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02209机械制造装备设计考试重点（自学考试必备）江苏省高等教育自学考试大纲02209机械制造装备设计孙膑第一章机械制造及装备设计方法第一节概述一、全新生产制造模式的主要特征⑴以用户的需求为中心；⑵制造的战略重点是时间和速度，并兼顾质量和品种；⑶以柔性、精益和敏捷作为竞争的优势；⑷技术进步、人因改善和组织创新是三项并重的基础工作；⑸实现资源快速有效的集成是其中心任务，集成对象涉及技术、人、组织和管理等，应在企业之间、制造过程和作业等不同层次上分别实施相应的资源集成；⑹组织形式采用如“虚拟公司”在内的多种类型。
第二节机械制造装备应具备的主要功能一、机械制造装备应满足的一般功能包括：（1）加工精度方面的要求；（2）强度、刚度和抗振性方面的要求；（3）加工稳定性方面的要求；（4）耐用度方面的要求，提高耐用度的主要措施包括减少磨损、均匀磨损、磨损补偿等5）技术经济方面的要求二、柔性化含义：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软件修改，就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。
三、精密化采用传统的措施，一味提高机械制造装备自身的精度已无法奏效，需采用误差补偿技术。
误差补偿技术可以是机械式的，如为提高丝杠或分度蜗轮的精度采用的校正尺或校正凸轮等。
四、自动化（详细见P7）自动化有全自动（能自动完成工件的上料、加工和卸料的生产全过程）和半自动（人工完成上下料）之分。
实现自动化的方法从初级到高级依次为：凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制等。
五、机电一体化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，按系统工程和整体化的方法，有机地组成最佳技术系统。
这个系统应该是功能强、质量好和故障率低、节能和节材、性价比高，具有足够的“结构柔性”“。
第五章机床分级变速传动系统设计第一节机床主要技术参数的确定机床的主要技术参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。
技术参数的确定，一般采用统计类比法。
尺寸参数包括与工件主要尺寸有关的参数，与工、夹、量具标准化有关的参数，与机床结构有关的参数。
尺寸参数按其对机床结构、性能的影响程度不同，又分为主参数、第二主参数和其他尺寸参数。
1．主参数主参数是代表机床规格大小的一种参数。
主参数对机床的性能、布局、传动和结构有显著的决定作用。
所以，确定尺寸参数时，首先确定主参数。
通用机床和专门化机床的主参数及其折算系数见JB1838—85《金屈切削机床型号编制方法》(附表4常用机床组、系代号及主参数)。
通用机床的主参数，除极少数机床外(如拉床)，一般均为尺寸参数。
2．第二主参数和其他尺寸参数第二主参数一般指主轴数、最大跨距、工作台工作面长度、最大加工工件长度、最大模数等。
第二主参数是直接反映机床加工范围的重要参数之一。
对机床的轮膨尺寸、重量等影响很大，其重要程度，仅次于主参数。
主参数和第二主参数确定后，还要确定一些其他尺寸参数。
如卧式车床刀架上的最大工件回转直径、通过主轴孔的最大棒料直径、主轴孔前端锥度等与工件大小和刀具标准化有关的尺寸。
二、运动参数运动参数是指机床的执行机构(如主轴、刀架、工作台等)的运动速度。
机床常用的运动参数见表5—1。
在保证加工质量的前提下，尽可能提高生产串是确定运动参数的基本原则。
主运动参数的确定：主运动为回转运动时，主运动参数为主袖转速n。
1．极限转速调查和分析所设计的机床上可能进行的工序，从中选择要求最低、最高转速的典型工序，按照典型工序的切削速度和刀具〔或工件〕直径计算主抽的最高转速、最低转速(极限转速)n max和m min。
计算公式如下：式中n max、m min——分别为最低、最高切削速度；d max、d min——分别为最小、最大计算直径。
上述d max和d min不是机床上可能加工的最小、最大直径，而是常用的经济加工最小、最大直径。
一、《机械系统设计》课程设计任务书1.1 课程设计的目的《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。
通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。
通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。
1.2 课程设计的内容《机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。
1.2.1 理论分析与设计计算：（1）机械系统的方案设计。
设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。
（2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。
（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。
1.2.2 图样技术设计：（1）选择系统中的主要机件。
（2）工程技术图样的设计与绘制。
1.2.3编制技术文件：（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。
（2）编制设计计算说明书。
1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求1.3.1课程设计题目和主要技术参数题目01：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=53r/min；N max=600r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min题目02：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=45r/min；N max=710r/min；Z=9级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目03：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=63r/min；N max=500r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目04：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=45r/min；N max=500r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目05：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=630r/min；Z=9级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目06：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=50r/min；N max=400r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目07：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=63r/min；N max=710r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目08：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=50r/min；N max=800r/min；Z=9级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目09：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=75r/min；N max=600r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目10：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=450r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目11：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=35.5r/min；Nmax=560r/min；Z=9级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目12：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=315r/min；Z=7级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目13：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=71r/min；N max=710r/min；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目14：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=400r/min；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目15：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=63r/min；N max=630r/min；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目16：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=45r/min；N max=450r/min；Z=6级；公比为1.58；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目17：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=80r/min；N max=450r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目18：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=63r/min；N max=355r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目19：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=50r/min；N max=280r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=4kW；电机转速n=1440r/min 题目20：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=224r/min；Z=4级；公比为1.78；电动机功率P=3kW；电机转速n=1430r/min 题目21：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=80r/min；N max=1000r/min；Z=12级；公比为1.26；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目22：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=71r/min；N max=900r/min；Z=12级；公比为1.26；电动机功率P=3.5/5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目23：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=90r/min；N max=900r/min；Z=11级；公比为1.26；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目24：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=75r/min；N max=750r/min；Z=11级；公比为1.26；电动机功率P=3.5/5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目25：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=95r/min；N max=800r/min；Z=10级；公比为1.26；电动机功率P=3.5/5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目26：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=80r/min；N max=630r/min；Z=10级；公比为1.26；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min // 题目27：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=40r/min；N max=900r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=2.5/3.5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目28：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=45r/min；N max=1000r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3.5/5kW；电机转速n=710/1420r/min 题目29：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=35.5r/min；N max=800r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=3kW；电机转速n=710/1420r/min题目30：分级变速主传动系统设计技术参数：N min=50r/min；N max=1120r/min；Z=8级；公比为1.41；电动机功率P=4kW；电机转速n=710/1420r/min题目31：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=120r/min；N max=2400r/min；n j=300r/min；电动机功率：P max=3.0kW；n max=3000r/min；n r=1500r/min；题目32：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=35r/min；N max=4000r/min；n j=145r/min；电动机功率：P max=3kW；n max=4500r/min；n r=1500r/min；/p-314741032410.html题目33：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=100r/min；N max=2000r/min；n j=250r/min；电动机功率P max=3.0kW；n max=3000r/min；n r=1500r/min；题目34：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=75r/min；N max=4000r/min；n j=250r/min；电动机功率P max=2.8kW；n max=3000r/min；n r=1500r/min；题目35：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=67r/min；N max=3500r/min；n j=220r/min；电动机功率P max=2.2kW；n max=3000r/min；n r=1500r/min；/p-975357092788.html题目36：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=86r/min；N max=3000r/min；n j=250r/min；电动机功率P max=3kW；n max=3000r/min；n r=1300r/min；/p-908280258068.html题目37：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=78r/min；N max=2700r/min；n j=225r/min；电动机功率P max=2.8kW；n max=3000r/min；n r=1300r/min；题目38：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=86r/min；N max=3000r/min；n j=250r/min；电动机功率P max=2.2kW；n max=3000r/min；n r=1300r/min；题目39：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=110r/min；N max=2200r/min；n j=275r/min；电动机功率P max=3 kW；n max=2000r/min；n r=1000r/min；题目40：无级变速主传动系统设计技术参数：N min=46r/min；N max=2400r/min；n j=150r/min；电动机功率P max=2.8 kW；n max=2000r/min；n r=1000r/min；1.3.2技术要求：（1）利用电动机完成换向和制动。
《机械制造装备设计》模拟试题1参考答案一、选择（10分，每小题1分）1．采用“少品种、大批量”的做法，强调的是“规模效益”，这种制造模式被称为 [ A ]。
A. “传统模式”B. “精益生产”C. “敏捷制造”D. “精益—敏捷—柔性”2．利用工具电极与工件之间的放电现象从工件上去除微粒材料达到加工要求的机床，称为 [ C ]。
A. 电火花线切割机床B. 电解加工机床C. 电火花加工机床D. 电子束加工机床 3．利用一套标准元件和通用部件按加工要求组装而成的夹具，称为 [ A ]。
A. 组合夹具 B. 专用夹具 C. 成组夹具 D. 随行夹具4．使用要求相同的零部件按照现行的各种标准和规范进行设计和制造，称为 [ C ]。
A. 产品系列化B. 结构典型化C. 标准化D. 零部件通用化5．机床传动系统各末端执行件之间的运动协调性和均匀性精度，称为 [ C ]。
A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 定位精度 6．要求导轨导向性好，导轨面磨损时，动导轨会自动下沉，自动补偿磨损量，应选 [ B ]。
A. 矩形导轨 B. 三角形导轨 C. 燕尾形导轨 D. 圆柱形导轨 7．一个运动功能式为M XYZ O // 的四自由度搬运机器人是[ D ]。
A. 关节型机器人B. 求坐标型机器人C. 圆柱坐标型机器人D. 直角坐标型机器人 8．一个料斗同时向几台机床供料时，通常使用[ D ]。
A.上料器 B. 隔料器 C.减速器 D. 分路器 9．磨床进给量的单位为[ C ]。
A.毫米/每转B. 毫米/冲程C.毫米/分钟D. 转/分钟 10．机床主运动空转时由于传动件摩擦、搅油、空气阻力等原因使电动机消耗的一部分功率，称为[ C ]。
A.切削功率B. 机械摩擦损耗功率C.空载功率D. 额定功率 二、填空（20分，每小题1分）1．20世纪末，世界已进入_____知识_______经济时代。
2．加工后零件对理想尺寸、形状和位置的符合程度，称谓___加工精度______。
数控装备设计1、已知某铣床主传动系统为常规变速系统，公比φ＝1.12，传动顺序与扩大顺序一致，试填写下表。
项目变速组传动副数P j级比指数x j变速范围R j其后传动轴的变速范围基本组 3 1 φ2＝1.25 φ2＝1.25第一扩大组 2 3 φ3＝1.4 φ5＝1.8第二扩大组 2 6 φ6＝2.0 φ11＝3.55第三扩大组 2 12 φ12＝4.0 φ23＝14.22、画出结构式18＝36×23×31的结构网，并分别求出当φ＝1.26时，第二传动组和第二扩大组的级比指数、变速范围和机床的变速范围。
第2传动组：级比指数为3，变速范围φ3＝2第2扩大组：级比指数为6，变速范围φ12＝16机床的变速范围：φ17＝513、某机床主轴转速为连续等比数列，公比φ＝1.58，主轴最高转速n max =1600r/min ，主轴变速范围R n =10，电动机转速n 电＝1450r/min ，要求：⑴拟定合理的结构网和转速图； ⑵求出变速齿轮的齿数。
φlg lg nR Z =31236⨯=电 I II III6、某车床主传动系统的转速图如下图所示，要求：⑴写出结构式； ⑵求各齿轮齿数；⑶若主轴计算转速为160r/min ，确定各轴及齿轮Z 1～Z 14的计算转速。
1600 1:11:1.58 1:2.51000 630 400 2501601450 63100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1250 Z1:Z2 Z3:Z4Z5:Z6 Z7:Z8 Z9:Z10 Z11:Z12 Z13:Z144、采用一级背轮机构变速，试写出合理的结构式，画出结构网。
=+⨯2111\5、根据下图给出的某中型车床主轴转速标牌，若已知电机转速为1440rpm ，电机到I 轴的传动比为Φ100/Φ250，主轴转速为连续不重复的等比级数，A 为第一传动组，B 为第二传动组，C 为第三传动组，要求：⑴确定公比Φ，写出结构式并画出结构网； ⑵补全标牌转速值； ⑶画出转速图； ⑷求各齿轮齿数；⑸确定各轴及各传动组的计算转速。
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。
1、题目要求及参数确定1.1设计要求1）机床的类型、用途及主要参数车床，工作时间：三班制，电动机功率：N=7.5KW ，主轴最高、最低转速如下：max 1250n rpm =，min 100n rpm = 变速级数：z=12。
2）工件材料：45号钢 刀具材料：YT15 3）设计部件名称：主轴箱1.2运动参数确定回转主运动的机床，主运动的参数是主轴转速。
最低转速和最高转速：min 100n rpm =、max 1250n rpm =，机床的分级变速机构共12级由得：ϕ=1.26查《金属切削机床》表7-1得：各轴转速：100、125、160、200、250、315、400、500、630、800、1000、1250。
1.3主电机的选择合理的确定电机功率N ，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。
一般车床无特殊要求，多采用Y 系列封闭式三相异步电动机，已知电动机的功率是7.5KW, 根据《车床设计手册》附录表选取Y132M-4型Y 系列笼式三相异步电动机，额定功率7.5kw ，满载转速1440r/min ，最大额定转距2.2。
2.运动设计5.121001250min max ===n n R n 1121--==ϕϕz n R2.1 传动组的传动副数的确定传动组和传动副数可能的方案有：12=4*3 12=3*4 12=3*2*2 12=2*3*2 12=2*2*3在上列各方案中，前两个有时可以省掉一根轴。
缺点是有一个传动组内有四个传动副。
如果用一个四联滑移齿轮，则会增加轴向尺寸；如果用两个双联滑移齿轮，则操纵机构必须互锁以防止两个滑移齿轮同时啮合。
所以一般少用。
后三个方案中可根据下述原则比较：从电动机到主轴，一般为降速传动。
接近电动机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。
如使传动副较多的传动组放在接近电动机处，则可使小尺寸的零件多些，大尺寸的零件就可以少些，就省材料了。
目录第1章绪论 (2)1.1 课程设计的目的 (2)1.2 课程设计的内容 (2)1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 (3)第2章运动设计 (4)2.1 运动参数及转速图的确定 (4)2.2 核算主轴转速误差 (7)第3章动力计算 (8)3.1 带传动设计 (8)3.2 计算转速的计算 (9)3.3 齿轮模数计算及验算 (10)3.4 传动轴最小轴径的初定 (13)3.5 主轴合理跨距的计算 (14)第4章主要部件的校核 (15)4.1 主轴强度、刚度校核 (15)4.2 轴的刚度校核 (17)4.3 轴承寿命校核 (18)总结 (19)参考文献 (20)第1章绪论1.1课程设计的目的《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。
通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。
通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。
1.2课程设计的内容《机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。
1.2.1 理论分析与设计计算：（1）机械系统的方案设计。
设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。
（2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。
（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。
1.2.2 图样技术设计：（1）选择系统中的主要机件。
（2）工程技术图样的设计与绘制。
1.2.3编制技术文件：（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。
《机械制造装备设计》第4版第一章习题参考答案1-1 机床应满足哪些基本要求什么是人机关系机床应具有的性能指标:1、工艺范围；2、加工精度；3、生产率和自动化；4、可靠性；人机关系：使机床符合人的生理和心理特征，实现人机环境高度协调统一，为操作者创造一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件；能减轻操作者精神紧张和身体疲劳。
机床的信号指示系统的显示方式、显示器位置等都能使人易于无误地接受；机床的操纵应灵活方便，符合人的动作习惯，使操作者从接收信号到产生动作不用经过思考，提高正确操作的速度，不易产生误操作或故障。
机床造型应美观大方，色彩协调，提高作业舒适度。
另外，应降低噪声，减少噪声污染。
1-2 机床设计的内容和步骤是什么机床设计大致包括总体设计，技术设计，零件设计，样机试制和试验鉴定四个阶段。
1-3 机床的总体方案拟定包括什么内容机床总布局的内容和步骤是什么总体设计：1、掌握机床的设计依据；2、工艺分析；3、总体布局；4、确定主要的技术参数机床总体布局：1、分配机床运动；2、选择传动形式和支承形式；3、安排操纵部位；4、拟定提高动刚度的措施。
1-4 机床分配运动的原则是什么驱动型式如何选择机床运动的分配应掌握四个原则：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。
机床的主传动按驱动电动机类型分为交流电动机驱动和直流电动机驱动。
交流电动机驱动又分为单速电动机、双速电动机及变频调速电动机驱动。
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，它传递功率大，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。
随着变频调速技术的迅速发展，变频调速—多楔带—齿轮传动组合的传动已成为机床主传动的主导形式。
液压无级变速传动平稳，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。
目录一、机床总体设计---------------------------------------------------------------------21、机床布局--------------------------------------------------------------------------------------------22、绘制转速图-----------------------------------------------------------------------------------------43、防止各种碰撞和干涉-----------------------------------------------------------------------------54、确定带轮直径--------------------------------------------------------------------------------------55、验算主轴转速误差--------------------------------------------------------------------------------56、绘制传动系统图-----------------------------------------------------------------------------------6二、估算传动件参数确定其结构尺寸-------------------------------------------71、确定传动见件计算转速--------------------------------------------------------------------------72、确定主轴支承轴颈尺寸--------------------------------------------------------------------------73、估算传动轴直径-----------------------------------------------------------------------------------74、估算传动齿轮模数--------------------------------------------------------------------------------85、普通V带的选择和计算-------------------------------------------------------------------------8三、机构设计--------------------------------------------------------------------------101、带轮设计-------------------------------------------------------------------------------------------102、齿轮块设计----------------------------------------------------------------------------------------103、轴承的选择----------------------------------------------------------------------------------------104、主轴主件-------------------------------------------------------------------------------------------105、操纵机构-------------------------------------------------------------------------------------------106、滑系统设计----------------------------------------------------------------------------------------107、封装置设计----------------------------------------------------------------------------------------108、主轴箱体设计-------------------------------------------------------------------------------------119、主轴换向与制动结构设计----------------------------------------------------------------------11四、传动件验算-----------------------------------------------------------------------111、齿轮的验算----------------------------------------------------------------------------------------112、传动轴的验算-------------------------------------------------------------------------------------13五、设计感想--------------------------------------------------------------------------17六、参考文献--------------------------------------------------------------------------17一、机床总体设计1、机床布局（1）确定结构方案a ）主轴传动系统采用V 带，齿轮传动。
传动设计习题1. 卧式车床主轴有24级转速,公比φ=1.26,所传递的最大扭矩为Mn,当主轴以第11级(n11)转速运转时,主轴传递的最大扭矩是_____________________。
某卧式车床主轴有24级转速,公比φ=1.26,所传递的最大扭矩为Mn,当主轴以第11级(n11)转速运转时,主轴传递的最大扭矩是0.5Mn 。
2.写出结构式: 12 = 3( 4)2( 1)2( 2)(第二扩大组)(基本组)(第一扩大组)若: φ=1.41 则: rmax = r2=φ2*2*(3-1)=1.418=16 .3.(2分)二联滑移齿轮宽式排列时,轴向尺寸要大于______个齿轮宽度。
二联滑移齿轮宽式排列时,轴向尺寸要大于 6 个齿轮宽度。
4.当φ=1.26时，12 =3 1·2 3·2 6 ,若增加一个传动副数P=2的变速组,写出此时可获得最多转速级数的结构式.12 =3 1·2 3·2 6 ,若按常规增加一个传动副数P=2的变速组,结构式为:24=3 1·2 3·2 6·2 12但是r3=φ12=1.2612=16＞8,因此必须把新增加的变速组的变速范围缩小到最小的许用极限值,即:r3=φ(12-3)=1.26(12-3)=8这时,转速图上出现了3级转速重复,结构式应改为:21 =3 1·2 3·2 6 ·2 (12-3)5.某机床主传动系统采用双速电动机驱动,ψ=2,且已知主轴转速为12级,基本组传动付数为3,主轴最低转速为45rpm.列出主轴转速数列并写出主传动系统结构式.当φ=1.26时转速数列为: 45, 56, 71, 90, 112, 140, 180, 224, 280, 355, 450, 560.结构式为: 12=2(3)·3(1)·2(6)或: 当φ=1.12时 12=2(6)·3(1)·2(3)转速数列为: 45, 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 125, 140, 160.6.某铣床的主轴转速n=50~1600r/min,是对称型混合公比的转速数列,公比φ1=1.26,φ2=φ12=1.58,级数为Z=12,要求列出转速数列,写出结构式和画出结构网,拟定转速图.解:首先按单一公比Φ＝1.26，根据题目给定的主轴转速范围、写出主轴转速数列：40、50、63、80、100、125、160、200、250、 320、400、500、630、800、1000、1250得16级转速。
广东海洋大学 2005——2006学年第二学期 《机械制造装备设计》课程试题 课程号： 1410065 √ 考试 √ A 卷 闭卷答卷注意： 1．采用兰色或黑色墨水笔书写答案，字迹要工整，字迹辨认不清的按回答错误计； 2．填空、判断和选择题按要求在题目上作答案，其他题在题目下方的空白处作答案，不按上述要求的地方作答案视为无效； 3．不可将装订好的试卷拆开，后面无题目的空白纸为演算草稿纸，书写答案无效，随试卷上交。
4．必须在规定的地方填写清楚班级、姓名和学号，否则试卷作废。
一、填空（每空1分，共14分） 1．当机床支承件主要承受扭矩时，其截面形状应为______。
当它承受的弯矩在一个方向上比另一个方向上的大时，截面形状应为______。
2．在机床支承件内部加肋板（隔板）是为了_________，加肋条是为了__________和_________。
班级：姓名： 学号： 试题共 8 页 加白纸2(16K)张 密封线GDOU-B-11-3023．双矩形导轨的侧向间隙一般用___________调整。
4．一般机床的三角形导轨，其三角形的顶角为________，对于重型机床，三角形的顶角一般为_________，对于精密机床，三角形的顶角为________。
5．形成表面所需的成形运动，就是形成其__ ___及_____ 所需要的成形运动。
6．组合夹具可分为_______和_______两大类。
7．钻床夹具中钻头的导向是采用________完成的。
二、判断题（认为正确的在后面括号中画√，错误的画×，每小题1分，共10分）1．双矩形导轨采用窄导向比较好。
（）2．直线进给系统工作的载荷特点为恒功率工作。
（）3．机床的空载功率是指切削力引起的传动件摩擦功率。
（）4．设计大型机床的有级主传动系时，一般应选用较小的的公比Ф。
（）5．机床主轴在外径不变的条件下，制成空心的有利于提高主轴组件的刚度。
（）6．几何精度是指机床在以工作速度运行时主要零部件的几何位置精度。
X X 大学课程设计题目：分级变速主传动系统设计学院：姓名：指导教师：系主任：目录第1章绪论 (1)1.1 课程设计的目的 (1)1.2 课程设计的内容 (1)1.3 课程设计题目、主要技术参数和技术要求 (2)第2章运动设计 (3)2.1 运动参数及转速图的确定 (3)2.2 核算主轴转速误差 (5)第3章动力计算 (6)3.1 带传动设计 (6)3.2 计算转速的计算 (7)3.3 齿轮模数计算及验算 (7)3.4 传动轴最小轴径的初定 (10)3.5 主轴合理跨距的计算 (11)第4章主要部件的校核 (13)4.1 主轴强度、刚度校核 (13)4.2 轴的刚度校核 (15)4.3 轴承寿命校核 (16)第5章总结 (17)第6章参考文献 (18)第1章绪论1.1课程设计的目的《机械系统设计》课程设计是在学完本课程后，进行一次学习设计的综合性练习。
通过课程设计，使学生能够运用所学过的基础课、技术基础课和专业课的有关理论知识，及生产实习等实践技能，达到巩固、加深和拓展所学知识的目的。
通过课程设计，分析比较机械系统中的某些典型机构，进行选择和改进；结合结构设计，进行设计计算并编写技术文件；完成系统主传动设计，达到学习设计步骤和方法的目的。
通过设计，掌握查阅相关工程设计手册、设计标准和资料的方法，达到积累设计知识和设计技巧，提高学生设计能力的目的。
通过设计，使学生获得机械系统基本设计技能的训练，提高分析和解决工程技术问题的能力，并为进行机械系统设计创造一定的条件。
1.2课程设计的内容《机械系统设计》课程设计内容由理论分析与设计计算、图样技术设计和技术文件编制三部分组成。
1.2.1 理论分析与设计计算：（1）机械系统的方案设计。
设计方案的分析，最佳功能原理方案的确定。
（2）根据总体设计参数，进行传动系统运动设计和计算。
（3）根据设计方案和零部件选择情况，进行有关动力计算和校核。
1.2.2 图样技术设计：（1）选择系统中的主要机件。
（2）工程技术图样的设计与绘制。
1.2.3编制技术文件：（1）对于课程设计内容进行自我经济技术评价。
（2）编制设计计算说明书。
1.3课程设计题目、主要技术参数和技术要求1.3.1课程设计题目和主要技术参数题目：分级变速主传动系统设计技术参数：Nmin=71r/min；Nmax=900r/min；Z=12级；公比为1.26；电动机功率P=3.5/5KW；电机转速n=710/1420r/min 1.3.2技术要求：（1）利用电动机完成换向和制动。
（2）各滑移齿轮块采用单独操纵机构。
（3）进给传动系统采用单独电动机驱动。
第2章 运动设计2.1 运动参数及转速图的确定（1）转速范围。
Rn=min max N N =71900=12.67 （2）转速数列。
查[1]表 2.12，首先找到71r/min 、然后每隔3个数取一个值，得出主轴的转速数列为71 r/min 、90 r/min 、112 r/min 、140 r/min 、180 r/min 、230 r/min ，280 r/min ，355 r/min ，450 r/min 、560 r/min 、710r/min 、900 r/min 共12级。
（3）定传动组数。
对于Z=12可分解为：12=2³3³2。
（4）写传动结构式。
根据“前多后少” , “先降后升” , 前密后疏,结构紧凑的原则,选取传动方案 Z=12=23³31³26。
（5） 画转速图。
转速图如下图2-2。
图2-2 系统转速图（6）画主传动系统图。
根据系统转速图及已知的技术参数，画主传动系统图如图2-3：图2-3 主传动系统图（7）齿轮齿数的确定。
变速组内取模数相等，据设计要求Zmi n≥17,齿数和Sz≤100～120，由【1】表4.1，根据各变速组公比，可得各传动比和齿轮齿数，各齿轮齿数如表2-2。
表2-2 齿轮齿数2.2 核算主轴转速误差实际传动比所造成的主轴转速误差，一般不应超过±10(ϕ-1)％,即'n -n n实际转速标准转速标准转速〈 10(ϕ-1)％ 对Nmax=710r/min，Nmax`=1420*100/160*31/39*45/45=705.44r/min 则有710705.44710-=0.64％ < 4.1％ 因此满足要求各级转速误差没有转速误差大于1％，因此不需要修改齿数。
第3章 动力计算3.1 带传动设计(1) 直径计算初取小带轮直径d 取 d=100 mm大带轮直径D ： D=21n dn = 1001420900⨯=157.8mm 取D=160mm（2）计算带长求Dm Dm=(D 1+D 2)/2=(100+160)/2=130mm求△ △=（D 1-D 2）/2=（160-100）/2=30mm初取中心距 取a=400mm带长 L=π×Dm+2×a+△2/a=1300.66 mm基准长度 由【1】表3.2得：Ld=1250mm（3） 求实际中心距和包角中心距 a=(L-π×Dm)/4+ /4 =400.11mm ，取a=400mm小轮包角 1α=180 -（D 1-D 2）/a×57.3 =171.41 >120（4） 求带根数带速υ υ=πD 1n 1/(60³1000)=3.14³100³1420/(60³1000)= 7.43m/s传动比i i=n 1/n 2=1420/900=1.58带根数 由【2】中表3.6，并用插值法得P 0=1.30KW ；由【2】中表3.7，并用插值法得△P 0=0.17KW ；由【2】中表3.8，得包角系数K α=0.95；由【2】中表3.9，得长度系数K L =0.93；Z=P d /[（P 0+△P 0）×K α×K L ]=（5.0×1.2）/(1.32+0.15)×0.95×0.93=3.48取Z=4根3.2 计算转速的计算（1） 主轴的计算转速n j ，由公式n j =n min (/31)z -Φ得，主轴的计算转速n j =140r/min 。
（2） 确定各传动轴的计算转速。
Ⅱ轴共有3级转速：180 r/min 、250 r/min 、355 r/min 。
若经传动副Z 6/ Z '6传动主轴，则只有355r/min 传递全功率；若经传动副Z 5/ Z 5传动主轴，全部传递全功率，其中180r/min 是传递全功率的最低转速， 故其计算转速n Ⅱj =180 r/min ；Ⅰ 轴有1级转速，且都传递全功率，所以其计算转速n Ⅰj =500 r/min 。
各计算转速入表3-1。
表3-1 各轴计算转速（3） 确定齿轮副的计算转速。
齿轮Z 6装在主轴上并具有45-90r/min 共3级转速，其中只有90r/min 传递全功率，故Z '6j=90 r/min 。
齿轮Z 6装在Ⅱ轴上，有180-355 r/min 共3级转速，但经齿轮副Z 6/ Z '6传动主轴，则只有355r/min 传递全功率，故Z 6j=355r/min 。
依次可以得出其余齿轮的计算转速，如表3-2。
表3-2 齿轮副计算转速3.3 齿轮模数计算及验算（1）模数计算。
一般同一变速组内的齿轮取同一模数，选取负荷最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式进行计算，即m j3-3所示。
表3-3 模数（2）基本组齿轮计算。
按基本组最小齿轮计算。
小齿轮用40Cr ，调质处理，硬度301H B ～286HB ，平均取260HB ，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229H B ～286HB ，平均取300HB 。
计算如下：① 齿面接触疲劳强度计算：接触应力验算公式为)j E H j Z Z Z MPa εσσ⎡⎤=≤⎣⎦ 弯曲应力验算公式为：[]112()Fa Sa w w KTY Y Y MPa mbd εσσ=≤ 式中 N----传递的额定功率（kW ），这里取N 为电动机功率，N=3.5kW;j n ----计算转速（r/min ）. j n =500（r/min ）;m-----初算的齿轮模数（mm ）, m=3.5（mm ）;B----齿宽（mm ）;B=30（mm ）;z----小齿轮齿数；z=19;u----小齿轮齿数与大齿轮齿数之比,u =2.79;s K -----寿命系数；s K =T K n K N K q K T K ----工作期限系数；mT C Tn K 0160=T------齿轮工作期限，这里取T=15000h.;1n -----齿轮的最低转速（r/min ）, 1n =500（r/min ）0C ----基准循环次数，接触载荷取0C =710，弯曲载荷取0C =6102⨯m----疲劳曲线指数，接触载荷取m=3；弯曲载荷取m=6;n K ----转速变化系数，查【5】2上，取n K =0.60 N K ----功率利用系数，查【5】2上，取N K =0.78 q K -----材料强化系数，查【5】2上， q K =0.60 3K -----工作状况系数，取3K =1.12K -----动载荷系数，查【5】2上，取2K =11K ------齿向载荷分布系数，查【5】2上，1K =1Y------齿形系数，查【5】2上，Y=0.386；[]j σ----许用接触应力（MPa ）,查【4】，表4-7，取[]jσ=650 Mpa ；[]w σ---许用弯曲应力（MPa ），查【4】，表4-7，取[]w σ=275 Mpa ；根据上述公式，可求得及查取值可求得：j σ=)E H Z Z Z MPa ε=635 Mpa ≤[]j σ w σ=78 Mpa ≤w σ（3）扩大组齿轮计算。
按扩大组最小齿轮计算。
小齿轮用40Cr ，调质处理，硬度301H B ～286HB ，平均取260HB ，大齿轮用45钢，调质处理，硬度229H B ～286HB ，平均取300HB 。
同理根据基本组的计算， 查文献【6】，可得 n K =0.62， N K =0.77，q K =0.60，3K =1.1，2K =1，1K =1，m=3.5，j n =355； 可求得：j σ=574.35 Mpa ≤[]j σ=650Mpa ； w σ=118.77Mpa ≤[]w σ=275Mpa 。
3.4 传动轴最小轴径的初定由【5】式6，传动轴直径按扭转刚度用下式计算： d=1.64[]4ϕTn（mm ）或 d=91[]4njNϕ（mm ） 式中 d---传动轴直径（mm ）Tn---该轴传递的额定扭矩（N*mm ） T=9550000Jn N ⨯；N----该轴传递的功率（KW ） j n ----该轴的计算转速[]ϕ---该轴每米长度的允许扭转角，[]ϕ==01。
