机械制造装备设计第四章习题答案关慧贞
关慧珍《机械制造装备设计》考试重点复习资料教程文件
一、填空题：1.机械制造装备创新设计的步骤可划分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计等四个阶段。
P172.可靠性预测是对新产品设计的可靠性水平进行评估，计算出产品或其零部件可能达到的可靠性指标。
P383.机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性。
P574.变速组的级比是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值。
P925.机床控制系统可分为时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制。
P1296.支承件的主要功能是保证机床各零部件之间的相互位置和相对运动精度。
P1617.机器人的机械结构类型特征，用它的结构坐标形式和自由度数表示。
P2238.伺服电动机驱动单元一般由伺服电动机、传感器、减速器和制动器组成。
P2389.可调整夹具的调整方式可分为调节式、更换式、综合式和组合式。
P30710.铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三类。
P3211、机械制造装备设计的评价，包括:技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价。
P32-542、机床的总体方案拟定包括掌握机床的设计依据、工艺分析、总体布局、确定主要的技术参数。
P75-793、机床的主要技术参数包括（主参数）、（尺寸参数）、（运动参数）、（动力参数）。
P794、机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块设计等三大类型。
5.机床振动分为：受迫振动、自激振动和自由振动。
6.机床精度分为：1.几何精度；2.运动精度；3.传动精度；4.定位精度和重复定位精度；5.工作精度；6.精度保持性。
7、机床热变形对精度的影响大体分角度变化、工作台等部件运动的直线性及线性位移变化三类。
定义：由于机床各部位的温升不同，不同材料的热膨胀系数不同，机床各部分材料产生的热膨胀量也就不同，导致机床床身、主轴和刀架等构件产生变形，称之为机床热变形。
8、.机床的无级变速装置有三大类;变速电机、机械无级变速装置、液压无级变速装置。
机械制造装备设计（关慧贞）习题
机械制造装备设计（关慧贞）习题1.钻床的主运动参数为主轴的转速 ,品的主参数应尽可能采⽤优先数系。
2.辅助⽀承和可调⽀承的区别辅助⽀承起定位作⽤,可调⽀承不起定位作⽤。
3.产品系列化设计的”三化”是指系列化、标准化、通⽤化。
4.磨床的主运动是指砂轮的回转运动。
5.主轴的变速范围是指主轴的最⼤转速与最⼩转速的⽐值。
6.有级变速主轴转速⼀般按等⽐级数排列。
7.进给系统中,各传动件的计算转速是最⾼转速。
8.机床⽀承件常⽤的材料是铸铁。
9. 设计分级变速箱时,变速箱公⽐取⼤于电动机的恒功率调速范围,变速箱结构简单 ,主传动系功率特性图缺⼝。
10.专⽤机床夹具⾄少必须由定位装置、夹紧装置和底座三个基本部分组成。
11. 在夹具中采⽤偏⼼轮夹紧⼯件⽐⽤螺旋压板夹紧⼯件的动作快，但其⾃锁性要⽐后者差。
12.料仓式上料装置的基本组成是料仓,隔料器,上料器,上料杆和卸料杆。
13.在选择机床主轴滚动轴承时,后轴承精度常⽐前轴承精度低。
14.磨床运动功能图的运动功能式为 W/CfZfXfBaCp /T 。
15.⽆论是⽅形、圆形或矩形，空⼼截⾯的刚度都⽐实⼼截⾯的⼤，圆形截⾯的抗扭刚度⽐⽅形截⾯⼤，抗弯刚度⽐⽅形截⾯⼩。
⼆、计算题：(10%)⼯件定位的三种⽅案如图所⽰,要求加⼯表⾯DB 距孔尺⼨为A,试分析计算各种定位⽅案的定位误差?哪种定位⽅案较好?解:(1)mm D 52.045sin 2/17.04.0=+=?(2)mm D 485.02/17.04.0=+=?(3)mm D 82.0)08.017.017.0(4.0=+++=?B ⽅案较好。
三、分析题：(15%)设计升降台铣床主传动系统,?=1.41,主轴转速为n=45~2000r/min ,电动机转速为min /1440r n =电。
(1)写出结构式 (2) 画出转速图1.答:⼗⼆级转速为:45r/min,63r/min,90r/min,125r/min,180r/min,250r/min,355r/min,500r/min,710r/min,1000r/min,1400r/min,2000r/min12=31×23×262.某机床主轴的转速图如图所⽰，若主轴计算转速为160r/min，要求确定各中间传动轴及各齿轮的计算转速。
机械制造装备设计(关慧贞)计算题
1、某数控车床，主轴最高转数n max ＝3000 r/min ，最低转数n min =35 r/min ，计算转速n j =180 r/min,采用直流电动机，电动机的额定转速为n d =1500 r/min ，最高转速为4000 r/min ，试设计分级变速箱的传动系统，画出其转速图。
解： R n =3000/180 =16.67 ,R d =4000/1500=2.67 , R n = R d *ΦZ-1取 Z=2 , Φ＝16.67/2.67=6.24转数图已知某机床的主轴转速为n=100~1120r/min ，转速级数Z=8，电动机转速n m =1440r/min 。
试根据机床主传动系统的设计原则，完成：1. 拟定传动系统的结构式；2. 设计转速图；3. 画出转速图。
答：1. 计算公比φ 已知：1001120=R ，Z=8 . 根据 1-=Z R ϕ, 则719.11lg 1lg lg =-=Z R ϕ, 即：φ=1.41 2．确定传动组、传动副和扩大顺序根据传动组和传动副拟定原则，可选方案有：① Z=4ⅹ2； ② Z=2ⅹ4；③ Z=2ⅹ2ⅹ2在方案①，②中，可减少一根轴，但有一个传动组内有四个传动副，增加传动轴轴向长度，所以选择方案③：Z=2ⅹ2ⅹ2根据前疏后密原则，选择结构式为： 8=21ⅹ22ⅹ243. 转速图绘制设计① 主轴各级转速为：100，140，200，280，400，560，800，1120 r/min② 确定定比传动比：取轴Ⅰ的转速值为800r/min ，则电机轴与轴 的传动比为：8.1114408000==i③ 确定各变速组最小传动比从转速点800 r/min 到100r/min 共有6格，三个变速组的最小传动线平均下降两格，按照前缓 后急的原则，第二变速组最小传动线下降2格；第一变速组最小传动线下降2-1=1格；第三变速组最小传动线下降2+1=3格。
4. 绘制转速图。
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《机械制造装备设计》复习题（2013年）考试题型：一、单项选择题10分二、填空题20分三、简答题30分四、计算题40分第一章机械制造及装备设计方法一、单项选择题1.下面哪一项不属于数字化制造支撑技术。
[ D ]A. 虚拟现实B. 计算机网络C. 快速原型D. LAF生产系统2. 下面哪一项不属于现代生产和管理技术。
[ A ]A. “刚性”生产B. 准时生产C. 快速可重组制造D. 并行工程3. 20世纪50年代末出现的人工智能技术，它不包括下列哪一项。
[ D ]。
A. 专家系统B. 人工神经网络C. 遗传算法D. 绿色制造4.下列哪一项不属于机械制造装备应满足的一般功能要求。
[ D ]。
A. 技术经济方面的要求B. 加工稳定性方面的要求C. 耐用度方面的要求D. 自动化方面的要求5. 下列哪一项不属于机械制造装备应满足的一般功能要求。
[ D ]。
A. 强度、刚度和抗振性方面的要求B. 加工稳定性方面的要求C. 耐用度方面的要求D.精密化方面的要求二、填空题6. 现代化机械制造装备向高效、高速、__高精度__方向发展。
7. 系列型谱内产品扩展的方式有___纵系列___、横系列和跨系列扩展三类。
8. 现代化机械制造装备多功能复合化、__柔性__自动化的产品称为发展的主流。
9. 系列型谱内一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品称为___纵系列___产品。
10. 现代化机械制造装备__智能__制造技术和智能化装备有了新的发展。
11. 系列型谱内采用相同的主要基础件和通用部件的不同类型产品称为__跨系列__产品。
第二章 金属切削机床设计一、单项选择题1. 机床的总体结构方案设计中，刀具只有旋转运动的运动分配式为 [ D ]。
A. T C Y Z X W p f f f /,,,/∙B. T C Y Z X W p f f f /,,/∙C. T C Y Z X W p f f f /,,/∙D. T C Y Z X W p f f f /,,/∙2. 与机床振动无直接关联的因素是[ D ]。
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《机械制造装备设计》复习题（2013年）考试题型：一、单项选择题10分二、填空题20分三、简答题30分四、计算题40分第一章机械制造及装备设计方法一、单项选择题1.下面哪一项不属于数字化制造支撑技术。
[ D ]A. 虚拟现实B. 计算机网络C. 快速原型D. LAF生产系统2. 下面哪一项不属于现代生产和管理技术。
[ A ]A. “刚性”生产B. 准时生产C. 快速可重组制造D. 并行工程3. 20世纪50年代末出现的人工智能技术，它不包括下列哪一项。
[ D ]。
A. 专家系统B. 人工神经网络C. 遗传算法D. 绿色制造4.下列哪一项不属于机械制造装备应满足的一般功能要求。
[ D ]。
A. 技术经济方面的要求B. 加工稳定性方面的要求C. 耐用度方面的要求D. 自动化方面的要求5. 下列哪一项不属于机械制造装备应满足的一般功能要求。
[ D ]。
A. 强度、刚度和抗振性方面的要求B. 加工稳定性方面的要求C. 耐用度方面的要求D.精密化方面的要求二、填空题6. 现代化机械制造装备向高效、高速、__高精度__方向发展。
7. 系列型谱内产品扩展的方式有___纵系列___、横系列和跨系列扩展三类。
8. 现代化机械制造装备多功能复合化、__柔性__自动化的产品称为发展的主流。
9. 系列型谱内一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品称为___纵系列___产品。
10. 现代化机械制造装备__智能__制造技术和智能化装备有了新的发展。
11. 系列型谱内采用相同的主要基础件和通用部件的不同类型产品称为__跨系列__产品。
第二章 金属切削机床设计一、单项选择题1. 机床的总体结构方案设计中，刀具只有旋转运动的运动分配式为 [ D ]。
A. T C Y Z X W p f f f /,,,/∙B. T C Y Z X W p f f f /,,/∙C. T C Y Z X W p f f f /,,/∙D. T C Y Z X W p f f f /,,/∙2. 与机床振动无直接关联的因素是[ D ]。
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案1-1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。
装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。
1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？柔性化精密化自动化机电一体化节材节能符合工业工程要求符合绿色工程要求1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表现在哪里？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。
在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。
组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。
1-7 对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？类型：创新设计、变型设计和模块设计1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点?系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。
优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。
2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。
3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。
4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。
5）为开展变型设计提供技术基础缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的需求。
机械制造装备设计第四版(关慧贞著)
机械制造装备设计》第四版思考题与习题答案第一章机械制造及装备设计方法1.为什么机械制造装备在国民经济发展中占有重要作用？答：制造业是国民经济发展的的支柱产业，也是科学技术发展的载体及其转化为规模生产力的工具与桥梁。
机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，装备制造业是一个国家综合制造能力的集中体现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。
2.机械制造装备与其它工业装备相比，特别强调应满足哪些要求，为什么？答：机械制造装备与其它工业装备相比应具备的主要功能中，除了一般的功能要求外，应强调柔性化、精密化、自动化、机电一体化、节材节能、符合工业工程和绿色工程的要求；更加注重加工精度方面的要求、强度、刚度和抗振性方面的要求、加工稳定性方面的要求、耐用度方面的要求、技术经济方面的要求。
3.柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表现在哪里？答：即产品结构柔性化和功能柔性化。
产品结构柔性化是指产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，只需对结构作少量的重组和修改，或修改软件，就可以快速地推出满足市场需求的，具有不同功能的新产品。
功能柔性化是指只需进行少量的调整，或修改软件可以方便地改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。
数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。
在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。
普通机床、组合机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度依次增高，其柔性表现在机床结构柔性化和功能柔性化，其中，柔性制造系统的柔性化程度最高。
4.如何解决用精密度较差的机械制造装备制造出精密度较高机械制造装备来？答：采用机械误差补偿技术或采用数字化技术分析各种引起加工误差的因素，建立误差的数学模型，将误差的数学模型存入计算机。
在加工时，由传感器不断地将引起误差的因素测出，输入计算机，算出将产生的综合误差，然而由误差补偿装置按算出的综合误差进行补偿。
机械制造装备设计习题答案关慧贞
第三章典型部件设计1.主轴部件应满足那些基本要求？答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等。
主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。
旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。
主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。
主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。
主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量，刀具的使用寿命，产生噪声。
主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。
2.主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合答：（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。
（2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。
（3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。
（4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。
3.试述主轴静压轴承的工作原理答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承，液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成。
静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。
所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。
机械制造装备设计第四版(关慧贞著)第一章答案
機械製造裝備設計》第四版思考題與習題答案第一章機械製造及裝備設計方法1.為什麼機械製造裝備在國民經濟發展中佔有重要作用？答：製造業是國民經濟發展のの支柱產業，也是科學技術發展の載體及其轉化為規模生產力の工具與橋樑。
機械製造業の生產能力主要取決於機械製造裝備の先進程度，裝備製造業是一個國家綜合製造能力の集中體現，重大裝備研製能力是衡量一個國家工業化水準和綜合國力の重要標準。
2.機械製造裝備與其它工業裝備相比，特別強調應滿足哪些要求，為什麼？答：機械製造裝備與其它工業裝備相比應具備の主要功能中，除了一般の功能要求外，應強調柔性化、精密化、自動化、機電一體化、節材節能、符合工業工程和綠色工程の要求；更加注重加工精度方面の要求、強度、剛度和抗振性方面の要求、加工穩定性方面の要求、耐用度方面の要求、技術經濟方面の要求。
3. 柔性化指の是什麼？試分析組合機床、普通機床、數控機床、加工中心和柔性製造系統の柔性化程度。
其柔性表現在哪里？答：即產品結構柔性化和功能柔性化。
產品結構柔性化是指產品設計時採用模組化設計方法和機電一體化技術，只需對結構作少量の重組和修改，或修改軟體，就可以快速地推出滿足市場需求の，具有不同功能の新產品。
功能柔性化是指只需進行少量の調整，或修改軟體可以方便地改變產品或系統の運行功能，以滿足不同の加工需要。
數控機床、柔性製造單元或系統具有較高の功能柔性化程度。
在柔性製造系統中，不同工件可以同時上線，實現混流加工。
普通機床、組合機床、數控機床、加工中心和柔性製造系統の柔性化程度依次增高，其柔性表現在機床結構柔性化和功能柔性化，其中，柔性製造系統の柔性化程度最高。
4.如何解決用精密度較差の機械製造裝備製造出精密度較高機械製造裝備來？答：採用機械誤差補償技術或採用數位化技術分析各種引起加工誤差の因素，建立誤差の數學模型，將誤差の數學模型存入電腦。
在加工時，由感測器不斷地將引起誤差の因素測出，輸入電腦，算出將產生の綜合誤差，然而由誤差補償裝置按算出の綜合誤差進行補償。
机械制造装备设计习题答案关慧贞
机械制造装备设计习题答案关慧贞第七章习题与思考题答案7-1 什么是机械加工生产线？它的主要组成类型及特点有哪些？答：机械加工生产线：在机械产品生产过程中，对于一些加工工序较多的工件，为保证加工质量、提高生产率和降低成本，往往把加工装备按照一定的顺序依次排列，并用一些输送装置与辅助装置将他们连接成一个整体，使之能够完成工件的指定加工过程的生产作业线。
机械加工生产线由加工装备、工艺装备、传送装备、辅助装备和控制系统组成。
7-2 影响机械生产线工艺和结构方案的主要因素是什么？答：影响机械生产线工艺和结构方案的主要因素：1）工件几何形状及外形尺寸；2）工件的工艺及精度要求；3）工件材料；4）要求生产率；5）车间平面布置；6）装料高度。
7-3 简述机械加工生产线的设计内容和流程？答：机械加工生产线的设计一般可分为准备工作阶段、总体方案设计阶段和结构设计阶段。
主要流程如下：1）制定生产线工艺方案，绘制工序图和加工示意图；2）拟定全线的自动化控制方案；3）确定生产线的总体布局，绘制生产线的总联系尺寸图；4）绘制生产线的工作循环周期表；5）生产线通用加工装备的选型和专用机床、组合机床的设计；6）生产线输送装置、辅助装置的选型及设计；7）液压、电气等控制系统的设计；8）编制生产线的使用说明书及维修注意事项等。
7-4 在拟定自动线工艺方案时应着重考虑哪些方面的问题？如何解决这些问题？答：（1）工件工艺基准选择：a、尽可能在生产线上采用统一的定位面，以利于保证加工精度，简化生产线的结构；b、尽可能采用已加工面作为定位基准；c、箱体类工件应尽可能采用“一面两销”定位方式，便于实现自动化，也容易做到全线采用统一的定位基面；d、定位基准应有利于实现多面加工，减少工件在生产线上的翻转次数，减少辅助设备数量，简化生产线构；e、在较长的生产线上加工材料较软的工件时，其定位销孔因多次定位将严重磨损，为了保证精度，可采用两套定位孔，一套用于粗加工，另一套用于精加工；或采用较深的定位孔，粗加工用定位孔的一半深度，精加工用定位孔的全部深度；f、定位基准应使夹压位置及夹紧简单可靠。
机械制造装备设计第四章习题答案(关慧贞)
第四章工业机器人设计思考题与习题1.工业机器人的定义是什么?操作机的定义是什么？答：我国国家标准GT/T12643—1997《工业机器人词汇》将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度操作机，能搬运物料、工件或夹持工具，用以完成各种作业"；将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。
2.工业机器人由哪几部分组成?并比较它与数控机床组成的区别.答：工业机器人由操作机、驱动单元和控制装置组成。
数控机床一般由机床本体、伺服系统和数控装置组成.二者组成的区别主要在于机械本体，机器人操作机通常由末端执行器、手腕、手臂和机座组成,而数控机床机械本体通常包含主运动部件、进给运动部件、支承部件、冷却润滑、排屑等部分。
3.工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么？它与机床主要有何相同和不同之处?答：工业机器人基本功能是提供作业所需的运动和动力，其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动,自动地实现手部作业的动作功能及技术要求.在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有如下相同之处：二者的末端执行器都有位姿变化要求；二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。
二者的主要不同之处有：机床是以直角坐标形式运动为主，而机器人是以关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低;而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低4.工业机器人的结构类型有哪几类?各种类型的特点如何？答:工业机器人的结构类型有如下四类：关节型机器人，其特点是关节一般为回转运动副，灵活性好，工作空间范围大(同样占地面积情况下），但刚度和精度较低；球坐标型机器人，其特点是按球坐标形式动作(运动）,灵活性好，工作空间范围大，但刚度、精度较差；圆柱坐标型机器人，其特点是按圆柱坐标形式动作，灵活性较好，工作空间范围较大，刚度、精度较好;直角坐标型机器人,其特点是按直角坐标形式动作，刚度和精度高，但灵活性差，工作空间范围小。
制造装备设计
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案1-1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。
装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。
1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？柔性化精密化自动化机电一体化节材节能符合工业工程要求符合绿色工程要求1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表现在哪里？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。
在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。
组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。
1-7 对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？类型：创新设计、变型设计和模块设计1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点?系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。
优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。
2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。
3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。
4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。
5）为开展变型设计提供技术基础缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的需求。
关慧贞和冯辛安主编《机械制造装备设计》第三版课后习题详细答案机械工业出版社1.doc
关慧贞和冯辛安主编《机械制造装备设计》第三版课后习题详细答案机械工业出版社1《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案1-1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。
装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。
1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？柔性化精密化自动化机电一体化节材节能符合工业工程要求符合绿色工程要求1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表现在哪里？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
数控机床、柔性制造单元或系统具有较高的功能柔性化程度。
在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。
组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。
1-7 对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？类型：创新设计、变型设计和模块设计1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点?系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。
优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。
2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。
3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。
4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。
机械制造装备设计(关慧贞)填空题
1. 生产线上常用的工艺装备包括（夹具、模具、刀具、量具）辅具、检具。
2. 组合机床总体设计的三图一卡是指（被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、机床生产率卡）。
3. 工件以粗基准和精基准平面定位，采用（锯齿头支承钉、一组支承板）作定位元件；工件以粗基准孔和精基准孔定位，采用（可胀心轴、定位销）作定位元件。
4. 在图示螺钉-压板夹紧机构中，零件1、2、3、4的作用分别是（保护压板和避免螺栓弯曲，直接压紧工件，支承压板，卸料工件时托住压板）。
5. 机床的总体方案拟定包括（掌握机床的设计依据、工艺分析、总体布局、确定主要的技术参数。
）。
6. 机床的主要技术参数包括（主参数、尺寸参数、运动参数和动力参数）。
7. 针对不同工艺要求，钻削夹具可采用（固定钻套、可换钻套、快换钻套、特殊钻套）等钻套。
8. 设计孔加工复合刀具时，合理选择结构形式应考虑哪些因素：（刀具的强度和刚度、工件加工精度及表面质量、合理的使用寿命、刃磨方便）。
9. 工件以粗基准和精基准平面定位，采用（锯齿头支承钉、一组支承板）作定位元件；工件以粗基准孔和精基准孔定位，采用（可胀心轴、定位销）作定位元件。
10. 确定机床夹具结构方案的主要内容是确定（工件的定位方案、刀具的对刀或导引方式、工件的夹紧方案）、夹具其它部分的结构型式、（夹具体的结构型式）。
11. 孔加工复合刀具设计要点包括：合理选择刀具材料、（合理选择结构、重视容屑和排屑、保证良好导向、正确确定刀具的总长）。
12. 推力轴承在主轴上的位置影响主轴的轴向精度和主轴（热变形方向和大小），设计时，一般普通机床采用（后端定位），数控机床采用（前段定位），组合机床采用（两端定位）。
13. 机床夹具设计中，常用的定位元件有：（支承钉、支承板、定位销、V形块）。
14. 机床的主传动形式有：（机械传动、液压传动、电气传动）。
15. 机床主轴组件应满足的基本要求是（旋转精度、刚度、抗振性、温升与热变形、精度保持性）16. 针对不同工件的工艺要求，拉刀的拉削方式可采用（成形式、渐成式、分块式、组合式）等形式。
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案1-1为何说机械制造装备在公民经济发展中起侧重要的作用？制造业是公民经济发展的支柱家产，也是科技技术发展的载体及使其转变为规模生产力的工具和桥梁。
装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重要装备研制能力是权衡一个国家工业化水平易综合国力的重要标准。
1-2机械制造装备与其余工业化妆备对比，特别重申应知足哪些要求？为何？柔性化精细化自动化机电一体化节材节能切合工业工程要求切合绿色工程要求1-3柔性化指的是什么？试剖析组合机床、一般机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表此刻哪里？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
数控机床、柔性制造单元或系统拥有较高的功能柔性化程度。
在柔性制造系统中，不一样工件能够同时上线，实现混流加工。
组合机床其柔性表此刻机床可进行调整以知足不一样工件的加工。
1-7对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采纳机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各样刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级库房、物料传递、机床上下料等设施。
协助装备：冲洗机和排屑装置等设施。
1-9机械制造装备设计有哪些种类？他们的实质差别是什么？种类：创新设计、变型设计和模块设计1-12哪些产品宜采纳系列化设计方法？为何？有哪些优弊端?系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零零件通用化、标准化的原则，设计出其余各样尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。
长处： 1）用较少品种规格的产品知足市场较大范围的需求。
2）能够减少设计工作量，提升设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。
3）能够压缩工艺装备的数目和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。
4）零备件的种类少，系列中的产品结构相像，便于进行产品的维修，改良售后服务质量。
机械制造装备设计习题答案关慧贞
机械制造装备设计习题答案关慧贞第六章物流系统设计习题与思考题（参考答案）1.试述物流系统设计的重要意义。
生产活动可主要概括为四个基本环节，即加工、搬运、停滞、检验，其中机床作业时间占5%左右，95%左右的时间处于储存、装卸、等待或出运状态。
要缩短生产周期，必须同时改善这四个环节，尤其是搬运和停滞。
虽然加工是制造生产价值的主作业，然而它对缩短整个系统生产周期的作用并不显着。
企业物流不合理现象普遍存在，运用现代科学技术方法，合理进行物流系统的设计，可以在不增加或少增加投资的条件下，取得明显的经济效益。
2.物流系统的组成环节有哪些？物流系统设计时应满足哪些要求？（1）物流系统的结构一般分为水平式和垂直式。
水平式生产企业物流系统由供应物流子系统、生产物流子系统和销售物流子系统组成；垂直式生产企业物流系统一般由管理层、控制层和执行层组成。
（2）a．连续性和流畅性；b. 平行性与交叉性；c. 比例性和协调性；d. 均衡性与节奏性；e. 准时性；f. 柔性和适应性。
3.料仓式和料斗式上料装置、上下料机械手各适用于什么场合？（1）料仓式上料装置适用于工件尺寸较大，且形状复杂难以自动定向的场合，主要应用于大批量及加工时间较长的工件的生产；（2）料斗式上料装置主要适用于形状简单、尺寸较小的毛坯件的上料，广泛应用于各种标准件厂、工具厂、钟表厂等大批量生产厂家；（3）上下料机械手适用于形状、尺寸特殊的工件，广泛应用于对柔性要求较高的企业。
4.料仓式和料斗式上料装置的基本组成及其主要区别是什么？（1）料仓式上料装置主要由料仓、隔料器、上料器、上料杆、下料杆等部分组成；料斗式上料装置主要由装料机构、储料机构组成，装料机构由料斗、搅拌器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器等组成，储料机构由隔离器、上料器等组成。
（2）料斗式上料装置与料仓式上料装置的主要不同点在于，后者只是将已定向整理好的工件由储料器向机床供料，而前者则可对储料器中杂乱的工件进行自动定向整理再送给机床。
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第四章工业机器人设计思考题与习题1.工业机器人的定义是什么？操作机的定义是什么？答：我国国家标准GT/T12643-1997《工业机器人词汇》将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度操作机，能搬运物料、工件或夹持工具，用以完成各种作业”；将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。
2.工业机器人由哪几部分组成？并比较它与数控机床组成的区别。
答：工业机器人由操作机、驱动单元和控制装置组成。
数控机床一般由机床本体、伺服系统和数控装置组成。
二者组成的区别主要在于机械本体，机器人操作机通常由末端执行器、手腕、手臂和机座组成，而数控机床机械本体通常包含主运动部件、进给运动部件、支承部件、冷却润滑、排屑等部分。
3.工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么？它与机床主要有何相同和不同之处？答：工业机器人基本功能是提供作业所需的运动和动力，其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。
在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有如下相同之处：二者的末端执行器都有位姿变化要求；二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。
二者的主要不同之处有：机床是以直角坐标形式运动为主，而机器人是以关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低4.工业机器人的结构类型有哪几类？各种类型的特点如何？答：工业机器人的结构类型有如下四类：关节型机器人，其特点是关节一般为回转运动副，灵活性好，工作空间范围大（同样占地面积情况下），但刚度和精度较低；球坐标型机器人，其特点是按球坐标形式动作（运动），灵活性好，工作空间范围大，但刚度、精度较差；圆柱坐标型机器人，其特点是按圆柱坐标形式动作，灵活性较好，工作空间范围较大，刚度、精度较好；直角坐标型机器人，其特点是按直角坐标形式动作，刚度和精度高，但灵活性差，工作空间范围小。
5.如何选择和确定机器人的坐标系？分析图4-5所示的PUMA机器人的坐标系是如何确定的？答：坐标系按右手定则确定。
绝对坐标系X-Y-Z，机座坐标系X0-Y0-Z0和机械接坐标系Xm-Ym-Zm的取法参考GB-T16977-1997《工业机器人坐标系和运动命名》。
关节坐标系Xi-Yi-Zi以下简明的方法确定： (1)确定基准状态—般可取机器人处于机械原点时的状态作为基准状态。
也可以取机器人各关节轴线(或大部分关节轴线)与机座直角坐标系轴线平行时的状态作为基准状态。
(2)关节坐标轴轴线位置的选取取Zi轴与i关节的运动方向一致。
对于回转关节，取Zi轴与i关节的轴线重合；对于移动关节，取Zi轴与i关节的运动方向平行(或重合)。
(3)关节坐标方向的选取采用右手坐标系，规定Xi、Zi轴的方向，Yi轴方向就自然确定了。
原则上Xi、Zi轴的正向可视方便任意选取，但应尽可能使各坐标系间的坐标变简单。
图4-5PUMA机器人的坐标系就是按上述方法确定的。
6.机器人的自由度表示什么？它与机床中的轴数和原动件是否相等？答：自由度是表示工业机器人动作灵活程度的参数，以直线运动和回转运动的独立运动数表示(一般末端执行器本身的动作不包括在内，如夹持器手爪的开合运动，因为它不影响夹持器的位姿特性)。
可以看出机器人的自由度数相当于机床的轴数，都表示运动的个数。
机器人的自由度数与原动件数目相等。
7.工业机器人的设计内容与步骤大致如何？答：（1）. 总体设计：1）基本技术参数设计。
在总体方案设计阶段首先要确定的主要参数有如下几种：用途，额定负载，工作空间，额定速度，驱动方式的选择，性能指标；2）总体方案设计包括：运动功能方案设计，传动系统方案设计，结构布局方案设计，参数设计，控制系统方案设计，总体方案评价；（2）详细设计详细设计内容包括：装配图设计、零件图设计和控制系统设计。
（3）总体评价总体设计阶段所得的设计结果，是各构件及关节的概略形状及尺寸，通过详细设计将其细化了，而且总体设计阶段尚未考虑的细节也具体化了，因此各部分尺寸会有一些变化，需要对设计进行总体评价，检测其是否能满足所需设计指标的要求。
8.机器人的运动如何用齐次坐标变换来表示？答：机器人个关节的运动是坐标运动，坐标运动可以用齐次坐标变换来表示。
机器人的运动可用运动后的坐标系相对于运动前坐标系的齐次坐标变换矩阵来表示。
9.工业机器人的位姿的含义是什么？答：是指机器人末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态。
10.如何用作业动作功能要求来描述机器人位姿？答：可用作业轨迹对末端执行器在机座坐标系或绝对坐标系下的位姿要求来表示作业动作功能要求，而末端执行器可用机械接口坐标系表示，所以对末端执行器的位姿要求可直接用机械接口坐标系与机座坐标系或绝对坐标系间的齐次变换来表示。
11.如何用关节运动来描述机器人的位姿？答：就是用机座坐标系、关节坐标系、末端执行器坐标系间的坐标关系来描述末端执行器在机座坐标系下的位姿。
12.什么是机器人正运动学解析？可以用来解决什么问题？答：已知关节运动位移变量，求作业位姿，是是机器人正运动学解析，可以用于求解机器人工作空间、进行作业功能位姿分析及机器人的轨迹解析。
13.确定机器人的工作空间有哪些方法？图4-11所示的机器人工作空间是如何确定的？答：确定机器人的工作空间的方法有解析法和作图法，图4-11所示的机器人工作空间是用作图法来确定的。
14.什么是机器人的逆运动学解析？它可以用来解决什么问题？答：已知作业位姿要求（即已知作业变量），求关节运动位移变量，是机器人的逆运动学解析。
各关节运动量的计算是机器人控制程序设计必须的。
在机器人设计中，可以根据作业位姿的极限，用逆解求出关节的运动极限，用来指导关节运动极限范围设计。
15.机器人构件的运动速度、角速度、加速度、角加速度分析方法的基本思路是什么？答：由于操作臂是由一系列连杆串联而成，每一连杆相对前一连杆运动。
根据这一结构特点，从基座开始，就可依次计算出个各个连杆的速度和角速度，加速度和角加速度。
16.进行机器人静力分析的目的是什么？分析方法的基本思路是什么？答：进行机器人静力分析的目主要有以下几点：；分析关节驱动力或力矩和与末端施加的力和力矩的关系；为分析操作臂的受力变形提供基础。
分析方法的基本思路就是列力平衡方程或采用虚功原理。
17.进行机器人动力分析的目的是什么？分析方法的基本思路是什么？答：进行机器人动力分析的目的是为了解决两方面问题即动力学正问题和动力学逆问题，动力学正问题与机器人的仿真有关，而逆问题是为了实时控制的需要，以期达到良好的动态性能。
动力学分析的基本思路是，首先采用拉格朗日方法、牛顿——欧拉方法等建立机器人手臂的动力学方程，然后根据具体问题进一步分析。
18.机器人正动力学和逆动力学解析分别用来解决什么问题？答：机器人正动力学是根据关节驱动力矩或力，计算机器人的运动（关节的位移、速度和加速度）；逆动力学解析是为了根据已知轨迹对应的关节位移、速度和加速度，求出所需要的关节力矩或力。
19.谐波减速器的工作原理是什么？特点是什么？答：谐波齿轮传动的工作原理如图4-16所示，若刚轮G为固定件，波发生器H为主动件，柔轮R为从动件。
当将波发生器装入柔轮内孔时，由于波发生器两滚子外侧之间的距离略大于柔轮内孔直径，使原为圆形的柔轮产生弹性变形成为椭圆，使其长轴两端的齿与刚轮齿完全啮合。
同时，变形后柔轮短轴两端的齿则与刚轮齿完全脱开，其余各处的齿，则视回转方向不同分别处于“啮入”或“啮出”状态，当波发生器连续回转时，啮入区和啮出区将随着椭圆长短轴相位的变化而依次变化。
于是柔轮就相对于不动的刚轮沿与波发生器转向相反的方向作低速回转，柔轮长轴和短轴相位的连续变化，使柔轮的变形在其圆周上是连续的简谐波形，因此，这种传动称为谐波传动。
若柔轮固定，刚轮从动，其工作过程完全相同，只是刚轮的转向与波发生器转向相同。
谐波减速传动装置具有传动比大、承载能力强、传动精度高、传动平稳、效率高（一般可达0.70-0.90）、体积小、重量轻等优点，已广泛用于工业机器人中。
20.机器人的驱动方式有哪些？如何选用？答：工业机器人常用的驱动方式包括电机驱动、液压、气动三种。
电机驱动方式目前额定负载在1kN以下的工业机器人中大多采用电力驱动系统。
在机器人中直流伺服电动机和步进电动机应用广泛，交流伺服电动机驱动是新近发展起来的，由于其特点已开始在机器人驱动系统中应用。
直流伺服电动机、交流伺服电动机和直接驱动电动机都采用闭环控制，通常用于位置精度和速度要求高的机器人中，步进电动机主要和于开环控制系统，一般用于位置和速度精度要求不高、价格较低的简易机器人中。
液压和气压驱动方式目前只在简易经济型、重型工业机器人和喷漆机器人(在喷漆环境中，存在易爆可燃物质；不允许使用电压超过9V的电器)中，才考虑采用液压驱动方式。
对轻负荷的搬运，上、下料点位操作的工业机器人则可以考虑采用气压驱动方式。
21.机器人手臂的设计要求是什么？答：机器人手臂的设计要求：（1）手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求。
工作空间的形状和大小与手臂的长度、手臂关节的转角范围密切相关。
（2）根据手臂所受载荷和结构的特点，合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料；如常采用空心的薄壁矩形框体或圆管以提高其抗弯刚度和扭转刚度，减轻自身的重量。
空心结构内部可以方便地安置机器人的驱动系统。
（3）尽量减小手臂重量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩，以减小驱动装置的负荷；减少运转的动载荷与冲击，提高手臂运动的响应速度。
（4）要设法减小机械间隙引起的运动误差，提高运动的精确性和运动刚度。
采用缓冲和限位装置提高定位精度。
22.机器人机座设计要求是什么？答：1) 要有足够大的安装基面，以保证机器人工作时的稳定性。
2) 机座承受机器人全部重量和工作载荷，应保证足够的强度、刚度和承载能力。
3) 机座轴系及传动链的精度和刚度对末端执行器的运动精度影响最大。
因此机座与手臂的联接要有可靠的定位基准面，要有调整轴承间隙和传动间隙的调整机构。
23.机器人手腕的设计要求是什么？答：对工业机器人手腕设计的要求有：（1）由于手腕处于手臂末端，为减轻手臂的载荷，应力求手腕部件的结构紧凑，减少其重量和体积。
为此腕部机构的驱动装置多采用分离传动，将驱动器安置在手臂的后端。
（2）手腕部件的自由度愈多，各关节角的运动范围愈大，其动作的灵活性愈高，机器人对作业的适应能力也愈强。
但增加手腕自由度，会使手腕结构复杂，运动控制加度加大。
因此，设计时，不应盲目增加手腕的自由度数。
通用目的机器手手腕多配置3个自由度，某些动作简单的专用工业机器人的手腕，根据作业实际需要，可减少其自由度数，甚至可以不设置手腕以简化结构。