机械制造装备设计第二版答案Word文档格式.docx
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)、左右偏摆运动(?
)和_____俯仰____运动(?
)。
16工作进给长度等于被加工部位的长度与刀具切入长度和______长度之和。
17由各关节的运动量求机器人的位置及姿态,称为机器人的____运动学解析。
18机器人各关节的运动都是坐标运动,坐标运动可用__________矩阵表示。
19机器人末端执行器与机座之间的相对运动可以用________矩阵表示。
20由机器人末端执行器的位资求关节运动量,称为机器人的__逆运动学___解析。
三、问答(15分,每小题3分)
1何谓算转速?
如何确定中型普通车床等比传动的计算转速?
答:
主轴和各传动件传递全部功率的最低转速。
(2分)
nj?
nmin?
z
?
13
(1分)
2试述防止低速运动部件产生爬行的措施?
1应减少静、动摩擦系数之差;
2提高传动机构的刚度;
3降低移动部件的质量4增大系统阻尼。
(答对3个,即得3分)
3采用公用齿轮传动的系统有何特点?
(3分)
答:
(1)可以减少齿轮的数目,简化结构,减少轴向尺寸;
(2)两个变速组的模数必须相等;
(3)弯曲疲劳需用应力比非公用齿轮要低,尽可能选择较大的齿轮作公用齿轮;
(4)双公用齿轮降速传动时,其传动顺序与扩大顺序不一致。
4试述传动件在主轴上轴向位置合理布置的原则?
(3分)答:
1传动力q引起的主轴弯曲要小(1分);
2引起主轴前轴端在加工精度敏感方向上的位移要小;
(1分)
3因此,主轴上传动件轴向布置时,应尽量靠近前支承,有多个传动件时,其中最大件应靠近前支承。
5试述双列短圆柱滚子轴承的特点?
(1)内圈有1:
12得锥孔,与主轴的锥形轴颈相匹配,轴向移动内圈可以将内圈涨大用来调整轴承的径向间隙和预紧。
(2)轴承的滚动体为滚子,能承受较大的径向载荷和较高的转速;
(1分)(3)轴承有两列滚子交叉排列,数量较多,因此刚度很高;
(4)不能承受轴向载荷。
四、分析推导(15分,每小题5分)
1某一丝杠,导程为10mm,直径d=40mm?
全长共有110圈螺纹,跨距l=1300mm,工作时丝杠温度预计比床身高?
t?
2c,钢的热膨胀系数?
?
11?
101/c,求预拉伸量(预拉伸量应略大于热伸长量)。
(5分)答:
螺纹段长度l1?
10?
110mm?
1100mm
螺纹段热伸长量?
l1?
1l1?
1100?
2mm?
0.0242mm
预拉伸量应略大于?
l1,取螺纹段预拉伸量?
l?
0.04mm,当温升2c后,还有
6
0.0158mm的剩余拉伸量,与拉伸力有所下降,但未完全消失,补偿了热膨胀
引起的变形。
装配时丝杠的预拉伸力通常由测量丝杠伸长量来控制,丝杠全长上预拉伸量为:
l0.04?
1300
mm?
0.0473mml11100
2试导出快速运动电动机起动时克服惯性力所需的功率表达式(5分)答:
(1)p惯?
m惯?
m惯
m惯n2?
n
(kw)?
p惯?
(kw)(2分)
1000?
609550?
(2)m惯?
j
t
;
t为电动机的起动时间(s),对于重型机床t?
0.5s,对于大型机
床t?
1.0s(1分)
v?
(3)各运动部件折算到电动机轴上的转动惯量jl?
jk?
k?
mi?
i?
k
4
klkdk12
(4)jk?
mkrk?
232
22
3试述同步齿形带传动的优点?
(5分)
(1)同步齿形带无相对滑动,传动比准确,传动精度高;
(2)可传递100kw以上的功率;
(3)厚度小、质量小、传动平稳、噪声小、适用于高速传动,可达50m/s;
(4)无需特别张紧,对轴和轴承压力小,传动效率高;
(5)不需要润滑,耐水耐腐蚀,能在高温下工作;
(6)传动比大,可达1:
10,。
(答出5个序号中的第一句话即可满分)
五、计算题(本大题共2题,每小题10分,共20
分)
1.设计平面搬运机器人的运动功能方案,作业动
作功能要求将工件w从a平面搬运到b平面上,手抓抓取工件xw方向(工件窄方向),如图所示。
试用创成式设计法(o/?
1zx?
2/m)建立四自由度机器人运动功能矩阵[t0,m]。
(10分)
变成基准状态后,建立运动功能矩阵[t0,m]
图2.搬运机器人
[t0,m]?
[t0,1][t1,2][t2,3][t3,4][t4,m]?
c1?
s10?
sc10?
1?
001?
00?
c1c4?
s1s4?
sc?
cs
14
14?
0?
0?
a0?
100a1?
100x?
c4?
s40a3?
100
010b?
s?
0cb0?
c0b?
12443?
c0?
001z1?
001c2?
001c3?
0s?
c?
0001?
000c1s4?
s1c40c1a3?
s1b3?
c1(a1?
x)?
s1(b2?
b1)?
a0?
c1c40s1a3?
c1b3?
s1(x?
a1)?
c1(b2?
b0?
1c?
c3?
c2?
z
001?
式中:
cw?
cos?
w,c4?
4,sw?
sin?
w,s4?
4,?
180(5分)
2.图示为三自由度的机械传动手腕的机构简图,试求当s轴不转,t、b轴同时以相同旋向旋转时,手腕的俯仰运动n9。
(10分)答:
(1)b轴单独旋转时,
n9?
z12z15
nb;
z11z14
(2)t轴单独旋转时,
z13、z14为行星传动:
zn14?
nt
n13?
ntz14
n13?
n14?
z13?
z14
(3分)nt,
z14
z12(z13?
z14)
nt(3分)
:
n9?
n14产生诱导运动n9
合成运动n9?
z12z15z(z?
nb?
1213nt(2分)
z11z14z11z14
1.根据图1
(1)写出其结构式:
(
(2)写出Ⅲ-围及(2分)(3(2分)
(4(5(2分)答:
(1)结构式:
12?
26?
23;
(2)?
r?
x(p?
1)
1.2(3?
(3)rn?
r1r2r3?
或rn?
6(2?
1)?
3(2?
13?
1.2613?
20
nmax1600
20;
(2分)nmin80
0.3
(4)nj?
nminrn
80?
200.3?
196.5取200r/min
【篇二:
机械制造装备设计第五章习题答案(关慧贞)】
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1.机床夹具的作用是什麽?
有那些要求?
(1)机床夹具的作用
1)保证加工精度2)提高生产率3)扩大机床的使用范围。
4)减轻工人的劳动强度,保证生产安全。
(2)机床夹具的要求
1)保证加工面的位置精度2)夹具的总体方案应与年生产纲领相适应
3)安全、方便、减轻劳动强度4)排屑顺畅5)应有良好的强度、刚度和结构工艺性。
2.机床夹具的组成有那些部分?
1)定位元件及定位装置2)夹紧元件及夹紧装置3)导向及对刀元件
4)动力装置5)夹具体6)其它元件及装置
不同的生产条件下的夹具,其组成会有不同。
3.何谓六点定位原理“何谓定位的正常情况和非正常情况,它们各包括那些方面?
(1)六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点,限制工件的六个自由度,使工件实现完全定位。
(2)定位的非正常情况是指凡是保证加工位置精度的自由度均已被约束所限制的情况,它可以是完全定位,即限制了六个自由度,也可以是小于六个约束点。
(3)定位的非正常情况包括欠定位和过定位两种。
欠定位是指保证加工精度的某自由度应该被限制而没有被限制的情况。
此情况不能保证加工精度,因此此定位方案是绝对不允许的。
过定位是指为保证加工精度应该被限制的某个自由度被两个或两个以上的约束所重复限制。
一般情况下这是不允许的。
但在工件定位和定位元件精度很高或者在工件刚度很低的情况下,过定位的情况是被允许的。
4.试分析图5-7中a、c方案为什麽属过定位?
如何改进的?
尚存在什麽问题?
5.7过定位及其改进
图5.7a):
工件下底面有俩个短圆柱销台阶面支撑,为平面约束,限制3个自由度,而每个短圆柱销插入工件孔内,限制了2个自由度,因此共限制了7个自由度,超出了6个,即y方向的移动自由度被重复限制了,因此属于过定位。
c):
工件左端由销的又台阶端面定位,此端面限制了3个自由度,而销的长径比已超过1,属于长销,它限制了4个自由度,共限制了7个自由度,还有转动的自由度没有被限制。
所以实际上x和z都被重复限制,此方案属于过定位。
5.确定夹具的定位方案时,要考虑那些方面的要求?
设计某工序加工某表面的定位方案时,需要考虑:
1)该加工面在图纸上的位置要求,即该加工面的设计基准,尽可能以设计基准为定位基准2)工件整个工艺过程所选定的工艺精基准是否与该加工面的设计基准一致,一致最好,否则应该转换到工艺精基准上去,做到基准统一,有利于保证各个加工面间有较高的位置精度3)定位方案应满足六点定位原理4)因估算此方案的定位误差是否符合要求5)应根据该面的加工方案,机床,刀具等具体情况分析该方案的可行性,完善该定位方案。
6.何谓定位误差?
定位误差是由那些因素引起的?
定位误差是指该定位方案条件下,工序基准在工序尺寸方向上的最大位置变动量,它是加工误差的一部分,差生定位误差的原因有:
1)定位基准与设计基准不重合带来的基准转换误差
2)定位元件如销与工件上定位表面,如孔之间的配合间隙带来的定位误差。
3)与夹具设计制造的误差及定位副作用中的磨损。
7.夹紧与定位有何区别?
对夹紧装置的基本要求有那些?
(1)定位与夹紧的区别:
1)其目的不一样,定位是保证工件的加工面获得其准确的位置精度,因此只要工件的定位表面与定位元件的工作面保持接触即完
成定位。
而夹紧是保证工件已获得的准确位置在加工环境下(外力运动等)不发生改变。
2)其顺序必须是限定位后夹紧。
若工件先夹紧,虽然工价的6个自由度均不能动了,是有一个确定的位置状态,但这个位置状态不是我们期望的理想的准确的位置状态,它没有完成准确定位的目的。
(2)夹紧机构设计应满足的要求
1)夹紧必须保证定位准确可靠,而不能破坏定位。
2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。
3)夹紧机构必须可靠。
夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度,手动夹紧机构必须保证自锁,机动夹紧应有联锁保护装置,夹紧行程必须足够。
4)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。
5)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂的条件相适应。
8.设计夹紧机构时,对夹紧力的三要素有何要求?
(1)确定夹紧力的方向要求有:
1)有利于工件的准确定位,主夹紧力方向优先垂直于第一定位基准2)夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致,有利于减小夹紧变形3)应尽可能与切削力,重力的方向一致,有利于减小夹紧力。
(2)夹紧力作用点的选择
1)夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应,或在支承点确定的区域内,以避免破坏定位或造成较大的夹紧变形。
2)夹紧力的作用点应作用在工件刚度高的部位。
3)夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位,以提高工件切削部位的刚度和抗振性。
4)夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。
3)夹紧力的大小应该合适,过大会使工件,夹具产生较大的夹紧变形,过小则不能保证加工条件下定位的准确性和可靠性,以及加工中的安全性,一般应予以计算或试验确定。
9.何谓夹具的对定?
为什麽使用夹具加工工件时,还需要解决夹具的对定问题?
(1)家具的对定是指夹具在机床上的安装,应由其位置要求,否则会影响到加工面的位置精度。
(2)车床夹具和铣床夹具常有夹具的对定问题。
如铣床夹具安装早铣床工作台上,工作台运动大都在纵向和横向有自动进给,加工面一般就应该放在改方向上。
夹具在工作台上安装就不可能在任意方向上。
因此在夹具体上必须设计两个在一条线上的定向键,工件的加工面应通过定位保证其与定位键方向平行或垂直。
车床夹具的几何中心必须与车床主轴中心同轴,夹具与主轴的对定一是通过
夹具几何中心上的莫氏锥柄与主轴上莫氏空配合来实现,另一个方案是夹具几何中心上应有与主轴端部结构一致的结构形式,尺寸来保证对定,例如ca6140车床夹具,夹具体的左端必须有短锥孔和较大左端平面结构和尺寸,使之与ca6140主轴部位的大平台面和短锥配合,实现定位对定。
10.使用夹具来加工工件时,产生加工误差的因素有那些方面?
它们与零件的公差有何关系?
(1)使用夹具加工时,产生加工误差的原因又是那个方面:
1)工件在夹具中的定位误差和夹紧误差2)
1)工件在夹具中的定位、夹紧误差;
2)夹具带着工件安装在机床上,相对机床主轴(或刀具)或运动导轨的位置误差,也称对定误差;
3)加工过程中误差,如机床几何精度,工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。
设计夹具定位方案时要充分考虑此定位方案的定位误差的大小是否在允许的范围内,一般定位误差应控制在工件允差的~之内。
11.何谓可调整夹具?
调整方式有几种?
可调整夹具适用于何种场合?
(1)可调夹整夹具是指为一批来自不同产品的某些具有结构,尺寸和工艺相似的一组零件的某工序的加工设计的夹具,经过简单的调整,可使用这一组零件某工序的加工。
(2)调整的方式可分为:
1)调节式2)更换式3)综合式4)组合式
(3)企业为多品种小批量生产的系列产品,具有结构尺寸和工艺上的相似的那些零件适用可调整夹具。
12.图5-77中图a夹具用于在三通管中心o处加工一孔,应保证孔轴线与管轴线ox、oz垂直相交;
图b为车床夹具,应保证外圆与内孔同轴;
图c为车阶梯轴;
图d在圆盘零件上钻孔,应保证孔与外圆同轴;
图e用于钻铰连杆小头孔,应保证大、小头孔的中心距精度和两孔的平行度。
试分析图5-77中各分图的定位方案,指出各定位元件所限制的自由度,判断有无欠定位或过位,对方案中不合理处提出改进意见。
图5-77
图5.77a):
上下两个短v行程一个长v型定位,限制了x、y、x、y四个自由度,左边v型限制了z、z两个自由度,实现了完全定位,无欠定位和过定位。
b):
台阶端面限制了z、x、y3个自由度,内孔圆柱长径比小,可看做短销,限制了x、y
2个自由度,z未被限制,属于不完全定位。
加工外圆时z可以不限制,属于定位正常情况。
若工件左端的外圆和中心孔是一次安装下加工出来的,则它们位置精度较高,做顶尖限制了x、y、z3个自由度,右顶尖是移动顶尖,它限制了x、y2个自由度,z可不被限制是属于不完全定位,是定位的正常情况。
此时三爪卡盘是夹紧工件并传递运动和动力。
若工件左端中心孔和外圆不同轴,存在较大误差,则中心孔与三爪卡盘同时有定位作用,则x、y存在过定位。
【篇三:
机械制造装备设计第一章习题答案(关慧贞)】
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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?
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?
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?
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?
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?
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?
机械制造装备分为加工装备、工艺装备、仓储输送装备和辅助装备四大类;
加工装备分为金属切削机床、特种加工机床和锻压机床;
工艺装备包括各种刀具、模具、夹具、量具等工具;
仓储输送装备包括各级仓储、物料输送、机床上下料等,机器人可作为加工装备,如焊接机器人和喷漆机器人等,也可属于仓储输送装备,用于物料输送和机床上下料。
辅助装备则包括清洗机、排屑和计量等设备。
7.工业工程指的是什么?
如何在设计机械制造装备时体现工业工程的要求?
工业工程是对由人、物料、设备、能源和信息所组成的集成系统进行设计、改善和实施的一门学科。
其目标是设计一个生产系统及其控制方法,在保证工人和最终用户健康和安全的条件下,以最低的成本生产出符合质量要求的产品。
产品设计符合工业工程的要求是指:
在产品开发阶段,充分考虑结构的工艺性,提高标准化、通用化程度,以便采用最佳的工艺方案,选择最合理的制造设备,减少工时和材料的消耗;
合理地进行机械制造装备的总体布局,优化操作步骤和方法,减少操作过程中工人的体力消耗;
对市场和消费者进行调研,保证产品正确的质量标准,减少因质量标准订得过高造成不必要的超额工作量。
8.机械制造装备设计有哪些类型?
它们的本质区别是什么?
机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和组合设计等三大类型;
创新设计通常应从市场调研和预测开始,明确产品设计任务,经过产品规划、方案设计、技术设计和施工设计等四个阶段;
还应通过产品试制和产品试验来验证新产品的技术可行性;
通过小批试生产来验证新产品的制造工艺和工艺装备的可行性;
一般需要较长的设计开发周期,投入较大的研制开发工作量。
变型设计是依据原有产品,变型产品的基本工作原理和主要功能结构与原有产品相同,在设计和制造工艺方面是已经过了关的。
这就是变型设计之所以可以在较短时间内,高质量地设计出符合市场需要产品的原因。
组合设计又称模块化设计,是按合同要求,选择适当的功能模块,直接拼装成所谓的“组合产品”。
进行组合产品的设计,应首先对一定范围内不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上,划分
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- 机械制造 装备 设计 第二 答案