《机械制造装备设计》课程考试模拟试卷及答案

2012年9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：A

一、填空题（本大题共10小题，每小题4分，共40分）

1、工件表面的形成原理是：通过机床上刀具与工件的相对运动而形成。

主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动件转速较高，传递的转矩较小，尺寸小一些；反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在制定主变速传动系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小一些，以便节省变速箱的造价，减少变速箱的外形尺寸。

2．传动顺序与扩大顺序相一致的原则

变速组的扩大顺序与传动顺序一致，即基本组在最前面，依次为第一扩大组，第二扩大组，各变速组

的变速范围逐渐扩大。

如果不满足该原则，则在传递相同功率的情况下，受的转矩更大，传动件的尺寸更大，从而影响变速

箱的造价和外形尺寸。

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

从电动机到主轴之间的总趋势是降速传动，在分配各变速组传动比时，为使中间传动轴具有较高的转速，以减少传动件的尺寸，前面的变速组降速要慢些，后面变速组降速要快些，也就是min min min a b c u u u ≥≥。但是，中间轴的转速不应过高，以免产生振动、发热和噪声。通常，中间轴的最高转速不超过电动机的转速。 给分要点：答出3个基本原则给4分，3个基本原则的描述给4分，具体酌情给分。 2、机床主传动系的传动方式主要有哪两种？其各自的特点是什么？ 答：主要有集中传动方式和分离传动方式 1．集中传动方式

1）主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内，称为集中传动方式。

2）通用机床中多数机床的主变速传动系都采用这种方式。适用于普通精度的大中型机床，结构紧凑，便于实现集中操纵，安装调整方便。缺点是运转的传动件在运转过程中所产生的振动、热量，会使主轴产生变形，使主轴回转中心线偏离正确位置而直接影响加工精度。 2．分离传动方式

1）主传动系中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，然后通过带传动将运动传到主轴箱的传动方式，称为分离传动方式。

2）特点是变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传给或少传给主轴，从而减少主轴的振动和热变形，有利于提高机床的工作精度。运动由皮带经齿轮离合器直接传动，主轴传动链短，使主轴在高速运转时比较平稳，空载损失小；当主轴需作低速运转时，运动则由皮带轮经背轮机构的两对降速齿轮传动后，转速显著降低，达到扩大变速范围的目的。

给分要点：答出两种方式给4分，答出两种方式的特点给4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？ 答：

（1） 便于用心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。

给分标准：每点2分。

三、分析题（本大题共3小题，各小题分别为10分、10分、16分，共36分）

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。

给分标准：公式给出正确，计算结果正确，可酌情给至6分，转速图为4分。

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

2、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。

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。

上图为高度CNC 车床的主轴轴承配置形式，对应于速度型配置形式。

给分要点：总分10分，指出图中所示为速度型配置形式给3分，描述速度型、刚度型、刚度速度型轴承配置形式特点给7分，具体酌情给分。

3、下图为多刀半自动车床的主变速传动系图，请据此写出该主传动系的结构式，画出转速图，分析具有多速电机的主变速传动系的特点，并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组。

答：多刀半自动车床采用双速电动机，电动机变速范围为2，转速级数共8级。公比1．41，其结构式为

4122228⨯⨯=

电变速组作为第L 扩大组，I 一Ⅱ轴间的变速组为基本组，传动副数为2，Ⅱ一Ⅲ轴间变速组为第二扩大组，传动副数为2，可简化机床的机械结构，使用方便，并可在运转中变速，适于半自动、自动机床及普通机床。缺点是当电动机在高速时，没有完全发挥其能力。

给分要点：答出结构式给3分，画出转速图给8分，正确指出基本组、第一和第二扩大组给3分， 答对多速电机的主变速传动系的特点给2分，具体酌情给分。 选择