機械制造裝備答案機械制造裝備設計課后答案初稿

1、機械制造裝備答案【機械制造裝備設計課后答案初稿】第一章1-1為什么說機械制造裝備在國民經(jīng)濟發(fā)展中起著重要的作用？制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科學技術(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準。1-7對機械制造裝備如何進行分類？1) 加工裝備：采用機械制造方法制造機器零件的機床。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) 倉儲運輸裝備：各級倉庫、物料傳送、機床上下料等設備。4) 輔助裝備：清洗機和排屑裝置等設備。1-9機械制造裝備設計有哪些類型？他們的本質(zhì)

2、區(qū)別是什么？1) 類型：機械制造裝備設計包括創(chuàng)新設計、變形設計、模塊化設計；2) 本質(zhì)區(qū)別：創(chuàng)新設計：一般需要較長的設計開發(fā)周期，投入較大的研制開發(fā)工作量；變型設計：變型設計不是孤立無序的設計，而是在創(chuàng)新設計的基礎上進行的；模塊化設計：對一定范圍內(nèi)不同性能，不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析，劃分一系列的功能模塊，而后組合而成的；1-10.創(chuàng)新設計的步驟是什么？為什么應重視需求分析和可行性論證？創(chuàng)新設計可劃分為產(chǎn)品規(guī)劃、方案設計、技術(shù)設計和工藝設計四個階段。原因：1、產(chǎn)品設計是為了滿足市場的需求，而市場的需求往往是不具體的，有時是模糊的、潛在的，甚至是不可能實現(xiàn)的。而需求分析的任務是使這些需求具體化和

3、恰到好處，明確設計任務的要求。需求分析本身就是設計工作的一部分，是設計工作的開始，而且自始至終指導設計工作的進行。所以設計人員必須重視需要分析。2 、可行性分析是進行新產(chǎn)品立項必不可少的一向依據(jù)，其包括技術(shù)分析，經(jīng)濟分析和社會分析三個方面。只有經(jīng)過技術(shù)、經(jīng)濟、社會等方面的分析，和對開發(fā)可能性的研究，才能對產(chǎn)品開發(fā)中的重大問題進行充分的技術(shù)經(jīng)論證，判斷是否可行第二章2-1機床設計應滿足哪些基本要求？其理由是什么?機床設計應滿足如下基本要求：1）工藝范圍，機床工藝范圍是指機床適應不同生產(chǎn)要求的能力，也可稱之為機床的加工功能。機床的工藝范圍直接影響到機床結(jié)構(gòu)的復雜程度、設計制造成本、加工效率和自動化

4、程度。2）柔性，機床的柔性是指其適應加工對象變化的能力，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，可接近性是指機床與物流系統(tǒng)之間進行物料（工件、刀具、切屑等）流動的方便程度；4 ）剛度，機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。機床的剛度直接影響機床的加工精度和生產(chǎn)率；5 ）精度，機床精度主要指機床的幾何精度和機床的工作精度。機床的幾何精度指空載條件下機床本身的精度，機床的工作精度指精加工條件下機床的加工精度（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，機床的生

5、產(chǎn)率通常是指單位時間內(nèi)機床所能加工的工件數(shù)量來表示。機床的切削效率越高，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)，包括設計、制造、包裝、運輸、使用維護、再利用和報廢處理等的費用，是衡量產(chǎn)品市場競爭力的重要指標；11 )可靠性，應保證機床在規(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，無故障運行的概率要高。12 )造型與色彩，機床的外觀造型與色彩，要求簡潔明快、美觀大方、宜人性好。應根據(jù)機床功能、結(jié)構(gòu)、工藝及操作控制等特點，按照人機工程學要求進行設計。2-2機床設計的主要內(nèi)容及步驟是什么？一般機床設計的內(nèi)容及步驟大致如下:1) 總體設計:機床主要

6、技術(shù)指標設計：包括工藝范圍運行模式，生產(chǎn)率，性能指標，主要參數(shù)，驅(qū)動方式，成本及生產(chǎn)周期。總體方案設計包括運動功能設計，基本參數(shù)設計，傳動系統(tǒng)設計，傳動系統(tǒng)圖設計，總體結(jié)構(gòu)布局設計，控制系統(tǒng)設計。總體方案綜合評價與選擇；總體方案的設計修改或優(yōu)化;2) 詳細設計:包括技術(shù)設計,施工設計。設計機床的傳動系統(tǒng)，部件裝配圖，對主要零件進行分析計算或優(yōu)化，設計液壓部件裝配圖，電氣控制系統(tǒng)等。3) 機床整機綜合評價4) 定型設計:可進行實物樣機的制造、實驗及評價。根據(jù)實物樣機的評價結(jié)果進行修改設計，最終完成產(chǎn)品的定型設計。2-3機床設計的基本理論有哪些？其定義、原理、要求如何？1） 機床的運動學原理:研究

7、、分析和實現(xiàn)機床期望的加工功能所需的運動配置原理：通過刀具與工件之間的相對運動，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：機床的精度包括幾何精度、傳動精度、運動精度、定位和重復定位精度、工作精度和精度保持性等3） 剛度：機床剛度指機床系統(tǒng)抵抗變形的能力。4） 抗振性：機床抗振性指機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：機床工作時受到內(nèi)部熱源（如電動機）液壓系統(tǒng)，機械磨擦副，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，機床各部分的變形不同，導致機床產(chǎn)生熱變形。6） 噪聲：

8、機床工作時產(chǎn)生各種不同的振動，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） 低速運動平穩(wěn)性爬行：機床上有些運動部件，需要作低速或微小位移。當運動部件低速運動時，主動件勻速運動，被動件往往出現(xiàn)明顯的速度不均勻的跳躍式運動，即：時走時停，時快時慢的現(xiàn)象爬行。2-4機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，通常是按照該類機床的主參數(shù)標準，先確定一種用途最廣）需要量較少的機床系列作為“基型系列”，在這系列的基礎上，根據(jù)用戶的需求派生出若干種變型機床，形成“變型系列”?！盎汀焙汀白冃汀睒?gòu)成了機床的“

9、系類型譜”。（參考：每類通用機床都有它的主參數(shù)系列，而每一規(guī)格又有基型和變型，合稱為這類機床的系列和型譜。機床的主參數(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機床的基本工作原理是什么？通過刀具與工件之間的相對運動，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，后者稱為導線。而加工表

10、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動也是形成母線和導線所需相對運動的組合。2-9機床的運動功能有哪些？為了完成工件表面的加工，機床上需要設置各種運動，各個運動的功能是不同的?？梢苑譃槌尚芜\動和非成形運動，或簡單運動和復合運動。(參考：1)操作面板它是操作人員與數(shù)控裝置進行交流的工具

11、。2)控制介質(zhì)與輸入輸出設備控制介質(zhì)是記錄零件加工程序的媒介輸入輸出設備是C系統(tǒng)與外部設備進行交互裝置。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C系統(tǒng)或?qū)⒄{(diào)試好了的零件加工程序通過輸出設備存放或記錄在相應的控制介質(zhì)上。3）C裝置（C單元）組成：計算機系統(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的控制軟件。作用：根據(jù)輸入的零件加工程序進行相應的處理（如運動軌跡處理）機床輸入輸出處理等），然后輸出控制命令到相應的執(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)有條不紊地進行工作的。C裝

12、置是C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)動裝置和主軸電機進給伺服驅(qū)動裝置和進給電機測量裝置位置和速度測量裝置。以實現(xiàn)進給伺服系統(tǒng)的閉環(huán)控制。作用保證靈敏）準確地跟蹤C裝置指令：進給運動指令：實現(xiàn)零件加工的成形運動（速度和位置控制）。主軸運動指令，實現(xiàn)零件加工的切削運動（速度控制）5）PLC）機床I/O電路和裝置PLC（ProgrammableLogicController）：用于完成與邏輯運算有關(guān)順序動作的I/O控制，它由硬件和軟件組成；機床I/O電路和裝置：實現(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C的M）S）

13、T指令，對其進行譯碼并轉(zhuǎn)換成對應的控制信號，控制輔助裝置完成機床相應的開關(guān)動作接受操作面板和機床側(cè)的I/O信號，送給C裝置，經(jīng)其處理后，輸出指令控制C系統(tǒng)的工作狀態(tài)和機床的動作。）2-12機床運動功能法案設計的方法及步驟如何？需要再確認教材機床運動功能方案設計的方法及步驟如下：1)工藝分析:對所設計的機床的工藝范圍進行分析;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，應根據(jù)可達到的生產(chǎn)率和加工精度、機床制造成本、操作維護方便程度等因素綜合分析進行機床的工藝范圍選擇。2)選取坐標系：坐標系的規(guī)定：用直角坐標系，沿X)Y)Z軸的直線運動符號及運動量仍用X)Y)Z表示

14、，繞X)Y)Z軸的退轉(zhuǎn)運動用A)B)C表示，其運動量用口)(3)丫表示。3)寫出機床運動功能式：左邊寫工件W)右邊寫刀具T)中間寫運動，按運動順序排列，用“/”分開4)畫出機床運動功能圖：運動功能圖：是將機床的運動功能式用簡潔的符號和圖形表達出來，是機床傳動系統(tǒng)設計的依據(jù)。5)繪制機床傳動原理圖：機床的運動功能圖只表示運動的個數(shù))形式)功能及排列順序，不表示運動之間的傳動關(guān)系。傳動原理圖：表示動力源與執(zhí)行件，不同執(zhí)行件之間的運動及傳動的關(guān)系圖。(參考：(1)工藝分析。首先對所設計的機床的工藝范圍進行分析；然后選擇適當?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，應根據(jù)可達到

15、的生產(chǎn)率和加工精度、機床制造成本、操作維護方便程度等因素綜合分析進行機床的工藝范圍選擇。（ 2）機床運動功能設置。運動功能設置的方法有兩類：分析式設計方法和解析式設計方法。（ 3）寫出機床的運動功能式，畫出機床運動原理圖。根據(jù)對所提出的運動功能方案的評定結(jié)果，選擇和確定機床的運動功能配置，寫出機床的運動功能式，畫出機床運動原理圖。）2-13數(shù)控機床的坐標系如何選?。繑?shù)控機床的坐標系采用右手直角笛卡爾坐標系，規(guī)定直角坐標X）Y）Z三者的關(guān)系及其正方向用右手定則制定。標準規(guī)定：平行于主軸的坐標軸為Z軸，取刀具遠離工件的方向為正向（+Z），X軸為水平方向，且垂直于Z軸。（參考：為了進行機床運動功能式

16、、機床運動原理圖的描述，首先要建立機床基準坐標系與機床運動軸坐標系，一般采用直角坐標系。（1）機床基準坐標系：機床基準坐標系（即機床總體坐標系）XYZ（2）機床運動軸坐標系：沿X，Y，Z坐標軸方向的直線運動仍用X，Y，Z表示，繞X,Y,Z軸的回轉(zhuǎn)運動分別用A,B,C表示。平行于X、Y、Z的輔助軸用UV、W及P、QR表示，繞X,Y的輔助回轉(zhuǎn)軸用DkE等表示。與機床基準坐標系坐標方向不平行的斜置運動軸坐標系用加“-”表示，如沿斜置坐標系的Z軸運動用Z表示。）2-14機床的運動功能式和運動功能圖表達的含義是什么？1） 機床運動功能式:表示機床的運動個數(shù)，形式（直線或回轉(zhuǎn)運動），功能（主運動）進給運動

17、）非成形運動）及排列順序，是描述機床運動功能最簡潔的表達形式。2） 運動功能圖：是將機床的運動功能式用簡潔的符號和圖形表達出來，除了描述機床的運動軸個數(shù)，形式及排列順序之外，還表示了機床的兩個末端執(zhí)行器和各個運動軸的空間相對方位，是認識分析和設計機床傳動系統(tǒng)的依據(jù)。2-16分析圖2-14所示各種機床的運動原理圖，說明各個運動的所屬類型、作用及工件加工表面的形成方法。圖2-4a是車床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；直線運動Zf和Xf為進給運動。對于一般的車床，Cp僅為主運動；對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)控車床，則Cp一方面為主運動，另一方面Cp可與Zf組成復合運動

18、進行螺紋加工，或Cp可與Xf組成復合運動進行非圓回轉(zhuǎn)面加工，稱這類數(shù)控車床具有C軸功能。圖2-4b是銃床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；直線運動Xf、Yf和Zf為進給運動。圖2-4c是平面刨床的運動原理圖，往復直線運動Xp為主運動；直線運動Yf為進給運動；直線運動Za為切入運動。圖2-4d是數(shù)控外圓磨床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；回轉(zhuǎn)運動Cf、直線運動Zf和Xf為進給運動；回轉(zhuǎn)運動Ba為砂輪的調(diào)整運動。當Xf和Zf組成復合運動時，用碟形砂輪可磨削長圓錐面或任意形狀的回轉(zhuǎn)表面；Cf和Zf組成復合運動時，可進行螺旋面磨削。在進行長軸縱向進給磨削時，Xf應改為Xa,為切入運動，但在進行橫

19、向進給磨削端面時，Xf為橫向進給運動，Zf應改為Za,為切入運動。若一個運動既可為進給運動又可為非成形運動，則用進給運動符號表示。圖2-4e是搖臂鉆床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；直線運動Zf為進給運動；回轉(zhuǎn)運動Ca直線運動Za及Xa為調(diào)整運動，用來調(diào)整刀具與工件的相對位置。圖2-4f是鏈床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；直線運動Zf為鏜孔加工時工件作進給運動，Wf為鏜孔加工時鏜桿作進給運動,在數(shù)控鏜床或加工中心上，鏜孔進給通常由工件完成，只有Zf一個鏜孔進給運動；Yf為刀具的徑向進給運動，用于加工端面或孔槽；回轉(zhuǎn)運動Ba為分度運動、直線運動Xa及Ya為調(diào)整運動，分別用來調(diào)整工件與刀

20、具的相對方向及位置，用來加工不同方向和位置的孔。在鎮(zhèn)銃床上通常Xa和Ya可改為進給運動Xf、Yf,用來銃削平面。圖2-4g是滾齒機床的運動原理圖，旋轉(zhuǎn)運動Cp為主運動；回轉(zhuǎn)運動Cf和直線運動Zf為進給運動。Cp與Cf組成復合運動創(chuàng)成漸開線母線；直線運動Zf創(chuàng)成直導線，用于加工直齒輪，若Zf與Cf組成復合運動，則創(chuàng)成螺旋導線，用于加工斜齒輪；回轉(zhuǎn)運動Ba為調(diào)整運動，用來調(diào)整刀具的安裝角，使刀具與工件的齒向一致；直線運動Ya為經(jīng)向切入運動，當用徑向進給法加工蝸論時Ya為徑向進給運動；a為滾刀的軸向竄刀運動，為調(diào)整運動，用來調(diào)整滾刀的軸向位置，當用切向進給法加工蝸論時a為切向進給運動。圖2-4h是采

21、用齒輪式插齒刀加工直齒圓柱齒輪的插齒機床的運動原理圖，刀具和工件相當一對相互嚙合的直齒圓柱齒輪，往復直線運動Zp為主運動；回轉(zhuǎn)運動Cf1、Cf2為進給運動，并組成復合運動，創(chuàng)成漸開線母線；直線運動Ya為切入運動。圖2-4i是直齒錐齒輪刨齒機的運動原理圖，刨刀的往復直線運動ZP為主運動；回轉(zhuǎn)運動Cf（假想齒輪搖架回轉(zhuǎn)）和Cf（工件回轉(zhuǎn)）組成復合運動，產(chǎn)生范成運動；回轉(zhuǎn)運動Ca為分度運動，直線運動Za為趨近與退離運動，回轉(zhuǎn)運動Ba為調(diào)整運動，根據(jù)刀傾角進行調(diào)整，使刀具運動方向與工件齒根平行。圖2-6j是弧齒錐齒輪銃齒機的運動原理圖。Cp是銃刀盤的旋轉(zhuǎn)運動，為主運動，銑刀盤的刀刃為直線形，銑刀盤作旋

22、轉(zhuǎn)運動時刀刃軌跡形成假想齒輪（平面齒輪或平頂齒輪）上Cf為工件的回轉(zhuǎn)運動，的一個齒的齒廓面；Cf為假想齒輪的往復擺動運動（即搖架的擺動），Cf和Cf復合組成范成運動；Ca為工件的分度運動，Za為趨近與退離運動，Ba為調(diào)整運動，按工件的齒根角進行調(diào)整。銃刀盤一面進行作旋轉(zhuǎn)運動Cp,一面隨搖架作擺動運動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，進行下一個齒的加工。2-17機床的傳動原理如何表現(xiàn)？它與機床運動功能圖的區(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)行件之間的運動及傳動的關(guān)系圖。2） 機床的運動功能圖:只表示運動的個數(shù)，形式，功能及排列順序

23、，不表示運動之間的傳動關(guān)系。2-18.機床運動分配式的含義是什么？（P70）運動功能分配設計是確定運動功能式中“接地”的位置，用符號“.”表示。符號“.”左側(cè)的運動由工件完成，右側(cè)的運動的刀具完成。機床的運動功能式中添加上接地符號“.”后，稱之為運動分配式。一個運動功能方案，經(jīng)過運動功能分配設計，可以得到多個運動分配式。2-19機床總體結(jié)構(gòu)概略設計過程大致如何？確定末端執(zhí)行件的概略形狀與尺寸。設計末端執(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軌的類型及尺寸。根據(jù)導軌接合部的設計結(jié)果和該運動的行程尺寸，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

24、。重復上述過程，直到基礎支承件（底座）立柱）床身等）設計完畢。若要進行機床結(jié)構(gòu)模塊設計，可將功能部件細分成子部件，根據(jù)制造廠的產(chǎn)品規(guī)劃，進行模塊提取與設置。初步進行造型與色彩設計。機床總體結(jié)構(gòu)方案的綜合評價。2-20機床的主參數(shù)及尺寸參數(shù)根據(jù)什么確定？（P80-81）1） 通用機床的主參數(shù)和主參數(shù)系列國家已制訂標準，設計時可根據(jù)市場的需求在主參數(shù)系列標準中選用相近的數(shù)值。專用機床的主參數(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床主參數(shù)系列選取。2） 尺寸參數(shù):指機床的主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù),包括:與被加工件有關(guān)的尺寸：標準化工具或夾具的安裝面尺寸2-21機床的運動參數(shù)如何確定？

25、驅(qū)動方式如何選擇？數(shù)控機床與普通機床確定方法有什么不同？1）機床的運功參數(shù)的確定：(1) 主運動參數(shù)：回轉(zhuǎn)式主運動的機床其主運動參數(shù)為主軸轉(zhuǎn)速最低（nmin）和最高（nma為轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速的合理排列標準公比0值和標準轉(zhuǎn)速數(shù)列公比的選用變速范圍Rn,公比0和級數(shù)Z的關(guān)系(2) 進給量的確定(3) 變速形式與驅(qū)動方式選擇2)驅(qū)動方式選擇：驅(qū)動方式有電動機驅(qū)動、液壓驅(qū)動。驅(qū)動方式的選擇主要是根據(jù)機床的變速形式和運動特性要求來確定的。3)不同：數(shù)控機床一般采用伺服電動機無機變速形式，其他機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機床的動力參數(shù)如何確定？數(shù)控機床與普通機床的確定方法有

26、什么不同？1)動力參數(shù)確定方法：動力參數(shù)包括機床驅(qū)動的各種電動機的功率或扭矩。通常通過類比法、相似機床試驗法和計算方法確定2)不同：對于數(shù)控機床的進給運動，伺服電動機按扭矩選擇。數(shù)控機床主傳動采用直流或交流電動機無級變速，要考慮電動機與機床主軸功率特性匹配問題2-23機床主傳動系都有哪些類型？由哪些部分組成？1)類型-按驅(qū)動主傳動的電動機類型：交流電動機驅(qū)動、直流電動機驅(qū)動- 按傳動裝置類型：機械傳動裝置、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）變速裝置及執(zhí)行件（如主軸）刀架）工作臺），以及開停）換向和制動機構(gòu)等

27、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？Xi1）傳動組的級比是指主動軸上同一點傳往從動軸相鄰兩傳動線的比值，用少表示。級Xi比少中的Xi值稱為級比指數(shù)。它相當于由上述相鄰兩傳動線與從動軸交點之間相距的格數(shù)。2）規(guī)律性：設計時要使主軸轉(zhuǎn)速為連續(xù)等比數(shù)列，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。基本組的級比指數(shù)用X0表示，即X0=1。后面變速組因起變速擴大作用，所以統(tǒng)稱為擴大組。第一擴大組的級比指數(shù)X1一般等于基本組的傳動副數(shù)P0,即X1=P。第二擴大姐的作用是將第一擴大組擴大的變速范圍第二次擴大，其級比指數(shù)X2等于基本組的傳動副

28、數(shù)和第一擴大組傳動副數(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）Xi（pi-1）變速范圍一般可寫為Ri=少2-26至2-32計算題暫時沒有，可以參閱劉家威作業(yè)2-36試述進給傳動與主傳動相比較，有哪些不同點？1）進給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動2）進給傳動系中各傳動件的計算轉(zhuǎn)速是其最高轉(zhuǎn)速3）進給傳動的轉(zhuǎn)速圖為前疏后密結(jié)構(gòu)4）進給傳動的變速范圍5）進給傳動系采用傳動間隙消除機構(gòu)6）快速空程傳

29、動的采用7）微量進給機構(gòu)的采用（參考：機床主傳動設計特點：主傳動采用恒功率傳動；除主軸之外，各軸計算轉(zhuǎn)速為最低轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)速圖為前密后疏結(jié)構(gòu)；采用背輪機構(gòu)）雙公比傳動）雙速電機等方式。機床進給傳動設計特點：進給傳動是恒轉(zhuǎn)矩傳動；各傳動件的計算轉(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構(gòu)；采用快速空程傳動和微量進給機構(gòu)。）2-37進給伺服系的驅(qū)動部件有哪幾種類型？其特點和應用范圍怎樣？1） 類型：步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機、直線伺服電動機2） 應用范圍:1）步進電機：將電脈沖信號變換成角位移（或線位移）的一種機電式數(shù)模，轉(zhuǎn)換器適用于中）小型機床和

30、速度季度要求不高的地方2）直流伺服電機：一種能直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運動機械能的電力驅(qū)動裝置，常用于高速輕載的小型數(shù)控機床中。3）交流伺服電機：將電動機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)控機床（參考：進給驅(qū)動部件種類很多，用于機床上的有步進電動機、小慣量直流電動機、大慣量直流電動機、交流調(diào)速電動機和直線電動機等。（ 1） 步進電動機又稱脈沖電動機，是將電脈沖信號變換成角位移（或線位移）的一種機電式數(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，可以控制電動機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。步進電動機

31、的優(yōu)點是沒有累積誤差，結(jié)構(gòu)簡單，使用、維修方便，制造成本低，步進電動機帶動負載慣量的能力大，適用于中、小型機床和速度精度要求不高的地方；缺點是效率較低，發(fā)熱大，有時會“失步”。（ 2） 直流伺服電動機機床上常用的直流伺服電動機主要有小慣量直流電動機和大慣量直流電動機。小慣量直流電動機優(yōu)點是轉(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的1/10左右，因此響應時間快；缺點是額定扭矩較小，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)控機床中。大慣量直流電動機，又稱寬調(diào)速直流電動機，有電激磁和永久磁鐵激磁兩種類型。電激磁的特點是激磁量便于調(diào)整，成本低。永磁型直流電動

32、機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)地運轉(zhuǎn)，輸出扭矩大。寬調(diào)速電動機可以內(nèi)裝測速發(fā)電機，還可以根據(jù)用戶需要，在電動機內(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。電動機頻率高、定位精度好、調(diào)整簡單、工作平穩(wěn)。缺點是轉(zhuǎn)子溫度高、轉(zhuǎn)動慣量大、時間響應較慢。（ 3） 交流伺服電動機自80年代中期開始，以異步電動機和永磁同步電動機為基礎的交流伺服進給驅(qū)動得到迅速發(fā)展。它采用新型的磁場矢量變換控制，對交流電動機作磁場的矢量控制；將電動機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

33、好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、動態(tài)響應好。在同樣體積下，交流伺服電動機的輸出功率可比直流電動機提高（1070）%。交流伺服電動機與同容量的直流電動機相比，重量約輕一半，價格僅為直流電動機的三分之一、效率高、調(diào)速范圍廣、響應頻率高。缺點是本身雖有較大的扭矩慣量比，但它帶動慣性負載能力差，一般需用齒輪減速裝置，多用于中小型數(shù)控機床。（ 4） 直線伺服電動機是一種能直接將電能轉(zhuǎn)化為直線運動機械能的電力驅(qū)動裝置，是適應超高速加工技術(shù)發(fā)展的需要而出現(xiàn)的一種新型電動機。直線伺服電動機驅(qū)動系統(tǒng)替換了傳統(tǒng)的由回轉(zhuǎn)型伺服電動機加滾珠絲杠的伺服進給系統(tǒng)，從電動機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

34、進行直線運動，使工作臺的加/減速提高到傳統(tǒng)機床的（1020）倍，速度提高（34）倍。采用直線伺服電動機驅(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，維護簡便，可靠性高，體積小，傳動剛度高，響應快，可得到瞬時高的力"減速度。據(jù)文獻介紹，它的最大進給速度可達到100m/min甚至更高，最大加/減速度為（18）g?，F(xiàn)在直線伺服電動機已成功地應用在超高速機床中。直線伺服電動機驅(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

35、結(jié)構(gòu)的特點，其支撐方式有哪幾種？特點：摩擦系數(shù)小，傳動效率高。（主要承受軸向載荷，對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）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第三章3-1主軸部件應滿足哪些基本要求？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

36、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

37、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床或數(shù)控機床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床如立銃）多刀車床等3 ）兩端配置：這類配置當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床主軸。4）中間

38、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)復雜溫升高3-9在支撐件設計中，支撐件應滿足哪些基本要求？（P162）1 ）應具有足夠的剛度和較高的剛度-質(zhì)量比；2 ）應具有較好的動態(tài)特性，包括較大的位移阻抗（動剛度）和阻尼；整機的低價頻率較高，各階頻率不致引起結(jié)構(gòu)共振；不會因薄壁振動而產(chǎn)生噪聲；3 ）熱穩(wěn)定性好，熱變形對機床加工精度的影響較小；4 ）排屑暢通）吊運安全，并具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性。3-10支承件常用的有哪些承？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

39、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1/3,抗振性較差；（3）預應力鋼筋混凝土，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，油滲入導致材質(zhì)疏松；表面需進行噴漆或噴塑處理；（4）天然花崗巖，熱穩(wěn)定性好，導熱系數(shù)和線脹系數(shù)小，抗氧化性強，不導電，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

40、晶界中，使表面局部變形脹大，難于制作復雜的零件。（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，熱傳導率低，導熱系數(shù)只為鑄鐵的1/251/40,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 ）無論是方形）圓形或矩形，空心截面的剛度都比實心的大，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)

41、）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取矩形，并以其高度方向為受彎方向；以承受轉(zhuǎn)矩為主的支承件的截面形狀取圓（環(huán)）形3 )封閉截面的剛度遠遠大于開口截面的剛度，特別是抗扭剛度。截面應盡可能設計成封閉形狀。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

42、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導軌設計中應滿足哪些要求？應滿足以下要求：精度高，承載能力大，剛度好，摩擦阻力小，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

43、和維修，成本低等。（1）導向精度指動導軌運動軌跡的準確度。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，合理選擇導軌的截面形狀和尺寸，使導軌有足夠的剛度，保證機床的加工精度。3）精度保持性好，導軌原始精度喪失的主要原因是磨損。4） 低速運動平穩(wěn)動導軌作低速運動或微量進給時，運動始終平穩(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）鑲條：鑲條用來調(diào)整矩形導軌和燕尾形導軌的側(cè)向間隙，鑲條應放在導軌受力較小的一側(cè)壓板：壓板用來調(diào)整輔助導軌面的間隙，承受顛覆力矩，用配刮墊片來調(diào)整間隙3-15導軌的卸荷方式有哪幾種？各有什么特點？P178-179

44、)導軌的卸荷方式有機械卸荷）液壓卸荷和氣壓卸荷。1 .機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問題粘度低動壓效應影響小可以自動調(diào)節(jié)卸荷力大小3-16提高導軌精度）剛度和耐磨性的措施（P183-184）1 ）合理選擇導軌的材料和熱處理2 ）導軌的預緊3 ）導軌的良好潤滑和可靠防護4 ）保證完全的液體潤滑，用油膜隔開相接觸的導軌面，加大導軌導軌的接觸面和減輕負載，爭取磨損要使摩擦面上的壓力分布均勻的形狀尺寸要盡可能對集中負載對稱第五章5-1機床夾具的作用是什么？有哪些要求？(P272)作用：1)保證加工精度2)提高生產(chǎn)率3)擴大機床的使用范圍4) 減輕工人的勞動程度，保證生產(chǎn)5)降低成本要求：1)保證加工精度2)夾具的總體應與生產(chǎn)綱領相適應3) 安全)方便)減輕勞動強度4)排屑順暢5) 夾具應有良好的剛度)強度)結(jié)構(gòu)工藝性5-2機床夾具的組成部分有哪些？(P273)1) 定位元件及定位裝置用于確定工件正確位置的元件或裝置2) 夾緊元件及夾緊裝置用于固定工件已獲得的正確位置的元件或裝置3) 導向及對刀元件用于確定工件與刀具的相互位置的元件4) 動力裝置5) 夾具體用于將各元件)裝置連接在一塊，并通過它將整個夾具安裝在機床上6) 其它元件及裝置5-3何為六點定位原理？何謂定位的正常情況和非正常情況？它們各