《機械制造裝備設(shè)計》模擬試題1答案.doc

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《機械制造裝備設(shè)計》模擬試題1 參考答案 一、 選擇（10分，每小題1分） 1．采用“少品種、大批量”的做法，強調(diào)的是“規(guī)模效益”，這種制造模式被稱為 [ A ]。 A. “傳統(tǒng)模式” B. “精益生產(chǎn)” C. “敏捷制造” D. “精益—敏捷—柔性” 2．利用工具電極與工件之間的放電現(xiàn)象從工件上去除微粒材料達到加工要求的機床，稱為 [ C ]。 A. 電火花線切割機床 B. 電解加工機床 C. 電火花加工機床 D. 電子束加工機床 3．利用一套標準元件和通用部件按加工要求組裝而成的夾具，稱為 [ A ]。 A. 組合夾具 B. 專用夾具 C. 成組夾具 D. 隨行夾具 4．使用要求相同的零部件按照現(xiàn)行的各種標準和規(guī)范進行設(shè)計和制造，稱為 [ C ]。 A. 產(chǎn)品系列化 B. 結(jié)構(gòu)典型化 C. 標準化 D. 零部件通用化 5．機床傳動系統(tǒng)各末端執(zhí)行件之間的運動協(xié)調(diào)性和均勻性精度，稱為 [ C ]。 A. 幾何精度 B. 運動精度 C. 傳動精度 D. 定位精度 6．要求導(dǎo)軌導(dǎo)向性好，導(dǎo)軌面磨損時，動導(dǎo)軌會自動下沉，自動補償磨損量，應(yīng)選 [ B ]。 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 7．一個運動功能式為的四自由度搬運機器人是[ D ]。 A. 關(guān)節(jié)型機器人 B. 求坐標型機器人 C. 圓柱坐標型機器人 D. 直角坐標型機器人 8．一個料斗同時向幾臺機床供料時，通常使用[ D ]。 A.上料器 B. 隔料器 C.減速器 D. 分路器 9．磨床進給量的單位為[ C ]。 A.毫米/每轉(zhuǎn) B. 毫米/沖程 C.毫米/分鐘 D. 轉(zhuǎn)/分鐘 10．機床主運動空轉(zhuǎn)時由于傳動件摩擦、攪油、空氣阻力等原因使電動機消耗的一部分功率，稱為[ C ]。 A.切削功率 B. 機械摩擦損耗功率 C.空載功率 D. 額定功率 二、填空（20分，每小題1分） 1．20世紀末，世界已進入_____知識_______經(jīng)濟時代。 2．加工后零件對理想尺寸、形狀和位置的符合程度，稱謂___加工精度______。 3．普通車床的主參數(shù)是在床身上的______最大回轉(zhuǎn)直徑______。 4．進行產(chǎn)品的系列設(shè)計通常從_____基型______產(chǎn)品開始。 5．機床___抗振能力_____是指機床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力。 6．快速運動電動機_____起動______時消耗的功率最大。 7．影響機械制造裝備加工精度的因素很多，與機械制造裝備本身有關(guān)的因素有幾何精度、傳動精度、運動精度、定位精度和___低速運動平穩(wěn)性____等。 8．正常人人耳能夠聽到的最小聲壓稱為聽閾，其值等于____210-5____Pa。 9．國產(chǎn)的GGB型直線滾動導(dǎo)軌副由制造廠用選配_____不同直徑鋼球___的辦法確定間隙或預(yù)緊。 10．導(dǎo)軌間隙常用壓板、____鑲條___來調(diào)整。 11．主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、___低速____轉(zhuǎn)動條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和端面圓跳動。 12．在自動換刀裝置中，蝸桿、蝸輪傳動采用______單頭雙導(dǎo)程_______蝸桿消除嚙合間隙。 13．在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中，齒輪傳動間隙的消除有剛性調(diào)整法和____柔性調(diào)整法_____兩類方法。 14．用墊片式調(diào)整滾珠絲杠螺母副的間隙時，通過改變____墊片的厚薄_____來改變兩螺母之間的軸向距離，實現(xiàn)軸向間隙消除和預(yù)緊。 15．導(dǎo)軌的卸荷方式有___機械卸荷__、液壓卸荷和氣壓卸荷。 16．在機器人關(guān)節(jié)坐標軸軸線位置的選取中，對于回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，取____ Zi _______與i關(guān)節(jié)的軸線重合。 17．齊次坐標變換矩陣是將和___[0R1]_____合寫在一起表示。 18．在末端執(zhí)行器上所夾持工件的角速度ω是所有回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的___角速度____的矢量和。 19．升降臺銑床的主參數(shù)是工作臺工作面的寬度，主要性能指標是工作臺工作面的_____長度______。 20．各種類型機床對溫升都有一定限制，如精密機床，連續(xù)運轉(zhuǎn)條件下允許溫升為___15~20℃_____。 三、問答（15分，每小題3分） 1．試述確定標準公比的原則？ 答：因為轉(zhuǎn)速由至必須遞增，所以公比應(yīng)大于1；（1分） 為了限制轉(zhuǎn)速損失的最大值不大于50%，則相應(yīng)的公比不得大于2，故；（1分） 為了使用記憶方便，轉(zhuǎn)速數(shù)列中轉(zhuǎn)速呈10倍比關(guān)系，故應(yīng)在（為正整數(shù)）中取數(shù)；如采用多速電動機驅(qū)動，通常電動機為（3000/1500）r/min或（3000/1500/750）r/min，故也應(yīng)在（為正整數(shù)）中取數(shù)。（1分） 2．試確定機床的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速？ 答：按照典型工序的切削速度和刀具（工件）直徑，可由下式算出機床的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速： r/min（1分） r/min （1分） 式中、可根據(jù)切削用量手冊、現(xiàn)有機床使用情況調(diào)查或切削試驗確定。、不是機床上可能加工的最大最小直徑，而是指實際使用情況下，采用、時常用的經(jīng)濟加工直徑。（1分） 3．對于普通機床，如何確定常用的經(jīng)濟加工直徑、？ 答：對于普通機床 （1分） （1分） 式中：為機床能安裝的最大工件直徑，臥式車床：，搖臂鉆床：，（1分） 4．在機床分級主軸變速箱設(shè)計中，如何選用公比？ 答：（1）對于通用機床，輔助時間和準備結(jié)束時間長，機動時間在加工周期中占的比重不是很大，轉(zhuǎn)速損失不會引起加工周期過多的延長，為了機床變速箱結(jié)構(gòu)不過于復(fù)雜，一般取或1.41等較大的公比；（1分） （2）對于大批大；大批大量生產(chǎn)的專用機床、專門化機床及自動機，情況卻相反，通常取或1.26等較小的公比；（1分） （3） 對于非自動化小型機床，加工周期內(nèi)切削時間遠小于輔助時間，轉(zhuǎn)速損失大些影響不大，常采用、1.78甚至2等更大的公比，以簡化機床結(jié)構(gòu)。（1分） 5．在設(shè)計機床傳動系統(tǒng)時，如何限制齒輪的最大傳動比和最小傳動比及各傳動組的最大變速范圍？ 答：（1）設(shè)計機床主傳動系統(tǒng)時，為避免從動齒輪尺寸過大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制直齒圓柱齒輪的最小傳動比，為避免擴大傳動誤差，減少振動噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比。斜齒圓柱齒輪傳動較平穩(wěn)，可取。（1分） （2）各傳動組的最大變速范圍為（1分） （3）設(shè)計機床進給傳動系統(tǒng)時，由于轉(zhuǎn)速通常較低，傳動功率小，零件尺寸也較小，上述限制可放寬為，，最大變速范圍為（1分） 四、分析推導(dǎo)（12分，每小題3分） 1．試述圖1所示諧波減速器工作原理，求出當波發(fā)生器主動，剛輪固定，柔輪從動時的傳動比？ （4分） 答：（1）柔輪在波發(fā)生器作用下變成橢圓，使其長軸兩端的齒與剛輪完全嚙合，短軸完全脫開，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齒，當波發(fā)生器連續(xù)回轉(zhuǎn)時，嚙入嚙出區(qū)將隨著橢圓長短軸的相位的變化而依次變化，于是柔輪就相對于不動的剛輪沿波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反的方向作低速回轉(zhuǎn)。（2分） （2） 當剛輪固定時， 則傳動比為：（2分） 2．試述采用齒差式調(diào)整滾珠絲杠間隙的方法，求出兩螺母相對軸向位移？ （4分） 答：（1）左右螺母法蘭盤外圓上制有外齒輪，齒數(shù)常相差1。這兩個外齒輪又與固定在螺母體兩側(cè)的兩個齒數(shù)相同的內(nèi)齒圈相嚙合。調(diào)整方法是兩個螺母相對其嚙合的內(nèi)齒圈同向都轉(zhuǎn)一個齒。則兩個螺母相對軸向位移為： （2分） （2） 當兩齒輪齒數(shù)相差1，并同時轉(zhuǎn)過1個齒：則 式中：L——滾珠絲杠導(dǎo)程； k——同時轉(zhuǎn)過的齒數(shù)（2分） 3．試證明三聯(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。（4分） 答：（2分） 因為 所以 因此 （2分） 五、轉(zhuǎn)速圖設(shè)計（13分） 某數(shù)控車床，主軸最高轉(zhuǎn)速 r/min，最低轉(zhuǎn)速r/min。采用直流調(diào)速電動機，電動機功率 kW，電動機額定轉(zhuǎn)速r/min，最高轉(zhuǎn)速 r/min。試設(shè)計分級變速箱傳動系統(tǒng)（要求無功率缺口）。（13分） （1）確定主軸計算轉(zhuǎn)速。（2分） （2）確定變速級數(shù)和公比。（4分） （3）確定主電動機最低轉(zhuǎn)速。（2分） （4）畫出轉(zhuǎn)速圖和功率特性圖。（5分） 答：（1）r/min（2分） (2); ; （2分） 當時，有功率“缺口”； 當時，無功率“缺口”，但降速比，如果帶輪部分降速比為2，仍有降速比4.71>4不可選用； 當時，無功率“缺口”，可選用。（2分） （3）； r/min（2分） （4）1）分級變速箱傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)式： 2）分配降速比 3）驗算最后變速組變速范圍：合格 4）繪制轉(zhuǎn)速圖 （5分） 六、機器人設(shè)計計算（10分） 試求三自由度機器人運動功能矩陣[T0,m]（10分） 答： 式中：，，，，（7分） （3分） 七、手腕（10分） 圖示為三自由度的機械傳動手腕的機構(gòu)簡圖，試求當S、B軸不轉(zhuǎn)，T軸以轉(zhuǎn)動時，由行星輪2和14自傳運動誘導(dǎo)出附加的手抓的回轉(zhuǎn)運動和手腕俯仰運動。（10分） 答：（1）當S、B軸不轉(zhuǎn)，T軸旋轉(zhuǎn)時，齒輪、為行星齒輪，殼體10成為行星架，齒輪、、、連同殼體10構(gòu)成兩行星輪系，則行星輪自傳運動誘導(dǎo)出附加的手抓的回轉(zhuǎn)運動： ， 產(chǎn)生誘導(dǎo)運動：；（5分） 行星輪自傳運動誘導(dǎo)出附加的手腕俯仰運動： ， 產(chǎn)生誘導(dǎo)運動：（5分） 八、抓手（10分） 求滑槽杠桿式回轉(zhuǎn)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。（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：在驅(qū)動力一定時，增大，則夾緊力將增大，但這將加大桿2（活塞桿）的行程和滑槽的長度。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸加大。（2分） - 8 -