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《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》模擬試題1 參考答案 一、 選擇（10分，每小題1分） 1．采用“少品種、大批量”的做法，強(qiáng)調(diào)的是“規(guī)模效益”，這種制造模式被稱為 [ A ]。 A. “傳統(tǒng)模式” B. “精益生產(chǎn)” C. “敏捷制造” D. “精益—敏捷—柔性” 2．利用工具電極與工件之間的放電現(xiàn)象從工件上去除微粒材料達(dá)到加工要求的機(jī)床，稱為 [ C ]。 A. 電火花線切割機(jī)床 B. 電解加工機(jī)床 C. 電火花加工機(jī)床 D. 電子束加工機(jī)床 3．利用一套標(biāo)準(zhǔn)元件和通用部件按加工要求組裝而成的夾具，稱為 [ A ]。 A. 組合夾具 B. 專用夾具 C. 成組夾具 D. 隨行夾具 4．使用要求相同的零部件按照現(xiàn)行的各種標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造，稱為 [ C ]。 A. 產(chǎn)品系列化 B. 結(jié)構(gòu)典型化 C. 標(biāo)準(zhǔn)化 D. 零部件通用化 5．機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)各末端執(zhí)行件之間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)性和均勻性精度，稱為 [ C ]。 A. 幾何精度 B. 運(yùn)動(dòng)精度 C. 傳動(dòng)精度 D. 定位精度 6．要求導(dǎo)軌導(dǎo)向性好，導(dǎo)軌面磨損時(shí)，動(dòng)導(dǎo)軌會(huì)自動(dòng)下沉，自動(dòng)補(bǔ)償磨損量，應(yīng)選 [ B ]。 A. 矩形導(dǎo)軌 B. 三角形導(dǎo)軌 C. 燕尾形導(dǎo)軌 D. 圓柱形導(dǎo)軌 7．一個(gè)運(yùn)動(dòng)功能式為的四自由度搬運(yùn)機(jī)器人是[ D ]。 A. 關(guān)節(jié)型機(jī)器人 B. 求坐標(biāo)型機(jī)器人 C. 圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人 D. 直角坐標(biāo)型機(jī)器人 8．一個(gè)料斗同時(shí)向幾臺(tái)機(jī)床供料時(shí)，通常使用[ D ]。 A.上料器 B. 隔料器 C.減速器 D. 分路器 9．磨床進(jìn)給量的單位為[ C ]。 A.毫米/每轉(zhuǎn) B. 毫米/沖程 C.毫米/分鐘 D. 轉(zhuǎn)/分鐘 10．機(jī)床主運(yùn)動(dòng)空轉(zhuǎn)時(shí)由于傳動(dòng)件摩擦、攪油、空氣阻力等原因使電動(dòng)機(jī)消耗的一部分功率，稱為[ C ]。 A.切削功率 B. 機(jī)械摩擦損耗功率 C.空載功率 D. 額定功率 二、填空（20分，每小題1分） 1．20世紀(jì)末，世界已進(jìn)入_____知識(shí)_______經(jīng)濟(jì)時(shí)代。 2．加工后零件對(duì)理想尺寸、形狀和位置的符合程度，稱謂___加工精度______。 3．普通車床的主參數(shù)是在床身上的______最大回轉(zhuǎn)直徑______。 4．進(jìn)行產(chǎn)品的系列設(shè)計(jì)通常從_____基型______產(chǎn)品開(kāi)始。 5．機(jī)床___抗振能力_____是指機(jī)床在交變載荷作用下，抵抗變形的能力。 6．快速運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)_____起動(dòng)______時(shí)消耗的功率最大。 7．影響機(jī)械制造裝備加工精度的因素很多，與機(jī)械制造裝備本身有關(guān)的因素有幾何精度、傳動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)精度、定位精度和___低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性____等。 8．正常人人耳能夠聽(tīng)到的最小聲壓稱為聽(tīng)閾，其值等于____210-5____Pa。 9．國(guó)產(chǎn)的GGB型直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副由制造廠用選配_____不同直徑鋼球___的辦法確定間隙或預(yù)緊。 10．導(dǎo)軌間隙常用壓板、____鑲條___來(lái)調(diào)整。 11．主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無(wú)載荷、___低速____轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，在安裝工件或刀具的主軸部位的徑向和端面圓跳動(dòng)。 12．在自動(dòng)換刀裝置中，蝸桿、蝸輪傳動(dòng)采用______單頭雙導(dǎo)程_______蝸桿消除嚙合間隙。 13．在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，齒輪傳動(dòng)間隙的消除有剛性調(diào)整法和____柔性調(diào)整法_____兩類方法。 14．用墊片式調(diào)整滾珠絲杠螺母副的間隙時(shí)，通過(guò)改變____墊片的厚薄_____來(lái)改變兩螺母之間的軸向距離，實(shí)現(xiàn)軸向間隙消除和預(yù)緊。 15．導(dǎo)軌的卸荷方式有___機(jī)械卸荷__、液壓卸荷和氣壓卸荷。 16．在機(jī)器人關(guān)節(jié)坐標(biāo)軸軸線位置的選取中，對(duì)于回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，取____ Zi _______與i關(guān)節(jié)的軸線重合。 17．齊次坐標(biāo)變換矩陣是將和___[0R1]_____合寫在一起表示。 18．在末端執(zhí)行器上所夾持工件的角速度ω是所有回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的___角速度____的矢量和。 19．升降臺(tái)銑床的主參數(shù)是工作臺(tái)工作面的寬度，主要性能指標(biāo)是工作臺(tái)工作面的_____長(zhǎng)度______。 20．各種類型機(jī)床對(duì)溫升都有一定限制，如精密機(jī)床，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下允許溫升為_(kāi)__15~20℃_____。 三、問(wèn)答（15分，每小題3分） 1．試述確定標(biāo)準(zhǔn)公比的原則？ 答：因?yàn)檗D(zhuǎn)速由至必須遞增，所以公比應(yīng)大于1；（1分） 為了限制轉(zhuǎn)速損失的最大值不大于50%，則相應(yīng)的公比不得大于2，故；（1分） 為了使用記憶方便，轉(zhuǎn)速數(shù)列中轉(zhuǎn)速呈10倍比關(guān)系，故應(yīng)在（為正整數(shù)）中取數(shù)；如采用多速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，通常電動(dòng)機(jī)為（3000/1500）r/min或（3000/1500/750）r/min，故也應(yīng)在（為正整數(shù)）中取數(shù)。（1分） 2．試確定機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速？ 答：按照典型工序的切削速度和刀具（工件）直徑，可由下式算出機(jī)床的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速： r/min（1分） r/min （1分） 式中、可根據(jù)切削用量手冊(cè)、現(xiàn)有機(jī)床使用情況調(diào)查或切削試驗(yàn)確定。、不是機(jī)床上可能加工的最大最小直徑，而是指實(shí)際使用情況下，采用、時(shí)常用的經(jīng)濟(jì)加工直徑。（1分） 3．對(duì)于普通機(jī)床，如何確定常用的經(jīng)濟(jì)加工直徑、？ 答：對(duì)于普通機(jī)床 （1分） （1分） 式中：為機(jī)床能安裝的最大工件直徑，臥式車床：，搖臂鉆床：，（1分） 4．在機(jī)床分級(jí)主軸變速箱設(shè)計(jì)中，如何選用公比？ 答：（1）對(duì)于通用機(jī)床，輔助時(shí)間和準(zhǔn)備結(jié)束時(shí)間長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)時(shí)間在加工周期中占的比重不是很大，轉(zhuǎn)速損失不會(huì)引起加工周期過(guò)多的延長(zhǎng)，為了機(jī)床變速箱結(jié)構(gòu)不過(guò)于復(fù)雜，一般取或1.41等較大的公比；（1分） （2）對(duì)于大批大；大批大量生產(chǎn)的專用機(jī)床、專門化機(jī)床及自動(dòng)機(jī)，情況卻相反，通常取或1.26等較小的公比；（1分） （3） 對(duì)于非自動(dòng)化小型機(jī)床，加工周期內(nèi)切削時(shí)間遠(yuǎn)小于輔助時(shí)間，轉(zhuǎn)速損失大些影響不大，常采用、1.78甚至2等更大的公比，以簡(jiǎn)化機(jī)床結(jié)構(gòu)。（1分） 5．在設(shè)計(jì)機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，如何限制齒輪的最大傳動(dòng)比和最小傳動(dòng)比及各傳動(dòng)組的最大變速范圍？ 答：（1）設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為避免從動(dòng)齒輪尺寸過(guò)大而增加箱體的徑向尺寸，一般限制直齒圓柱齒輪的最小傳動(dòng)比，為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，減少振動(dòng)噪聲，一般限制直齒圓柱齒輪的最大升速比。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)較平穩(wěn)，可取。（1分） （2）各傳動(dòng)組的最大變速范圍為（1分） （3）設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，由于轉(zhuǎn)速通常較低，傳動(dòng)功率小，零件尺寸也較小，上述限制可放寬為，，最大變速范圍為（1分） 四、分析推導(dǎo)（12分，每小題3分） 1．試述圖1所示諧波減速器工作原理，求出當(dāng)波發(fā)生器主動(dòng)，剛輪固定，柔輪從動(dòng)時(shí)的傳動(dòng)比？ （4分） 答：（1）柔輪在波發(fā)生器作用下變成橢圓，使其長(zhǎng)軸兩端的齒與剛輪完全嚙合，短軸完全脫開(kāi)，其余的齒視回轉(zhuǎn)方向的不同分別處于“嚙入”、“嚙處”狀態(tài)，由于柔輪比剛輪少兩個(gè)齒，當(dāng)波發(fā)生器連續(xù)回轉(zhuǎn)時(shí)，嚙入嚙出區(qū)將隨著橢圓長(zhǎng)短軸的相位的變化而依次變化，于是柔輪就相對(duì)于不動(dòng)的剛輪沿波發(fā)生器轉(zhuǎn)向相反的方向作低速回轉(zhuǎn)。（2分） （2） 當(dāng)剛輪固定時(shí)， 則傳動(dòng)比為：（2分） 2．試述采用齒差式調(diào)整滾珠絲杠間隙的方法，求出兩螺母相對(duì)軸向位移？ （4分） 答：（1）左右螺母法蘭盤外圓上制有外齒輪，齒數(shù)常相差1。這兩個(gè)外齒輪又與固定在螺母體兩側(cè)的兩個(gè)齒數(shù)相同的內(nèi)齒圈相嚙合。調(diào)整方法是兩個(gè)螺母相對(duì)其嚙合的內(nèi)齒圈同向都轉(zhuǎn)一個(gè)齒。則兩個(gè)螺母相對(duì)軸向位移為： （2分） （2） 當(dāng)兩齒輪齒數(shù)相差1，并同時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)1個(gè)齒：則 式中：L——滾珠絲杠導(dǎo)程； k——同時(shí)轉(zhuǎn)過(guò)的齒數(shù)（2分） 3．試證明三聯(lián)滑移齒輪的最大和次大齒輪之間的齒數(shù)差應(yīng)大于或等于4。（4分） 答：（2分） 因?yàn)? 所以 因此 （2分） 五、轉(zhuǎn)速圖設(shè)計(jì)（13分） 某數(shù)控車床，主軸最高轉(zhuǎn)速 r/min，最低轉(zhuǎn)速r/min。采用直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率 kW，電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速r/min，最高轉(zhuǎn)速 r/min。試設(shè)計(jì)分級(jí)變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)（要求無(wú)功率缺口）。（13分） （1）確定主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速。（2分） （2）確定變速級(jí)數(shù)和公比。（4分） （3）確定主電動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速。（2分） （4）畫出轉(zhuǎn)速圖和功率特性圖。（5分） 答：（1）r/min（2分） (2); ; （2分） 當(dāng)時(shí)，有功率“缺口”； 當(dāng)時(shí)，無(wú)功率“缺口”，但降速比，如果帶輪部分降速比為2，仍有降速比4.71>4不可選用； 當(dāng)時(shí)，無(wú)功率“缺口”，可選用。（2分） （3）； r/min（2分） （4）1）分級(jí)變速箱傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)式： 2）分配降速比 3）驗(yàn)算最后變速組變速范圍：合格 4）繪制轉(zhuǎn)速圖 （5分） 六、機(jī)器人設(shè)計(jì)計(jì)算（10分） 試求三自由度機(jī)器人運(yùn)動(dòng)功能矩陣[T0,m]（10分） 答： 式中：，，，，（7分） （3分） 七、手腕（10分） 圖示為三自由度的機(jī)械傳動(dòng)手腕的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試求當(dāng)S、B軸不轉(zhuǎn)，T軸以轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由行星輪2和14自傳運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)出附加的手抓的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和手腕俯仰運(yùn)動(dòng)。（10分） 答：（1）當(dāng)S、B軸不轉(zhuǎn)，T軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪、為行星齒輪，殼體10成為行星架，齒輪、、、連同殼體10構(gòu)成兩行星輪系，則行星輪自傳運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)出附加的手抓的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)： ， 產(chǎn)生誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)：；（5分） 行星輪自傳運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)出附加的手腕俯仰運(yùn)動(dòng)： ， 產(chǎn)生誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng)：（5分） 八、抓手（10分） 求滑槽杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器中，夾緊力和驅(qū)動(dòng)力之間的關(guān)系式，并討論該夾持器的特性。（10分） 答：（1）受力分析如圖所示（3分） （2）推導(dǎo)計(jì)算 ； ； （5分） （3）討論該夾持器的特性：在驅(qū)動(dòng)力一定時(shí)，增大，則夾緊力將增大，但這將加大桿2（活塞桿）的行程和滑槽的長(zhǎng)度。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸加大。（2分） - 8 -