大工《机械制造装备设计》课程考试模拟试卷B答案

机密★启用前
大连理工大学网络教育学院
2012年2月份《机械制造装备设计》课程考试模拟试卷答案
考试形式：闭卷试卷类型：B
一、填空题（本大题共10小题，每小题4分，共40分）
1、产品结构柔性化、功能柔性化。

2、0.5、0.125。

3、运动、动力。

4、连续地变换、变速电动机、机械无级变速装置、液压无级变速装置。

5、前端、两端。

6、加工精度、强度、刚度。

7、静态刚度、动刚度、热态刚度。

8、对称、均衡、对称、均衡。

9、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，使工件具有要求的几何形状和
尺寸。

10、角接触轴承、圆锥滚子轴承、双列圆柱滚子轴承、推力轴承。

给分要点：每题4分，按空平均给分，概念类按要点酌情给分。

二、简答题（请从以下5题中任选4题回答，本大题共32分）
1、简述速度型、刚度型、刚度速度型主轴轴承配置形式的特点，并指出下图为哪种配置形式（8分）答：
1）速度型。

主轴前后轴承都采用角接触球轴承（两联或三联）。

角接触轴承具有良好的高速性能，但它的承载能力较小，因而适用于高速轻载或精密机床，如高速镗削单元、高速CNC车床等。

2）刚度型。

前轴承采用双列圆柱滚子轴承承受径向载荷，60 角接触双列推力球轴承承受轴向载荷，
后轴承采用双列圆柱滚子轴承。

这种轴承配置的主轴部件，适用于中等转速和切削负载较大、要求刚度高的机床。

如数控车床主轴、镗削主轴单元等。

3）刚度速度型。

前轴承采用三联角接触球轴承，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。

主轴的动力从后端传入，后轴承要承受较大的传动力，所以采用双列圆柱滚子轴承。

前轴承的配置特点是：外侧的两个角接触球轴承大口朝向主轴工作端，收成主要方向的轴向力；第三个角接触球轴承则通过轴套与外侧的两个轴承背靠背配置，使三联角接触球轴承有一个较大的支承跨距，以提高承受颠覆力矩的刚度。

上图为卧式铣床主轴轴承配置形式，对应于刚度速度型配置形式。

给分要点：描述速度型、刚度型、刚度速度型轴承配置形式特点给6分，指出图中所示为刚度速度型配置形式给2分，具体酌情给分。

2、请简述可靠性指标分配的概念，以及可靠性指标分配的原则。

（8分）
答：
可靠性指标分配——将系统要求的可靠度指标合理地分配到系统的各个组成单元，从而明确各组成单元的可靠性设计要求，以便在单元设计、制造、试验、验收时加以保证。

可靠性指标分配的原则：
1）对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性有把握达到较高水平的单元，可分配较高的可靠度；
2）对较简单的单元，组成单元的零部件数量少，装配容易保证质量或故障后易于修复的单元，可分
配较高的可靠度；
3）对重要的单元，该单元的失效将引起严重的后果，或该单元失效会导致全系统失效，应分配较高的可靠度；
4）对整个任务时间内需连续工作，或工作条件严酷的单元，应分配较低的可靠度。

给分要点：答对可靠性指标分配的概念给3分；答对可靠性指标分配的原则给5分，具体酌情给分。

3、 在机械制造装备设计中，模块化设计的主要优点有哪些？（8分）
答：
1） 便于用新技术设计性能更好的模块，取代原有旧的模块，提高产品的性能，组合出功能更完善、性能
更先进的组合产品，加速产品的更新换代；
2） 只需要更换部分模块，或设计制造个别模块和专用部件，便可快速满足用户提出的特殊订货要求，大
大缩短设计和供货周期；
3） 有利于采用成组加工等先进工艺，有利于组织专业化生产，既提高质量，又降低成本；
4） 模块系统中大部分部件由模块组成，设备如发生故障，只需要更换相关模块，维护修理更为方便，对
生产影响少。

给分要点：答对模块化设计的一条优点给2分，具体酌情给分。

4、 简述机械制造装备创新设计的主要步骤。

（8分）
答：
机械制造装备创新设计主要包括1）产品规划阶段；2）方案设计阶段；3）技术设计阶段；4）工艺设计阶段。

产品规划阶段的任务是明确设计任务，通常应在市场调查与预测的基础上识别产品需求，进行可行性分析，制订设计技术任务书。

具体包括需求分析、调查研究、预测、可行性分析和编制设计任务书等步骤。

方案设计阶段实质上是根据设计任务书的要求，进行产品功能原理的设计。

该阶段主要完成对设计任务的抽象、建立功能结构、寻求原理解与求解方法、初步设计方案的形成、初步设计方案的评价与筛选与确定结构原理方案等步骤。

技术设计阶段是将方案设计阶段拟定的初步设计方案具体化。

主要包括总体设计确定结构原理方案、总体设计、结构设计等阶段。

工艺设计阶段主要是进行零件工作图设计、完善部件装配图和总装配图，进行商品化设计、编制各类技术文档等。

给分要点：答出主要步骤给2分；4个步骤的特点给6分，每个步骤的特点给1.5分。

具体酌情给分。

5、 请简述进给传动系设计应满足的基本要求？（8分）
答：
1） 具有足够的静刚度和动刚度；
2） 具有良好的快速响应性，做低速进给运动或微量进给运动时不爬行，运动平稳，灵敏度高；
3） 抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声；
4） 具有足够宽的调速范围，保证实现所要求的进给量；
5） 进给系统的传动精度和定位精度要高；
6） 结构简单，加工和装配工艺性好。

给分要点：第1）-5）每项要求分别给分1.5分；第6）项要求给分0.5分。

三、 计算分析题（本大题包括2小题，共 28分）
1、 请分析下图所示的运动原理图，写出对应的运动功能式，说明各个运动所属类型、作用及工件表面的
形成方法。

（13分）
答：
图中所示为插齿机的运动原理图，对应的运动功能式为
21//f a p f W C Y Z C T
插齿机的运动特点表现为：以插齿刀上下往复运动作为主运动，插齿刀与齿坯按一定速比进行展成运
动转动。

因此往复直线运动Zp 是主运动；回转运动C f1和C f2为进给运动；直线运动Ya 为切入运动。

工件表面的形成需要三个运动：回转运动C f1和C f2组成复合运动，形成渐开线母线；直线运动Zp 形成导线。

给分要点：指出为插齿机的运动原理图给2分；写出运动功能式给4分，说明各个运动的类型给4分，阐述工件表面的形成方法给3分。

具体酌情给分。

2、 已知主轴转速级数Z=12，最低转速31.5r/min, 最高转速1400r/min ， 电机转速1440r/min 公比Φ＝
1.41，电动机轴与I 轴之间为传动带定比传动，其传动比为126/256≈1/2，是降速传动。

现有两种传动方案：a) 13612322=⨯⨯; b) 21612322=⨯⨯,请指出最佳方案及理由，并就方案b)画出传动系统图、
转速图, 并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组。

（15分）
答：
a)方案为最佳，因为满足传动顺序与扩大顺序相一致的原则。

后种方案因第一扩大组在最前面，Ⅱ轴的转速范围比前种方案大。

如两种方案Ⅱ轴的最高转速一样，后种方案Ⅱ轴的最低转速较低，在传递相等功率的情况下，受的扭矩较大，传动件的尺寸也就比前方案大。

传动轴1-Ⅱ为第一扩大组；Ⅱ-Ⅲ之间的齿轮付为基本组；Ⅲ-Ⅳ之间的齿轮组为第二扩大组。

给分要点：给出最佳方案及理由得5分，画对传动系图或转速图即可给7分，正确指出基本组、第一和第二扩大组给3分，具体酌情给分。