机械制造装备设计 李庆余 孟广耀 考试复习总结资料

机械制造装备的组成：加工设备、工艺装备、工件输送装备、辅助装备。

第一章 金属切削机床的总体设计

1.总体设计包括：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。

2.提高动刚度的措施：（1）提高抗振性能 （2）减小热变形（3）降低噪声

3.机床的总体布局： 机床运动分配的四个原则：1）将运动分配给质量最小的零部件；2）运动分配应有利于提高工件的加工精度3）运动分配应有利于提高运动部件的刚度4）运动分配应视工件形状而定

4.尺寸参数：是指影响机床加工性能的一些尺寸。

5.尺寸参数包括：主参数 如车床的主参数是工件的最大加工尺寸。第二主参数 是主参数的补充，如卧式车床的第二主参数为最大加工工件长度。其他重要尺寸。

6.最低转速和最高转速的求法：

max min

1000min d v n π=

min

max

1000max d v n π=

min max

R n n n =

1.主轴转速数列呈等比数列的原因：设计简单，使用方便，最大相对转速损失率相等。

2.简化设计：如果机床的主轴转速数列是等比的，这个数列可分解成几个等比数列的乘积，每个子数列就是变速组。

3.级比：是两相邻的转速或两相邻的传动比之比。

4.级比指数：各因子数列的级比是公比的整数次幂，幂指数成为级比指数。

5.等比数列转速的转速通式；1

-1j n j n ϕ=;

相对转速

损失率；%100n

n -A j ⨯=n

6.最

大相对转速损失

率

：

%100)1-1(n n -1n n -A 1

j j 1j j 1max

⨯===+++ϕj n 7.运动参数： 主轴转速的合理排列

R n =ϕZ-1 按照等比数列排列 原因1）简化设计 2）使用方便，最大相对转速损失率相等

标准公比原则：1<ϕ<=2 原因1）转速从N 1到

N MAX 依次递增，故ϕ>1 2）由于公比

越大，最大

相对转速损失率A MAX 就越大，对机床劳动生产率影响就越大，需加以限制，我们按规定

A MAX <=50% 所

以1<ϕ<=2

8.公比选用原则：公比越小，最大相对转速损失率就小，但变速范围也随之变小。中型机床，公比1.26或1.41；大型重型机床，公比1.26、1.12、1.41；非自动化小型机床，公比 1.58、1.78、2；专用机床原则上不变速，可选1.12、1.26

第二章 机床的传动设计

1.例2-4 某摇臂钻床的主轴转速范围为n=25~2000r/min ，公比ϕ=1.26,主轴转速级数Z=16，试确定该传动系统。

解：该钻床的变速范围是 8025

2000

==R 需要的理论转速级数为16201lg 80

lg ' =+=

ϕ

Z 采用混合公比传动，大公比格数为

41620'=-=x ，为偶数，且小于8，则该钻床的结构为 84241222216⨯⨯⨯=+

按前密后疏的原则 8542222216⨯⨯⨯= 结构图如图2-12所示。

混合公比传动与单回曲结构相结合，能产生极大的变速范围，如

12962222324⨯⨯⨯=

第三变速组c 为变形基本组，大公比格数为8，第四变速组d 为单回曲机构，其变速范围为

129020335.62388124=⨯=⨯==+-ϕϕϕR

1.转速图的组成：一点三线；转速点，主轴转速线、传动轴线、传动线。

2.结构网：只表示传动比的相对关系，而不表示传动轴转速值大小的线图。

3.结构式：各变速组的传动副数的乘积等于主轴转速级数Z ，将这一关系按传动顺序写出数学式，级比指数写在该变速组传动副数的右下角就形成结构式。

4.级比规律：第一变速组的级比指数为1，是基本组，第二变速组的级比指数等于基本组的传动副数，是第一扩大组；第三变速组的级比指数等于基本组与第一扩大组传动副数的乘积，是第二扩大组。这种关系成为级比规律。

5.极限传动比、极限变速范围原则：一般限制最小传

动比为I min ≥1/4；直齿轮的最大传动比I max ≤2；

斜齿圆柱齿轮的最大传动比I max ≤2.5；直齿轮变

速组的极限变速范围是r=2×4=8,；斜齿圆柱齿轮变

速组的极限变速范围为r =2.5×4=10

6.三个原则： 前多后少 前缓后急 前密后疏

7.双速电动机是动力源，必须为第一变速组但级比是2，除可为混合公比传动系统中的变型基本组外，不可能是常规传动系统的基本组，只能作为第一扩大组。由于2≈1.263≈1.412

，所以传动系统的公比采用1.26时基本组的传动副数为3；公比为1.41时传动副数为2。 8.计算转速n j ：主轴或其他传动件传递全部功率的最低转速。 主轴的计算转速为 min /90min /5.315.3131

312

131r r n n Z j =⨯=⨯==--ϕϕϕ（以图2—1为例） 9.三联滑移齿轮顺利啮合的条件：Z 3-Z 2≥4滑移的最大齿轮与次大齿轮的齿数差不小于4。 10.齿轮轴向布置原则：滑移齿轮机构中，必须当一对齿轮副完全脱离啮合后，另一对齿轮才能进入啮合；为避免滑移齿轮与固定的小齿轮齿顶相撞，三联滑移齿轮的最大、次大齿轮齿数差应不小于4；为减少轴向长度，采用窄式排列，滑移齿轮应装在主动轴上，以减少滑移齿轮的质量，易于操纵。 11.一个变速组中齿轮的轴向布置：窄式排列，宽式排列，亚宽式排列。 12.相邻两个变速组齿轮的轴向排列：并行排列，交错排列，公用齿轮传动结构。 13.提高传动精度的措施：尽量缩短传动链；使尽量多的传动路线采用先缓后急的降速传动且末端传动组件要有较高的制造精度、支撑刚度，必要时采用矫正机构；升速传动，尤其是传动比大的升速传动，传动件的制造精度应高一些，传动轴组件应具有较高的支撑刚度；传动链应有较高的刚度，减少受受载后的弯曲变形。 第三章 机床主要部件设计

1.主轴的结构及材料的选择：阶梯形空心轴

2.主轴轴向定位，推力轴承配置形式的种类及特点（简图）P64：a)前端定位 推理轴承安装在前轴承内侧，

前支撑结构复杂，受力大，升温高，主轴受热膨胀向后伸长，对主轴前端位置影响较小适用于数控机床；

b)后端定位 前支撑结构简单，无轴向力影响，升温低，但主轴受热膨胀向前伸长，主轴前段轴向误差大适用

于普通机床；c)两端定位 推力轴承安装在前后两支承

内侧，前支承发热较小，两推力轴承之间的主轴受热膨胀时会产生弯曲影响机床精度，适用于钻床。 3.支撑轴的结构设计： 1）在满足工艺要求前提下，应尽量减小壁厚 2）承受一个方向弯矩为主的支撑

件，其截面形状应为矩形；承受弯扭组合作用的支撑件，截面形状为方形；承受纯扭矩的支撑件，其截面应为圆环形 3）应尽量把支撑件做成封闭形状 4.提高支撑件静刚度的措施：1）隔板和加强肋： 联接外壁之间的内壁称为隔板，又称肋板 隔板的作用是将局部载荷传递给其他壁板，从而使整个支撑件能比

较均匀的承受载荷；加强肋的主要用途是加强局部刚度和减少薄壁震动 2）支撑件开孔后的刚度补偿

3）提高接触刚度

5.导轨设计 ：需限制运动轨迹外的五个自由度 功用：支持并引导运动部件沿一定的轨迹运动还承受其支撑的运动部件和工件或刀具的质量及切削力 三角形和矩形导轨的组合兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点 应满足的要求1）导向精度2）精度保持性3）刚度4）低速运动平稳性5）结构简单，工艺性好

6.导轨间隙的调整：1）辅助导轨副间隙调整，用压板2）矩形导轨和燕尾形导轨的间隙调整，用镶条来调整侧面间隙

7.爬行现象：爬行是一种摩擦自激振动，原因是摩擦面上动摩擦因数小于静摩擦因数，且动摩擦因数随滑移速度的增加而减小以及传动系统的弹性变形

8.措施：减少静动摩擦因数之差，改变 动摩擦因数随速度变化的特性，提高传动系统的刚性，尽量减少动导轨及工作台的质量

9.滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法种类和特点：1）垫片调隙式 构造简单、可靠性好、刚度高以及装卸方便，但调整复杂；螺纹调隙式 结构紧凑，调整方便，但双螺母调整间隙不很精确；齿差调隙式 调整精确，但结构尺寸大，调整装配比较复杂。2）单螺母结构调整（增大钢球直径）