第四章工业机器人设计思考题与习题
1.工业机器人的定义是什么？操作机的定义是什么？
答：我国国家标准GT/T12643—１997《工业机器人词汇》将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度操作机，能搬运物料、工件或夹持工具，用以完成各种作业＂;将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。
2.工业机器人由哪几部分组成?并比较它与数控机床组成的区别。
答:工业机器人由操作机、驱动单元和控制装置组成。数控机床一般由机床本体、伺服系统和数控装置组成。二者组成的区别主要在于机械本体,机器人操作机通常由末端执行器、手腕、手臂和机座组成，而数控机床机械本体通常包含主运动部件、进给运动部件、支承部件、冷却润滑、排屑等部分。
3.工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么？它与机床主要有何相同和不同之处?
答:工业机器人基本功能是提供作业所需的运动和动力，其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求.
在基本功能及基本工作原理上,工业机器人与机床有如下相同之处：二者的末端执行器都有位姿变化要求;二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。二者的主要不同之处有:机床是以直角坐标形式运动为主,而机器人是以关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低;而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低
4.工业机器人的结构类型有哪几类？各种类型的特点如何？
答:工业机器人的结构类型有如下四类:
关节型机器人，其特点是关节一般为回转运动副,灵活性好，工作空间范围大(同样占地面积情况下），但刚度和精度较低;球坐标型机器人,其特点是按球坐标形式动作（运动),灵活性好,工作空间范围大,但刚度、精度较差;圆柱坐标型机器人,其特点是按圆柱坐标形式动作,灵活性较好，工作空间范围较大,刚度、精度较好；直角坐标型机器人，其特点是按直角坐标形式动作，刚度和精度高,但灵活性差，工作空间范围小.
5.如何选择和确定机器人的坐标系?分析图4—5所示的PUＭA机器人的坐标系是如何确定的?
答:坐标系按右手定则确定.绝对坐标系X-Y-Z,机座坐标系Ｘ０—Ｙ0-Z0和机械接坐标系Xm-Ym—Zm的取法参考ＧＢ—T１6977-1９97《工业机器人坐标系和运动命名》。
关节坐标系Ｘｉ—Yi—Zi以下简明的方法确定：（1)确定基准状态－般可取机器人处于机械原点时的状态作为基准状态。也可以取机器人各关节轴线(或大部分关节轴线)与机座直角坐标系轴线平行时的状态作为基准状态．(２)关节坐标轴轴线位置的选取
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取Zi轴与i关节的运动方向一致.对于回转关节，取Zi轴与i关节的轴线重合;对于移动关节，取Ｚi轴与i关节的运动方向平行（或重合）．(3）关节坐标方向的选取采用右手坐标系，规定Xｉ、Zi轴的方向，Yi轴方向就自然确定了。原则上Xi、Zi轴的正向可视方便任意选取,但应尽可能使各坐标系间的坐标变简单。
图４—５PUMA机器人的坐标系就是按上述方法确定的。
6.机器人的自由度表示什么?它与机床中的轴数和原动件是否相等？
答：自由度是表示工业机器人动作灵活程度的参数，以直线运动和回转运动的独立运动数表示(一般末端执行器本身的动作不包括在内,如夹持器手爪的开合运动，因为它不影响夹持器的位姿特性)。可以看出机器人的自由度数相当于机床的轴数,都表示运动的个数。机器人的自由度数与原动件数目相等。
7.工业机器人的设计内容与步骤大致如何？
答:（１）。总体设计：
1)基本技术参数设计.在总体方案设计阶段首先要确定的主要参数有如下几种:
用途,额定负载，工作空间,额定速度,驱动方式的选择,性能指标;
2)总体方案设计
包括：运动功能方案设计,传动系统方案设计,结构布局方案设计,参数设计,控制系统方案设计,总体方案评价；
(2）详细设计
详细设计内容包括:装配图设计、零件图设计和控制系统设计。
（3）总体评价
总体设计阶段所得的设计结果,是各构件及关节的概略形状及尺寸，通过详细设计将其细化了，而且总体设计阶段尚未考虑的细节也具体化了，因此各部分尺寸会有一些变化，需要对设计进行总体评价,检测其是否能满足所需设计指标的要求。
8.机器人的运动如何用齐次坐标变换来表示?
答:机器人个关节的运动是坐标运动，坐标运动可以用齐次坐标变换来表示。机器人的运动可用运动后的坐标系相对于运动前坐标系的齐次坐标变换矩阵来表示．
9.工业机器人的位姿的含义是什么?
答：是指机器人末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态.
10.如何用作业动作功能要求来描述机器人位姿？
答：可用作业轨迹对末端执行器在机座坐标系或绝对坐标系下的位姿要求来表示作业动作功能要求，而末端执行器可用机械接口坐标系表示，所以对末端执行器的位姿要求可直接用机械接口坐标系与机座坐标系或绝对坐标系间的齐次变换来表示。
11.如何用关节运动来描述机器人的位姿？
答：就是用机座坐标系、关节坐标系、末端执行器坐标系间的坐标关系来描述末端执行器在机座坐标系下的位姿。
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12.什么是机器人正运动学解析?可以用来解决什么问题？
答:已知关节运动位移变量,求作业位姿，是是机器人正运动学解析，可以用于求解机器人工作空间、进行作业功能位姿分析及机器人的轨迹解析。
13.确定机器人的工作空间有哪些方法？图４—11所示的机器人工作空间是如何确定的？
答:确定机器人的工作空间的方法有解析法和作图法,图4-11所示的机器人工作空间是用作图法来确定的。
14.什么是机器人的逆运动学解析?它可以用来解决什么问题？
答:已知作业位姿要求(即已知作业变量)，求关节运动位移变量,是机器人的逆运动学解析.各关节运动量的计算是机器人控制程序设计必须的。在机器人设计中,可以根据作业位姿的极限,用逆解求出关节的运动极限，用来指导关节运动极限范围设计。
15.机器人构件的运动速度、角速度、加速度、角加速度分析方法的基本思路是什么？
答:由于操作臂是由一系列连杆串联而成,每一连杆相对前一连杆运动。根据这一结构特点,从基座开始，就可依次计算出个各个连杆的速度和角速度,加速度和角加速度。
16.进行机器人静力分析的目的是什么？分析方法的基本思路是什么？
答:进行机器人静力分析的目主要有以下几点:；分析关节驱动力或力矩和与末端施加的力和力矩的关系;为分析操作臂的受力变形提供基础。分析方法的基本思路就是列力平衡方程或采用虚功原理。
17.进行机器人动力分析的目的是什么?分析方法的基本思路是什么?
答:进行机器人动力分析的目的是为了解决两方面问题即动力学正问题和动力学逆问题，动力学正问题与机器人的仿真有关,而逆问题是为了实时控制的需要，以期达到良好的动态性能。动力学分析的基本思路是,首先采用拉格朗日方法、牛顿——欧拉方法等建立机器人手臂的动力学方程,然后根据具体问题进一步分析。
18.机器人正动力学和逆动力学解析分别用来解决什么问题?
答: 机器人正动力学是根据关节驱动力矩或力，计算机器人的运动(关节的位移、速度和加速度）；逆动力学解析是为了根据已知轨迹对应的关节位移、速度和加速度，求出所需要的关节力矩或力。
19.谐波减速器的工作原理是什么?特点是什么?
答：谐波齿轮传动的工作原理如图4—1６所示，若刚轮Ｇ为固定件,波发生器H为主动件,柔轮R为从动件。当将波发生器装入柔轮内孔时,由于波发生器两滚子外侧之间的距离略大于柔轮内孔直径,使原为圆形的柔轮产生弹性变形成为椭圆，使其长轴两端的齿与刚轮齿完全啮合。同时，变形后柔轮短轴两端的齿则与刚轮齿完全脱开，其余各处的齿，则视回转方向不同分别处于“啮入”或“啮出”状态，当波发生器连续回转时，啮入区和啮出区将随着椭圆长短轴相位的变化而依次变化．于是柔轮就相对于不动的刚轮沿与波发生器转向相反的方向作低速回转,柔轮长轴和短轴相位的连续变化,使柔轮的变形在其圆周上是连续的简谐波
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形，因此,这种传动称为谐波传动.若柔轮固定，刚轮从动,其工作过程完全相同，只是刚轮的转向与波发生器转向相同。
谐波减速传动装置具有传动比大、承载能力强、传动精度高、传动平稳、效率高(一般可达0.70－0.９0)、体积小、重量轻等优点，已广泛用于工业机器人中.
20.机器人的驱动方式有哪些?如何选用?
答:工业机器人常用的驱动方式包括电机驱动、液压、气动三种。
电机驱动方式
目前额定负载在1kN以下的工业机器人中大多采用电力驱动系统。在机器人中直流伺服电动机和步进电动机应用广泛,交流伺服电动机驱动是新近发展起来的，由于其特点已开始在机器人驱动系统中应用。直流伺服电动机、交流伺服电动机和直接驱动电动机都采用闭环控制，通常用于位置精度和速度要求高的机器人中，步进电动机主要和于开环控制系统，一般用于位置和速度精度要求不高、价格较低的简易机器人中。
液压和气压驱动方式
目前只在简易经济型、重型工业机器人和喷漆机器人（在喷漆环境中,存在易爆可燃物质；不允许使用电压超过9V的电器）中，才考虑采用液压驱动方式。对轻负荷的搬运,上、下料点位操作的工业机器人则可以考虑采用气压驱动方式.
21.机器人手臂的设计要求是什么?
答：机器人手臂的设计要求：
（１）手臂的结构和尺寸应满足机器人完成作业任务提出的工作空间要求。工作空间的形状和大小与手臂的长度、手臂关节的转角范围密切相关.
(２)根据手臂所受载荷和结构的特点,合理选择手臂截面形状和高强度轻质材料;如常采
用空心的薄壁矩形框体或圆管以提高其抗弯刚度和扭转刚度，减轻自身的重量。空心结构内部可以方便地安置机器人的驱动系统.
（３）尽量减小手臂重量和相对其关节回转轴的转动惯量和偏重力矩,以减小驱动装置的负荷;减少运转的动载荷与冲击，提高手臂运动的响应速度．
（4)要设法减小机械间隙引起的运动误差，提高运动的精确性和运动刚度。采用缓冲和限位装置提高定位精度．
22.机器人机座设计要求是什么？
答：1)要有足够大的安装基面,以保证机器人工作时的稳定性。
2) 机座承受机器人全部重量和工作载荷,应保证足够的强度、刚度和承载能力。
3) 机座轴系及传动链的精度和刚度对末端执行器的运动精度影响最大。因此机座与手臂的联接要有可靠的定位基准面,要有调整轴承间隙和传动间隙的调整机构。
23.机器人手腕的设计要求是什么？
答:对工业机器人手腕设计的要求有:
（1)由于手腕处于手臂末端,为减轻手臂的载荷,应力求手腕部件的结构紧凑，减少其重
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量和体积。为此腕部机构的驱动装置多采用分离传动,将驱动器安置在手臂的后端。
(2）手腕部件的自由度愈多,各关节角的运动范围愈大，其动作的灵活性愈高,机器人对作业的适应能力也愈强。但增加手腕自由度,会使手腕结构复杂,运动控制加度加大。因此,设计时，不应盲目增加手腕的自由度数。通用目的机器手手腕多配置3个自由度,某些动作简单的专用工业机器人的手腕,根据作业实际需要，可减少其自由度数,甚至可以不设置手腕以简化结构。
（3)为提高手腕动作的精确性。应提高传动的刚度，应尽量减少机械传动系统中由于间隙产生的反转回差。如齿轮传动中的齿侧间隙，丝杠螺母中的传动间隙;联轴器的扭转间隙等。对分离传动采用链、同步齿带传动或传动轴。
(4）对手腕回转各关节轴上要设置限位开关和机械挡块，以防止关节超限造成事故。
24.手腕的诱导运动的含义是什么？诱导运动的存在对什么有影响？
答:如图4-3４所示之手腕结构。当链6和链轮4不动，使链7和链轮5单独转动时,由于轴１0不动，转动的壳体8将迫使圆锥齿轮1１作行星运动,即齿轮11随壳体8作公转(上下俯仰 )，同时还绕轴１4作一附加的自转运动，称为“诱导运动”。诱导运动的存在使得对手腕的运动控制变得复杂.
25.机器人末端执行器应满足的要求是什么？
答：(1）不论是夹持或吸附,末端执行器需具有满足作业需要的足够的夹持(吸附)力和所需的夹持位置精度。(2)应尽可能使末端执行器结构简单、紧凑,重量轻,以减轻手臂的负荷．专用的末端执行器结构简单，工作效率高，而能完成多种作业的“万能”末端执行器可能带来结构复杂，费用昂贵的缺点，因此提倡设计可快速更换的系列化、通用化专用末端执行器。
26.在机械制造系统中工业机器人的选择与布局设计原则是什么？
答:在进行工业机器人的选择和系统布局设计上应考虑以下原则:
（1）满足作业技术参数要求;
（2)性能价格比好;
(3）满足系统的生产节拍要求;
（4）单元的布局设计应尽可能紧凑,以减少对机器人工作空间的要求，减小制造系统的占地面积（或空间),缩短机器的运动路径;
(5）机器人与系统中的相联接的装备控制应协调。
27.AGV运动原理图及运动自由度如何描述?
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答:AGV运动原理图是将其运动功能用简洁的符号和图形表达出来;AＧV物流小车运动数
目用自由度表示,有3自由度AGV和２自由度AＧV．AＧV的各个运动是相对大地运动，属于并联运动形式,因此不能直接用它的实际运动轴的运动描述，需用虚拟轴运动表示。
ＡGV的实轴运动有两种：①驱动运动(车轮回转，驱动车体相对地面移动）,②操舵运动(转向机构驱动车轮相对车体偏转).AGV的虚拟轴运动是将AＧV的实轴运动等效为虚拟轴运动,如2自由度的AGV只要用车体坐标系虚拟轴运动v和ω描述就可以了。
28.ＡGV运动转向方式有哪些？
答:ＡＧV的转向方式有三种：AGV操舵转弯转向是通过前轮上的转向机构驱动前轮相对车体偏转实现转弯转向;差速转向这种转向方式没有转向机构,是依靠两驱动轮的速度差实现转向;操舵平动转向是通过中间两个复合轮上的转向机构（转向轮)改变车体的平动方向.
29.了解工业机器人在柔性加工系统、装配系统、焊接、喷漆及极限作业中的例子。
答:可参阅第六节内容及其他资料,略。
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机械制造装备设计(关慧贞冯辛安)复习题及答案本文档由亭间听竹根据网上资料整理，若有错误，还请告知，184170173@https://www.doczj.com/doc/c919089203.html, 一、填空题 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。 16.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。 17.机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块化设计(组合设计)等三大类型。装备系列化产品中的“基型产品”通常采用创新设计方法完成。 18.扩大机床传动系变速范围的方法有增加变速组、采用背轮机构、采用双公比的传动系、采用分支机构四种方法。 19.可靠度是可靠性的度量化指标，是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定任务的概率。 20.进给传动系设计应满足的基本要求包括：具有足够的静刚度和动刚度、具有良好的快 速响应性、抗振性好、具有足够宽的调速范围、进给系统的传动精度和定位精度高，结构简单，加工和装配工艺性好。
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。 进给速度 根据要求选择的快速行程速度v 快 < 动力滑台规定的快速行程速度v 滑台(快)； 选择的切削用量每分钟工作进给速度v f （选）> 动力滑台额定的最小进给量v f （额定）。 进给行程 设计中所确定的动力部件总行程<所选动力滑台的最大行程。 4、工件在夹具中定位和夹紧有何区别？保证一批工件在夹具中足够的定位精度应考虑哪两个方面因素？产生定位误差的原因是什么？（15分） 1. 工件在夹具中定位是指确定一批工件在夹具中相对机床刀具占有一致的正确加工位置。而夹紧是指将工件紧固在夹具上，确保加工中工件在切削力作用下，仍能保持由定位元件所确定的加工位置，不发生振动或位移。 2．要保证工件定位时到达足够的定位精度，不仅需限制工件的空间自由度，使工件在加工尺寸方向上有确定的位置，而且还必须要尽量设法减少在加工尺寸方向上的定位误差。 3．工件在定位时，产生定位误差的原因有两个： （1）定位基准与设计基准不重合，产生基准不重合引起的定位误差。 （2）由于定位制造副制造不准确，引起定位基准相对夹具上定位元件的起始基准发生位移，而产生基准位移定位误差。 5、组合机床多轴箱怎样实现箱内齿轮的润滑，设计多轴箱时为何需要配置一个手柄轴？手柄轴的设计应满足什么要求？（12分） 1. 用润滑油泵从油池中吸油，由管道输送到分油器，一部分输送到箱体顶面的淋油盘，喷淋箱体中间的传动齿轮。另一部分由油管穿入到前盖和后盖中，浇注箱内前、后盖上的传动齿轮。 2. 为了组合机床多轴箱上多个刀具主轴能正确而稳定地切削，需要在多轴箱中设置手柄轴。用于主轴对刀，调整或修配时检查每个主轴的运动精度。 3. 为了人工搬动手柄省力轻便，手柄轴转速尽量设计的高一些。同时手柄轴位置应靠近工人操作位置，其周围应有较大空间，便于扳手旋转操作，即保证回转时手柄不碰主轴。 6、机床上采用夹具加工一批工件时，会产生哪些与夹具有关的加工误差？它们与零件的公差有何关系？（15分） 1．在机床上使用夹具加工工件时，产生加工误差的因素有：工件在夹具中定位时产生的定位误差Δ d.w ；工件在夹具中夹紧时产生的夹紧误差Δj 。i ；夹具安装在机床上产生的夹具安装误差Δj.a ；刀具对夹具定位元件正确位置所产生的导引误差Δ；夹具的磨损所引起的加工误差Δj.m 。其中工件的定位误差中，包括设计基准与定位基准不重合而产生的基准不重合误差，有定位副制造不准确产生的基准位移误差。 2．夹具总差与工件的加工允差g δ有关系：l m j y d z a j j w d δω≤+?+?+?+?+?.....，其中
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。 5. 机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？ 答： 机电一体化是指机械技术与微电子、传感检测、信息处理，自动控制和电力电子等技术，按系统工程和整体优化的方法，有机地组成的最佳技术系统。 采用机电一体化体的机械制造装备功能强、质量好、故障率低、节能和节材、性能价格比高，具有足够的“结构柔性”。产品的机械结构简化，具有较高的可靠性、维修方便、性能价格比高、便于组织社会化的大生产。 6. 对机械制造装备如何进行分类？ 答：
第四章工业机器人设计思考题与习题 1.工业机器人的定义是什么？操作机的定义是什么？ 答：我国国家标准GT/T12643-1997《工业机器人词汇》将工业机器人定义为“是一种能自动控制、可重复编程、多功能、多自由度操作机，能搬运物料、工件或夹持工具，用以完成各种作业”；将操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可在空间抓放物体或进行其它操作的机械装置”。 2.工业机器人由哪几部分组成？并比较它与数控机床组成的区别。 答：工业机器人由操作机、驱动单元和控制装置组成。数控机床一般由机床本体、伺服系统和数控装置组成。二者组成的区别主要在于机械本体，机器人操作机通常由末端执行器、手腕、手臂和机座组成，而数控机床机械本体通常包含主运动部件、进给运动部件、支承部件、冷却润滑、排屑等部分。 3.工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么？它与机床主要有何相同和不同之处？ 答：工业机器人基本功能是提供作业所需的运动和动力，其基本工作原理是通过操作机上各运动构件的运动，自动地实现手部作业的动作功能及技术要求。 在基本功能及基本工作原理上，工业机器人与机床有如下相同之处：二者的末端执行器都有位姿变化要求；二者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。二者的主要不同之处有：机床是以直角坐标形式运动为主，而机器人是以关节形式运动为主；机床对刚度、精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人对灵活性要求很高，其刚度、精度相对较低 4.工业机器人的结构类型有哪几类？各种类型的特点如何？ 答：工业机器人的结构类型有如下四类： 关节型机器人，其特点是关节一般为回转运动副，灵活性好，工作空间范围大（同样占地面积情况下），但刚度和精度较低；球坐标型机器人，其特点是按球坐标形式动作（运动） ， 灵活性好，工作空间范围大，但刚度、精度较差；圆柱坐标型机器人，其特点是按圆柱坐标形式动作，灵活性较好，工作空间范围较大，刚度、精度较好；直角坐标型机器人，其特点是按直角坐标形式动作，刚度和精度高，但灵活性差，工作空间范围小。 5.如何选择和确定机器人的坐标系？分析图4-5所示的PUMA机器人的坐标系是如何确定的？ 答：坐标系按右手定则确定。绝对坐标系X-Y-Z,机座坐标系XO-YO-ZO和机械接坐标系 Xm-Ym-Zm勺取法参考GB-T16977-1997《工业机器人坐标系和运动命名》。 关节坐标系Xi-Yi-Zi以下简明的方法确定：（1）确定基准状态一般可取机器人处
第三章典型部件设计 1.主轴部件应满足那些基本要求？ 答：主轴部件应满足的基本要求有旋转精度、刚度、抗振性、温升热变形和精度保持性等。主轴的旋转精度是指装配后，在无载荷、低速转动条件下，在安装工件或刀具的主轴部位的径向和轴向跳动。旋转精度取决于主轴、轴承、箱体孔等的制造、装配和调整精度。主轴部件的刚度是指其在外加载荷作用下抵抗变形的能力，通常以主轴前端产生单位位移的弹性变形时，在位移方向上所施加的作用力来定义，主轴部件的刚度是综合刚度，它是主轴、轴承等刚度的综合反映。主轴部件的抗振性是指抵抗受迫振动和自激振动的能力。主轴部件的振动会直接影响工件的表面加工质量，刀具的使用寿命，产生噪声。主轴部件的精度保持性是指长期地保持其原始制造精度的能力，必须提高其耐磨性。 2.主轴轴向定位方式有那几种？各有什麽特点？适用场合 答：（1）前端配置两个方向的推力轴承都分布在前支撑处；特点：在前支撑处轴承较多，发热大，升温高；但主轴承受热后向后伸，不影响轴向精度；适用场合：用于轴向精度和刚度要求较高的高精度机床或数控机床。 （2）后端配置两个方向的推力轴承都布置在后支撑处；特点：发热小、温度低，主轴受热后向前伸长，影响轴向精度；适用范围：用于普通精度机床、立铣、多刀车床。 （3）两端配置两个方向的推力轴承分别布置在前后两个支撑处；特点：这类配置方案当主轴受热伸长后，影响轴承的轴向间隙，为避免松动，可用弹簧消除间隙和补偿热膨胀；适用范围：用于短主轴，如组合机床。 （4）中间配置两个方向的推力轴承配置在前支撑后侧；特点：此方案可减少主轴的悬伸量，使主轴热膨胀后向后伸长，但前支撑结构复杂，温升可能较高。3.试述主轴静压轴承的工作原理 答：主轴静压轴承一般都是使用液体静压轴承，液体静压轴承系统由一套专用供油系统、节流器和轴承三部分组成。静压轴承由供油系统供给一定压力油，输进轴和轴承间隙中，利用油的静压压力支撑载荷、轴颈始终浮在压力油中。所以，轴承油膜压强与主轴转速无关，承载能力不随转速而变化。静压轴承与动压轴承相比有如下优点：承载能力高；旋转精度高；油膜有均化误差的作用，可提高加工精度；抗振性好；运转平稳；既能在极低转速下工作，也能在极高转速下工作；摩擦小，轴承寿命长。． 定压式静压轴承的工作原理如下图所示，在轴承的内圆柱孔上，开有四个对称的油腔1~4。油腔之间由轴向回油槽隔开，油腔四周有封油面，封油面的轴向宽度为a，轴向宽度为b。液压泵输出的油压为定值P的油液，分别流经节流器T、T、T和T进入各个油腔。节流器的作用是使各个油腔的压力随外载荷的变4321化自动调节，从而平衡外载荷。当无外载荷作用（不考虑自重）时，各油腔的油压相等，即p=p=p=p，保持平衡，轴在正中央，各油腔封面与轴颈的间隙相4213等，即h=h=h=h=h，间隙液阻也相等。4123
绪论 1、机械制造业在国民经济中的地位如何，其发展趋势体现在哪些方面？ 2、机械制造技术的发展趋势如何？ 3、什么是机械制造装备有哪些类型，其功能是什么？ 第一章金属切削机床的总体设计 1、机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么？ 2、机床设计的主要内容及步骤是什么? 3、机床的尺寸参数根据什么确定？ 4、机床的运动参数如何确定？ 5、机床主轴转速采用等比数列的主要原因是什么? 6、机床主轴转速数列的标准公比值有哪些?其制订原则是什么? 7、选定公比值ϕ的依据是什么？ 8、机床的动力参数如何确定？ 9、如何确定机床主电动机的功率? 10、如何确定进给电动机的功率? 11、试用查表法求主轴各级转速 ⑴已知：ϕ＝1.58，n max＝950 r/min，Z＝6； ⑵n min＝100 r/min，Z＝12，其中n1至n3、n10至n12的公比ϕ 1＝1.26，其余各级转速 的公比ϕ 2＝1.58。 12、试用计算法求下列参数： ⑴已知：R n＝10，Z＝11，求ϕ； ⑵已知：R n＝335，ϕ＝1.41，求Z； ⑶已知：Z＝24，ϕ＝1.06，求R n。 13、设计某规格机床，若初步确定主轴转速为n min＝32r/min，n max＝980 r/min，公比ϕ ＝1.26，试确定主轴转速级数Z，主轴各级转速值和主轴转速范围R n。 第二章机床的传动系统设计 1、什么是传动组的级比和级比指数？常规变速传动系统的各传动组的级比指数有什么 规律？ 2、什么是传动组的变速范围？如何计算？各传动组的变速范围之间有什么关系?
3、 某机床的主轴转速级数Z ＝18，采用双副和三副变速组，试写出符合级比规律的全部结构式，并指出其中扩大顺序与传动顺序一致的和不一致的方案各有多少个。 4、 判断下列结构式是否符合级比规律，符合者需说明其扩大顺序与传动顺序是否一致；不符者则需简要说明会出现什么情况。 ⑴ 8＝21×22×24；⑵ 8＝24×21×22；⑶ 8＝22×21×23；⑷ 8＝22×23×24 5、 画出结构式12＝23×31×26相应的结构网，并分别求出第一变速组和第二扩大组的传动副数、级比、级比指数和变速范围。 6、指出下列结构式中的基本组、扩大组： (1) 8＝22×21×24；(2) 12＝31×26×23；(3) 16＝24×21×22×28；(4) 18＝31×36×23。 7、主传动齿轮变速组的传动比和变速范围的极限值是多少?为了限制其变速范围不超出极限值，应注意什么问题？为什么？ 8、如何确定多速电动机（“电变速组”）的级比指数？ 9、某机床的主轴转速级数Z ＝8，公比ϕ＝1.41，采用双副变速组，要求拟定结构式和结构网，并检验变速组的变速范围是否允许？ 10、 为了减小变速系统中传动件的结构尺寸，应遵守哪些一般原则?为什么？ 11、 如何分配变速组的传动比？ 12、 确定机床主传动变速系统的齿轮齿数有何要求？ 13、 已知某机床主轴转速n ＝180～ 1000 r/min ，电动机转速n 电＝1430 r/min ，主传动系统图如图2－1 所示，试画出转速图。 14、 某车床的主轴转速n ＝125～ 1400 r/min ，公比ϕ＝1.41，采用 的双速电动机转速n 电=720/1440 r/min 。要求拟定结构式、绘出结 构网和转速图。 15、 某机床主传动的结构式18＝31×33×29，公比ϕ＝1.26，为了扩大主轴的转速范围，需要增加一个双副变速组，试问主轴的最大转速范围和最多转速级数可达多少？ 16、 什么是混合公比？采用混合公比有何好处？ 17、 扩大机床主轴转速范围的主要措施有哪些？ 图2－1主传动系统图
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(de)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(de)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(de)主作业,然而它对缩短整个系统生产周期(de)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(de)设计,可以在不增加或少增加投资(de)条件下,取得明显(de)经济效益. 2.物流系统(de)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(de)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(de)场合,主要应用于大批量及加工时间较长(de)工件(de)生产； （2）料斗式上料装置主要适用于形状简单、尺寸较小(de)毛坯件(de)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(de)工件,广泛应用于对柔性要求较高(de)企业. 4.料仓式和料斗式上料装置(de)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(de)主要不同点在于,后者只是将已定向整理好(de)工件由储料器向机床供料,而前者则可对储料器中杂乱(de)工件进行自动定向整理再送给机床. 5.振动式上料装置(de)工作原理是什么 圆筒形料斗由内壁带螺旋送料槽(de)圆筒和底部呈倒锥形(de)筒底组成,筒底呈倒锥形以便工件向四周移动,进而进入筒壁上(de)螺旋送料槽.料斗底部通过三个联接块与三个板弹簧相连.当电磁振动器通电时,其铁芯线圈吸引筒底中央(de)衔铁,使得板弹簧产生弯曲变形,使得料斗产生上下和扭转振动.当整个圆筒
1-4. 机床分配运动的原则是什么？传动形式如何选择？ 答：机床分配运动的原则： （1）将运动分配给质量小的零部件； （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。 传动形式如何选择： 机床传动的形式有机械传动、液压传动等。机械传动靠滑移齿轮变速，变速级数一般少于30级，传动功率大，变速范围较广，传动比准确，工作可靠，广泛用于通用机床中，尤其是中小型机床中。缺点是有相对转速损失，工作中不能变速。液压无极变速传动平稳，运动换向冲击小，易于实现直线运动，适用于刨床、拉床、大型矩台平面磨床等机床的主运动中。机床进给运动的传动多采用机械传动或液压无极传动。数控机床进给运动采用伺服电动机——齿轮传动——滚珠丝杠副传动。设计时应根据具体情况，以满足使用要求为原则，合理选定。 1-6怎样减少机床的振动,减少齿轮的噪声值? 减少机床的振动:对来自机床外部的振源，最可靠最有效的方法是隔离振源。对无法隔离的振源或传动链内部形成的振源，则应1)选择合理的传动形式，尽量减短传动链，减少传动件个数，即减少振动源数量。2)提高传动链内各传动轴组件，尤其是主轴组件的刚度，提高其固有角频率。3)大传动件应作动平衡或设置阻尼机构。4)箱体外表面涂刷高阻尼涂层，如机床腻子等，增加阻尼比。5)提高各部件结合面的表面精度，增强结合面的局部刚度。 减小齿轮的噪声值:1 )缩短传动链，减少传动件的个数。2)采用小模、硬齿面齿轮，降低传动间的线速度。3）提高齿轮的精度。4）采用增加齿数、减小压力角
或采用圆柱螺旋齿轮，增加齿轮啮合的重合度，机床齿轮的啮合度不小于1.3。5）提高传动件的阻尼比，增加支承组件的刚度 2-1.何谓转速图中的一点三线？机床的转速图表示什么？ 答：一点三线：一点是转速点；三线是主轴转速线、传动轴线、传动线； 转速图表示：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？ 答：结构式表示级比规律，结构网表示机床的传动路线传动比的相对关系。 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? 答：乘积Rn=r1.r2.r3…… rn-1 Rn=级数的Z-1次方 2-4. 等比传动系统中，各变速组的级比指数有何规律？ 答：X0=1 X1=P0 X2=P0.P1 Xj=P0.P1…P(j-1) 2-5.拟定转速图的原则有哪些？ 答：（1）传动顺序前多后少（2）扩大顺序前密后疏（3）最小传动比前缓后急。 2-6. 机床转速图中，为什么要有传动比限制，各变速组的变速范围是否一定在限定的范围内，为什么? 答：在设计机床传动时，为防止传动比过小造成从动齿轮太大，增加变速箱的尺寸，限制最小传动比；为减少振动，提高传动精度，限制最大传动比。
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。
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？（需要看教材确认答案） 1)柔性化精密化自动化机电一体化节材节能2）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？ 1)柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。 2)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—6机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面?可获得什么好处？ 1）机械制造装备的机电一体化体现在:其系统和产品的通常结构是机械的,用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。 2)好处：1.对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2。对机器或机组系统工作程序的控制；3。用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。 1—7 对机械制造装备如何进行分类？ 1)加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。 2)工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。
思考题与习题解答 第1章专机总体设计 1.1 专机应满足哪些基本要求？ 答：专机应满足下列基本要求： 1) 工艺范围; 2) 加工精度; 3) 生产率和自动化程度; 4) 可靠性; 5) 操作方 便、工作完全；6) 造型美观、减少污染。 1.2 专机设计的步骤是什么？ 答：大体上可分为以下四个阶段： 1) 调查研究; 2) 总体方案设计; 3) 工作图设计; 4) 试制鉴定。 1.3 专机的总体方案设计包括哪些内容？ 答：具体内容如下： 1) 调查研究; 2) 专机的总体布局; 3) 工艺分析; 4) 确定专机的主要技术参数。 1.4 总体布局的内容是什么？ 答：内容是按工艺要求决定机床所需的运动，确定机床的组成部件，以及确定各个部件的相对运动和相对位置关系，同时也要确定操纵、控制机构在机床中的配置，并作出机床的总联系尺寸图。 1.5 为何在总体方案设计中工艺分析是十分重要的？ 答：工艺分析首先确定该专机所采用哪一种的工艺方法，工艺方法又是多种多样的，它对机床的结构和性能的影响很大。工艺方法的改变将导致机床的运动、传动、部件配置以及结构等产生一系列变化。不同的工艺方法，必然会使机床的结构、运动、传动等有所不同。 因此，在总体方案设计中工艺分析就显得十分重要的。 1.6 专机的运动有哪几种类型？运动分配的原则是什么？ 答：按其运动的功用可分为表面成形运动和辅助运动两大类。表面成形运动又可分为主运动和进给运动两类。运动分配的原则应考虑下列几项： 1) 简化机床的传动和结构; 2) 提高加工精度; 3) 缩小机床占地面积。 1.7 主轴转速数列有哪几种类型？分别适用于什么场合？ 答：主轴转速数列采用等比级数、等差级数、对数级数等类型排列。 一般情况下，在主运动系统中主轴转速采用等比级数排列; 在进给运动系统中采用按等差级数排列的数列。 1.8专机的功率确定方法有哪几种？目前常用的方法是什么？ 答：有3种方法：1) 类比法; 2) 实侧法; 3) 计算法。 目前常用的方法是类比法。
《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，
机械制造装备设计习题答案关慧贞 第七章习题与思考题答案7-1 什么是机械加工生产线？它的主要组成类型及特点有哪些？ 答：机械加工生产线：在机械产品生产过程中，对于一些加工工序较多的工件，为保证加工质量、提高生产率和降低成本，往往把加工装备按照一定的顺序依次排列，并用一些输送装置与辅助装置将他们连接成一个整体，使之能够完成工件的指定加工过程的生产作业线。 机械加工生产线由加工装备、工艺装备、传送装备、辅助装备和控制系统组成。 7-2 影响机械生产线工艺和结构方案的主要因素是什么？ 答：影响机械生产线工艺和结构方案的主要因素：1）工件几何形状及外形尺寸；2）工件的工艺及精度要求；3）工件材料；4）要求生产率；5）车间平面布置；6）装料高度。 7-3 简述机械加工生产线的设计内容和流程？ 答：机械加工生产线的设计一般可分为准备工作阶段、总体方案设计阶段和结构设计阶段。 主要流程如下：1）制定生产线工艺方案，绘制工序图和加工示意图；2）拟定全线的自动化控制方案；3）确定生产线的总体布局，绘制生产线的总联系尺寸图；4）绘制生产线的工作循环周期表；5）生产线通用加工装备的选型和专用机床、组合机床的设计；6）生产线输送装置、辅助装置的选型及设计；7）液压、电气等控制系统的设计；8）编制生产线的使用说明书及维修注意事项等。 7-4 在拟定自动线工艺方案时应着重考虑哪些方面的问题？如何解决这些 问题？ 答：（1）工件工艺基准选择：a、尽可能在生产线上采用统一的定位面，以利于保证加工精度，简化生产线的结构；b、尽可能采用已加工面作为定位基准；c、箱体类工件应尽可能采用“一面两销”定位方式，便于实现自动化，也容易做到全线采用统一的定位基面；d、
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 2450 003232,=+ ⨯=+ ⨯=+==∆tg tg O O OO OO D B W D αδδ mm 021.0)145 sin 1 (210.0)12sin 1(20 )b (.)b (.=-=-=∆=∆αd y j w d T 0)(.)d (.=∆=∆d b j w d mm 075.0210.0203.002.0221)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,047.014.031 31)54(=⨯=δ,3 1)54()(.δ<∆b w d
机械制造装备设计第二版答案 【篇一：机械制造装备设计复习题2及答案】 一、选择（10分，每小题1分） 1下列结构式中，符合级比规律的是 [c]。 a. 12?31?23?25 b. 12?21?32?27 c. 12?32?21?26 d. 12?23?31?25 2齿轮、滚动轴承及其它传动元件的振动摩擦产生的噪声称为[a]。a.机械噪声 b. 液压噪声 c.电磁噪声 d. 空气动力噪声 3铣床的主要性能指标（第二主参数）是 [d ]。 a. 床身上的最大回转直径 b. 最大的工件长度 c. 工作台工作面宽度 d. 工作台工作面长度 4刀具是线切削刃，与工件发生线吻合，因此发生线由刀刃实现， 发生线不需要刀具与工件的相对运动，该发生线的生成方法为 [ b ]。 a. 轨迹法 b. 成形法 c. 相切法 d. 展成法 5清楚的表明机床的形式和布局，规定各部件的轮廓尺寸及相互间 的装配关系和运动关系，是展开各部件设计的依据，该资料称为[c]。 a.被加工零件工序图 b. 加工示意图 c.机床总联系尺寸图 d. 生产率 计算卡6具有良好的抗振性、工艺性和耐磨性等为特点的导轨为[a]。 a.铸铁导轨 b. 镶钢导轨 c.有色金属导轨 d. 塑料导轨 7刀库的特点 是结构简单紧凑，应用较广，容量较小，一般不超过32把刀具，指 的是[a]。 a.鼓轮式刀库 b. 链式刀库 c.格子箱刀库 d. 直线式刀库 8控制阀将来自气泵的压缩空气自喷嘴通入，形成高速射流，将吸 盘内腔中的空气带走而形成负压，使吸盘吸住物体，该吸盘称为[b]。 a.挤压排气式吸盘 b. 气流负压式吸盘 c.真空泵排气式吸盘 d. 磁吸 式吸盘 9在刀具识别位置上，利用光学系统将刀具的形状投影到带有许多 光电元件组成的屏幕上，从而将刀具的形状变成电信号，经信息处 理后存入记忆装置中，该刀具识别法称为[ c ]。 a. 非接触式磁性识 别法 b. 光学纤维刀具识别 c. 图像识别技术 d. plc实现随机换刀 10首先应用在平面多关节型（scara型）装配机器人中的驱动机器 人关节轴的电机是[ c ]。 a. 直流伺服电动机 b. 交流伺服电动机 c. 双定子结构直接驱动电动 机d. 步进电动机 二、填空（20分，每小题1分）
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）、工艺围，机床工艺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。机床的工艺圉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儿何精度和机床的工作精度。机床的儿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丄精度 （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，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，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・机床设计的主要容及步骤是什么？ 答：一般机床设计的容及步骤大致如下： （1）总体设计包括机床主要技术指标设计：工艺围运行模式，生产率，性能 贞脚指标，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讣，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。总体方案综合评价与选择；总体方案的设计修改或优化 （2）详细设计包括技术设计；施工设计。设讣机床的传动系统，部件装配图，对主要零
“机械制造装备(zhuāngbèi)设计”最全答案(dáàn)习 题(xítí)解答 2-31 求图2-61所示的车床各轴、各齿轮的计算(jì suàn)转速。 解：如下图所示，根据教材p103表2-9所示，各轴的计算转速用红色的圈标注在图中，各对齿轮中小齿轮的计算转速用红色箭头标注在图中。 第一章： 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？ 答：机械制造装备的柔性化是机床可以调整以满足不同工件加工的性能。柔性化包括产品结构柔性化和功能柔性化。 按照柔性化从高到低排列应为：普通机床、数控机床、加工中心、FMS、组合机床（专用机床）。 普通机床柔性化表现在功能多、适应性强，为功能柔性化；数控机床和加工中心改变加工程序即可适应新的需要，结构柔性化；FMS加工效率较高，改变调度和程序可适应新的需要，为结构柔性化；组合机床（专用机床）生产率高，专门设计，适应性差，基本上无柔性。 1-9 机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什么？ 答：机械制造装备设计类型有创新设计、变型设计和模块化设计三种类型。 它们的本质区别：创新设计是一种新的理论、概念的设计，变型设计是在原设计基础上改变部分部件、参数或者结构的设计，模块化设计是采用预先设计的模块进行组合的一种设计方法。 目前大多为变型设计，模块化设计缩短了新产品设计开发的时间，创新设计的产品很少。 1-15 设计(shèjì)的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法较为重要，为什么？ 答：设计的评价方法(fāngfǎ)有：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、标准化评价六种。
《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。