机械制造装备设计(2)
《机械制造装备设计》2版 习题思考题解答 第3章 主轴组件设计
第3章主轴组件设计3.1 主轴组件的基本要求是什么？它们对加工精度有何影响？答：1) 旋转精度: 瞬时旋转中心线相对于理想旋转中心线在空间位置上的偏差，，其范围就为主轴的旋转精度，主轴组件的旋转精度是指专机在空载低速转动时，在主轴前端定位面上的测得的径向圆跳动、端面圆跳动和轴向窜动值的大小。
2) 静刚度: 是指在外加载荷作用下抵抗变形的能力。
3) 抗振性: 是指机器工作时主轴组件抵抗振动、保持主轴平稳运转的能力。
4) 热变形: 是指机器工作时，因各相对运动处的摩擦和搅油等耗损而发热造成的温差，使主轴组件在形状和位置上产生的畸变。
5) 耐磨性: 是指长期地保持其原始制造精度的能力，即精度的保持性。
由于各类机械装备的工艺特点的不同，主轴组件所传递的转速、承受的工作载荷等工作条件各异，故对主轴组件的要求也各有侧重，决不能强求一律。
3.2 主轴的轴向定位有几种？各有什么特点，适用何种场合？答：主轴的轴向定位，主要由推力轴承来实现。
推力轴承的配置型式有三种：1) 前端定位推力轴承安排在前支承处。
主轴发热后向后伸长，轴前端的轴向精度较高，但前支承结构复杂（表序号1、2和5）。
2) 后端定位推力轴承安排在后支承处。
主轴受热后向前伸长，影响轴前端的轴向位置精度和刚度，但这种结构便于轴承间隙调整（表序号3）.3) 两端定位推力轴承分别安排在前后支承处。
支承结构简单，发热量小，但主轴受热，产生变形，会改变轴承间隙，影响主轴的旋转精度（表序号4、7和8）。
3.3 选择主轴材料的依据是什么？答：主轴材料的选择应根据耐磨性和热处理后变形的大小等来考虑。
因此，无需从强度、刚度角度来考虑主轴材料的选择。
3.4 为什么数控车床的前轴承常采用三联轴承组合，如何布置？为什么？答：如图所示。
数控车床主轴的前支承常采用三联轴承组合安装，即前两轴承为同向组合，接触线朝前（大口朝外），后轴承与之背靠背（反装），则支承点应在前面第一个轴承的接触线与轴线交点处，这样可以增加主轴的前支承支承宽度，缩短主轴前端悬伸量a。
机械制造装备设计复习题2及答案
2009年1月份《机械制造装备设计》复习题（二）一、选择（10分，每小题1分）1下列结构式中，符合级比规律的是 [C ]。
A. 53122312⨯⨯=B. 72123212⨯⨯=C. 61222312⨯⨯=D. 51323212⨯⨯=2齿轮、滚动轴承及其它传动元件的振动摩擦产生的噪声称为[A ]。
A.机械噪声 B. 液压噪声 C.电磁噪声 D. 空气动力噪声 3铣床的主要性能指标（第二主参数）是 [D ]。
A. 床身上的最大回转直径B. 最大的工件长度C. 工作台工作面宽度D. 工作台工作面长度4刀具是线切削刃，与工件发生线吻合，因此发生线由刀刃实现，发生线不需要刀具与工件的相对运动，该发生线的生成方法为 [ B ]。
A. 轨迹法B. 成形法C. 相切法D. 展成法5清楚的表明机床的形式和布局，规定各部件的轮廓尺寸及相互间的装配关系和运动关系，是展开各部件设计的依据，该资料称为[C ]。
A.被加工零件工序图B. 加工示意图C.机床总联系尺寸图D. 生产率计算卡 6具有良好的抗振性、工艺性和耐磨性等为特点的导轨为[A ]。
A.铸铁导轨 B. 镶钢导轨 C.有色金属导轨 D. 塑料导轨 7刀库的特点是结构简单紧凑，应用较广，容量较小，一般不超过32把刀具，指的是[A ]。
A.鼓轮式刀库 B. 链式刀库 C.格子箱刀库 D. 直线式刀库8控制阀将来自气泵的压缩空气自喷嘴通入，形成高速射流，将吸盘内腔中的空气带走而形成负压，使吸盘吸住物体，该吸盘称为[B ]。
A.挤压排气式吸盘B. 气流负压式吸盘C.真空泵排气式吸盘D. 磁吸式吸盘9在刀具识别位置上，利用光学系统将刀具的形状投影到带有许多光电元件组成的屏幕上，从而将刀具的形状变成电信号，经信息处理后存入记忆装置中，该刀具识别法称为[ C ]。
A. 非接触式磁性识别法 B. 光学纤维刀具识别 C. 图像识别技术 D. PLC 实现随机换刀10首先应用在平面多关节型（SCARA 型）装配机器人中的驱动机器人关节轴的电机是[ C ]。
机械制造装备设计课后习题答案
第二章1、机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？（p57)（1）工艺范围（2）柔性:机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力，包括空间上的柔性（功能柔性）和时间上的柔性（结构柔性）。
（3）与物流系统的可接近性:可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑）流动的方便程度。
（4）刚度:加工过程中，在切削力作用下，抵抗刀具相对与工件在影响加工精度方向变形的能力，包括静刚度、动刚度、热刚度。
（5）精度:机床的精度主要是指机床的几何精度和工作精度。
（6）噪声（7）成产率和自动化（8）成本（9）生产周期（10）可靠性(11）造型与色彩7、工件表面发生线的形成方法有哪些？(p63)1）成形法：利用成形刀具对工件进行加工的方法；2）展成法：利用工件和刀具对工件进行加工的方法；3）轨迹法：利用刀具作一定规律的运动来对工件进行加工的方法；4）相切法：利用刀具边旋转边做轨迹运动来对工件进行加工的方法。
10、机床的主运动与形状创成运动的关系如何？进给运动与形状创成运动的关系如何？(p66)11、机床上的复合运动、内联系传动链、运动轴的联动的含义及关系如何？(p65)16、分析图2-14所示各种机床的运动功能图，说明各个运动的所属类型、作用及工件加工表面的形成方法。
（p67）17、机床的传动原理如何表示？它与机床运动功能图的区别是什么？（p70)常用一些简明的符号把传动原理和传动路线表示出来，这就是传动原理图。
23、机床主传动系都有那些类型？由那些部分组成？（p89)主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分组成。
1.主传动系分类按驱动主传动的电动机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动按传动装置类型：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合按变速的连续性：分极变速传动、无极变速传动24、什么是传动组的级比和级比指数？常规变速传动系的各传动组的级比指数有什么规律性？（p92)25、主变速传动系设计的一般原则1）传动副前多后少的原则2）传动顺序与扩大顺序相一致的原则（前密后疏原则）3）变速组的变速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速103、110、113例题机床类型：中型车床。
(完整版)机械制造装备设计课后习题答案整理
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？（需要看教材确认答案）1)柔性化精密化自动化机电一体化节材节能2)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？1)柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
2)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。
1-6机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处？1)机械制造装备的机电一体化体现在：其系统和产品的通常结构是机械的，用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。
2)好处：1.对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2.对机器或机组系统工作程序的控制；3.用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。
1-7 对机械制造装备如何进行分类？1)加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
2)工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
3)仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
4)辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求？1)工业工程:是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计，改善和实施的一门科学。
机械装备制造-第二章 机械制造装备设计方法 (重点)
例：普通车床的主参数是在床身上的最大回 转直径，主要性能指标是最大的工件长度。
升降台铣床的主参数是工作台工作面的宽度、 主要性能指标是工作台工作面的长度。
摇臂钻床的主参数是最大钻孔直径，主要性 能指标是主轴中心线至立柱母线的最大距离。
3.分为四个阶段
（1）产品规划阶段 （2）方案设计阶段 （3）技术设计阶段 （4）施工设计阶段 4.缺点：需要较长的开发周期和投入较大的
开发工作量。
二、变型设计（快速满足市场要求 的变化） （重点）
1.概念：在原有产品基础上，基本工作原理和总体 结构保持不变，按一定的规律演变出各种不同的 规格参数，布局和附件的产品，扩大原有产品的 性能和功能。
2.要求：组合产品的设计应先在一定范围内不同性 能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划 分并设计出一系列模块，通过模块的组合，构成 不同类型或相同类型不同性能的产品，以满足市 场的要求。
3.原理：按系列化设计的原理进行。
结论：在机械制造装备产品有一大半属于变型 设计和组合产品，创新设计的产品只占一小 部分。但创新设计的意义不容低估，是企业 在市场竞争中取胜的必要条件。变型设计和 组合设计是在基型和模块系统的基础上进行 的。而基型和模块系统也是采用创新设计方 法完成的。
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的产品为基型， 以它为基础，运用结构典型化、零部件通 用化、标准化的原则，设计出其它各种尺 寸参数的产品，构成产品的基型系列。 2.遵循的原则：零部件通用化、标准化、结 构的典型化、产品系列化。
3. 系列化设计的优缺点
优点：P23 缺点： P23 4. 系列化设计的步骤 （1）主参数和主要性能指标的确定
《机械制造装备设计第2版》课件习题思考题解答
思考题与习题解答第1章专机总体设计1.1 专机应满足哪些基本要求？答：专机应满足下列基本要求：1) 工艺范围; 2) 加工精度; 3) 生产率和自动化程度; 4) 可靠性; 5) 操作方便、工作完全；6) 造型美观、减少污染。
1.2 专机设计的步骤是什么？答：大体上可分为以下四个阶段：1) 调查研究; 2) 总体方案设计; 3) 工作图设计; 4) 试制鉴定。
1.3 专机的总体方案设计包括哪些内容？答：具体内容如下：1) 调查研究; 2) 专机的总体布局; 3) 工艺分析; 4) 确定专机的主要技术参数。
1.4 总体布局的内容是什么？答：内容是按工艺要求决定机床所需的运动，确定机床的组成部件，以及确定各个部件的相对运动和相对位置关系，同时也要确定操纵、控制机构在机床中的配置，并作出机床的总联系尺寸图。
1.5 为何在总体方案设计中工艺分析是十分重要的？答：工艺分析首先确定该专机所采用哪一种的工艺方法，工艺方法又是多种多样的，它对机床的结构和性能的影响很大。
工艺方法的改变将导致机床的运动、传动、部件配置以及结构等产生一系列变化。
不同的工艺方法，必然会使机床的结构、运动、传动等有所不同。
因此，在总体方案设计中工艺分析就显得十分重要的。
1.6 专机的运动有哪几种类型？运动分配的原则是什么？答：按其运动的功用可分为表面成形运动和辅助运动两大类。
表面成形运动又可分为主运动和进给运动两类。
运动分配的原则应考虑下列几项：1) 简化机床的传动和结构; 2) 提高加工精度; 3) 缩小机床占地面积。
1.7 主轴转速数列有哪几种类型？分别适用于什么场合？答：主轴转速数列采用等比级数、等差级数、对数级数等类型排列。
一般情况下，在主运动系统中主轴转速采用等比级数排列; 在进给运动系统中采用按等差级数排列的数列。
1.8专机的功率确定方法有哪几种？目前常用的方法是什么？答：有3种方法：1) 类比法; 2) 实侧法; 3) 计算法。
机械制造装备设计(第2章 金属切削机床设计5-6 主轴&支承)
2.5.3 主轴部件结构设计
（二）推力轴承的位置配置型式 （2）后端配置 两个方向的推力轴承都布置在后支承处。 这类配置方案前支承处轴承较少，发热小，
温升低；但主轴受热后向前伸长，影响轴向精度。 这种配置用于轴向精度要求不高的普通精度
机床，如立铣、多刀车床等。
2.5.3 主轴部件结构设计
（二）推力轴承的位置配置型式 （3）两端配置 两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支承
2.5.3 主轴部件结构设计
（三）主轴传动件位置的合理布置
合理布置传动件在主轴上的轴 向位置，可以改善主轴的受力情况 ，减少主轴变形，提高主轴的抗振 性。
主轴上传动件轴向布置时，应 尽量靠近前支承，有多个传动件时 ，其中最大传动件应靠近前支承。
2.5.3 主轴部件结构设计
（四）主轴主要结构参数的确定 主轴前、后轴径直径D1和D2，主轴内孔直径d，主轴前端悬 伸量a和主轴主要支承间的跨距L，这些参数将直接影响主 轴旋转精度和主轴刚度。
2.5.3 主轴部件结构设计 （一）主轴部件的支承数目 也可以前、中支承为主要支承，后支承为辅助支承。
角接触 球轴承 背对背
安装
2.配置型式
（1）前端配置 两个方向的推力轴承都布置在前支承处。 这类配置方案在前支承处轴承较多，发热大， 温升高；但主轴受热后向后伸长，不影响轴向精度 ，精度高，对提高主轴部件刚度有利。 这种配置用于轴向精度和刚度要求较高的高精 度机床或数控机床。
离和主轴前端的悬伸量，传动件的布置方式，主轴组
件的制造和装配质量等。 刚度不足，影响机床的加工精 度、传动质量及工作的平稳性。
2.5.1 主轴部件应满足的基本要求
（3）抗振性：指抵抗受迫振动和自激振动的能力。 主轴振动有两种类型：
(完整版)机械制造装备设计课后习题答案整理
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？（需要看教材确认答案）1)柔性化精密化自动化机电一体化节材节能2)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？1)柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
2)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。
1-6机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处？1)机械制造装备的机电一体化体现在：其系统和产品的通常结构是机械的，用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。
2)好处：1.对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2.对机器或机组系统工作程序的控制；3.用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。
1-7 对机械制造装备如何进行分类？1)加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
2)工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
3)仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
4)辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求？1)工业工程:是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计，改善和实施的一门科学。
机械制造装备设计类型和步骤
(一)产品规划阶段
4. 可行性分析
所谓产品设计的可行性分析是指通过调查研究与预测后，
对产品开发中的重大问题应进行充分的技术经济论证，
判断是否可行。 一般包括技术分析、经济分析和社会分析三个方面。 最后应提出产品开发的可行性报告。
可行性报告一般包括如下内容：
1)产品开发的必要性，市场调查及预测情况，包括用户 对产品功能、用途、质量、使用维护、外观、价格等方 面的要求； 2)同类产品国内外技术水平，发展趋势； 3)从技术上预期产品开发能达到的技术水平； 4)从设计、工艺和质量等方面需要解决的关键技术问题； 5)投资费用及开发时间进度，经济效益和社会效益估计；
(2)技术调研 一般包括产品技术的现状及发展趋势； 行业技术和专业技术的发展趋势； 新型元器件、新材料、新工艺的应用和发展动态；竞 争产品的技术特点分析；
竞争企业的新产品开发动向；
环境对研制的产品提出的要求，如使用环境的空气、 湿度、有害物质和粉尘等对产品的要求；为保证产品 的正常运转，研制的产品对环境提出的要求等。
2．建立功能结构
总功能是表达输入 量转变成输出量的 能力。 总功能可逐级往下 分解，分解到子功 能的要求比较明确， 便于求解为止。 分功能和多级子功 能及它们之间的关 系称为功能结构。 便于了解产品中哪 些子功能重复出现， 为制订通用零部件 规范提供依据。
功能间的联系存在三 种基本结构型式： 串联结构如图2—2a 所示，又称顺序结构。 并联结构如图2—2b 所示。 环形结构如图2—2c 所示，是输出反馈为 输入的循环结构。 图2—2e则是有选择 性地进行反馈的循环 结构。
(二)方案设计阶段
4．初步设计方案的形成
(1)系统结合法 ：按功能结 构的树状结构，根据逻辑关 系把原理解结合起来。具体 方法是采用如图所示的图表。
12-9第2章部分习题解答
“机械制造装备设计”部分习题解答P52 第二章思考题与习题2.2 试述转速图的构成内容和绘制方法。
答：转速图的构成内容（p20）：等距竖线表示传动轴；等距水平线表示各轴转速；圆圈表示转速；圆点之间的连线（射线）表示传动副的传动比。
转速图的绘制方法（p26）：先写出传动结构式，确定主轴各级转速和公比，画出等距横线和竖线，确定各轴上的转速，连接这些转速即可。
2.3 试述转速图与结构网的异同之处。
（p23）答：结构网是转速图的抽象，结构网和转速图都表示传动比的关系，但结构网表示的是相对关系，不表示转速的具体数值，而转速图表示的是具体转速数值，结构网可画成对称形式，转速图并不一定是对称结构，一个结构网对应几种不同的转速图。
2.4 拟定转速图时，何谓“前密后疏”、“前多后少”、“前缓后急”的原则。
答：“前密后疏”的原则（p24）：在转速图中前面的变速组斜线间开口小（即紧密），后面的传动轴斜线间开口大（即松疏）。
“前多后少”的原则（p24）：在转速图上，将传动副较多的变速组安排在传动顺序前面，传动副较少的变速组安排在传动顺序后面。
“前缓后急”的原则（p25）：在转速图上，降速传动时将前面的变速组速比下降较缓和，后面的变速组速比下降较急切。
2.5 拟定转速图的五项原则是什么？（p23-25）答：1) 每一变速组内传动副的数目为2或者3；2) 在传动顺序上各变速组应按“前多后少”的原则排列；3) 在转速扩大顺序上应按“前密后疏”的原则；4) 各变速组的变速范围不应超过最大的变速范围；5) 合理分配传动比，降速传动采用“前缓后急”的原则，升速传动采用“前急后缓”的原则。
2.6 在等比数列传动系统中，系统总转速范围与各变速组的变速范围有什么关系？与主轴的转速级数有什么关系？答：在等比数列传动系统中，系统总转速范围R n 与各变速组的变速范围r 0, r 1, r 2, r 3……的关系是：0123=......n z R r rr r r (2.3)在等比数列传动系统中，系统总转速范围R n 与主轴的转速级数Z 的关系是：-1=Z n R ϕ (1.5)2.7 为什么在辅助运动系统中对于u max ，u min 的限制可以放宽一些？答：主传动的速比的变速范围一般为为2≤u 主≤1/4，而进给传动速比一般为2.8≤u 进≤1/5，因为进给传动系统传递功率较小、速度较低，所以进给传动的u max ，u min 的限制可以放宽一些。
机械制造装备设计课后习题第二章
2-1 机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么?工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠性、造型与色彩2-2机床设计的主要内容及步骤是什么？答：（一）总体设计：1、机床主要技术指标设计，包括工艺范围、运行模式、生产率、性能指标等。
2、总体方案设计，包括运动功能、基本参数、总体结构布局等设计。
3、总体方案综合评价与选择4、总体方案的设计修改或优化。
（二）详细设计，包括技术设计和施工设计。
（三）机床整机综合评价2-3机床的基本工作原理是什么？答：基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的尺寸和精度的几何形状。
2-4机床系列型谱的含义是什么？为了以最少的品种规格，满足尽可能多用户的不同需求，通常是按照该类机床的主参数标准，先确定一种用途最广、需要量较少的机床系列作为“基型系列”，在这系列的基础上，根据用户的需求派生出若干种变型机床，形成“变型系列”。
“基型”和“变型”构成了机床的“系类型谱”。
2-5机床的基本工作原理是什么？通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和尺寸。
2-6工件表面的形成原理是什么？答：任何一个表面都可以看成是一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。
这两条曲线（或直线）称为该表面的发生线，前者称为母线，后者称为导线。
而加工表面的发生线是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成的。
2-7 工件表面发生线的形成方法有哪些？轨迹法、成形法、相切法、展成法2-8工件表面发生线的形成方法有哪些？1、轨迹法2、成形法3、相切法4、展成法2-9机床的运动功能有哪些？1、操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具。
2、控制介质与输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置。
交互的信息通常是零件加工程序。
机械制造装备设计-第二章复习题及答案
一、填空题1、与物流系统的可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切削等）流动的方便程度。
2、机床的设计方法是根据设计类型而定，通用机床采用系列化设计方法，系列中基型产品属创新设计类型，其他属变型设计类型。
3、任何一表面都可以看作一条直线（或曲线），沿着另一条直线（或曲线）运动的轨迹，这两条直线（或曲线）称为该表面发生线，前者称为母线，后者称为导线。
4、几何精度是机床在空载条件下，在不运动或运动速度较低时机床主要独立部件的形状、相互位置或相对运动位移准确程度。
5、运动精度是指机床空载并以工作速度运动时，执行部件几何位置精度。
6、传动精度是指机床传动系统各末端执行件之间运动的协调性和均匀性。
7、重复定位精度是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。
8、机床主参数是代表机床规格大小及反映机床最大工作能力一种参数。
9、专用机床的主参数是以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示，一般参照类似的通用机床主参数系列选取。
10、是一些相互平行和垂直的格线组成，其中距离相等的一组竖线代表（各）轴，距离相等的一组水平线代表各级转速。
11、转速图中传动轴格线间转速点的连线称为传动线，表示两轴间一对传动副的传动比。
12、设计机床主变速传动系时，一般限制直齿圆柱齿轮降速最小传动比大于 1/4 ，最大升速传动比小于 2 。
13、设计机床主变速传动系时，一般限制斜齿圆柱齿轮降速最小传动比大于 1/4 ，最大升速传动比小于（或等于） 2.5 。
14、影响变速箱内各传动轴的空间布置的因素中，最主要的是变速箱的形状和尺寸的限制。
15、变速箱内各传动轴的轴向固定方法有一端和两端固定两类。
16、主变速传动系中主轴或各传动件传递全部功率的最低转速为他们的计算转速。
17、进给传动系中进给传动是恒转矩传动，各传动件的最高转速为其计算转速。
18、进给传动的转速图为前疏后密结构，即采用扩大顺序和传动顺序不一致的结构方案。
机械制造装备设计复习题及答案
机械制造装备设计复习题（一）及答案一、选择（10分，每小题1分）1．采用“消灭一切浪费”和“不断完善”，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这种制造模式被称为 [ B ]。
A. “传统模式” B. “精益生产”C. “敏捷制造”D. “并行工程”2．利用金属的塑性变形，使坯料在工具的冲击力或静压力作用下成为具有一定形状和尺寸的工件，同时使其性能和金相组织符合一定的技术要求的机床，称为[ D ]。
A. 挤压机B. 冲压机C. 轧制机D. 锻造机3．一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品，称为 [ A ]。
A. 纵系列产品B. 横系列产品C. 跨系列产品D. 基型产品4．加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的精度，称为 [ D ]。
A. 几何精度B. 运动精度C. 传动精度D. 工作精度5．具有摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近、运动灵敏度高，但抗振性差为特点的导轨是 [ C ]。
A. 滑动导轨B. 卸荷导轨C. 滚动导轨D. 动压导轨6．一个四自由度平面关节型机器人，其运动功能式为[ B ]。
A. M O //4321γγγγB. M Z O //321γγγC. M ZX O //21γγD. M XYZ O //γ7．以灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较低为特点的机器人是[ A ]。
A. 关节型机器人 B. 求坐标型机器人 C. 圆柱坐标型机器人 D. 直角坐标型机器人 8．质量小、线胀系数小、弹性模量大、刚度大，在高速下温升低的轴承为[ D ]。
A.角接触球轴承 B. 双列短圆柱滚子轴承 C.圆锥滚子轴承 D. 陶瓷滚子轴承 9．背轮机构可把变速范围扩大到最大数值为[ D ]。
A. 8 B. 32 C. 4 D. 1610．制造方便，工艺性好，但磨损后很难调整和补偿间隙，主要用于受轴向负荷为特点的导轨为： [ D ]。
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，每小题1分）1．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。
机械制造装备设计复习题及答案
机械制造装备设计复习题（一）及答案一、选择（10分，每小题1分）1．采用“消灭一切浪费”和“不断完善”，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这种制造模式被称为[ B ]。
A. “传统模式”B. “精益生产”C. “敏捷制造”D. “并行工程”2．利用金属的塑性变形，使坯料在工具的冲击力或静压力作用下成为具有一定形状和尺寸的工件，同时使其性能和金相组织符合一定的技术要求的机床，称为[ D ]。
A. 挤压机B. 冲压机C. 轧制机D. 锻造机3．一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品，称为[ A ]。
A. 纵系列产品B. 横系列产品C. 跨系列产品D. 基型产品4．加工规定的试件，用试件的加工精度表示机床的精度，称为[ D ]。
A. 几何精度B. 运动精度C. 传动精度D. 工作精度5．具有摩擦系数小，动、静摩擦系数很接近、运动灵敏度高，但抗振性差为特点的导轨是 [ C ]。
A. 滑动导轨B. 卸荷导轨C. 滚动导轨D. 动压导轨 6．一个四自由度平面关节型机器人，其运动功能式为[ B ]。
A. M O //4321γγγγB.MZ O //321γγγC.M ZX O //21γγ D. M XYZ O //γ7．以灵活性好，工作空间范围大，但刚度和精度较低为特点的机器人是[ A ]。
A. 关节型机器人B. 求坐标型机器人C. 圆柱坐标型机器人D. 直角坐标型机器人8．质量小、线胀系数小、弹性模量大、刚度大，在高速下温升低的轴承为[ D ]。
A.角接触球轴承B. 双列短圆柱滚子轴承C.圆锥滚子轴承D. 陶瓷滚子轴承 9．背轮机构可把变速范围扩大到最大数值为[ D ]。
A. 8 B. 32 C. 4 D. 1610．制造方便，工艺性好，但磨损后很难调整和补偿间隙，主要用于受轴向负荷为特点的导轨为：[ D ]。
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，每小题1分）1．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。
机械制造装备设计第二章 机床的传动设计
综上所述，转速图 可以很清楚地表示：
１、主轴各级转速的传 动路线；
２、得到这些转速所需
电机 Ⅰ a Ⅱ b Ⅲ c Ⅳ
60:30 36:36 42:42 30:42 24:48
1440 r/min 1000 710 500 355
要的变速组数目及每个
250
变速组中的传动副数目； ３、各个传动比的数值；
注意：转速图上竖直线间距均 匀并不表示各轴中心距相等， 只是为了使图面美观清晰。
ⅡⅢⅣ
1440 r/min 1000 710 500 355 250 180 125 90 63 45 3 2.1.1 .1转速图概念
(2) 各级转速的指代（主轴转速线、转速点）
2.1分级变速主传动系统设计－－2.1.1.2转速图原理
电机 Ⅰ a Ⅱ b Ⅲ
轴Ⅱ－Ⅲ间 的变速组ｂ
Ⅳ
1440 r/min
有 两 个 传 动 副 （ Pb ＝ 2 ） ， 其传动比依此为：
ib1=22/62=1/2.82=1/ 3，
36:36 42:42 30:42
24:48
1000
710
500
22:62 355
250
降速，向右下方倾斜三格
180
125
ib2=42/42=1=1/ ０，
90
等速，连线水平。
63
45
31.5
返回
2.1分级变速主传动系统设计－－2.1.1.2转速图原理
电机 Ⅰ a Ⅱ b Ⅲ c Ⅳ
轴Ⅲ-Ⅳ间 的变速组c有两 个传动副（Pc＝2），其 传动比依此为：
ic1=18/72=1/4= 1/ 4，
转速图包括一点三线：转速点，转速线，传动轴 线，传动线。
机械制造装备设计-习题解答
“机械制造装备设计”部分习题解答第一章：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?答：机械制造装备的柔性化是机床可以调整以满足不同工件加工的性能。
柔性化包括产品结构柔性化和功能柔性化.按照柔性化从高到低排列应为：普通机床、数控机床、加工中心、FMS、组合机床（专用机床)。
普通机床柔性化表现在功能多、适应性强，为功能柔性化；数控机床和加工中心改变加工程序即可适应新的需要,结构柔性化；FMS加工效率较高，改变调度和程序可适应新的需要,为结构柔性化;组合机床（专用机床）生产率高，专门设计，适应性差，基本上无柔性。
1—9 机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什么？答：机械制造装备设计类型有创新设计、变型设计和模块化设计三种类型.它们的本质区别：创新设计是一种新的理论、概念的设计,变型设计是在原设计基础上改变部分部件、参数或者结构的设计，模块化设计是采用预先设计的模块进行组合的一种设计方法.目前大多为变型设计,模块化设计缩短了新产品设计开发的时间,创新设计的产品很少。
1—15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法较为重要，为什么?答：设计的评价方法有：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、标准化评价六种。
对于机械制造装备设计，这六种评价方法按重要程度由高向低排队一般是：可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、标准化评价、技术经济评价、产品造型评价。
其原因是机械制造装备投资较大，使用周期较长。
为了保证产品质量、降低成本、提高可靠性和竞争能力，六种评价都是不可缺少的.可靠性评价对产品质量与可靠性进行评价；人机工程学评价产品设计在人机工程方面的合理性；结构工艺性评价是对产品结构便于加工制造的性能进行评价，以降低生产成本,缩短生产时间；技术经济评价综合评价产品技术的先进性和经济的合理性；标准化评价是在标准化方面对产品进行评价；而产品造型评价是对产品的外观设计的合理性和新颖性进行评价.1-17可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指标?它们之间有哪些数值上的联系？答：可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内，完成规定任务的能力。
机械制造技术装备及设计 2-1
第一章 自动和半自动车床
第二篇 高效机床
四. 自动车床的种类
自动车床种类繁多 可按自动化程度(自动、半自动)，主轴数目(单轴、 多轴)，主轴放置形式(立式、卧式); 工艺方法(横切、纵切)，加工方式(平行作业、顺 序作业)进行分类; 根据加工工件的毛坯形状、复杂程度、尺寸、生产 规模，采用不同类型的自动车床进行加工。
⑦主轴箱快进，走过 ø7mm一段。 该段不切削。
⑧主轴箱停止不动，刀架No.3切断。 切断后停留。
⑨主轴内夹料夹头张开，主轴箱后退， 第二篇 高效机床 第一章 自动和半自动车床 夹头再夹紧。
(三). 确定各工步的行程 长度
第二篇 高效机床
第一章 自动和半自动车床
(四). 选择切削用量
切削用量可根据机床说明书选取。本例选用 v=40m/min。主轴转速根据切断时的最大直径计算：
(六). 选择杠杆比和确定凸轮曲线升程
第二篇 高效机床
第一章 自动和半自动车床
(七). 确定各工步所占的凸轮角度
工步分为：工作(切削)行程工步和空行程工步 两大类。 空行程曲线应保证升程时不自锁，降程时从动杆不与凸轮 脱开。空行程曲线角度可按表2.1-2选取。
为减少空行程所占的时间，可尽量使空行程与工作行程 (或空行程与空行程)重合。
自动机床的生产效率 自动工作循环的实现
自动车床的种类
第二篇 高效机ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 第一章 自动和半自动车床
一. 自动和半自动机床的基本概念
1.自动机床
自动机床: 是指那些在调整好后无需人工参与便能自动完 成表面成形运动和辅助运动，并能自动地重复其工作循环 的机床。
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国内外先进同类产品之间的差距，提高产品的竞争能力， 进一步占领和扩大国内外市场。
第二章 机械制造装备设计方法
为了取得竞争优势，必须创建自己独有的关键技术，
使得竞争对手无法仿制，这些关键技术可以包含在产品
结构、产品的工艺、材料等各个部分。 创新设计还应通过产品试制和产品试验来验证新产 品的技术可行性；通过小批试生产来验证新产品的制造 工艺和工艺装备的可行性；一般需要较长的设计开发周
2）经验设计阶段（17世纪以后）
人们开始运用经验公式来解决设计中一些问题； 部分经验丰富的人将自己的经验或构思通过图纸记录 下来、传于他人，同时也便于用图纸对产品进行分析、 改进和提高，推动设计工作向前发展；并根据图纸组 织生产和制造。
第二章 机械制造装备设计方法
按图纸进行制造还可满足更多的人同时参加同一产
★ 设计是一种创造性活动，设计的核心是创造性， 如果没有创新，就不叫设计。
★ 设计是一种优化过程，是在给定条件下，针对 目标谋求最优解的过程。 ★ 设计是把各种先进技术转化为生产力的一种手 段，是先进生产力的代表。 ★ 设计是一种技术性、经济性、社会性、艺术性 的综合产物。 ★ 设计是为满足需求而进行的一种创造性思维活 动的实践过程。
第二章 机械制造装备设计方法
从以上这些对设计的描述中，我们可以综合来理 解设计的含义，“为了满足人类与社会的功能要求，
将预定的目标通过人们创造性思维，经过一系列规划、
分析和决策而产生载有相应的文字、数据、图形等信 息的技术文件，以
工业产品设计应具有以下特征： 1）需求特征
第二章 机械制造装备设计方法
第二节 机械制造装备设计的方法
2.1 机械制造装备设计的典型步骤
机械制造装备设计的步骤随设计类型而不同。 创新设计的步骤最典型，可划分为产品规划、方案 设计、技术设计和施工设计等四个阶段。
第二章 机械制造装备设计方法
2.1.1 产品规划阶段
企业的生产在一段时间内应是相对稳定的。为协 调企业生产要求的相对稳定性与市场需求瞬变万化的 矛盾，在产品设计前必须进行产品规划，确定新产品 的功能、技术性能和开发的日程表，保证符合市场需
第二章 机械制造装备设计方法
传统设计在信息处理、参量统计和选取、经验或状 态的存储和调用等还没有一个理想的有效方法，解算和 绘图也多用手工完成；所以不仅影响设计速度和设计质 量的提高，也难以做到精确和优化的效果。传统设计对 技术与经济、技术与美学也未能做到很好地统一，使设 计带来一定的局限性。这些都是有待于进一步改进和完 善的不足之处。
计算机辅助设计 为特征的设计方法。
第二章 机械制造装备设计方法
现代设计的新兴理论与方法主要包括：优化设计、
可靠性设计、有限元设计、动态设计、键壮设计、精
度设计、疲劳设计、相似性设计、计算机辅助设计、 工业造型设计、人机工程设计、并行工程设计、价值 工程设计、反求工程设计、模块化设计、摩擦学设计、 方案设计、功能设计、稳健设计、优势设计、模糊设 计、虚拟设计、绿色设计、智能设计等。 机械制造装备设计可分为创新设计（开发性设
学、人类工程学，以及各种艺术、实际经验和聪明才
智融合在一起，用于设计中。
第二章 机械制造装备设计方法
现代设计与传统设计
传统设计是以经验总结为基础，运用力学和数学 而形成的经验、公式、图表、设计手册等作为设计的 依据，通过经验公式、近似系数或类比等方法进行设 计。形成了一套半经验半理论的设计方法。 传统设计由于所用的计算方法和参考数据偏重于 经验的概括和总结，往往忽略了一些难解或次要的因 素，因而造成设计结果的近似性较大，也难免有不确 切和失误。
第二章 机械制造装备设计方法
4）现代设计阶段 （20世纪中期）
由于科学和技术迅速发展，对客观世界的认识不 断深入，设计工作所需的理论基础和手段有了很大进 步，特别是电子计算机技术的发展及应用，对设计工 作产生了革命性的突变，为设计工作提供了实现设计 自动化的条件。如CAD技术能得出所需要的设计计算 结果和生产图纸，一体化的CAD／CAM技术更可直接 输出记录有关信息的纸带，使用这种纸带，CNC机床 即可直接加工出所需要的零件，从而使人类设计工作 步入现代设计阶段。
设计这个词有广义和狭义两种概念。广义的概念
是指对发展过程的安排，包括发展的方向、程序、细
节及达到的目标。狭义的概念是指将客观需求转化为
满足该需求的技术系统（或技术过程）的活动。
第二章 机械制造装备设计方法
现代工业产品的设计过程，将充分运用现代科学
技术、社会学及经济学诸方面知识，以期获得质高、价
廉、有创造性的现代产品。
1.3 模块化(组合) 设计
第二章 机械制造装备设计方法
模块化设计又称组合设计，是按合同要求，选择适
当的功能模块，直接拼装成所谓的“组合产品”。进行
组合产品的设计，应首先在对一定范围内不同性能、不
同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一
系列功能模块，通过这些模块的组合，构成不同类型或
相同类型不同性能的产品，以满足市场的多方面需求。 组合产品是系列产品的进一步细化，组合产品中的模块 也应按系列化设计的原理进行。
求的产品能及时或适当超前地研制出来，投放市场，
以减少产品开发的盲目性。在产品规划阶段将综合运
用技术预测、市场学、信息学等理论和方法来解决设
计中出现的问题。
第二章 机械制造装备设计方法
1. 需求分析
产品设计是为了满足市场的需求，而市场的需求 往往是不具体的、模糊的与潜在的。
需求分析的任务是将这些需求具体化，以及明确
是通过改变或更换部分部件或结构，变参数型设计是通
过改变部分尺寸与性能参数，形成所谓的变型产品，以
扩大使用范围，满足更广泛的用户需求。适应型设计和
变参数型设计统称“变型设计”。
第二章 机械制造装备设计方法
变型产品的基本工作原理和主要功能结构与原有
产品相同，在设计和制造工艺方面是已经过了关的。
这就是变型设计之所以可以在较短时间内，高质量地
这些新兴理论与方法统称为现代设计。
第二章 机械制造装备设计方法
现代设计 不仅指设计方法的更新，也包含了新
技术的引人和产品的创新。现代设计是在传统设计基
础上发展起来的，它继承了传统设计的精华。由于传 统设计发展到现代设计有时序性和继承性，当前正处 在共存性阶段。 现代设计是以 动态分析、精确计算、优化设计、
期，投入较大的研制开发工作量。
创新设计通常应从市场调研和预测开始，明确产品
设计任务，经过产品规划、方案设计、技术设计和施工
设计等四个阶段。
第二章 机械制造装备设计方法
1.2 变型设计
为了快速满足市场需求的变化，常常采用适应型和 变参数型设计方法。这两种设计方法都是在原有产品基 础上，基本工作原理和总体结构保持不变，适应型设计
产品设计的目的是满足人类社会的需求所以设计
始于需要，没有需要就没有设计。
2）创造性特征
时代的发展，使人们的需求、自然环境、社会
环境都处于变化之中，从而要求设计者适应条件变
化，不断更新老产品，创造新产品。
第二章 机械制造装备设计方法
3）程序特征
产品的设计过程是指从明确设计任务到编制技术 文件所进行的整个设计工作的流程。设计过程一般可 分为四个主要阶段：产品规划、原理方案设计、技术 设计和施工设计。这种过程叫做设计程序。
随着科技发展，新工艺、新材料的出现，微电子技
术、信息处理技术及控制技术等新技术对产品的渗透和
有机结合，与设计相关的基础理论化和设计新方法的涌
现，都给产品设计开辟了新的途径，使产品设计跨上了
现代设计的高水平。这一时期，国际上在设计领域相继
出现了一系列有关设计学的新兴理论与方法。为了强调
对设计领域的革新，以区别于传统设计理论和方法，把
4）时代特征
设计活动受时代的物质条件、技术水平的限制， 如设计方法；设计手段、材料、制造工艺等。所以， 各种产品设计都具有时代的烙印。
第二章 机械制造装备设计方法
设计进程大致经历了如下四个阶段： 1）直觉设计阶段 （17世纪以前）
是一种人们从自然现象中直接得到启示，或全凭
人的直观感觉来完成设计工作的。
设计任务的要求。需求分析本身就是设计工作的一部
分，是设计工作的开始，而且自始至终指导设计工作
的进行。 识别需求是一个创造性的过程，只有细心观察、 不满足现状，才能发现新的需求，尤其去发现那些社 会尚没有注意到的潜在需求。
第二章 机械制造装备设计方法
需求分析包括：
1)当前用户对产品功能、技术性能、质量、
机械制造装备设计
主讲教师 李辉
机械工程学院
机械制造教研室
第二章 机械制造装备设计方 法
第一节 机械制造装备设计的类型 第二节 机械制造装备设计的方法 第三节 机械制造装备设计的评价
第二章 机械制造装备设计方法
第一节 机械制造装备设计的类型
设计是人类改造自然的基本活动之一。它与人类 的生产活动及生活紧密相关联。人类在改造自然的历 史长河中，一直从事设计活动。从某种意义上讲，人 类文明的历史，就是不断进行设计活动的历史。
第二章 机械制造装备设计方法
传统设计方法是以 静态分析、近似计算、经验
设计、手工劳动 为特征的设计方法。显然，随着现
代科学技术的飞速发展，生产技术的需要和市场的 激烈竞争，以及先进设计手段的出现，这种传统设 计方法己无法满足当今时代的要求，从而迫使设计 领域不断研究和发展新的设计方法和技术。
第二章 机械制造装备设计方法
要设计好一个现代工业产品，除需掌握现代科技 和现代设计方法外，还应了解和掌握产品开发与设计过 程的一般规律、设计程序以及程序中各阶段、步骤采用 的方法和技术。
随着科学技术和生产力的不断发展，设计科学也