誘導(dǎo)出齒輪7的自轉(zhuǎn)運(yùn)動。 答：B軸單獨旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動殼體9的俯仰運(yùn)動為： 由于殼體9的轉(zhuǎn)動，也將引起圓錐齒輪7作行星運(yùn)動：由誘導(dǎo)出齒輪7的自轉(zhuǎn)運(yùn)動為： ，，產(chǎn)生誘導(dǎo)運(yùn)動 抓手 如圖齒條平行連桿式平移型夾持器中，夾緊力和驅(qū)動力之間的關(guān)系式，并討論該夾持器的特性。 答：（1）受力分析如圖所示 （2）推導(dǎo)計算； ； （3）討論該夾持器的特性：在驅(qū)動力和一定時，夾緊力將隨增大而增大。 當(dāng)時，為極小值