机械制造装备设计第二章习题答案关慧贞
关慧珍《机械制造装备设计》考试重点复习资料教程文件
一、填空题：1.机械制造装备创新设计的步骤可划分为产品规划、方案设计、技术设计和工艺设计等四个阶段。
P172.可靠性预测是对新产品设计的可靠性水平进行评估，计算出产品或其零部件可能达到的可靠性指标。
P383.机床的柔性包括空间上的柔性和时间上的柔性。
P574.变速组的级比是指主动轴上同一点传往从动轴相邻两传动线的比值。
P925.机床控制系统可分为时间控制、程序控制、数字控制、误差补偿控制和自适应控制。
P1296.支承件的主要功能是保证机床各零部件之间的相互位置和相对运动精度。
P1617.机器人的机械结构类型特征，用它的结构坐标形式和自由度数表示。
P2238.伺服电动机驱动单元一般由伺服电动机、传感器、减速器和制动器组成。
P2389.可调整夹具的调整方式可分为调节式、更换式、综合式和组合式。
P30710.铣床夹具可分为直线进给式、圆周进给式和仿形进给式三类。
P3211、机械制造装备设计的评价，包括: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。
P32-542、机床的总体方案拟定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。
P75-793、机床的主要技术参数包括（主参数）、（尺寸参数）、（运动参数）、（动力参数）。
P794、机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块设计等三大类型。
5.机床振动分为：受迫振动、自激振动和自由振动。
6.机床精度分为：1.几何精度；2.运动精度；3.传动精度；4.定位精度和重复定位精度；5.工作精度；6.精度保持性。
7、机床热变形对精度的影响大体分角度变化、工作台等部件运动的直线性及线性位移变化三类。
定义：由于机床各部位的温升不同，不同材料的热膨胀系数不同，机床各部分材料产生的热膨胀量也就不同，导致机床床身、主轴和刀架等构件产生变形，称之为机床热变形。
8、.机床的无级变速装置有三大类;变速电机、机械无级变速装置、液压无级变速装置。
机械制造装备设计(关慧贞)简答题
1、何谓夹具的对定？包括哪几个方面？为什么使用夹具加工工件时，还需要解决夹具的对定问题？1. 夹具与机床连接时使夹具定位表面相对机床主轴（或刀具）、机床运动导轨有准确的位置和方向的过程称为夹具的对定。
2．夹具的对定包括三个方面：一是夹具在机床上的定位，即夹具对切削成形运动的定位；二是夹具的对刀，即夹具对刀具的对准；三是分度和转位定位，即夹具对加工位置的定位。
3．使用夹具加工工件时，只有首先保证夹具在机床上的对定要求，其对定误差要小于工件的允许误差，才能使工件在夹具中相对刀具及成形运动处于正确位置，即夹具定位。
从而保证工件的加工尺寸精度和相互位置加工精度。
2、铣床专用夹具主要由哪几个部件组成。
现要设计一个铣削传动轴的外圆轴向不通键槽夹具，试问需要采用怎样的定位方案，限制工件的哪些自由度？画简图示意，夹具采用什么型式的对刀块？夹具如何在机床上对定。
铣床夹具主要由夹具体、定位装置、夹紧装置、对刀装置、夹具定位键等组成。
设计铣削传动轴轴向不通键槽的专用夹具，应采用传动轴外圆为主要定位基准，一端面为第二定位基准。
以长V 形块与轴外圆接触，限制2个移动和2个转动自由度，以一个支承钉与轴端面接触，限制1个移动自由度。
画示意图。
见教材选择对刀装置和对定装置。
3、组合机床中具有哪些动力部件，能实现机床的什么运动？动力部件的主要参数及选择原则是什么？1. 组合机床的动力部件包括动力滑台及其相配套使用的动力箱和各种单轴切削头，如铣削头、钻削头、镗孔车端面孔。
2. 加工时，动力箱由电动机驱动，带动多轴箱驱动刀具主轴作旋转主运动。
动力滑台带动刀具主轴作直线进给运动。
3．动力部件的主要参数是包括驱动动力箱的电动机功率，动力滑台的轴向进給力、进給速度和进給行程。
切削功率 根据各刀具主轴的切削用量，计算出总切削功率，再考虑传动效率或空载功率损耗及载荷附加功率损耗，作为选择主传动用动力箱的电动机型号和规格。
进给力 根据确定的切削用量计算出各主轴的轴向切削合力∑F ， 以∑F < F 进 来确定动力滑台的型号和规格。
机械制造装备设计（关慧贞）习题
机械制造装备设计（关慧贞）习题1.钻床的主运动参数为主轴的转速 ,品的主参数应尽可能采⽤优先数系。
2.辅助⽀承和可调⽀承的区别辅助⽀承起定位作⽤,可调⽀承不起定位作⽤。
3.产品系列化设计的”三化”是指系列化、标准化、通⽤化。
4.磨床的主运动是指砂轮的回转运动。
5.主轴的变速范围是指主轴的最⼤转速与最⼩转速的⽐值。
6.有级变速主轴转速⼀般按等⽐级数排列。
7.进给系统中,各传动件的计算转速是最⾼转速。
8.机床⽀承件常⽤的材料是铸铁。
9. 设计分级变速箱时,变速箱公⽐取⼤于电动机的恒功率调速范围,变速箱结构简单 ,主传动系功率特性图缺⼝。
10.专⽤机床夹具⾄少必须由定位装置、夹紧装置和底座三个基本部分组成。
11. 在夹具中采⽤偏⼼轮夹紧⼯件⽐⽤螺旋压板夹紧⼯件的动作快，但其⾃锁性要⽐后者差。
12.料仓式上料装置的基本组成是料仓,隔料器,上料器,上料杆和卸料杆。
13.在选择机床主轴滚动轴承时,后轴承精度常⽐前轴承精度低。
14.磨床运动功能图的运动功能式为 W/CfZfXfBaCp /T 。
15.⽆论是⽅形、圆形或矩形，空⼼截⾯的刚度都⽐实⼼截⾯的⼤，圆形截⾯的抗扭刚度⽐⽅形截⾯⼤，抗弯刚度⽐⽅形截⾯⼩。
⼆、计算题：(10%)⼯件定位的三种⽅案如图所⽰,要求加⼯表⾯DB 距孔尺⼨为A,试分析计算各种定位⽅案的定位误差?哪种定位⽅案较好?解:(1)mm D 52.045sin 2/17.04.0=+=?(2)mm D 485.02/17.04.0=+=?(3)mm D 82.0)08.017.017.0(4.0=+++=?B ⽅案较好。
三、分析题：(15%)设计升降台铣床主传动系统,?=1.41,主轴转速为n=45~2000r/min ,电动机转速为min /1440r n =电。
(1)写出结构式 (2) 画出转速图1.答:⼗⼆级转速为:45r/min,63r/min,90r/min,125r/min,180r/min,250r/min,355r/min,500r/min,710r/min,1000r/min,1400r/min,2000r/min12=31×23×262.某机床主轴的转速图如图所⽰，若主轴计算转速为160r/min，要求确定各中间传动轴及各齿轮的计算转速。
机械制造装备设计第2章习题解答
《机械制造装备设计》第3版第二章习题参考答案2-1 何谓转速图中的一点三线？机床的转速图表示什么？转速图包括一点三线：转速点，主轴转速线，传动轴线，传动线。
⑴转速点 主轴和各传动轴的转速值，用小圆圈或黑点表示，转速图中的转速值是对数值。
⑵主轴转速线 由于主轴的转速数列是等比数列，所以主轴转速线是间距相等的水平线，相邻转速线间距为ϕlg 。
⑶传动轴线 距离相等的铅垂线。
从左到右按传动的先后顺序排列，轴号写在上面。
铅垂线之间距离相等是为了图示清楚，不表示传动轴间距离。
⑷传动线 两转速点之间的连线。
传动线的倾斜方式代表传动比的大小，传动比大于1，其对数值为正，传动线向上倾斜；传动比小于1，其对数值为负，传动线向下倾斜。
倾斜程度表示了升降速度的大小。
一个主动转速点引出的传动线的数目，代表该变速组的传动副数；平行的传动线是一条传动线，只是主动转速点不同。
转速图是表示主轴各转速的传递路线和转速值，各传动轴的转速数列及转速大小，各传动副的传动比的线图。
2-2 结构式与结构网表示机床的什么内容？只表示传动比的相对关系，主轴转速的传递路线，而不表示传动轴（主轴除外）转速值大小的线图称为结构网。
结构式是结构网的数学表达式或等比数列变速系统原理数学表达式。
2-3等比传动系统中，总变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？总变速范围为R r r r r j P P P P Z J ===--01211012ΛΛϕϕ2-4 等比传动系统中，各变速组的级比指数有何规律？ 第j 扩大组的级比指数为x P P P P j j =-0121Λ()2-5 拟定转速图的原则有哪些？ 1． 极限传动比、极限变速范围原则 一般限制最小传动比为min i ≥1/4；为减少振动，提高传动精度，直齿轮的最大传动比i max≤2，斜齿圆柱齿轮max i ≤2.5；直齿轮变速组的极限变速范围是842=⨯=r斜齿圆柱齿轮变速组的极限变速范围为1045.2=⨯=r2． 确定传动顺序及传动副数的原则从传动顺序来讲，应尽量使前面的传动件多一些。
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元可靠性的预测。（P39） 此外要将系统可靠性指标合理分配到各组成单元中，明确各组成单元的可靠性设计要求。（P42）
第二章：
2-4 机床系列型谱含意是什么？ 答：先选择用量大的机床为“基型系列”，然后在此基础上派生出若干“变型系列”，基型和变型
2-18 机床运动分配式的含义是什么？（P70） 答：运动分配式：带有接地符号“·”符号的运动功能式。一个运动功能式可能有几种运动分配式。 如铣床运动功能式 W /Xf, Zf, Yf, Cp /T，可能有下列 4 种运动分配式： ①W /·Xf, Zf, Yf, Cp/ T ②W /Xf·Zf, Yf, Cp/ T ③W /Xf, Zf·Yf, Cp/ T ④W /Xf, Zf, Yf·Cp/ T
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。 衡量指标有：可靠度 R(t)、累计失效概率 F(t)、失效率、平均寿命和平均无故障工作时间、可靠寿
命、维修度、修复率、平均修复时间等（P37-38）。 它们之间的主要联系：F(t)=1-R(t)。
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；
1
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。
2-20 机床的主参数及尺寸运动参数根据什么确定？（P80-81） 答：对于通用机床，机床的主参数及尺寸参数主要根据国家标准 GB/T 15375-1994 确定。对于专用
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《机械制造装备设计》复习题（2013年）考试题型：一、单项选择题10分二、填空题20分三、简答题30分四、计算题40分第一章机械制造及装备设计方法一、单项选择题1.下面哪一项不属于数字化制造支撑技术。
[ D ]A. 虚拟现实B. 计算机网络C. 快速原型D. LAF生产系统2. 下面哪一项不属于现代生产和管理技术。
[ A ]A. “刚性”生产B. 准时生产C. 快速可重组制造D. 并行工程3. 20世纪50年代末出现的人工智能技术，它不包括下列哪一项。
[ D ]。
A. 专家系统B. 人工神经网络C. 遗传算法D. 绿色制造4.下列哪一项不属于机械制造装备应满足的一般功能要求。
[ D ]。
A. 技术经济方面的要求B. 加工稳定性方面的要求C. 耐用度方面的要求D. 自动化方面的要求5. 下列哪一项不属于机械制造装备应满足的一般功能要求。
[ D ]。
A. 强度、刚度和抗振性方面的要求B. 加工稳定性方面的要求C. 耐用度方面的要求D.精密化方面的要求二、填空题6. 现代化机械制造装备向高效、高速、__高精度__方向发展。
7. 系列型谱内产品扩展的方式有___纵系列___、横系列和跨系列扩展三类。
8. 现代化机械制造装备多功能复合化、__柔性__自动化的产品称为发展的主流。
9. 系列型谱内一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品称为___纵系列___产品。
10. 现代化机械制造装备__智能__制造技术和智能化装备有了新的发展。
11. 系列型谱内采用相同的主要基础件和通用部件的不同类型产品称为__跨系列__产品。
第二章 金属切削机床设计一、单项选择题1. 机床的总体结构方案设计中，刀具只有旋转运动的运动分配式为 [ D ]。
A. T C Y Z X W p f f f /,,,/∙B. T C Y Z X W p f f f /,,/∙C. T C Y Z X W p f f f /,,/∙D. T C Y Z X W p f f f /,,/∙2. 与机床振动无直接关联的因素是[ D ]。
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《机械制造装备设计》复习题（2013年）考试题型：一、单项选择题10分二、填空题20分三、简答题30分四、计算题40分第一章机械制造及装备设计方法一、单项选择题1.下面哪一项不属于数字化制造支撑技术。
[ D ]A. 虚拟现实B. 计算机网络C. 快速原型D. LAF生产系统2. 下面哪一项不属于现代生产和管理技术。
[ A ]A. “刚性”生产B. 准时生产C. 快速可重组制造D. 并行工程3. 20世纪50年代末出现的人工智能技术，它不包括下列哪一项。
[ D ]。
A. 专家系统B. 人工神经网络C. 遗传算法D. 绿色制造4.下列哪一项不属于机械制造装备应满足的一般功能要求。
[ D ]。
A. 技术经济方面的要求B. 加工稳定性方面的要求C. 耐用度方面的要求D. 自动化方面的要求5. 下列哪一项不属于机械制造装备应满足的一般功能要求。
[ D ]。
A. 强度、刚度和抗振性方面的要求B. 加工稳定性方面的要求C. 耐用度方面的要求D.精密化方面的要求二、填空题6. 现代化机械制造装备向高效、高速、__高精度__方向发展。
7. 系列型谱内产品扩展的方式有___纵系列___、横系列和跨系列扩展三类。
8. 现代化机械制造装备多功能复合化、__柔性__自动化的产品称为发展的主流。
9. 系列型谱内一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品称为___纵系列___产品。
10. 现代化机械制造装备__智能__制造技术和智能化装备有了新的发展。
11. 系列型谱内采用相同的主要基础件和通用部件的不同类型产品称为__跨系列__产品。
第二章 金属切削机床设计一、单项选择题1. 机床的总体结构方案设计中，刀具只有旋转运动的运动分配式为 [ D ]。
A. T C Y Z X W p f f f /,,,/∙B. T C Y Z X W p f f f /,,/∙C. T C Y Z X W p f f f /,,/∙D. T C Y Z X W p f f f /,,/∙2. 与机床振动无直接关联的因素是[ D ]。
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案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？柔性化精密化自动化机电一体化节材节能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？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
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。
1-7 对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？类型：创新设计、变型设计和模块设计1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点?系列化设计方法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产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。
优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。
2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。
3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。
4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。
5）为开展变型设计提供技术基础缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的需求。
机械制造装备设计第四版(关慧贞著)
机械制造装备设计》第四版思考题与习题答案第一章机械制造及装备设计方法1.为什么机械制造装备在国民经济发展中占有重要作用？答：制造业是国民经济发展的的支柱产业，也是科学技术发展的载体及其转化为规模生产力的工具与桥梁。
机械制造业的生产能力主要取决于机械制造装备的先进程度，装备制造业是一个国家综合制造能力的集中体现，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。
2.机械制造装备与其它工业装备相比，特别强调应满足哪些要求，为什么？答：机械制造装备与其它工业装备相比应具备的主要功能中，除了一般的功能要求外，应强调柔性化、精密化、自动化、机电一体化、节材节能、符合工业工程和绿色工程的要求；更加注重加工精度方面的要求、强度、刚度和抗振性方面的要求、加工稳定性方面的要求、耐用度方面的要求、技术经济方面的要求。
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：即产品结构柔性化和功能柔性化。
产品结构柔性化是指产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，只需对结构作少量的重组和修改，或修改软件，就可以快速地推出满足市场需求的，具有不同功能的新产品。
功能柔性化是指只需进行少量的调整，或修改软件可以方便地改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。
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。
普通机床、组合机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度依次增高，其柔性表现在机床结构柔性化和功能柔性化，其中，柔性制造系统的柔性化程度最高。
4.如何解决用精密度较差的机械制造装备制造出精密度较高机械制造装备来？答：采用机械误差补偿技术或采用数字化技术分析各种引起加工误差的因素，建立误差的数学模型，将误差的数学模型存入计算机。
在加工时，由传感器不断地将引起误差的因素测出，输入计算机，算出将产生的综合误差，然而由误差补偿装置按算出的综合误差进行补偿。
机械制造装备设计第4版教学课件ppt作者关慧贞第二章金属切削机床设计
2.1.2 机床模块化设计方法
选配具有不同 性能的，可以 互换选用的模 块
关键： a. 模块接合
部设计 b. 模块快速
配.2 金属切削机床设计的基本理论
（一） 机床的运动学原 理
工件的加工，就是通过刀具相对工件的运动来完成的。
机床运动学是研究、分析和实现机床期望的加工功能所需 要的运动功能配置。
外圆磨床 最大磨削直径
第2主参数 工件最大长度 最大跨距 工作台工作面长度 最大磨削长度
2.1.1 机床设计应满足的基本要 求 • 2.机床的柔性：适应加工对象变化的能力。
• 3.与物流系统的可接近性：机床与物流系统之间进行物流（工 件、刀具、切屑等）流动的方便程度。
• 4.机床的刚度：加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相 对于工件在影响加工精度方向变形的能力。包括静态刚度、动 态刚度、热态刚度。
1) 温度控制技术 热平衡结构设计技术 基础部件温度控制 关键部件温度控制
滑台
立柱
底座
机床热变形及其补偿技术的研究
1) 温度控制技术 热平衡结构设计技术 基础部件温度控制 关键部件温度控制
中空丝杆冷 却技术已得
到应用
4.3 机床热变形及其补偿技术的研究
机床热变形及其补偿技术的研究
2) 实时热补偿技术
机床在大空调厂房中，早、中、晚温度变化梯度较大，机床从冷却到 全热态过程中，机床的 坐标系原点存在漂移；钢件材料的热线张系数 和铝材料相差较大 (c) 解决方案 稳定机床工作的环境温度，搭建了二次恒温空调间，在加工前数小时 预热后不停机连续加工到完成，工件实测误差控制到0.05mm以内
机床热变形及其补偿技术的研究
笛卡尔直角坐标系
机械制造装备设计(关慧贞)分析题
1、在如图所示零件上铣槽，要求保证尺寸 014.054-和槽宽12h9。
现有三种定位方案，如图 b 、c 、d 所示，试计算三种方案的定位误差，从中选出最优方案。
解 1）分析 键宽尺寸，由铣刀的相应尺寸来保证。
槽底位置尺寸540-0.14的加工误差，在三种定位方案中不同。
方案 b 、c 产生基准位移误差Δj . y （b ）、Δj . y （c ）和基准不重合误差Δj . b （b ）、Δj . b （c ）；方案 d 的定位基准与设计基准重合，Δ j . b （d ）=0。
2）计算误差 已知工件内孔的T D = 0.03mm ，工件外径的T d = 0.10mm ，心轴的T d1 = 0.02mm ，工件的δ54=0.14mm 。
方案b 的定位误差方案c 的定位误差方案d 的定位误差3）比较、判断 根据计算得：因 而且 )(.)(.b w d d w d ∆<∆，故方案d 是能满足加工要求的最优方案。
2、七、如图所示工件的定位方式，已知工件直径2.0090+=ΦD mm ，3.0035+=B mm ，25.0040+=A mm ，045=α，试计算、分析此定位方案能否满足加工尺寸A 的精度要求。
若不能，应怎样改进，画图示意改进方法。
（15分）1）. 误差分析及计算 此定位方式属多基准定位。
直接求出定位过程中一批工件工序基准在工序尺寸A 方向上的最大位置变动量，即为尺寸A 的定位误差 △D,W 。
见图，当工件直径D 和B 均为最小值时，工序基准处于最低位置O 1，当工件D 和B 均为最大时，工序基准处于最高位置O 2，定位误差△D,W 为O 1O 2在工序尺寸方向的投影OO 2。
则：mm 44.045sin 22.0453.0sin 2450003232,=+⨯=+⨯=+==∆tg tg OOOO OO DB W D αδδmm 021.0)145sin 1(210.0)12sin 1(20)b (.)b (.=-=-=∆=∆αd y j w d T 0)(.)d (.=∆=∆d b j w d mm075.0210.0203.002.0221)c (.)c (.)c (.=++=++=∆+∆=∆d D d b j y j w d T T T )(.)(.)(.c w d b w d d w d ∆<∆<∆mm,047.014.03131)54(=⨯=δ,31)54()(.δ<∆b w d2）. 判断 由于δA =0.25mm ，△D,W >δA ，所以不能满足尺寸A 的加工要求。
关慧贞和冯辛安主编《机械制造装备设计》第三版课后习题详细答案机械工业出版社1.doc
关慧贞和冯辛安主编《机械制造装备设计》第三版课后习题详细答案机械工业出版社1《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案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？柔性化精密化自动化机电一体化节材节能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？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
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。
1-7 对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。
辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？类型：创新设计、变型设计和模块设计1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点?系列化设计方法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产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。
优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。
2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。
3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。
4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案1-1为何说机械制造装备在公民经济发展中起侧重要的作用？制造业是公民经济发展的支柱家产，也是科技技术发展的载体及使其转变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，重要装备研制能力是权衡一个国家工业化水平易综合国力的重要标准。
1-2机械制造装备与其余工业化妆备对比，特别重申应知足哪些要求？为何？柔性化精细化自动化机电一体化节材节能切合工业工程要求切合绿色工程要求1-3柔性化指的是什么？试剖析组合机床、一般机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。
其柔性表此刻哪里？柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
数控机床、柔性制造单元或系统拥有较高的功能柔性化程度。
在柔性制造系统中，不一样工件能够同时上线，实现混流加工。
组合机床其柔性表此刻机床可进行调整以知足不一样工件的加工。
1-7对机械制造装备如何进行分类？加工装备：采纳机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各样刀具、模具、夹具、量具等工具。
仓储运输装备：各级库房、物料传递、机床上下料等设施。
协助装备：冲洗机和排屑装置等设施。
1-9机械制造装备设计有哪些种类？他们的实质差别是什么？种类：创新设计、变型设计和模块设计1-12哪些产品宜采纳系列化设计方法？为何？有哪些优弊端?系列化设计方法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产品为基型，运用结构典型化、零零件通用化、标准化的原则，设计出其余各样尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。
长处： 1）用较少品种规格的产品知足市场较大范围的需求。
2）能够减少设计工作量，提升设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。
3）能够压缩工艺装备的数目和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。
4）零备件的种类少，系列中的产品结构相像，便于进行产品的维修，改良售后服务质量。
机械制造装备设计第二章习题答案(关慧贞)
第二章金属切削机床设计1.机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？答：机床设计应满足如下基本要求：1）、工艺范围，机床工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。
机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。
2）、柔性，机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力，分为功能柔性和结构柔性；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、切屑等）流动的方便程度；4）、刚度，机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。
刚度包括静态刚度、动态刚度、热态刚度。
机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率；5）、精度，机床精度主要指机床的几何精度和机床的工作精度。
机床的几何精度指空载条件下机床本身的精度，机床的工作精度指精加工条件下机床的加工精度（尺寸、形状及位置偏差）。
6）、噪声；7）、自动化；8）、生产周期；9）、生产率，机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。
机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。
10）、成本，成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标；11）、可靠性，应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。
12）、造型与色彩，机床的外观造型与色彩，要求简洁明快、美观大方、宜人性好。
应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学要求进行设计。
2.机床设计的主要内容及步骤是什么？答：一般机床设计的内容及步骤大致如下：（1）总体设计包括机床主要技术指标设计：工艺范围运行模式，生产率，性能指标，主要参数，驱动方式，成本及生产周期；总体方案设计包括运动功能设计，基本参数设计，传动系统设计，传动系统图设计，总体结构布局设计，控制系统设计。
机械制造装备设计习题答案关慧贞
机械制造装备设计习题答案关慧贞第六章物流系统设计习题与思考题（参考答案）1.试述物流系统设计的重要意义。
生产活动可主要概括为四个基本环节，即加工、搬运、停滞、检验，其中机床作业时间占5%左右，95%左右的时间处于储存、装卸、等待或出运状态。
要缩短生产周期，必须同时改善这四个环节，尤其是搬运和停滞。
虽然加工是制造生产价值的主作业，然而它对缩短整个系统生产周期的作用并不显着。
企业物流不合理现象普遍存在，运用现代科学技术方法，合理进行物流系统的设计，可以在不增加或少增加投资的条件下，取得明显的经济效益。
2.物流系统的组成环节有哪些？物流系统设计时应满足哪些要求？（1）物流系统的结构一般分为水平式和垂直式。
水平式生产企业物流系统由供应物流子系统、生产物流子系统和销售物流子系统组成；垂直式生产企业物流系统一般由管理层、控制层和执行层组成。
（2）a．连续性和流畅性；b. 平行性与交叉性；c. 比例性和协调性；d. 均衡性与节奏性；e. 准时性；f. 柔性和适应性。
3.料仓式和料斗式上料装置、上下料机械手各适用于什么场合？（1）料仓式上料装置适用于工件尺寸较大，且形状复杂难以自动定向的场合，主要应用于大批量及加工时间较长的工件的生产；（2）料斗式上料装置主要适用于形状简单、尺寸较小的毛坯件的上料，广泛应用于各种标准件厂、工具厂、钟表厂等大批量生产厂家；（3）上下料机械手适用于形状、尺寸特殊的工件，广泛应用于对柔性要求较高的企业。
4.料仓式和料斗式上料装置的基本组成及其主要区别是什么？（1）料仓式上料装置主要由料仓、隔料器、上料器、上料杆、下料杆等部分组成；料斗式上料装置主要由装料机构、储料机构组成，装料机构由料斗、搅拌器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器等组成，储料机构由隔离器、上料器等组成。
（2）料斗式上料装置与料仓式上料装置的主要不同点在于，后者只是将已定向整理好的工件由储料器向机床供料，而前者则可对储料器中杂乱的工件进行自动定向整理再送给机床。
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第二章金属切削机床设计1.机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？答：机床设计应满足如下基本要求：及位置偏差）。
6）、噪声；7）、自动化；8）、生产周期；9）、生产率，机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。
机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。
10）、成本，成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标；11）、可靠性，应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。
（3）机床整机综合评价（4）定型设计，可进行实物样机的制造、实验及评价。
根据实物样机的评价结果进行修改设计，最终完成产品的定型设计。
3.机床系列型谱的含义是什么？答：每类通用机床都有它的主参数系列，而每一规格又有基型和变型，合称为这类机床的系列和型谱。
机床的主参数系列是系列型谱的纵向（按尺寸大小）发展，而同规格的各种变型机床则是系列型谱的横向发展，因此，“系列型谱”也就是综合地表明机床产品规格参（1）轨迹法（2）成型法（3）相切法（4）范成法7.工件表面的形成方法是什么？答：工件表面的形成方法是母线形成方法和导线形成方法的组合。
因此，工件表面形成所需的刀具与工件之间的相对运动也是形成母线和导线所需相对运动的组合。
8.机床的运动功能有哪些？答：为了完成工件表面的加工，机床上需要设置各种运动，各个运动的功能是不同的。
可以分为成形运动和非成形运动，或简单运动和复合运动。
9.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？答：复合运动即为运动之间有严格运动关系的运动。
如果一个独立的成形运动，是由两个或两个以上的旋转运动或(和)直线运动，按照某种确定的运动关系组合而成，则称此成形运动为复合成形运动。
传动链的两个末端件的转角或位移量之间如果有严格的比例关系要求，这样的传动链称为内联系传动链。
对机械传动的机床来说，复合运动是通过内联系传动系来实现。
运动轴联动是指在一台机床上的多个坐标轴(包括直线坐标和旋转坐标)上同时进行加工，而且可在计算机数控系统(CNC)的控制下同时协调运动进行。
对数控机床，复合运动是通过运动轴的联动来实现。
12.数控机床的坐标系如何选取？答：为了进行机床运动功能式、机床运动原理图的描述，首先要建立机床基准坐标系与机床运动轴坐标系，一般采用直角坐标系。
(1) 机床基准坐标系：机床基准坐标系（即机床总体坐标系）XYZ(2) 机床运动轴坐标系：沿X，Y，Z坐标轴方向的直线运动仍用X，Y，Z表示，绕X，Y，Z轴的回转运动分别用A，B，C表示。
平行于X、Y、Z的辅助轴用U、V、W及P、Q、R表示，绕X，Y的辅助回转轴用D、E等表示。
与机床基准坐标系坐标方向不平行的斜置运动轴坐标系用加“-”表示，如沿斜置坐标系的Z轴运动用Z表示。
速度高、比刚度高、各个分支运动误差不累加、精度高；缺点是作业空间小（尤其是回转运动范围小），运动算法复杂。
15.分析图2-14所示各种机床的运动原理图，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。
图2-4a是车床的运动原理图，旋转运动C p为主运动；直线运动Z f和X f为进给运动。
对于一般的车床，C p仅为主运动；对于有螺纹加工功能或有加工非圆回转面（如椭圆面）图2-4e是摇臂钻床的运动原理图，旋转运动C p为主运动；直线运动Z f为进给运动；回转运动C a、直线运动Z a及X a为调整运动，用来调整刀具与工件的相对位置。
图2-4f是镗床的运动原理图，旋转运动C p为主运动；直线运动Z f为镗孔加工时工件作进给运动，W f为镗孔加工时镗杆作进给运动,在数控镗床或加工中心上，镗孔进给通常由工件完成，只有Z f一个镗孔进给运动；Y f为刀具的径向进给运动，用于加工端面或孔槽；回转运动B a为分度运动、直线运动X a及Y a为调整运动，分别用来调整工件与刀具的相对方向及位置，用来加工不同方向和位置的孔。
在镗铣床上通常X a和Y a可改为进给运动X f、Y f，用来铣削平面。
Z fCa 为分度运动，直线运动Z a为趋近与退离运动，回转运动B a为调整运动，根据刀倾角进行调整，使刀具运动方向与工件齿根平行。
图2-6j是弧齿锥齿轮铣齿机的运动原理图。
C p是铣刀盘的旋转运动，为主运动，铣刀盘的刀刃为直线形，铣刀盘作旋转运动时刀刃轨迹形成假想齿轮（平面齿轮或平顶齿轮）上的一个齿的齿廓面；C f为假想齿轮的往复摆动运动（即摇架的摆动），C f为工件的回转运动，C f和C f复合组成范成运动；C a为工件的分度运动，Z a为趋近与退离运动，B a为调整运动，按工件的齿根角进行调整。
铣刀盘一面进行作旋转运动C p，一面随摇架作摆动运动C f，摆动一次为一个行程，一个行程内完成一个齿的加工，行程终了，工件退离、分度，进行下一个齿的加工。
”（1）结构布局设计同一种运动分配式又可以有多种结构布局型式，这样运动分配设计阶段评价后保留下来的运动分配式方案的全部结构布局方案就有很多。
因此需要再次进行评价，去除不合理方案。
该阶段评价的依据主要是定性分析机床的刚度、占地面积、与物流系统的可接近性等因素。
该阶段设计结果得到是的机床总体结构布局形态图。
（2）机床总体结构的概略形状与尺寸设计该阶段主要是进行功能（运动或支承）部件的概略形状和尺寸设计，设计的主要依据是：机床总体结构布局设计阶段评价后所保留的机床总体结构布局形态图，驱动与传动设确定⑤若要进行机床结构模块设计，则可将功能部件细分成子部件，根据制造厂的产品规划，进行模块提取与设置。
⑥初步进行造型与色彩设计。
⑦机床总体结构方案的综合评价。
19.机床的主参数及尺寸参数根据什么确定？答：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的一种参数，为了更完整地表示出机床的工作能力和工作范围，有些机床还规定有第二主参数，通用机床的主参数和主参数系列国家已制定标准，设计时可根据市场的需求在主参数系列标准中选用相近的数工序较广，又要适应一定范围的不同尺寸和不同材质零件的加工需要。
要求主轴具有不同的转速（即应实现变速），故需确定主轴的变速范围。
首先确定最低（nmin）和最高（nmax）转速，对主轴转速进行合理排列，然后确定标准公比值ϕ和标准转速数列，选用公比ϕ，最后得出变速范围Rn，公比ϕ和级数Z之间的关系。
数控机床中进给量广泛使用电机无级变速，普通机床则既有机械无级变速方式，又机械有级变速方式。
采用有级变速方式时，进给量一般为等比级数，其确定方法与主轴转速的确定方法相同。
首先根据工艺要求，确定最大、最小进给量f max、f min，然后选择标准公比或进给量级数Z f，再求出其它参数。
f机床运动的驱动方式常用的有电动机驱动和液压驱动，驱动方式的选择主要根据机床（2）按传动装置类型可分为机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合。
（3）按变速的连续性可以分为分级变速传动和无级变速传动。
23.什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？传动组的级比是指主动轴上同一点传往被动轴相邻两传动线的比值，用ϕxi表示。
级比ϕxi中的指数X i值称为级比指数，它相当于由上述相邻两传动线与被动轴交点之间相距的P0。
u主/ u主min ≤（2～2.5）/ 0.25 ＝8～10；对于进给传动链，由于转速通常较低，传动功率max较小，零件尺寸也较小，上述限制可放宽为u进max≤2.8，u进min≥1/5，故R进max≤14。
主轴的变速范围应等于主变速传动系中各变速组变速范围的乘积，即R n ＝R0 R 1 R 2 ···R j25. 某车床的主轴转速为n ＝40～1800 r/min ，公比ϕ＝1.41，电动机的转速n 电＝1440 r/min ，试拟定结构式，转速图；确定齿轮齿数，带轮直径，验算转速误差；画出主传动系图。
解：1800 带轮的直径计算（因功率参数等不详仅举例说明）：查表取小带轮的基准直径为125mm 则大带轮直径)1(12ε-=id d ε取0.015 =-⨯⨯=-=)015.01(1256.1)1(12εid d 197mm 查表取小带轮的直径为100mm ，传动比为 1:1.6, 大带轮的直径为160mm.齿轮齿数的确定：I II 轴之间的传动副共有3对传动比为1:1,1:1.41,1:2如果采用模数相同的标准齿轮，则三对传动副的齿轮和相同2：1的传动副齿数取60 301：4的传动副齿数取18 72转速误差的计算主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算允许误差：%1.4)%141.1(10)%1(10=-⨯=-⨯ϕ根据上表可知转速误差率在允许的范围内，最后扩大组的变速范围：8441.1)12(4)1(≤===--i i P x i R ϕ符合要求绘制传动系统图如下：27. 试从ϕ＝1.26，z ＝18级变速机构的各种传动方案中选出其最佳方案，并写出结构式，画出转速图和传动系图。
解：根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定93123318⨯⨯= 2226.133max ≤===ϕ主u 符合要求n 4/182.2/141.133min ≥===--ϕ主u 符合要求最后扩大组的变速范围：8441.1)12(4)1(≤===--i i P x i R ϕ符合要求29. 试将图2－19所示的背轮机构合理化，使轴Ⅲ高速旋转时背轮轴脱开。
答：背轮机构设计应注意超速问题，当合上离合器时，齿轮副Z1/Z2应脱离啮合， 齿轮副Z4/Z3也应脱离啮合。
当合上离合器传动轴Ⅰ、Ⅲ高速转动时，要防止轴Ⅱ因升速空转时，会加大噪声、振动、空载功率和发热。
n 传动轴计算转速为各传动轴能满足传递功率要求的最低转速。
首先根据公式13min Z j n n ϕ-=计算得到V 轴计算转速为63r/min;依次可以得到其他各轴的计算转速IV 轴-63 r/min 、 III 轴-180 r/min 、 II 轴-710 r/min 、I 轴-1440 r/min 。
各齿轮的计算转速依次为：IV 轴-V 轴变速组中：n70-63 r/min 、n25180 r/min 、n67-63 r/min 、n67-63 r/min 、II 轴-Ⅴ轴中： n67-500 r/min 、n47-710 r/min ，III 轴-IV 轴中： n67-63 r/min 、n24-180 r/min ，I nd 可算出变速箱的变速级数 Z ＝4.06, 取Z ＝4机械分级结构式可写作21224⨯==Z转速图和功率特性图如下：6.3，40r/min的主轴转速对应的电机消耗的功率为KW因 f ＝2＜R dN，功率特性图上有重叠。