机械制造装备设计期末考试试题(含答案)

2.主轴部件传动有哪几种方式，各有什么特点？
答：主轴部件传动方式主要有齿轮传动、带传动、电动机直接驱动等。主轴传动方式的选择，主要取决于主轴的转速、所传递的转矩、对运动平稳性的要求以及结构紧凑、装卸维修方便等要求。
（1）齿轮传动的特点是结构简单、紧凑，能传递较大的转矩，能适应变转速、变载荷工作，应用最广。它的缺点是线速度不能过高，通常小于12m/s，不如带传动平稳。
答:W表示工件，T表示刀具，直线运动有Zf、Xf，回转运动有Cf,主运动有Cp，进给运动有Zf、Xf、Cf,非成形运动有Ba；
若进给运动由工件完成，则运动分配式为：
W / Cf, Zf, Xf·Ba, Cp/ T。
三、图1为某机床的转速图（公比为1.41），指出：
（1）写出对应的结构式和实现所需转速的其他可能的结构式
第一扩大组变速范围: R1﹦1.412(3-1)﹦4;
第二扩大组变速范围：R2﹦1.416(2-1)﹦8。
四、图2为某机床主传动系统的转速图，如果在使用中发现主轴的4级转速1000，355，125，45（rpm）无法得到，试利用转速图分析哪对齿轮不能正常啮合。（10%）
图2
答：30：42的不正常。由主轴的4级转速1000，355，125，45（rpm）无法得到向前推断Ⅲ轴从上往下第二点和倒数第二点有问题，再往前推Ⅱ轴从图上看从上到下第二点出了问题。另外，Ⅱ轴到Ⅲ轴传动中，其他两对传动没有问题，可见问题不是出在这里。综上，Ⅰ轴到Ⅱ轴的30：42齿轮不能正常啮合。
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课程名称机械制造装备设计考试日期2013.12
专业、班级、学号姓名
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
九
十
总计一、简答题（24%）
1.金属切削机床的基本功能及其工作原理是什么？
答：金属切削机床的基本功能是：提供切削加工所必须的运动和动力。
金属切削机床的基本工作原理是：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，使工件具有要求的几何形状和尺寸。
出,不用确定)；
4.若主轴的计算转速nj = 90r/m，确定各中间传动轴及主轴上各齿轮的计算转速。
解：（1）Rn=nmax/nmin=Φz-1=1.4111=44
(2)结构式为：31×23×2621×32×2621×22×34
31×26×2321×34×2221×26×32
34×21×2223×31×2622×21×34
（2）该机床变速系统有几个变速组，各变速组的级比、变速范围（16%）
图1转速图
解：（1）分析可知转速图的对应结构式为：12﹦32×21×26；
其他结构式为：21×32×2621×22×3421×34×22
21×26×3223×31×2622×21×34
26×31×2326×21×3222×34×21
32×21×2626×31×2326×21×32
32×26×2122×34×2123×26×31
34×22×2126×32×2126×23×31
(3)由传动副前多后少，传动顺序与扩大顺序相一致的原则，最佳结构式为31×23×26转速图如下：
(4)由上一问转速图可知Ⅰ轴为710r/m，Ⅱ轴为250r/m，Ⅲ轴为355r/m
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六、试分析图3主轴部件上左端卸荷皮带轮的径向载荷传递过程，并说明其优点。（10%）
图3
答：主轴左端安装卸货皮带轮，传动的径向力直接传递到轴承座；主轴前后支承均为两个同向角接触球轴承，前后支承为背靠背安装，为速度型配置；改善主轴受力情况，减小主轴变形，提高主轴抗振性。
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五、某中型通用机床，已知主轴最高3级转速为1400，1000，710 r/m，主轴转速级数
Z = 12，n电=1440 r/m，公比Φ=1.41,要求: ( 25% )
1.写出主轴的变速范围Rn:
2.写出主变速系统的全部结构式；
3.选定最佳结构式并拟定相应的转速图(注:转速图上带轮直径、齿轮齿数用代号示
23×26×3126×32×2126×23×31
31×23×2631×26×2334×21×22
32×26×2134×22×21
（2）由图可知，该机床变速系统有3个变速组；
各变速组级比为：
基本组级比为1.41，第一扩大组为1.41²，第二扩大组为1.416
各变速组的变速范围为：
基本组变速范围：R0﹦1.411(2-1)﹦1.41；
（2）带传动的特点是依靠摩擦力传动（除同步齿形带外）、结构简单、制造容易、成本低，特别适用于中心距较大的两轴间传动。由于带有弹性，可吸振，故传动平稳，噪声小，适宜高速传动。带传动在过载时会打滑，能起到过载保护的作用。其缺点是有滑动，不能用在速比要求较准确的场合。
（3）电动机直接驱动的特点是由于主轴单元大大简化了结构，有效提高了主轴部件的刚度，降低了噪声和振动，有较宽的调速范围，有较大的驱动功率和转矩，有利于组织专业化生产，因此广泛地用于精密机床、高速加工中心和数控车床中。
3.主变速传动系设计的一般原则有哪些？
答：主变速传动系设计的一般原则有：
（1）传动副前多后少原则；
（2）传动顺序与扩大顺序相一致原则；
（3）变速组的降速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机的转速；
（4）转速图中传动比的分配。
二、功能式W / Cf, Zf, Xf, Ba, Cp/ T中，W、T表示什么？直线运动有哪些？回转运动有哪些？主运动、进给运动、非成形运动分别有哪些？若进给运动由工件完成，写出相应的运动分配式。（15%）