《机械制造装备设计》
一、名词解释 1.定位误差 10 分
2、模块化设计
3、标准化
4、绿色工程
5、不完全定位
二、填空题 15 1、柔性化的两重含义，即产品结构柔性化和 柔性化。 2、由各关节的运动量，求机器人的位置及姿态，称为机器人的 。3、 机械制造装备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、 、 、 、 、 和绿色工程要求。 4、机械制造装备bn 大致可划分为加工装备、 、 和 四大类。 5、机械制造装备设计可分为创新设计、 和 等三大类型。 6、 系列化设计应遵循的 “四化原则” 是 、 、 、 。 7、机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗 相对于工件 在影响加工精度方向变形的能力。 8、 机床的运动功能图只表示运动的个数、 形式、 功能及排列顺序， 不表示 关 系。 9、机床运动精度是指机床 时，执行部件的几何位置精度。 11、机床抗振能力是指机床在交变载荷作用下，抵抗变形敌能力。抵抗受迫振动的能力 称之为 ，抵抗自激振动的能力称之为 。 12、导轨按结构形式可分为 和 。 13、直线导轨的截面形状主要有四种： 、 、 和 。 14、工业机器人由下列几个部分组成： 、 、 。 15、自由度是表示工业机器人动作灵活程度的参数，以 和 的独立运动数表示。
三、选择题 10 1.采用加强筋可以提高支承件的 刚度。 A.弯曲 B.扭转 C.局部 D.自身 2.用一面两孔定位时，削边销消除 自由度。 A.一个转动 B.一个移动和一个转动 C.两个转动 D.两个移动 3、产品制造时使用的 总称为工艺装备。 A.机床、刀具、夹具、量具 B. 机床、夹具、模具、量具 C. 机床、刀具、模具、量 具 D.刀具、夹具、模具、量具 4、机械制造装备设计的评价主要包括技术经济评价、可靠性评价、 、结 构工艺性评价、产品造型评价和标准化评价。 5、影响机床振动的主要原因有： A.机床的刚度、机床的阻尼特性、切削力 B. 机床的刚度、机床系统的固有频率、切削 力 C.机床的阻尼特性、机床系统的固有频率、切削力 D. 机床的刚度、机床的阻尼特性、 机床系统的固有频率 四、简答题 40 1、21 世纪生产制造模式的主要特征
2、系列化设计的优点有哪些？
3、金属切削机床设计的基本理论包含哪些方面？
4、支承件应满足哪些要求？
5、提高支承件结构性能的措施有哪些？
6、导轨应满足哪些要求？
7、滚动导轨和滑动导轨相比具有哪些优点？
8、工业机器人和机床在基本功能和基本工作原理上相比有何相同之处和不同之处？
9、谐波减速器有哪些优点？
10、工业机器人手腕设计的要求有哪些？
一．填空题 （ 每空 1 分 共计 20 分 ） 1. 影响机械装备加工精度的主要因素有：几何精度、传度精度、运动精度 （定位精度）（低速运动平稳性）。2.机械制造装备的一般功能要求有：加工精度、刚度、强度、 批阅人 抗振、加工稳定性、 （.耐用度）（、技术经济性、 ） 。 3. 机 械 制 造 装 备 的 全 自 动 化 是 指 能 自 动 完 成 工 件 的 （上料） 、加工、和（卸料）的生产过程。 4.绿色产品设计是在充分考虑产品功能、质量、成本和开发周期的同时，应对环 境影响(.最小)，对资源利用率(最大)。 5.金属切削机床，按加工原理不同可分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床、 螺纹机床、(齿轮机床)、(螺纹机床)、拉床、特种机床及其它机床。 6.特种加工技床有：电加工机床、超声波加工机床、激光加工机床、电子束加工 机床、(.离子束)加工机床、(水射流)加工机床。 7 总体设计中的系统原理图包括产品（总体布置图）图、 （机械传动图）系统图、 液压系统图、电气控制图。. 8.工艺设计阶段分为： （零件图）图设计、装配设计图设计、 （商品化设计图）设计、 编制技术文件。 9 机床设计应满足的基本要求有： 工艺范围、 柔性、 物流可接近性、 刚度、 精度 、 噪声、 （生产率）（自动化、 ） 、成本、生产周期。 10 机床的精度包括： （几何精度） 、运动精度、(传动精度)、定位精度、工作 精度、精度保持性。
二．选择题:
(下列各题的备选答案中只有一个选项是正确的，请 把正确答案填在括号中。每小题 1 分，
1．导轨的间隙对机床的工作性能有着直接的影响，若间隙过 批阅人 小，
（A ） 。 A. 运动阻力大，磨损增加 B 运动阻力小，磨损减小 C. 运动阻不变。
2.机电一体化是指：机械技术、传感测量、信息处理、 （B） 、电力电 子等技术的系统工程。 A.机械技术 B. 自动控制 C.计算机技术 D.工业管理技术
3.绿色产品设计是充分考虑产品的功能、质量、开发周期的同时，使产品从 设 计、制造、 （B ）运输、使用、报废处理整个生命周期中，对环境影响最 小，资源利用率最高。 A.设计 B.包装 C.销售 D.消毁
4.产品制造过程中所使用的各种 刀具、模具、 （C ） 、量具等，总称为工艺 系
装备。 A. 工具 B.材料 C. 夹具 D.仪器仪表 5.机床的基础坐标系为 Oxyz。机床的运动坐标系规定为：沿 x y z 的直线运动为 (A )；绕 x y z 轴转动为 A 、B、 C 轴；平行 x y z 轴的辅助轴为 U 、V 、W 表示。 A. X 、 Y 、 Z 轴 B. A 、B、 C 轴 C. U 、V 、W 轴 6.机床工作时的内热源有：电机、液压系统、 （C ） 、切削热。 A. 电机 B.各部件 C 机械摩擦 D.切屑 7.当机床部件产生爬行现象时， 会影响机床的(A ） 工件加工精度、 、 工件表面粗糙度。 A. 定位精度 B.平行度 C.平面都 D.垂直度 8.电气伺服进给部件的驱动方式有： （A ） 、直流电机、交流调速电机、 直线电
机。 A.步进机 B.异步电机 C.同步电机 D.伺服电机 9.数控机床，按其测量反馈装置的有无，及其位置，可以分为（A ） 、 闭环控制系统、半开环控制系统。 A. 开环控制系统 B.无反馈 C.有反馈 D.不确定 10.磁浮轴承的特点是： （A ） 、理论上速度无限、运动无噪声、无润 滑、无污染、温升低。 A. 无机械磨损 B.无温升 C.简单 D.纯机械装置
三、 判断题 （在题后的括号内， 正确的打 “√” 错误的打 ， “×” 。 每小题 1 分，共 10 分）
得
分
1.绿色产品设计是充分考虑产品的功能、 质量、 开发周期的同 时，使产品从 设计、制造、包装、运输、使用、报废处理整个生命周期中，对 环 境 影 响 最 大 ， 资 源 利 用 率 最 低 。 （T ） 2..产品制造过程中所使用的各种 刀具、模具、总称为工艺装备。 （ T） 3．机床工作时的内热源有：电机、液压系统、机械摩擦、切削热。 （F ） 4.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。 （F ） 5.主轴的传动方式主要有： （齿轮传动） 、带传动、电机直接驱动 （F ） 6.磁浮轴承的特点是：有机械磨损、理论上速度有限。 （ T） 7..主轴轴承的配置形式：仅有刚度型。 （ T） 8.导轨应满足的仅要求：导轨精度高 。 （T ） 9.加工中心的刀库类型有：鼓轮式刀库 、链式刀库 、格子箱式刀库、直线刀 库。 (F ) 10 物流系统的特点有：实现价值特点、主要功能特点 、物流过程特点、物流运 行特点。 （F ）
批阅人
得
分
四．简答题 （每小题 6 分 计 30 分） 1．简述自动化立体仓库的工作过程？（6 分）
答：1）由输送装备将待入库的货物放到入库装卸站，由堆垛机用货叉将货 物放到由堆垛机用货叉将货物放到 托盘上。再将货物托盘存入号仓。 (2 分) 2)计算计控制堆垛机在巷道内行走，自动寻找存入（或取出）仓号。 分） （1 3）托盘到达仓位后，由堆垛机用货叉将货物送到货位。 （1 分） 4）若调出货物，由堆垛机用货叉将货物放到托盘上，由堆垛机将货物自动 送到装卸站，由输送装备运走。
2.夹紧与定位有何区别？对夹紧装置的基本要求有那些？（6 分）
对夹紧装置的基本要求有那些？（计 6 分） 答:1）夹紧与定位的区别：通过夹具元件使工件获得一个正确的位置。 保持工件在加工过程中位置不变， 称为夹紧。 （3 分） 2）夹紧装置的要求： （1）夹紧不能破坏工件的正确位置。 （1 分） （2）夹紧力适当，不使工件变形。 （1 分） （3）结构简单、操作方便、结构工艺性好 （1 分）
3.试述无轨运输小车 (AGV) 的组成是什么 ?（6 分）
答：无轨小车（AGV）的组成： （1）车体：由车架、车轮、减速器组成。 （2）电源装置：24V 或 48V 蓄电池及充电装置。 （3）驱动装置：减速器、制动器、速度控制器。 （4）转向装置：绞轴转向式、差动 转向式。 （5）车上控制装置、通信装置。 （6）安全装置。
4.试述变速箱内传动轴的轴向固定方法及特点？（6 分）
答：1）有一端固定与两端固定 。 （2 分） 2）采用单列向心轴承时，可一端固定，也可两端固定。 （2 分） 3）采用圆锥滚子轴承时，必须两端固定 .一端固定的优点是轴受热后，可 向另一端自由伸长，不会产生热应力，宜用于长轴。 （2 分）
5. 机 床 主 传 动 系 设 计 应 满 足 的 基 本 原 则 是 什 么 ?
答: 1) 传动副前多后少原则，可减小变速箱的尺寸。 （2 分） 2) 传动顺序与扩大组相一致的原则， 亦可减小变速箱的尺寸。 （2 分） 3) 变速组的降速要前慢后快的原则，中间轴的转速不要大于电机转速。 分）
一．选择题 （各题备选答案中只有一个选项是正确的，请把正确答案填在括号内， 每小题 1 分，共计 10 分） 1．为了快速响应市场,提出了许多快速响应市场的模式,如: (A."刚性”生产制造模式C.成组技术B.计算机辅助制造 D"精良---敏捷---柔性”
2.借用磨具对板料施加压力,迫使板料按磨具形状,尺寸进行 剪裁或塑性变形,得到要求的金属板的设备,称为A.挤压机 B.冲压机 C.轧制机D.锻造机 ( )工作台工作用宽度 )
3.普通机床主要性能指标(第二性能指标)是A.车床的最大回转半径B.最大工件长度 D.工作台工作长度
4.机床空载条件,在不运动或者运动速度低时,各主要部件的形状,位置 和相对运动的精确程度,称为 A.几何精度 B.运动精度 ( C.传动精度 ) D.定位精度
5.称为机器人机械本体,也称为主体的是 A 手臂系B.末端执行器C.机座D.操作机
6.表示被加工另件在机床上的加工过程和加工方法的技术资料,称为 ( A.加工另件工序图 C.机床总联系尺寸图 7.刨床进给量单位是 A.mm/r ( B.加工示意图 C.生产率计算卡 ) B.mm/冲程 （ C。mm/min ） D.r/min )
8.把毛坯从料仓送到机床加工位置，称为A．上料器B。隔料器C。减速器D。分路器 ）
9。适应高速轻载或精密机床的主轴轴承，配置型式应选择 （ A．速度型 B。刚度型 C。速度刚度型 D。抗振型
10。数控机床主传动采用直流电机无级调速时，是采用的所需转速。 A．调压，调磁B。调频 C。调电流D。调电容）的方式来得到主轴
共计 20 分） 得 分
1. 机 械 制 造 业 的 生 产 能 力 和 发 展 水 平 , 标 志 着 以 个 国 家 和 地 区国民经济__现代化___________的程度. 2.适应控制,分约束适应控制,最佳适应控制,和___.学习适应控制_________. 3.摇臂钻床的主要参数是. .最大钻孔直径__________. 4.在系列型譜中,结构典型,应用最广泛的,是所谓的_ __.基型_______产品.
批阅人
5 当运动部件低速运动时,主动件匀速运动,从动件往往出现速度不均匀的跳跃式运动,这种 现象,称为___.爬行_______. 6.工业机器人额定负载,主要根据作用于机械接口处的力和___力矩_______来决定. 7.额定负载,使之在机器人规定的性能范围内,机械接口处所能承受 负载的允许值。
8. 摇臂钻床的主要性能指标是主轴中心线,至立柱母线的_.最大距离________. 9.机床几何精度是指机床空载条件下,在不运动或低速条件下,各主要 部件的形状,相互位置 和_相对运动________的精确程度. 10.机床抗振性包括两个方面:抵抗受迫振动和__.自激振动__________的能力. 11.传动轴通过轴承,在箱体内轴向固定的方法,有一固定,和__两端固定______ 两类. 12.滑动导轨间隙常用___压板__________和镶条来调整. 13.目前在刀架的定位机构中,多采用锥销定位和__端面齿盘________定位. 14.滚珠丝杠常用预拉伸长方式,以提高拉亚刚度和补偿___热变形_______. 15.一般可取机器人处於机械原点的状态为基准状态.,也可以取机器人各关节轴线与直角座 标系轴线___平行_______时的状态,作为基准状态.
16.吸附式末端执行器(又称吸盘)有__气吸_________式和磁吸式两种.
17.双公比变速传动系统,是在常规变速传动的基础上,通过将基本组的级比指数 增大到 ___ 1+2n __________演变来的,n 是大于一的正整数。 18．机械手的手爪，在抓住刀具后，还必须有____.锁刀________ 刀或刀被甩出。 19 三联滑移齿轮的最大与次大齿轮之间，齿数差应大于或等于4 轮外圆不相碰。 20。直线伺服电机,可直接驱动工作台进行直线运动,据文献介绍,其最大进给速度可达到 __100 m/min __________最大减速度为 1—8g. __________以保证滑移齿 功能，
以防换刀时掉
三.问答题
（30 分
每小题 6 分） 得 分 批阅人
1。试述变速箱内传动轴的轴向固定方法及特点？1．答：一端固定与两端固定。(2 分) 采用单列向心轴承时，可一端固定，也可两端固定。 分） （2 采用圆锥滚子轴承时，必须两端固定。 分） （2
2．工业机器人与机床，在基本功能和工作原理上有何异同？答：工业机器人与机床在基本功能和工作原理上相同之处：1）两 者都有位姿变化要求。2）都是通过坐标运动来实现末端执行器的 位姿变化。 分） （2 不同之处：1）机床以直角坐标五为主，机器人以关节形式运动为 主。2）机床刚度、精度高，机器人刚度精度比较低。(4 分)
3 在生产线专用机床的总体设计中， “三图一卡”的设计工作指的是 什么 ? 答;1)被加工零件工序图。 分） （1 2）加工示意图。 分） （1 3）机床总联系图 （2 分） 4）生产率计算卡。 分） （2
4 若主轴刚度低，支承刚度高，主轴跨度如何选择？答：可选主轴跨距略小的最佳跨距 L0。 （2 分） 主轴综合刚度主要受轴承与支承的应响，轴承支承刚度高，主轴综合 刚度也高。 分） （4
5.回转型夹持器与平移型夹持器，各有何特点？答; 1) 回转夹执器结构简单，但工件直径变化时，将引起工件轴 向偏移。 （3 分） 2）平移加持器结构复杂，体积大、制造精度要
求高，但工件轴线不受直径变化应响。 分） （3
简答题 （计 30 分 每小题 6 分）
1.试述根据什么原则，选择支承件的截面形状，摇臂钻床摇臂的截面为何种形 状？为什么为该形状？ (6 分) 3.答 1）无论是方形、圆形、矩形，空心截面的刚度都比实心的大同样同样截面形状 和面积，外形尺寸大，而壁薄的截面比外形尺寸小的而壁厚的截面，抗弯刚度与 抗扭刚度高。 (2 分) 2）圆形截面抗扭刚度比方形的好，而抗弯矩小。 3)封闭界面远比开口截面的刚度高，特别是抗扭刚度。 （1 分） （1 分）
4）摇臂在加工时，既有弯又有扭，因此选非圆非方空心封闭形状，且高度尺寸 大于宽度尺寸。 （2 分） 2 .机器人手腕的功能及设计要求是什么？ 1）手腕的功能:（1）连接并支持末端执行器。 (1 分) （2） 实现末端执行器三个姿态坐标， 即三个转动自由度。 分） （1 2）设计要求： （1）手腕力求接构紧凑，体积小重量轻。 （1 分） （2）在满足工作要求的条件下，尽量减少自由度，力求简化。 分） （1 （3） 提高手腕的精度与刚度。 （1 分） （4）手腕各关节轴，应有限位开关与机械挡块。 （1 分） 3.什么叫柔性制造系统？它由哪几个基本部分组成？ ．答：1）是一个以网络为基础，面对车间的开方式集成制造系统。拥有 CAD、 数控编程、工夹具管理、质量管理、数据采集等功能，可根据制造
任务与生 产环境的变化，迅速调整，以适应多品种、中小批生产。 (3 分) 2)基本组成： （1）加工子系统：加工装备、工艺装备、辅助装备。 （1 分） （2）物流子系统：储存装备、传输装备、搬运装备。 （1 分） （3）控制子系统：过程控制与过程监视。 （1 分） 4.机床主传动系设计应满足的基本要求是什么? 答: 1) 传动副前多后少原则，可减小变速箱的尺寸。 (2 分) 2) 传动顺序与扩大组相一致的原则，亦可减小变速箱的尺寸。 （2 分） 3) 变速组的降速要前慢后快的原则，中间轴的转速不要大于电机转速 。(2 分) 5..工业机器人与机床，在基本功能和工作原理上有何异同？
答：工业机器人与机床在基本功能和工作原理上相同之处：1）两者都有位姿变 化要求。2）都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化。 (3 分) 不同之处：
1）机床以直角坐标五为主，机器人以关节形式运动为主。2）机床刚 度、 精度高， 机器人刚度精度比较低。 （3 分）
一、概念题（每题 2 分，共 20 分） 1、柔性制造系统．答：1）是一个以网络为基础，面对车间的开方式集成制造系统。 拥有 CAD、 数控编程、工夹具管理、质量管理、数据采集等功 能，可根据制造任务与生产环境的变化，迅速调整，以适应多品 种、中想批生产。 (2 分)
2、机床运动功能式答：表示机床的运动的个数、形式、功能及排列顺序。床运动功能 (2 分)
3、爬行爬行：答;当运动 部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件跳跃 运动，这种不平稳的运动称为爬行。 （2 分）
4、级比和级比指数答:指主动轴转速数列公比称为级比。 级比的指数，称为级比指数。
5、模块化设计．答：在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用 模块，根据市场需要，对模块选择组合，可构成不同功能、不同规格 的变形产品。 （2 分）
6、工业机器人位姿 工业机器人的位置与姿态，是指机器人末端执行器的位置坐标。 其姿态是指末端执行器的三个转动角度。 (2 分)
7、定位误差 定位误差：加工工序基准，在加工方向上的，最大位置变动量。
8、机械制造系统中的物流.答：原料进厂经储存、加工、装配、包装、出厂全过程的每一个环 节的移动和储存，称为生产物流。 （2 分）
9、生产线节拍 指在连续完成相同的两个产品， 之间的间隔时间称为生 产节拍。即完成一个产品平均时间。 （2 分）
10、机器人自由度 ，是指机器人末端执行器 的三个移动自由度， 。其姿态是指末端执行器的三个转动自由度。 （2 分）
二、论述题（每题 10 分，共 40 分） 1、机床主要设计内容有哪些? 答 1）总体设计 （ 1）主要技术指标确定。 （2 分）
（2） 总体设计： 基本参数设计、 传动设计、 总体部局设计、 控制设计。 （4 分）
2）祥细设计：技术设计、施工设计。全部零件图、技术文件。 （4 分）
2、工业机器人的驱动方式有那些?如何选用驱动方式？答：驱动方式：电机驱动、液压驱动、气动。
（2 分）
负载在 1 kw 以下的工业机器人，多采用电动机驱动。(2 分) 直流伺服电机与步进电应用广泛 。 （2 分）
交流服电机是新近的发展。 液压驱动用于重型机器人，轻负荷用气动。 （2 分）
3、导轨的组合形式有几种？如何调整间隙？答;机床导轨的组合型式:双三角形导轨、双矩形导轨、矩形与三角 形导轨组合、矩形与燕尾形导轨组合。 （5 分） 导轨间隙调整：压板间隙调整、镶条间隙调整、导向调整板间 隙调整。 (5 分)
4、柔性制造系统的组成和规划内容是什么？答： 1）是一个以网络为基础，面对车间的开方式集成制造系统。拥有 CAD、 数控编程、工夹具管理、质量管理、数据采集等功能，可根 据制造任务与生产环境的变化，迅速调整，以适应多品种、 中想批 生产。 （5 分）
2)基本组成： （1）加工子系统 （2）物流子系统 （3）控制子系统 （5 分）
三、分析题（每题 10 分，共 30 分） 1、主轴轴承配置有几种形式？试分析各结构特点？
2、六点定位原理是什么？平面定位时其定位元件如何选择？
3．试分析及床主轴的前轴承精度，一般要比后轴承的精度高一级。
四、计算题（共 10 分） 某机床的主轴转速为 n=40-1800n/min，公比φ =1.41，电动机的转速 n 电=1800n/min，试拟定结构式、转速图。
《机械制造装备设计》答案 (10)
一.选择题
( 10 分 每小题 1 分)
得 分
1.采用"少品种,大批量”的作法， 强调的是 “规模效益”.
姓
这种制造模式称为
线
（
） 。 B.“精益生产”
A.“传统模式“ C． “敏捷制造“
D。 ”精益—敏捷—柔性
2. 利用工具电极与工件之间放电现象,从工件上取除微粒材料,达到 加工要求的机床,称为 ( A.电火花线切割机床. C.电火花加工机床.
年
) B.电解加工机床. 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 (
系
). B.专用加具. C.成祖加具. D.随行加具.
A.组合加具.
4.使用要求相同的部件,另件,按现行的各种标准和规范,进行设计与制 造., ,称为.
( ). S.另件.通用化
A.产品系列化. B.结构典型化. C.通用化标准化/
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 ( ).
A.几何精度.
B.运动静度,
C.传动静度.
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 A.矩形导轨 ( ). B,三角形导轨 C.燕尾形导轨. D.圆柱形轨 ). D.分路器
7.一个料斗同时向几个机床供料时,通常使用 ( A.上料器. B.隔料器. ). C.m m /m in
C.减速器.
8.磨床进给量的单位为 ( A. m m/r B.m m/冲程
D.r/ min.
9.机床主运动空转时，由于传动件摩檫，搅拌，空气阻力等，使电动 机消耗的部分功率，称为 （ ） 。
A．切削功率 B。机械摩檫耗损功率 C。空载功率 D。额定功率。 10．合理地将滚动轴承预紧，可以提高其承载能力，运动精度和 （C.降低温度。） B.强度。
A．刚度
二.填空题 （20 分 ，每小题 1 分） 1.二十世纪末，世界已进入知识经济时代。
2． 加工后另件对理想尺寸， 形状和位置的符合程度， 称为加工精度. . 产品开始.
3．普通车床的主要参数是在床身上最大回转直径4.进行产品系列化设计,通常从基型5.机床.抗振能6.快速运动电机.启动是指机床在交变载荷作用下,抵抗变形的能力. 时,消耗的功率最大.7.影响机械制造装备加工精度的因素很多,与机械装备本身有关的因 素有:几何精度. 传动精度. 运动精度和.低速动平稳8.机床导轨材料有: .铸铁等 .
、 钢 、 有色金属、 塑料等. 的
9.国产的 GGB 型直线滚动导轨副，由制造厂家用选配 办法，确定间隙或预紧不同直径钢珠。 10.导轨间隙常用压板镶条垫片的， 来调整。
11。主轴的旋转精度是指装配后，低速在无载荷
转动的条件下，
在安装工件或刀具主轴部位的径向跳动和端面跳动。 12．在自动换刀装置中，蜗杆，蜗轮传动系用单头双导轨 间隙 13．在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除，有刚性调整法和柔性调整法两类。 14．用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变 来改变两螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除或预紧。 ， 15.导轨卸荷方式有 ,液压卸荷方式,气压卸荷方式. 机 械 卸 载蜗杆消除
16.在机器人关节坐标轴轴线位置的选择中,对回转关节,取Z与 i 关节的轴线重合。
17.齐次坐标变换矩阵 [ 0 T 1 ] 是将 [ 0 P 1 ] 和 合写在一起表示。
18.在末端执行器上，所夹持工件的角速度“ω ”是所有回转关节的角速度 矢量和。 19.升降台铣床的主要参数是工作台工作面的宽度，主要性能指标是 工作台工作面的长度。
20。各种类型机床对温升都有一定的限制,如精密机床,连续运转条件 下,允许温升为.15---20 C
三.问答题 (28 分 ，每小题 7 分) 1.试述确定标准公比φ 的原则是什么 ? ．答：1）因转速由N min至 N max
必须是增速，公比φ 应大于 1。 (3 分) 。
2）为限制转速损失的最大值 A 1 ≤φ ≤2 。 3） φ = E 10
max
不大于 50 100 ，则相应的公比 (3 分)
(E 为正整数)
3．在机床分级变速箱中，如何选用公比 φ3．答： 1）通用机床，辅助时间与准备结束时间长，转速损失不会因起加 工周期过多的延长， 为使变速箱不过于复杂， 一般取公比φ =1.26 或 1.41 。2）专用机床，情况相反，取φ =1.12 或
1.26 较小的公比。 分） （3 3）自动化小型机床，切削时间远小于辅助时间，取公比为 1.58 1.78 （3 分）
一.选择题
1. 称 为 机 器 人 的 机 械 本 体 , 也 称 为 主 体 的 是 (
) B.末端执行器 C.机座 D.操作机A 手臂
2.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 （ ） B.运动静度, C.传动静度. D.定位精度.
专
封
装
A.几何精度.
3.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,三角形导轨 C.燕尾形导轨. D.圆柱形轨
A.矩形导轨
年
4.机床主运动空转时，由于传动件摩檫，搅拌，空气阻力等，使电动 机消耗的部分功率，称为 （
系
） 。
A．切削功率 B。机械摩檫耗损功率 C。空载功率 D。额定功率。 5.把毛坯从料仓送到机床加工位置，称为 A．上料器 B。隔料器 C。减速器 （ ） D。分路器
6.借用模具对板料施加压力,迫使板料按模具形状,尺寸进行剪裁或 塑性变形,得到要求的金属板的设备,称为 A.挤压机 B.冲压机 ( ) D.锻造机
C.轧制机
7..机床定位部件,运动达到规定位置的精度,称为( A.几何精度 B.运动精度 C.传动精度
). D.定位精度
8.在自动引导小车(AGV)的导向系统中,有陀螺仪,该导航方式称为 ( ). B。惯性导航 C。光学引导 D。激光导航。
A．电磁引导
9.要求导轨可以承受较大的顚覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调 整方便，应选择（ A.矩形导轨 B,三角形导轨 ） C.燕形导轨 D.圆柱形导轨
10．刀架定位机构要求定位精度高、重复定位精度高、定位刚度好， 经常采用 （ ） 。 C.端面齿盘定位。
A.圆锥销定位。 B. .圆柱销定位 二．填空题 （20 分）
1.摇臂钻床的主要参数是__最大钻孔直径___________. 2.在系列型譜中,结构典型,应用最广泛的,是所谓的 __________产品.
3.机床抗振性包括两个方面:抵抗受迫振动和___自激________的能力. 4.传动轴通过轴承,在箱体内轴向固定的方法,有一端固定,和___两端固定____ 两类. 5.滑动导轨间隙常用____压板
_________和镶条来调整. 6.目前在刀架的定位机构中,多采用锥销定位和__．端面齿盘________定位. 7.滚珠丝杠常用预拉伸长方式,以提高拉亚刚度和补偿__热变形________. 8．在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除，有刚性调整法和柔性调整法
两类。 9．用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变垫片的薄厚来改变两螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除或预紧。 ， 10.导轨卸荷方式有 ,液压卸荷方式,气压卸荷方式. 机械卸荷
11.在机器人关节坐标轴轴线位置的选择中,对回转关节,取.Z 与 i 关节的轴线重合。
12.齐次坐标变换矩阵 [ 0 T 1 ] 是将 [ 0 P 1 ] 和 合写在一起表示。
13.在末端执行器上，所夹持工件的角速度“ω ”是所有回转关节的角速度矢量和。 14.升降台铣床的主要参数是工作台工作面的宽度，主要性能指标是 工作台工作面的长度。
15．机械制造装备的精密化，成为普遍的发展趋势，从微米级发展到 亚微米级，
乃至纳米级。
16． 任何一个表面都可以看成一条曲线 （或直线） 沿着另一条曲线 （或 直线） 运动的轨迹， 这两条曲线 （或直线） 称为该表面的发生线。
17．当运动部件低速运动时,主动件匀速运动,从动件往往出现速度不 均匀的跳跃式运动,这种现象,称为___爬行_______. 18．滚动轴承的预紧力分为三级，轻预紧力适用于高速主轴，中预紧 力适用于中、低速主轴，重预紧力适用于分度主轴。 参考点能在空间
19．工作空间是指工业机器人正常运行时手腕 活动的最大范围。
20．在末端执行器的参考点 P，相对于基座坐标系的速度，可通过相
应位置
三．问答题。 （30 分 每小题 6 分）
1．主轴箱设计中，为什么要遵循“传动副前多后少” 的原则 ？1.答：1）主变速系统从电机到主轴，通常是降速传动。接近电机传
动件转速较高， 由公式 尺寸小些。
M=9550
N n
可知。 传动的转矩较小， （2 分） (2 分)
2）靠近主轴转速小，转矩大，尺寸大。
3） 拟定主轴变速系统时， 尽可能将传动副较多的变速组安排在前面， 将传动副较少的变速组安排在后面， 以减小变速箱的尺寸。 分）
. 2．工业机器人与机床，在基本功能和工作原理上有何异同？
答：工业机器人与机床在基本功能和工作原理上相同之处：1）两 者都有位姿变化要求。 （2 分） 2）都是通过坐标运动来实现末 端执行器的位姿变化。 分）不同之处：1）机床以直角坐标五为 （1 主，机器人以关节形式运动为主。 分）
2）机床刚度、精度高， （2 机器人刚度精度比较低。 分）
3 在生产线专用机床的总体设计中， “三图一卡”的设计工作指的是 什么 ? 答：1）被加工零件图。 分） （1 3）机床总联系尺寸图 （2 分） （共计 6 分）
2）加工示意图 （1 分） 4）生产计算卡 （2 分 ） 。 (3 分)
4 若主轴刚度低，支承刚度高，主轴跨度如何选择？
答：可选主轴跨距略小的最佳跨距 L.
主轴综合刚度主要受轴承与支承的应响，即轴承支承刚度高，主 轴综合刚度也高。
5.试述确定标准公比φ 的原则是什么 ?
答： 1）通用机床，辅助时间与准备结束时间长， ，转速损失不会因起 加工周期过多的延长， 为使变速箱不过于复杂， 一般取φ =1.26 或 1.41 等较大的公比。 （ 2 分） （3 分）
2）专用机床，情况相反，取φ =1.12 或 1.26 较小的公比。 （2 分） 3）自动化小型机床，切削时间远小于辅助时间，取公比为 1.58 1.78 ，2 。以简化机床结
构。 （2 分）
四．分析推导题
1.试述根据什么原则，选择支承件的截面形状，摇臂 钻床摇臂的截面为何种形状？为什么为该形状？答； 1）空心截面的刚度都比实心的大，同样截面形状和面积，外形尺寸 大，抗弯刚度与抗扭刚度高。 2）圆形截面抗扭刚度比方形的好，而抗弯矩小。 3)封闭界面远比开口截面的刚度高，特别是抗扭刚度高。 （2 分） （2 分） （1 分）
4）摇臂在加工时，既有弯又有扭，因此选非圆非方空心封闭形状， 且高度尺寸大于宽度尺寸。
．( 7 分)
五．试分析及床主轴的前轴承精度，一般要比后轴承的精度高一级。 （12 分 ）
六．滚珠丝杠预拉伸的目的是什么？ 为达到预拉伸的目的，滚珠丝 杠厂家采取什么措施？
滚珠丝杠的预 拉伸量的目的，是为了提高滚珠丝杠的拉压刚度 与补偿丝杠的热变形。 1）使丝在最大轴向载荷作用下，受力方向仍然保持受拉状态。
1） 丝杠的预 拉伸量应能补偿丝杠的热变形。 滚珠丝杠厂家特制丝杠螺距，比设计值小一些。
绝密★启用前
2009 年 4 月高等教育自学考试全国统一命题考试
机械制造装备设计
（课程代码 2209）
试题
本试卷共 页，满分 100 分；考试时间 150 分钟。考生可以带计算器使用。 总分 核分人 复分人 100 题号 题分 得分 一 11 二 14 三 20 四 15 五 24 六 16
一、 单项选择题 （本大题共 11 题， 每小题 1 分， 11 分） 共 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目 ．．．．
要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. “精益生产”是日本丰田公司在（ ）最早采用的生产制造模式。 【B 】 A. 20 世纪 60 年代； B. 20 世纪 70 年代； C. 20 世纪 80 年代； D. 20 世纪 90 年代； 2. 数控机床电气伺服系统按有无检测和反馈装置分为开环,( )和半闭环系统。 【D 】 A. 电气系统； B. 液压系统； C. 辅助系统； D. 闭环 3. 推力轴承在主轴上的位置影响主轴的轴向精度和主轴主轴热变形方向和大小，设计时， 组合机床一般采用（ ） 。 【D 】 A. 前端定位； B. 后端定位； C. 中间定位； D. 两端定位 4. 成组技术的英文缩写是（ ） 。 【C 】 A. CE； B. FMS； C. GT； D. TQC 5. 一个短圆柱
销限制工件（ ）个自由度。 【B 】 A．1； B．2； C．3； D．4 6. 下列哪种条件是引起误差的因素之一？（ ） 【D】 A. 最大功率； B. 最大转矩； C. 最高温度； D. 热变形 7. 机床上常用双速电机，其中最低一档的同步转速为（ ） 。
【A 】 A. 750/1500r/min； B. 1000/1500r/min； C. 1500/2000r/min； D. 1500/3000r/min 8. 推力轴承的位置配置形式一般不采用（ ） 。 【C 】 A. 前端配置； B. 后端配置； C. 分段配置； D. 两端配置 9. 交流伺服电动机与同容量的直流电动机相比，质量约小（ ） 。 【A 】 A. 1/2； B. 1/3； C. 1/4； D. 1/5 10. 工艺装备的总称是产品制造时所用的各种（ ） 。 【A 】 A. 刀具；模具；夹具；量具； B. 刀具；模具；量具； C. 刀具；夹具；量具； D. 模具；夹具；量具；
11. 三相三拍导电方式时，通电方式 K 应取（ ） 。 【B 】 A. 1； B. 2； C. 3； D. 6
1 机械制造装备设计试卷第 1 页 （共 3 页）
12. 某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为（C ） 。 A. 孔定位；
B. 欠定位； C. 过定位； D. 平面定位 13. 在开环控制系统中，检测装置应安装在机床的（A ） 。 A. 不需要安装； B. 丝杠上； C. 主轴上； D. 床身上 14. 两个方向的推力轴承都布置在前支承处不影响（B ） 。 A. 径向精度； B. 轴向精度； C. 轴向间隙； D. 温升 15. 开环和闭环控制系统主要区别在于有无（C ） 。 A. 伺服装置； B. 驱动装置； C. 反馈装置； D. 数控装
二、 多项选择题 （本大题共 7 题， 每小题 2 分， 14 分） 共 在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题 ．．
目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。
16. 21 世纪很有发展前景的先进制造模式主要有（ ）等。 【ABCDE 】 A. 敏捷制造； B. 精益-敏捷柔性生产系统； C. 可重组制造； D. 全球制造； E. 准时生产
17. 机械制造装备应强调（ ）来符合工业工程和绿色工程的需要。 【ABCD 】
A. 柔性化； B. 精密化自动化； C. 机电一体化； D. 节材节能； E. 智能化 18. 与
机械制造装备本身有关的因素有（ ） 。 【ABDE 】 A. 传动精度； B. 定位精度；
C. 工件精度； D. 几何精度； E. 运动精度 19. 在工厂"物流"是指从原材料和毛坯进厂,经过( ),直至成品和废料出厂,在仓库,车 间,工序之间流转,移动和储存的全过程。 【ABCDE 】 A. 储存； B. 加工； C. 装配 D. 检验； E. 包装 20. 机电一体化是机械技术与（ ）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。
【ABDE 】 A. 传感检测； B. 微电子； C. 数控机床； D. 信息处理； E. 自动控制
三、填空题（本大题共 10 空，每空 2 分，共 20 分） 请在空格中填写正确的答案。填错、不填均无分。
21. 机床精度包括传动精度、定位精度、运动精度。 22. 机械制造装备包括加工装备、工艺装备； 液压装备、 、辅助装备和仓储输送装备。 23. 为满足国防和高科技领域的需要，许多产品朝着 高精度； 高速度、大功率的方向发展。 24. 按加工原理分类，特种加工机床可以分为电子束加工、离子束加工； 激光加工、超声波 加工等。 25. 机械制造装备设计思想须强调：机电一体化、精密化； 绿色工程和节能。
四、判断分析（改错）题（本大题共 5 题，每小题 3 分， 共 15 分）如果认为有错误，请更正，否则只得 2 分。
机械制造装备设计可分为机电一体化设计、变形设计和模块化设计等三大类型。错误；将“机电一体化设计” 替换成“创新设计” ） （ 若需要限制的自由度少于六个,定位时正好限制了这几个自由度,则为完全定位。 (正确) 直接利用电能对工件进行加工的机床，统称电加工机床。正确） （ 工艺装备是产品制造时所用的各种夹具和量具。错误；工艺装备是产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具的总称）
30. 机床间的工件传递和运送装置目前包括有:托盘和随行夹具,有轨小车(RGV)和无轨小车 (AGV)等. (Y ) 正确
五、简答题（本大题共 4 题，每小题 6 分，共 24 分）
机床的主要技术参数包括哪些？ 工件在定位时,产生定位误差的原因是什么？ 工件的典型定位方式有哪几种？其中孔定位经常采用什么方式？ 什么是夹具导向装置？
31. 主参数, （2 分）尺寸参数, （2 分）运动参数和动力参数。 分） （2 32. 工件在定位时,产生定位误差的原因有两个: （2 分） (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。 分） （2 (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。 分）33. 平面定位； 分）孔定位； 分）外圆定位； 分）心轴定位； 分）定位销。（1 分） 34. 指夹具中用以确定钻头、镗杆的位置， 分）增加其支承、提高刚性， 分）确保孔加工位置精度的装置
六、问答题（本大题共 1 题，共 16 分） 按每小题列出的要求答题。
35. 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？
35. 答： 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。 （4 分） 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。 （4 分） 3） 动力部件的主要参数是包括驱动动力箱的电动机功率,动力滑台的轴向进给力,进给速 度和进给行程。 （2 分） 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。 分） （2 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
1.使用要求相同的部件,另件,按现行的各种标准和规
范,进行设计与制造., ,称为.) C . .通用化
A.产品系列化. B.结构典型化. C.通用化标准化
2.采用"消灭一切浪费”和”不断完善”, 以最优的质量和最低的成本 的产品，提供给市场,这种制造模式被称为B ( A.“传统模式” C． “敏捷制造” B.“精益生产” D。”并行工程” )
3.一组功能,工作原理和结构相同,而尺寸与性能参数不同的产品,称为A ( 年
). B.横系列产品 C.跨系列产品 D.基型产品.
A.纵系列产品
系
4.为了降低导轨面的压力,减少摩擦阻力,提高导轨的耐磨性和低速运 动的平稳性,应选择B( A.滑动导轨 ). C.滚动导轨 D.动压导轨
B.卸荷导轨
5. 适应中等转速和切削负载较大,要求刚度高的机床,其主轴轴承配 置形式,应选择B( A. 速度型 ). B。刚度型 C 速度刚度。 D。抗振型
6.要求导轨可以承受较大的顚覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调 整方便，应选择C（ A.矩形导轨 B,三角形导轨 ） C.燕形导轨 ( D.圆柱形导轨 )
7.普通机床主要性能指标(第二性能指标)是B A.车床的最大回转半径
B.最大工件长度 ) D.操作机 ）
8.称为机器人机械本体,也称为主体的是D( A 手臂 B.末端执行器 C.机座
9.数控机床主传动采用直流电机无级调速时A是采用的 （ 的方式来得到主轴所需转速。 A．调压，调磁 B。调频 C。调电流 D。调电容
10.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.组合加具. ). B.专用加具. C.成祖加具. D.随行加具.
三．问答题 （30 分 每小题 6 分）
.1．简述自动化立体仓库的工作过程？（6 分）
答：1）由输送装备将待入库的货物放到入库装卸站，由堆垛机 用货叉将货物放到由堆垛机用货叉将货物放到托盘上。再将货 物托盘存入号仓。 (2 分)
2)计算计控制堆垛机在巷道内行走，自动寻找存入（或取出）仓 号。 (2 分)
3） 托盘到达仓位后， 由堆垛机用货叉将货物送到货位 （2 分） 。 4）若调出货物，由堆垛机用货叉将货物放到托盘上，由堆垛机 将货物自动送到装卸站，由输送装备运走。 （满 3
2.简述谐波齿轮减速装置的工作原理? （6 分 ）答; 谐波齿轮减速装置是由三个基本构件组成， 即内齿刚轮 G ,外齿 柔轮 R 和波发生器组成。 柔轮比刚轮少 2 个或几个齿。(2 分)波 发生器外 径比柔轮内径大些，当波发生器装入柔轮内时，使柔轮 成为椭圆形，其长轴两端与刚轮内齿啮合，短轴方向的齿完全脱
开，其余齿视回转方向分别处于“啮入”或“啮出”状态，当波 发生器连续回转时，啮入啮出区，随着椭圆长短轴的向位变化而 依次变化，于是柔轮相对不动的刚 G 沿着波发生器的反方向低速 回转。 （2 分）
特点：结构紧凑尺寸小、传动比大、承载能力强、传动平稳、传动精 度高、效率高。广泛应用于机器人中。 （2 分）
3..机器人手腕的设计要求是什么？（6 分）
答：1）机器人手腕处于手的末端，应结构紧凑尺寸小、重量轻。 （2 分） 2）手腕部件的自由度愈多，对作业范围大，适应能力强。但结 构复杂。 3）提高机器人手腕精度与传动刚度。 4）各关节应有限位开关与机械挡块。 （2 分） （2 分） （答 3 条计 6 分）
4．试述 SK 型悬挂式链条和 HP 型套筒式链条组成刀库的形式，有何 不同 ？（6 分） 答：1）SK 型悬挂式链条组成的刀库，只能是“外转型” ，故刀库 为方形时就不能充分利用中间空间。 （3 分）
2)HP 型悬挂式链条组成的刀库，在刀套“内转”时，不发生刀 套的干涉，刀库利用中间率高。 (3 分)
.5．机床主传动系统中，扩大变速范围最简便的方法有那些 ？ 答：1）增加变速组是扩大变速范围最简单的方法。 分） （2 2）采用背轮机构。 3)采用双公比传动系。4）采用分支传动。
1.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、柔性制造系统的 柔化程度，其柔性表现在哪里？ 答：柔性化有两重含义，即产品结构柔性化和功能柔性化。其中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，只需对结构做少量重组和修改，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 调整或修改软件，就可以方便的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。
1.要实现机械制造装备的柔性 化， 不一定非要采用柔性制造单元或系统， 组合机床及其组合成的生产线也可以设计成具有 一定的柔性，完成一些批量较大、工艺要求较高的工件；2.普通机床可加工不同尺寸和形状 的工件；3.数控机床具有较高的柔性化程度，由单主轴发展成具有两根主轴，又在此基础上 增设附加控制轴 C 轴控制功能。4.加工中心拥有较高的柔性化程度，体现如自动换刀等；5. 柔性制造系统也拥有很高的柔性化程度，不同工件可以同时上线，实现混流加工。
2.哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？应该遵循哪四化原则？ 答：各规格产品具有相同的功能结构和相似的结构形式。 为了缩短产品的设计、制造周期，降低成本，保证和提高产品的质量。 产品系列化、零部件通用化、标准化、结构典型化。
3.机床夹具的作用是什么？有哪些要求？ 答：作用：1.保证加工精度；2.提高生产效率；3.扩大机床使用范围；4.减轻人工的劳动强 度，保证安全。 要求：1.保证加工精度；2.夹具的总体方案应与生产纲领相适应；3.安全、方便、减轻劳动 强度；4.排屑顺畅；5.机床夹具应有良好的强度、刚度和工艺性。
4.机床夹具的组成成分有哪些？那些不可缺少？ 答：1.定位元件及定位装置；2.夹紧原件及夹紧装置；3.夹具体；4.动力装置；5. 导向及 对刀元件；6.其他元件及装置。前三项不可缺少。
5.什么是爬行现象？消除爬行现象都有哪些措施？ 答：当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式 运动，即时走时停或快或慢得现象，这种在低速运动时产生的运动不平稳称为爬行。 措施：1.减少静动摩擦系数之差；2.提高传动机构刚度；3.降低移动件质量。
6.导轨的功用：承受载荷和导向。直线运动导轨的截面形状：矩形、三角形、燕尾形、圆柱 形。
7.主变速传动系设计的一般原则是什么？ 答：1.传动副前多后少；2.传动顺序与扩大顺序相一致（前密后疏） ；3.变速组的降速前慢 后快，中间轴转速不宜超过电机转速。
8.机械制造装备设计可分为：创新设计、变型设计、模块化设计三大类。 创新
设计：从无到有 变型设计：常采用适应型和变参数型设计方法。两种方法都是在原有基础上， 适应性设计：通过改变更换部分部件或结构
9.机械制造装备如何分类？ 答：加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备。 10.机械制造装备一般功能要求有哪些？ 答：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、刚度和抗震 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；5、技术经济方面的要 求。
11.如何提高支承件的静刚度和固有频率？ 答：根据支承件受力情况，合理的选择支承件的材料、截面形状、尺寸和壁厚，合理的布置 肋板和肋条， 以提高结构整体和局部的抗弯刚度和抗扭刚度； 可以用有限元方法进行定量分 析，以便在较小量下得到较高的静刚度和固有频率；在刚度不变的前提下，减小质量可以提 高支承件的固有频率，改善支承件间的接触刚度以及支承件与地基连接处的刚度。
12.支承件的形状：箱型类、板块类、梁类。
13.主轴部件主支承常用滚动轴承有哪些？ 答：1.角接触球轴承（极限转速较高） ；2.双列短圆柱滚子轴承（可调整径向间隙和预紧） ； 3.圆锥滚子轴承 （发热较多） 5.双向推力角接触球轴承 ； （允许的极限转速比推力球轴承高） 。
14.典型的主轴轴承配置形式及其特点？ 答：1.速度型：主轴前后轴承都采用角接触球轴承。有良好的高速性能，但承载能力较小。 2.刚度型： 前轴承采用双列圆柱滚子轴承承受径向载荷， 60°角接触双列推力球轴承承受轴 向载荷，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。适用于中等转速和切削负载较大、要求刚度高的机 床。 3.刚度速度型：前轴承采用三联角接触球轴承，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。外侧的两个 角接触球轴承大口朝向主轴工作端， 承受主要方向的轴向力； 第三个角接触球轴承则通过轴 套与外侧的两个轴承背靠背配套， 使三联角接触球轴承有一个较大的支撑跨距， 以提高承受 颠覆力矩的刚度。
15.扩大传动系变速范围的方法有哪些？ 答：1.增加变速组；2.采用背轮机构；3.采用双公比的传动系；4.采用分支传动。
16.主传动系的传动方式主要有两种：集中传动方式和分离传动方式。
17.机床振动分为：受迫振动、自激振动和自由振动。
18.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。
19.什么是机床运动功能式？ 答：运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线、回转） 、功能（主运动、进给运动、非 成型运动）及排列顺序，是描述机床运动功能最简洁的表达式。
20.机床设计方法是什么？对于柔性制造系统 FMS 而言， “以机床为主的系统设计”和“以系 统为主的机床设计”有何不同？ 答：机床设计方法是根据其设计类型而定的。通用机床采用系列化设计方法；系列中基型产 品属于创新设计类型；其他属变形设计类型。有些机床如组合机床属组合设计类型。 “以机床
为主设计系统”是根据现有机床的特点来设计 FMS；而“以系统为主设计机床”则 是在机床设计时就要考虑它如何更好地适应 FMS 等先进的制造系统的要求。
21.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。
一、概念题（每题 2 分，共 10 分） 1、生产节拍指在连续完成相同的两个产品，之间的间隔时间称 为生产节拍。
2、机器人自由度和位姿是指机器人末端执行
器的三个移动自由度， 其姿态是指末端执行器的三个转动自由度。
3、完全定位和不完全定位完全与不完全定位：工件的六个自由度全部被限制，为完全定 位。工序必须限制的自由度少于六个，都被限制，称为不完全 定位
4、立体仓库自动化仓库称为立体仓库。采用多层货架，自动存 取物料的系统。
5、定位通过定位元件，使工件处于一个确定位置。 （
二、简述题（每题分 6，共 30 分）
1、工业机器人的设计内容有那些 ?
1）总体设计： （1）基本参数的选择：负载、作业空间、速度、性能 指标。 （2 分）
（2）总体方案设计：运动功能、传动系统、结构布局、 控制方案、总体评价。
2）结构设计：技术设计、施工设计 3）总体综合评价。
2．简述自动化立体仓库的工作过程？（6 分）
1）由输送装备将待入库的货物放到入库装卸站，由堆垛机用货 叉将货物放到由堆垛机用货叉将货物放到托盘上。再将货物托 盘存入号仓。 （2 分）
2)计算计控制堆垛机在巷道内行走，自动寻找存入（或取出）仓 号。 （2 分）
3）托盘到达仓位后，由堆垛机用货叉将货物送到货位。 分） （1 4）若调出货物，由堆垛机用货叉将货物放到托盘上，由堆垛机 将货物自动送到装卸站，由输送装备运走。
3 在生产线专用机床的总体设计中， “三图一卡”的设计工作指的是 什么 ?
1）被加工零件图。 分） （1 3）机床总联系尺寸图 （2 分） 4．答 ： （计 6 分）
2）加工示意图 （1 分） 4）生产计算卡 （2 分）
4．试述机床的基本参数包括那些内容 ？
1）尺寸参数：指机床主要结构尺寸参数，通常包括与被加工零件 有关尺寸，标准化工具或夹具安面平面尺寸。 （2 分） 2)运动参数：机床执行件，如主轴、工件安装部件（工作台） 的运动速度。 （2 分）
3)动力参数：包括机床的各种驱动电机的功率或转矩。 分） （2 ．5.答：(计 6 分) 1）主变速系统从电机到主轴，通常是降速传动。接近电机传动件 转速较高，由公式 寸小些。 2）靠近主轴转速小，转矩大，尺寸大。 M=9550
5．主轴箱设计中，为什么要遵循，传动副“前多后少”的原则 ？
拟定主轴变速系统时，尽可能将传动副较多的变速组安排在前 面，将传动副较少的变速组安排在后面，以减小变速箱的尺 寸。
一、选择（10 分，每小题 1 分） 选择（ 1． 为了快速响应市场， 提出了许多新的制造模式， 例如 [ D ]。 A. “刚性”生产制造模式 B. 计算机辅助制造 C. 成组技术 D. “精益—敏捷—柔性” 2．借助磨具对板料施加外力，迫使材料按磨具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求 的金属板制件的设备，称为
[ B ]。 A. 挤压机 B. 冲压机 C. 轧制机 D. 锻造机 3．普通车床的主要性能指标（第二主参数）是 [ B ]。 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．机床在空转条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运 动的精确程度，称为 [ A ]。
A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 定位精度 5．称为机器人机械本体，也可称为主机的是 [ D ]。 A. 手臂 B. 末端执行器 C. 机座 D. 操作机 6．一个四自由度平面关节型搬运（SCARA）机器人，其运动功能式为[ B ]。 A. O / γ 1γ 2 γ 3γ 4 / M C. O / γ 1 ZXγ 2 / M B. O / γ 1γ 2 Zγ 3 / M D. O / XYZγ / M
7．表示被加工零件在机床上的加工过程和加工方法的技术资料，称为[ Ｂ ]。 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 8．刨床进给量的单位为[ B ]。 A.毫米/每转 B. 毫米/冲程 C.毫米/分钟 D. 转/分钟
9．把毛坯从料仓送到机床加工位置的装置，称为[ Ａ ]。 A.上料器 B. 隔料器 C.减速器 D. 分路器 10．适应高速轻载或精密机床的主轴轴承配置形式应选择[ A ]。
A.速度型 B. 刚度型 C.速度刚度型 D. 抗振型
填空（ 二、填空（20 分，每小题 1 分） 1．机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家和地区国民经济_____现代化_____的 程度。 2．适应控制分约束适应控制、最佳适应控制和___学习适应控制___等。
-1-
3．摇臂钻床的主参数是____最大钻孔直径_____。 。 4．在系列型谱中，结构最典型、应用最广泛的是所谓的“_____基型_____产品” 5．当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式 运动，这种现象，称为______爬行_______。 6．工业机器人额定负载主要根据作用于机械接口处的力和___力矩____来确定。 7． 额定负载是指在机器人规定的性能范围内， 机械接口处所能承受的负载的___允许值____。 8．摇臂钻床的主要性能指标是主轴中心线至立柱母线的______最大距离_______。 9．机床的几何精
度是指机床空载条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状，
相互位置和_____相对运动_____ 的精确程度。 10．机床的抗振性包括两个方面：抵抗受迫振动和抵抗_______自激振动_______的能力。 11．传动轴通过轴承在箱体内轴向固定的方法有一端固定和___两端固定_____两类。 12．滑动导轨间隙常用_____压板______和镶条来调整。 13．目前在刀架的定位机构中，多采用锥销定位和_______端面齿盘______定位。 14．滚珠丝杠常采用预拉伸方式，以提高其拉压刚度和补偿其___热变形_____。17．双公比变速传动系统是在常规变速传动系统基础上，通过将基本组的级比指数增大到 _____1+2n ______演变来的，n 是大于 1 的正整数。 18．机械手的手爪在抓住刀具后还必须有____锁刀_____功能，以防止换刀过程中掉刀或刀 具被甩出。 19． 三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于_____4____， 以保证滑移时 齿轮外圆不相碰。 20．直线伺服电动机可直接驱动工作台进行直线运动，据文献介绍，它的最大进给速度可达 到____100m/min________，最大加/减速度为 1~8g。 问答（ 三、问答（15 分，每小题 3 分） 1．试述变速箱内传动轴的轴向固定方法及特点？ 答：有一端固定和两端固定两种， 分） （1 采用单列向心球轴承时，可以一端固定也可以两端固定； 采用圆锥滚子轴承时，则必须两端固定。 分） （1 一端固定的优点是轴受热后可以向另一端自由伸长，不会产生热应力，因此，宜用于长轴。 （1 分） 2．工业机器人与机床在基本功能和工作原理上有何异同? 答： （1）相同：1）两者的末端执行器都有位姿变化要求。 2）两者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。 分） （1 （2）不同：1）机床以直角坐标形式为主，机器人以按关节形式运动为主。 分 （1 2）机床的刚度精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人灵活性要求很高，其刚度精度 相对较低。 分 （1 3．在生产线专用机床的总体设计中， “三图一卡”的设计工作指的是什么？（3 分） 答： （1） 被加工零件工序图， 分） （1 -2-
（2）加工示意图（1 分） （3）机床总联系尺寸图（1 分） （4）生产率计算卡
4．若主轴刚度低，支承刚度高，主轴跨距应如何选择？（3 分） 答：可选主轴跨距略小于最佳跨距 l 0 （2 分） 此时主轴综合刚度主要受轴承影响，即轴承支撑刚度高，主轴综合刚度也高。 分） （1 5．回转型夹持器与平移型夹持器各有何特点？（3 分） 答： （1）回转型夹持器结构较简单，但所夹持工件直径有变动时，将引起工件轴线的偏移； （2 分） （2） 平移型夹持器结构较复杂、体积大、制造精度要求高，但工件直径变化不影响工件轴 心的位置
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 O / XYZ ? / M 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______。
3．普通车床的主参数是在床身上的______最大回转直径______。
-1-
4．进行产品的系列设计通常从_____基型______产品开始。 5．机床___抗振能力_____是指机床在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。 6．快速运动电动机_____起动______时消耗的功率最大。 7．影响机械制造装备加工精度的因素很多，与机械制造装备本身有关的因素有几何精度、 传动精度、运动精度、定位精度和___低速运动平稳性____等。 -5 8．正常人人耳能够听到的最小声压称为听阈，其值等于____2×10 ____Pa。 9．国产的 GGB 型直线滚动导轨副由制造厂用选配_____不同直径钢球___的办法确定间隙或 预紧。 10．导轨间隙常用压板、____镶条___来调整。 11．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端面圆跳动。
12．在自动换刀装置中，蜗杆、蜗轮传动采用______单头双导程_______蜗杆消除啮合间隙。 13．在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和____柔性调整法_____两 类方法。 14．用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变____垫片的厚薄_____来改变两螺母 之间的轴向距离，实现轴向间隙消除和预紧。 15．导轨的卸荷方式有___机械卸荷__、液压卸荷和气压卸荷。 16．在机器人关节坐标轴轴线位置的选取中，对于回转关节，取____ Zi _______与 i 关节 的轴线重合。 17．齐次坐标变换矩阵 [ 0 T 1 ] 是将 [ 0 P1 ] 和___[ R1]_____合写在一起表示。 18．在末端执行器上所夹持工件的角速度ω 是所有回转关节的___角速度 ? R ____的矢量和。 19．升降台铣床的主参数是工作台工作面的宽度，主要性能指标是工作台工作面的_____长 度______。 20 ．各 种类型 机床 对温升 都有 一定限 制，如 精密 机床 ，连续 运转条 件下 允许 温升为 ___15~20℃_____。
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2009 年 4 月高等教育自学考试全国统一命题考试
机械制造装备设计试题答案及评分参考
（课程代码 2209）
【评分参考】 （1） 要点回答准确完整，可以得满分。 （2） 回答要点所用词语、句式、前后顺序与参考答案不同，只要意思正确，就应给分。 （3） 要点回答不完整，也应酌情给分。
2 机械制造装备设计试卷答案第 2 页 （共 2 页）
一、选择（10 分，每小题 1 分） 选择（ 1．采用“消灭一切浪费”和“不断完善” ，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这 种制造模式被称为 [ B ]。
A. “传统模式” B. “精益生产” C. “敏捷制造” D. “并行工程” 2．借助模具对板料施加外力，迫使材料按模具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求 的金属板制件的设备，称为 [ B ]。 A. 挤压机 B. 冲压机 C. 轧制机 D. 锻造机
3．一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品，称为 [ A ]。
A. 纵系列产品 B. 横系列产品 C. 跨系列产品 D. 基型产品 4．机床定位部件运动达到规定位置的精度，称为 [ D ]。 A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 定位精度 5．为了降低导轨面的压力，减少摩差阻力，提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性，应选 [ B ]。 A. 滑动导轨 B. 卸荷导轨 C. 滚动导轨 D. 动压导轨 6．一个四自由度圆柱坐标型搬运机器人，其运动功能式为[ C ]。 A. O / γ 1γ 2 γ 3γ 4 / M C. O / γ 1 ZXγ 2 / M B. O / γ 1γ 2 Zγ 3 / M D. O / XYZγ / M
7．在 ＡＧＶ的导向系统中装有陀螺仪，该导航方式称为[ B ]。 A.电磁引导 B. 惯性导航 C.光学引导 D. 激光导航 8．适应中等转速和切削负载较大，要求刚度高的机床主轴轴承配置形式应选择[ B ]。 A.速度型 B. 刚度型 C.速度刚度型 D. 抗振型 9．铣床进给量的单位为[ C ]。 A.毫米/每转 B. 毫米/冲程 C.毫米/分钟 D. 转/分钟 10．要求导轨可以承受较大的颠覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，应选 [ C ]。 A. 矩形导轨 B. 三角形导轨 C. 燕尾形导轨 D. 圆柱形导轨 填空（ 二、填空（20 分，每小题 1 分） 1．当前提高制造生产能力的决定因素不再是劳动力和______资本_______的密集积累。
-1-
2．机械制造装备的精密化成为普遍的发展趋势，从微米级发展到亚微米级，乃至_____纳米 级_____。 3．升降台铣床的主参数是工作台工作面的____宽度______。 4．任何一个表面都可以看成一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。 这两条曲线（或直线）称为该表面的______发生线_____。 5．把听阈作为基准声压，用相对量的对数值表示，称之为声压级 Lp（dB） ，其表达式为____ Lp = 20 lg（ p / p0 ）___。 6．机床抗振性是指机床在____交变载荷____作用下，抵抗变形的能力。 7．当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式 运动，即时走时停或者时块时慢的现象。这种现象称为______爬行_______ 。 8．设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大，一般限制直齿圆柱齿轮的最小传动 比____
u 主 min ≥ 1 / 4 ____，为避免扩大传动误差，限制最大传动比 u 主 max ≤ 2 。
9．滚动轴承的预紧力分为三级，轻预紧适用于高速主轴，中预紧适用于中、低速主轴， __ 重___预紧适用于分度主轴。 10．角接触球轴承及圆锥滚子轴承有泵油效应，润滑油必须由____小口____进入。 11．工作空间是指工业机器人正常运行时，_____手腕______参考点能在空间活动的最大范 围。 12．额定负载是指在机器人规定的性能范围内，___机械接口__处所能承受负载的允许值。
13．在末端执行器上的参考点 P 相对于基座坐标系的速度，可通过相应___位置__变量对时 间的微分而得到。 14．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。 15．系列化设计应遵循“产品系列化、零部件___通用化___、标准化”原则，简称“三化” 原则。 16．主轴组件的精度保持性是指长期保持其___原始制造精度___的能力。 17．卸荷系数αH 表示导轨__卸荷量____的大小，由 α H = FN / FW 式确定。 18．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。 19． 工业机器人额定速度是指工业机器人在额定负载、 匀速运动过程中， 机械接口中心的____ 最大速度_____。 20 ．各 种类型 机床 对温升 都有 一定限 制，如 普通 机床 ，连续 运转条 件下 允许 温升为 ____30~40℃_____。 问答（ 三、问答（15 分，每小题 3 分） 1．试述机床的基本参数包括哪些内容？ 答： （1）尺寸参数：指机床主要结构尺寸参数，通常包括与被加工零件有关的尺寸；标准化 工具或夹具安装面尺寸。（2）运动参数：机床执行件如主轴、工件安装部件（工作台）的运动速度。（3）动力参数：包括机床驱动的各种电动机的功率或转矩。（1
2．非接触式刀具识别装置有何特点？常用哪两种识别法？ 答：1 非接触式刀具识别装置没有机械直接接触，因而无磨损、无噪声、寿命长、反应速度 快，适用于高速、换刀频繁的工作场合。（2 2 常用的种识别方法为：磁性识别法和光电识别法。
3．试述 SK 型悬挂式链条与 HP 型套筒式链条组成刀库的形式有何不同？
答： （1） SK 型悬挂式链条组成的刀库，只能是“外转型” ，故当刀库为方形时，就不能充 分利用中间空间（2）HP 型套筒式链条组成的刀库，再刀套“内转”时，不发生刀套之间的干涉；（3）故刀库空间利用率比悬挂式高4．主轴变速箱设计中，为什么要遵循“前多后少”的原则？（3 分） 答： （1）主变速传动系统从电动机到主轴，通常为降速传动。接近电动机传动件转速较高， 根据公式 M = 9550N 可知，传动的转矩 M 较小，尺寸小些；
（2）反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸较大。 分） （1 （3）因此，在拟定主变速系统时，尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，将传动副较 少的变速组安排在后面，使主变速传动系统中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小些， 以便节省变速箱的造价，减少变速箱的外形尺寸。（1 5．机床主传动系统设计中，扩大变速范围的方法有哪些？（3 分） 答：
（1）增加变速组；是扩大变速范围最简单的方法，但增加的变速组的级比指数不得不小 于理论值，导致部分转速重复。 （2）采用背轮机构 高速直连传动时，
应使背轮脱开，以减少空载功率损失、噪声和发热及 避免超速现象。 （3）采用双公比的传动系统 （4）采用分支传动 注：答对 3 个即满分
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大连理工大学网络教育学院 201 月份《机械制造装备设计》 模拟试卷 试卷答案 2012 年 2 月份《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷答案
考试形式： 考试形式：闭卷
一、填空题（本大题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分） 填空题（
1、 产品结构柔性化、功能柔性化。 2、 0.5、0.125。 3、 运动、动力。 4、 连续地变换、变速电动机、机械无级变速装置、液压无级变速装置 。 5、前端、两端。 6、 加工精度、强度、刚度。 7、 静态刚度、动刚度、热态刚度。 8、对称、均衡、对称、均衡。 9、通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和 尺寸。 10、角接触轴承、圆锥滚子轴承、双列圆柱滚子轴承、推力轴承。 给分要点：每题 4 分，按空平均给分，概念类按要点酌情给分。 给分要点
试卷类型： 试卷类型：B
题回答， 二、简答题（请从以下 5 题中任选 4 题回答，本大题共 32 分） 简答题
简述速度型、刚度型、刚度速度型主轴轴承配置形式的特点，并指出下图为哪种配置形式（ 1、 简述速度型、刚度型、刚度速度型主轴轴承配置形式的特点，并指出下图为哪种配置形式（8 分） 答： 1）速度型。主轴前后轴承都采用角接触球轴承（两联或三联） 。角接触轴承具有良好的高速性能，但 它的承载能力较小，因而适用于高速轻载或精密机床，如高速镗削单元、高速 CNC 车床等。
2）刚度型。前轴承采用双列圆柱滚子轴承承受径向载荷， 60 角接触双列推力球轴承承受轴向载荷， 后轴承采用双列圆柱滚子轴承。这种轴承配置的主轴部件，适用于中等转速和切削负载较大、要求刚度高 的机床。如数控车床主轴、镗削主轴单元等。 3）刚度速度型。前轴承采用三联角接触球轴承，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。主轴的动力从后端 传入，后轴承要承受较大的传动力，所以采用双列圆柱滚子轴承。前轴承的配置特点是：外侧的两个角接 触球轴承大口朝向主轴工作端，收成主要方向的轴向力；第三个角接触球轴承则通过轴套与外侧的两个轴 承背靠背配置，使三联角接触球轴承有一个较大的支承跨距，以提高承受颠覆力矩的刚度。 上图为卧式铣床主轴轴承配置形式，对应于刚度速度型配置形式。 给分要点：描述速度型、刚度型、刚度速度型轴承配置形式
特点给 6 分，指出图中所示为刚度速度型 给分要点 配置形式给 2 分，具体酌情给分。 请简述可靠性指标分配的概念，以及可靠性指标分配的原则。 （8 2、 请简述可靠性指标分配的概念，以及可靠性指标分配的原则。 8 分） （ 答： 可靠性指标分配——将系统要求的可靠度指标合理地分配到系统的各个组成单元， 从而明确各组成单 元的可靠性设计要求，以便在单元设计、制造、试验、验收时加以保证。 可靠性指标分配的原则： 1）对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性有把握达到较高水平 的单元，可分配较高的可靠度； 2）对较简单的单元，组成单元的零部件数量少，装配容易保证质量或故障后易于修复的单元，可分
大工《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷（B）答案 第 1 页 共3页
配较高的可靠度； 3）对重要的单元，该单元的失效将引起严重的后果，或该单元失效会导致全系统失效，应分配较高 的可靠度； 4）对整个任务时间内需连续工作，或工作条件严酷的单元，应分配较低的可靠度。 给分要点：答对可靠性指标分配的概念给 3 分；答对可靠性指标分配的原则给 5 分，具体酌情给分。 给分要点 机械制造装备设计中，模块化设计的主要优点有哪些？（ ？（8
3、 在机械制造装备设计中，模块化设计的主要优点有哪些？（8 分） 答： 1） 便于用新技术设计性能更好的模块，取代原有旧的模块，提高产品的性能，组合出功能更完善、性能 更先进的组合产品，加速产品的更新换代； 2） 只需要更换部分模块，或设计制造个别模块和专用部件，便可快速满足用户提出的特殊订货要求，大 大缩短设计和供货周期； 3） 有利于采用成组加工等先进工艺，有利于组织专业化生产，既提高质量，又降低成本； 4） 模块系统中大部分部件由模块组成，设备如发生故障，只需要更换相关模块，维护修理更为方便，对 生产影响少。 给分要点：答对模块化设计的一条优点给 2 分，具体酌情给分。 给分要点 简述机械制造装备创新设计的主要步骤。 （8 4、 简述机械制造装备创新设计的主要步骤。 8 分） （ 答： 机械制造装备创新设计主要包括 1）产品规划阶段；2）方案设计阶段；3）技术设计阶段；4）工艺 设计阶段。 产品规划阶段的任务是明确设计任务，通常应在市场调查与预测的基础上识别产品需求，进行可行性 分析，制订设计技术任务书。具体包括需求分析、调查研究、预测、可行性分析和编制设计任务书等步骤。 方案设计阶段实质上是根据设计任务书的要求，进行产品功能原理的设计。该阶段主要完成对设计任 务的抽象、建立功能结构、寻求原理解与求解方法、初步设计方案的形成、初步设计方案的评价与筛选与 确定结构原理方案等步骤。 技术设计阶段是将方案设计阶段拟定的初步设计方案具体化。主要包括总体设计确定结构原理方案、 总体设计、结构设计等阶段。 工艺设计阶段主要是进行零件工作图设计、完善部件装配图和总装配图，进行商品化设计、编制各类 技术文档等。 给分要点：答出主要步骤给 2 分；4 个步骤的特点给 6 分，每个步骤的特点给 1.5 分。具体酌情给分。 给分要点 请简述进给传动系设计应满足的基本要求？（8 述进给传动系设计应满足的基本要求？（ 5、 请简述进给传动系设计应满足的基本要求？（8 分）
答： 1） 具有足够的静刚度和动刚度； 2） 具有良好的快速响应性，做低速进给运动或微量进给运动时不爬行，运动平稳，灵敏度高； 3） 抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声； 4） 具有足够宽的调速范围，保证实现所要求的进给量； 5） 进给系统的传动精度和定位精度要高；
6） 结构简单，加工和装配工艺性好。 给分要点：第 1）-5）每项要求分别给分
1.5 分；第 6）项要求给分 0.5 分。 给分要点
计算分析题（ 小题， 三、 计算分析题（本大题包括 2 小题，共 28 分）
请分析下图所示的运动原理图，写出对应的运动功能式，说明各个运动所属类型、 1、 请分析下图所示的运动原理图，写出对应的运动功能式，说明各个运动所属类型、作用及工件表面的 形成方法。 （13 形成方法。 13 分） （ 答： 图中所示为插齿机的运动原理图，对应的运动功能式为
W / C f 2Ya Z p C f 1 / T
插齿机的运动特点表现为：以插齿刀上下往复运动作为主运动，插齿刀与齿坯按一定速比进行展成运
大工《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷（B）答案 第 2 页 共3页
动转动。因此往复直线运动 Zp 是主运动；回转运动 Cf1 和 Cf2 为进给运动；直线运动 Ya 为切入运动。 工件表面的形成需要三个运动：回转运动 Cf1 和 Cf2 组成复合运动，形成渐开线母线；直线运动 Zp 形 成导线。 给分要点： 写出运动功能式给 4 分， 说明各个运动的类型给 4 分， 给分要点 指出为插齿机的运动原理图给 2 分； 阐述工件表面的形成方法给 3 分。具体酌情给分。 Z=12， 1400r/min， 公比Φ 2、 已知主轴转速级数 Z=12，最低转速 31.5r/min, 最高转速 1400r/min， 电机转速 1440r/min 公比Φ＝ ≈ 1/2，是降速传动。现有两种传
1.41 41， 轴之间为传动带定比传动， 1.41，电动机轴与 I 轴之间为传动带定比传动，其传动比为 126/256 1/2，是降速传动。 动方案： 请指出最佳方案及理由， b)画出传动系统图 画出传动系统图、 动方案：a) 12 = 31 × 23 × 26 ; b) 12 = 32 × 21 × 26 ,请指出最佳方案及理由，并就方案 b)画出传动系统图、 转速图, 并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组。 （15 转速图, 并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组。 15 分） （ 答： a)方案为最佳，因为满足传动顺序与扩大顺序相一致的原则。后种方案因第一扩大组在最前面，Ⅱ轴 的转速范围比前种方案大。
如两种方案Ⅱ轴的最高转速一样，后种方案Ⅱ轴的最低转速较低，在传递相等功率的情况下，受的扭 矩较大，传动件的尺寸也就比前方案大。 传动轴 1-Ⅱ为第一扩大组；Ⅱ-Ⅲ之间的齿轮付为基本组；Ⅲ-Ⅳ之间的齿轮组为第二扩大组。 给分要点：给出最佳方案及理由得 5 分，画对传动系图或转速图即可给 7 分，正确指出基本组、第一 给分要点 和第二扩大组给 3 分，具体酌情给分。 大工《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷（B）答案 第 3 页
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大连理工大学网络教育学院
201 月份《机械制造装备设计》 2012 年 2 月份《机械制造装备设计》课程考试 模 拟 试 卷
考试形式： 考试形式：闭卷 试卷类型： （ 试卷类型： A）
☆ 注意事项： 1、本考卷满分共：100 分；考试时间：90 分钟。 2、所有试题必须答到试卷答题纸上，答到试卷上无效。 试卷答题纸 试卷答题纸 3、考试结束后，考生须将试卷和试卷答题纸一并交回。
小题， 一、填空题（本大题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分） 填空题（
1、机械制造装备设计可分为 列化产品中的“基型产品”通常采用 2、机械制造辅助装备包括： 、 和 设计方法完成。 。 等三大类型。装备系
3、机械制造装备设计的步骤根据设计类型而不同。创新设计的步骤最典型，可划分为四个阶 段： 4、机床工艺范围是指 、 、 、 。 ；一般包括 。 5、机械制造过程是从原材料开始，经过热、冷加工，装配成产品，对产品进行调试和检测、包装和发运 的全过程，所使用的装备类型繁多，大致可划分为 和辅助装备四大类。 6、按机床运动之间的关系分类，运动可分为： 7、在进给传动系中，换向机构通常有两种，即 和 和 。 。 的一 、 、仓储传送装备
8、机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，主参数是代表机床 种参数，基本参数可包括 9、 专用机床区别于通用机床的主要特征是： 、 及动力参数。
。
大工《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷（A） 第 1 页 共1页
10、在机械制造装备的功能要求中，加工精度是指加工后零件对理想尺寸、 形状和位置的符合程度，一 般包括
题回答， 二、简答题（请从以下 5 题中任选 4 题回答，本大题共 32 分） 简答题
1、 请简述主变速传动系设计的一般原则。 分） （8 2、 请简述进给传动系设计应满足的基本要求。 分） （8 3、 请分别简述机床几何精度、运动精度、传动精度和定位精度的涵义。 分） （8 4、 提高支承件结构性能的措施有哪些？（8 分） 5、 请简述机床系列化设计的优缺点。 分） （8
计算分析题（ 小题， 三、 计算分析题（本大题包括 2 小题，共 28 分）
1、 请分析下图所示的运动原理图，写出对应的运动功能式，说明各个运动所属类型、作用及工件表面的 形成方法。 （13 分）
2、 下图为多刀半自动车床的主变速传动系图，请据此写出该主传动系的结构式，画出转速图，分析具有 多速电机的主变速传动系的特点，并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组。
密★启用前
大连理工大学网络教育学院 2012 年 9 月份《机械制造装备设计》课程考试 模
拟试卷答案
考试形式：闭卷 试卷类型：A
一、填空题（本大题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分）
1、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 。 2. 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。 3、扩大机床传动系变速范围的方法有 机构 四种方法。 增加变速组、采用背轮机构 、采用双公比的传动系、采用分支
4、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 。 5、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。 6、主轴部件的传动方式有 齿轮传动、带传动、电动机直接驱动。 7、机械制造过程是从原材料开始，经过热、冷加工，装配成产品，对产品进行调试和检测、包装和发运的 全过程，所使用的装备类型繁多，大致可划分为加工装备 、工艺装备 、仓储传送装备 和辅助装备 四大类。 8、在主变速传动系中，扩大传动系变速范围的方法有 系；采用分支传动。 9、在 40 度角接触球轴承、双列短圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力轴承中，同时能承受径向力和轴向 载荷的轴承有 角接触轴承、圆锥滚子轴承，只能承受径向载荷的轴承有 双列圆柱滚子轴承 ，只能承 增加变速组；采用背轮机构；采用双公比的传动
受轴向载荷的轴承有 推力轴承 。 10、机床运动分配式和机床运动功能式的区别在于 是否确定“接地”位置 评价时，通常依据 “避重就轻” 的原则进行评价。 ；对机床运动分配式进行
二、简答题（本大题共 3 小题，每小题 8 分，共 24 分）
1、请简述主变速传动系设计的一般原则。 答：1．传动副前多后少原则 主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动件转速较高，传递的转矩较小， 尺寸小一些；反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在制定主变速传动 系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更
2、机床主传动系的传动方式主要有哪两种？其各自的特点是什么？ 答：主要有集中传动方式和分离传动方式 1．集中传动方式 1）主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内，称为集中传动方式。 2）通用机床中多数机床的主变速传动系都采用这种方式。适用于普通精度的大中型机床，结构紧凑，便 于实现集中操纵，安装调整方便。缺点是运转的传动件在运转过程中所产生的振动、热量，会使主轴产生 变形，使主轴回转中心线偏离正确位置而直接影响加工精度。 2．分离传动方式 1）主传动系中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，然后通过带传动将运动传到主 轴箱的传动方式，称为分离传动方式。 2）特点是变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传
给或少传给主轴，从而减少主轴的振动和热变 形，有利于提高机床的工作精度。运动由皮带经齿轮离合器直接传动，主轴传动链短，使主轴在高速运 转时比较平稳，空载损失小；当主轴需作低速运转时，运动则由皮带轮经背轮机构的两对降速齿轮传动 后，转速显著降低，达到扩大变速范围的目的。 给分要点：答出两种方式给 4 分，答出两种方式的特点给 4 分，具体酌情给分。 3、在机械制造装备设计中，模块化设计的主要优点有哪些？ 答： （1） 便于用心技术设计性能更好的模块，取代原有旧的模块，提高产品的性能，组合出功能更完 善、性能更先进的组合产品，加速产品的更新换代； （2） 只需要更换部分模块，或设计制造个别模块和专用部件，便可快速满足用户提出的特殊订货
《机械制造装备设计》
一、名词解释 1.定位误差 10 分
2、模块化设计
3、标准化
4、绿色工程
5、不完全定位
二、填空题 15 1、柔性化的两重含义，即产品结构柔性化和 柔性化。 2、由各关节的运动量，求机器人的位置及姿态，称为机器人的 。3、 机械制造装备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、 、 、 、 、 和绿色工程要求。 4、机械制造装备bn 大致可划分为加工装备、 、 和 四大类。 5、机械制造装备设计可分为创新设计、 和 等三大类型。 6、 系列化设计应遵循的 “四化原则” 是 、 、 、 。 7、机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗 相对于工件 在影响加工精度方向变形的能力。 8、 机床的运动功能图只表示运动的个数、 形式、 功能及排列顺序， 不表示 关 系。 9、机床运动精度是指机床 时，执行部件的几何位置精度。 11、机床抗振能力是指机床在交变载荷作用下，抵抗变形敌能力。抵抗受迫振动的能力 称之为 ，抵抗自激振动的能力称之为 。 12、导轨按结构形式可分为 和 。 13、直线导轨的截面形状主要有四种： 、 、 和 。 14、工业机器人由下列几个部分组成： 、 、 。 15、自由度是表示工业机器人动作灵活程度的参数，以 和 的独立运动数表示。
三、选择题 10 1.采用加强筋可以提高支承件的 刚度。 A.弯曲 B.扭转 C.局部 D.自身 2.用一面两孔定位时，削边销消除 自由度。 A.一个转动 B.一个移动和一个转动 C.两个转动 D.两个移动 3、产品制造时使用的 总称为工艺装备。 A.机床、刀具、夹具、量具 B. 机床、夹具、模具、量具 C. 机床、刀具、模具、量 具 D.刀具、夹具、模具、量具 4、机械制造装备设计的评价主要包括技术经济评价、可靠性评价、 、结 构工艺性评价、产品造型评价和标准化评价。 5、影响机床振动的主要原因有： A.机床的刚度、机床的阻尼特性、切削力 B. 机床的刚度、机床系统的固有频率、切削 力 C.机床的阻尼特性、机床系统的固有频率、切削力 D. 机床的刚度、机床的阻尼特性、 机床系统的固有频率 四、简答题 40 1、21 世纪生产制造模式的主要特征
2、系列化设计的优点有哪些？
3、金属切削机床设计的基本理论包含哪些方面？
4、支承件应满足哪些要求？
5、提高支承件结构性能的措施有哪些？
6、导轨应满足哪些要求？
7、滚动导轨和滑动导轨相比具有哪些优点？
8、工业机器人和机床在基本功能和基本工作原理上相比有何相同之处和不同之处？
9、谐波减速器有哪些优点？
10、工业机器人手腕设计的要求有哪些？
一．填空题 （ 每空 1 分 共计 20 分 ） 1. 影响机械装备加工精度的主要因素有：几何精度、传度精度、运动精度 （定位精度）（低速运动平稳性）。2.机械制造装备的一般功能要求有：加工精度、刚度、强度、 批阅人 抗振、加工稳定性、 （.耐用度）（、技术经济性、 ） 。 3. 机 械 制 造 装 备 的 全 自 动 化 是 指 能 自 动 完 成 工 件 的 （上料） 、加工、和（卸料）的生产过程。 4.绿色产品设计是在充分考虑产品功能、质量、成本和开发周期的同时，应对环 境影响(.最小)，对资源利用率(最大)。 5.金属切削机床，按加工原理不同可分为：车床、钻床、镗床、磨床、齿轮机床、 螺纹机床、(齿轮机床)、(螺纹机床)、拉床、特种机床及其它机床。 6.特种加工技床有：电加工机床、超声波加工机床、激光加工机床、电子束加工 机床、(.离子束)加工机床、(水射流)加工机床。 7 总体设计中的系统原理图包括产品（总体布置图）图、 （机械传动图）系统图、 液压系统图、电气控制图。. 8.工艺设计阶段分为： （零件图）图设计、装配设计图设计、 （商品化设计图）设计、 编制技术文件。 9 机床设计应满足的基本要求有： 工艺范围、 柔性、 物流可接近性、 刚度、 精度 、 噪声、 （生产率）（自动化、 ） 、成本、生产周期。 10 机床的精度包括： （几何精度） 、运动精度、(传动精度)、定位精度、工作 精度、精度保持性。
二．选择题:
(下列各题的备选答案中只有一个选项是正确的，请 把正确答案填在括号中。每小题 1 分，
1．导轨的间隙对机床的工作性能有着直接的影响，若间隙过 批阅人 小，
（A ） 。 A. 运动阻力大，磨损增加 B 运动阻力小，磨损减小 C. 运动阻不变。
2.机电一体化是指：机械技术、传感测量、信息处理、 （B） 、电力电 子等技术的系统工程。 A.机械技术 B. 自动控制 C.计算机技术 D.工业管理技术
3.绿色产品设计是充分考虑产品的功能、质量、开发周期的同时，使产品从 设 计、制造、 （B ）运输、使用、报废处理整个生命周期中，对环境影响最 小，资源利用率最高。 A.设计 B.包装 C.销售 D.消毁
4.产品制造过程中所使用的各种 刀具、模具、 （C ） 、量具等，总称为工艺 系
装备。 A. 工具 B.材料 C. 夹具 D.仪器仪表 5.机床的基础坐标系为 Oxyz。机床的运动坐标系规定为：沿 x y z 的直线运动为 (A )；绕 x y z 轴转动为 A 、B、 C 轴；平行 x y z 轴的辅助轴为 U 、V 、W 表示。 A. X 、 Y 、 Z 轴 B. A 、B、 C 轴 C. U 、V 、W 轴 6.机床工作时的内热源有：电机、液压系统、 （C ） 、切削热。 A. 电机 B.各部件 C 机械摩擦 D.切屑 7.当机床部件产生爬行现象时， 会影响机床的(A ） 工件加工精度、 、 工件表面粗糙度。 A. 定位精度 B.平行度 C.平面都 D.垂直度 8.电气伺服进给部件的驱动方式有： （A ） 、直流电机、交流调速电机、 直线电
机。 A.步进机 B.异步电机 C.同步电机 D.伺服电机 9.数控机床，按其测量反馈装置的有无，及其位置，可以分为（A ） 、 闭环控制系统、半开环控制系统。 A. 开环控制系统 B.无反馈 C.有反馈 D.不确定 10.磁浮轴承的特点是： （A ） 、理论上速度无限、运动无噪声、无润 滑、无污染、温升低。 A. 无机械磨损 B.无温升 C.简单 D.纯机械装置
三、 判断题 （在题后的括号内， 正确的打 “√” 错误的打 ， “×” 。 每小题 1 分，共 10 分）
得
分
1.绿色产品设计是充分考虑产品的功能、 质量、 开发周期的同 时，使产品从 设计、制造、包装、运输、使用、报废处理整个生命周期中，对 环 境 影 响 最 大 ， 资 源 利 用 率 最 低 。 （T ） 2..产品制造过程中所使用的各种 刀具、模具、总称为工艺装备。 （ T） 3．机床工作时的内热源有：电机、液压系统、机械摩擦、切削热。 （F ） 4.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。 （F ） 5.主轴的传动方式主要有： （齿轮传动） 、带传动、电机直接驱动 （F ） 6.磁浮轴承的特点是：有机械磨损、理论上速度有限。 （ T） 7..主轴轴承的配置形式：仅有刚度型。 （ T） 8.导轨应满足的仅要求：导轨精度高 。 （T ） 9.加工中心的刀库类型有：鼓轮式刀库 、链式刀库 、格子箱式刀库、直线刀 库。 (F ) 10 物流系统的特点有：实现价值特点、主要功能特点 、物流过程特点、物流运 行特点。 （F ）
批阅人
得
分
四．简答题 （每小题 6 分 计 30 分） 1．简述自动化立体仓库的工作过程？（6 分）
答：1）由输送装备将待入库的货物放到入库装卸站，由堆垛机用货叉将货 物放到由堆垛机用货叉将货物放到 托盘上。再将货物托盘存入号仓。 (2 分) 2)计算计控制堆垛机在巷道内行走，自动寻找存入（或取出）仓号。 分） （1 3）托盘到达仓位后，由堆垛机用货叉将货物送到货位。 （1 分） 4）若调出货物，由堆垛机用货叉将货物放到托盘上，由堆垛机将货物自动 送到装卸站，由输送装备运走。
2.夹紧与定位有何区别？对夹紧装置的基本要求有那些？（6 分）
对夹紧装置的基本要求有那些？（计 6 分） 答:1）夹紧与定位的区别：通过夹具元件使工件获得一个正确的位置。 保持工件在加工过程中位置不变， 称为夹紧。 （3 分） 2）夹紧装置的要求： （1）夹紧不能破坏工件的正确位置。 （1 分） （2）夹紧力适当，不使工件变形。 （1 分） （3）结构简单、操作方便、结构工艺性好 （1 分）
3.试述无轨运输小车 (AGV) 的组成是什么 ?（6 分）
答：无轨小车（AGV）的组成： （1）车体：由车架、车轮、减速器组成。 （2）电源装置：24V 或 48V 蓄电池及充电装置。 （3）驱动装置：减速器、制动器、速度控制器。 （4）转向装置：绞轴转向式、差动 转向式。 （5）车上控制装置、通信装置。 （6）安全装置。
4.试述变速箱内传动轴的轴向固定方法及特点？（6 分）
答：1）有一端固定与两端固定 。 （2 分） 2）采用单列向心轴承时，可一端固定，也可两端固定。 （2 分） 3）采用圆锥滚子轴承时，必须两端固定 .一端固定的优点是轴受热后，可 向另一端自由伸长，不会产生热应力，宜用于长轴。 （2 分）
5. 机 床 主 传 动 系 设 计 应 满 足 的 基 本 原 则 是 什 么 ?
答: 1) 传动副前多后少原则，可减小变速箱的尺寸。 （2 分） 2) 传动顺序与扩大组相一致的原则， 亦可减小变速箱的尺寸。 （2 分） 3) 变速组的降速要前慢后快的原则，中间轴的转速不要大于电机转速。 分）
一．选择题 （各题备选答案中只有一个选项是正确的，请把正确答案填在括号内， 每小题 1 分，共计 10 分） 1．为了快速响应市场,提出了许多快速响应市场的模式,如: (A."刚性”生产制造模式C.成组技术B.计算机辅助制造 D"精良---敏捷---柔性”
2.借用磨具对板料施加压力,迫使板料按磨具形状,尺寸进行 剪裁或塑性变形,得到要求的金属板的设备,称为A.挤压机 B.冲压机 C.轧制机D.锻造机 ( )工作台工作用宽度 )
3.普通机床主要性能指标(第二性能指标)是A.车床的最大回转半径B.最大工件长度 D.工作台工作长度
4.机床空载条件,在不运动或者运动速度低时,各主要部件的形状,位置 和相对运动的精确程度,称为 A.几何精度 B.运动精度 ( C.传动精度 ) D.定位精度
5.称为机器人机械本体,也称为主体的是 A 手臂系B.末端执行器C.机座D.操作机
6.表示被加工另件在机床上的加工过程和加工方法的技术资料,称为 ( A.加工另件工序图 C.机床总联系尺寸图 7.刨床进给量单位是 A.mm/r ( B.加工示意图 C.生产率计算卡 ) B.mm/冲程 （ C。mm/min ） D.r/min )
8.把毛坯从料仓送到机床加工位置，称为A．上料器B。隔料器C。减速器D。分路器 ）
9。适应高速轻载或精密机床的主轴轴承，配置型式应选择 （ A．速度型 B。刚度型 C。速度刚度型 D。抗振型
10。数控机床主传动采用直流电机无级调速时，是采用的所需转速。 A．调压，调磁B。调频 C。调电流D。调电容）的方式来得到主轴
共计 20 分） 得 分
1. 机 械 制 造 业 的 生 产 能 力 和 发 展 水 平 , 标 志 着 以 个 国 家 和 地 区国民经济__现代化___________的程度. 2.适应控制,分约束适应控制,最佳适应控制,和___.学习适应控制_________. 3.摇臂钻床的主要参数是. .最大钻孔直径__________. 4.在系列型譜中,结构典型,应用最广泛的,是所谓的_ __.基型_______产品.
批阅人
5 当运动部件低速运动时,主动件匀速运动,从动件往往出现速度不均匀的跳跃式运动,这种 现象,称为___.爬行_______. 6.工业机器人额定负载,主要根据作用于机械接口处的力和___力矩_______来决定. 7.额定负载,使之在机器人规定的性能范围内,机械接口处所能承受 负载的允许值。
8. 摇臂钻床的主要性能指标是主轴中心线,至立柱母线的_.最大距离________. 9.机床几何精度是指机床空载条件下,在不运动或低速条件下,各主要 部件的形状,相互位置 和_相对运动________的精确程度. 10.机床抗振性包括两个方面:抵抗受迫振动和__.自激振动__________的能力. 11.传动轴通过轴承,在箱体内轴向固定的方法,有一固定,和__两端固定______ 两类. 12.滑动导轨间隙常用___压板__________和镶条来调整. 13.目前在刀架的定位机构中,多采用锥销定位和__端面齿盘________定位. 14.滚珠丝杠常用预拉伸长方式,以提高拉亚刚度和补偿___热变形_______. 15.一般可取机器人处於机械原点的状态为基准状态.,也可以取机器人各关节轴线与直角座 标系轴线___平行_______时的状态,作为基准状态.
16.吸附式末端执行器(又称吸盘)有__气吸_________式和磁吸式两种.
17.双公比变速传动系统,是在常规变速传动的基础上,通过将基本组的级比指数 增大到 ___ 1+2n __________演变来的,n 是大于一的正整数。 18．机械手的手爪，在抓住刀具后，还必须有____.锁刀________ 刀或刀被甩出。 19 三联滑移齿轮的最大与次大齿轮之间，齿数差应大于或等于4 轮外圆不相碰。 20。直线伺服电机,可直接驱动工作台进行直线运动,据文献介绍,其最大进给速度可达到 __100 m/min __________最大减速度为 1—8g. __________以保证滑移齿 功能，
以防换刀时掉
三.问答题
（30 分
每小题 6 分） 得 分 批阅人
1。试述变速箱内传动轴的轴向固定方法及特点？1．答：一端固定与两端固定。(2 分) 采用单列向心轴承时，可一端固定，也可两端固定。 分） （2 采用圆锥滚子轴承时，必须两端固定。 分） （2
2．工业机器人与机床，在基本功能和工作原理上有何异同？答：工业机器人与机床在基本功能和工作原理上相同之处：1）两 者都有位姿变化要求。2）都是通过坐标运动来实现末端执行器的 位姿变化。 分） （2 不同之处：1）机床以直角坐标五为主，机器人以关节形式运动为 主。2）机床刚度、精度高，机器人刚度精度比较低。(4 分)
3 在生产线专用机床的总体设计中， “三图一卡”的设计工作指的是 什么 ? 答;1)被加工零件工序图。 分） （1 2）加工示意图。 分） （1 3）机床总联系图 （2 分） 4）生产率计算卡。 分） （2
4 若主轴刚度低，支承刚度高，主轴跨度如何选择？答：可选主轴跨距略小的最佳跨距 L0。 （2 分） 主轴综合刚度主要受轴承与支承的应响，轴承支承刚度高，主轴综合 刚度也高。 分） （4
5.回转型夹持器与平移型夹持器，各有何特点？答; 1) 回转夹执器结构简单，但工件直径变化时，将引起工件轴 向偏移。 （3 分） 2）平移加持器结构复杂，体积大、制造精度要
求高，但工件轴线不受直径变化应响。 分） （3
简答题 （计 30 分 每小题 6 分）
1.试述根据什么原则，选择支承件的截面形状，摇臂钻床摇臂的截面为何种形 状？为什么为该形状？ (6 分) 3.答 1）无论是方形、圆形、矩形，空心截面的刚度都比实心的大同样同样截面形状 和面积，外形尺寸大，而壁薄的截面比外形尺寸小的而壁厚的截面，抗弯刚度与 抗扭刚度高。 (2 分) 2）圆形截面抗扭刚度比方形的好，而抗弯矩小。 3)封闭界面远比开口截面的刚度高，特别是抗扭刚度。 （1 分） （1 分）
4）摇臂在加工时，既有弯又有扭，因此选非圆非方空心封闭形状，且高度尺寸 大于宽度尺寸。 （2 分） 2 .机器人手腕的功能及设计要求是什么？ 1）手腕的功能:（1）连接并支持末端执行器。 (1 分) （2） 实现末端执行器三个姿态坐标， 即三个转动自由度。 分） （1 2）设计要求： （1）手腕力求接构紧凑，体积小重量轻。 （1 分） （2）在满足工作要求的条件下，尽量减少自由度，力求简化。 分） （1 （3） 提高手腕的精度与刚度。 （1 分） （4）手腕各关节轴，应有限位开关与机械挡块。 （1 分） 3.什么叫柔性制造系统？它由哪几个基本部分组成？ ．答：1）是一个以网络为基础，面对车间的开方式集成制造系统。拥有 CAD、 数控编程、工夹具管理、质量管理、数据采集等功能，可根据制造
任务与生 产环境的变化，迅速调整，以适应多品种、中小批生产。 (3 分) 2)基本组成： （1）加工子系统：加工装备、工艺装备、辅助装备。 （1 分） （2）物流子系统：储存装备、传输装备、搬运装备。 （1 分） （3）控制子系统：过程控制与过程监视。 （1 分） 4.机床主传动系设计应满足的基本要求是什么? 答: 1) 传动副前多后少原则，可减小变速箱的尺寸。 (2 分) 2) 传动顺序与扩大组相一致的原则，亦可减小变速箱的尺寸。 （2 分） 3) 变速组的降速要前慢后快的原则，中间轴的转速不要大于电机转速 。(2 分) 5..工业机器人与机床，在基本功能和工作原理上有何异同？
答：工业机器人与机床在基本功能和工作原理上相同之处：1）两者都有位姿变 化要求。2）都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化。 (3 分) 不同之处：
1）机床以直角坐标五为主，机器人以关节形式运动为主。2）机床刚 度、 精度高， 机器人刚度精度比较低。 （3 分）
一、概念题（每题 2 分，共 20 分） 1、柔性制造系统．答：1）是一个以网络为基础，面对车间的开方式集成制造系统。 拥有 CAD、 数控编程、工夹具管理、质量管理、数据采集等功 能，可根据制造任务与生产环境的变化，迅速调整，以适应多品 种、中想批生产。 (2 分)
2、机床运动功能式答：表示机床的运动的个数、形式、功能及排列顺序。床运动功能 (2 分)
3、爬行爬行：答;当运动 部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件跳跃 运动，这种不平稳的运动称为爬行。 （2 分）
4、级比和级比指数答:指主动轴转速数列公比称为级比。 级比的指数，称为级比指数。
5、模块化设计．答：在对产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列通用 模块，根据市场需要，对模块选择组合，可构成不同功能、不同规格 的变形产品。 （2 分）
6、工业机器人位姿 工业机器人的位置与姿态，是指机器人末端执行器的位置坐标。 其姿态是指末端执行器的三个转动角度。 (2 分)
7、定位误差 定位误差：加工工序基准，在加工方向上的，最大位置变动量。
8、机械制造系统中的物流.答：原料进厂经储存、加工、装配、包装、出厂全过程的每一个环 节的移动和储存，称为生产物流。 （2 分）
9、生产线节拍 指在连续完成相同的两个产品， 之间的间隔时间称为生 产节拍。即完成一个产品平均时间。 （2 分）
10、机器人自由度 ，是指机器人末端执行器 的三个移动自由度， 。其姿态是指末端执行器的三个转动自由度。 （2 分）
二、论述题（每题 10 分，共 40 分） 1、机床主要设计内容有哪些? 答 1）总体设计 （ 1）主要技术指标确定。 （2 分）
（2） 总体设计： 基本参数设计、 传动设计、 总体部局设计、 控制设计。 （4 分）
2）祥细设计：技术设计、施工设计。全部零件图、技术文件。 （4 分）
2、工业机器人的驱动方式有那些?如何选用驱动方式？答：驱动方式：电机驱动、液压驱动、气动。
（2 分）
负载在 1 kw 以下的工业机器人，多采用电动机驱动。(2 分) 直流伺服电机与步进电应用广泛 。 （2 分）
交流服电机是新近的发展。 液压驱动用于重型机器人，轻负荷用气动。 （2 分）
3、导轨的组合形式有几种？如何调整间隙？答;机床导轨的组合型式:双三角形导轨、双矩形导轨、矩形与三角 形导轨组合、矩形与燕尾形导轨组合。 （5 分） 导轨间隙调整：压板间隙调整、镶条间隙调整、导向调整板间 隙调整。 (5 分)
4、柔性制造系统的组成和规划内容是什么？答： 1）是一个以网络为基础，面对车间的开方式集成制造系统。拥有 CAD、 数控编程、工夹具管理、质量管理、数据采集等功能，可根 据制造任务与生产环境的变化，迅速调整，以适应多品种、 中想批 生产。 （5 分）
2)基本组成： （1）加工子系统 （2）物流子系统 （3）控制子系统 （5 分）
三、分析题（每题 10 分，共 30 分） 1、主轴轴承配置有几种形式？试分析各结构特点？
2、六点定位原理是什么？平面定位时其定位元件如何选择？
3．试分析及床主轴的前轴承精度，一般要比后轴承的精度高一级。
四、计算题（共 10 分） 某机床的主轴转速为 n=40-1800n/min，公比φ =1.41，电动机的转速 n 电=1800n/min，试拟定结构式、转速图。
《机械制造装备设计》答案 (10)
一.选择题
( 10 分 每小题 1 分)
得 分
1.采用"少品种,大批量”的作法， 强调的是 “规模效益”.
姓
这种制造模式称为
线
（
） 。 B.“精益生产”
A.“传统模式“ C． “敏捷制造“
D。 ”精益—敏捷—柔性
2. 利用工具电极与工件之间放电现象,从工件上取除微粒材料,达到 加工要求的机床,称为 ( A.电火花线切割机床. C.电火花加工机床.
年
) B.电解加工机床. 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 (
系
). B.专用加具. C.成祖加具. D.随行加具.
A.组合加具.
4.使用要求相同的部件,另件,按现行的各种标准和规范,进行设计与制 造., ,称为.
( ). S.另件.通用化
A.产品系列化. B.结构典型化. C.通用化标准化/
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 ( ).
A.几何精度.
B.运动静度,
C.传动静度.
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 A.矩形导轨 ( ). B,三角形导轨 C.燕尾形导轨. D.圆柱形轨 ). D.分路器
7.一个料斗同时向几个机床供料时,通常使用 ( A.上料器. B.隔料器. ). C.m m /m in
C.减速器.
8.磨床进给量的单位为 ( A. m m/r B.m m/冲程
D.r/ min.
9.机床主运动空转时，由于传动件摩檫，搅拌，空气阻力等，使电动 机消耗的部分功率，称为 （ ） 。
A．切削功率 B。机械摩檫耗损功率 C。空载功率 D。额定功率。 10．合理地将滚动轴承预紧，可以提高其承载能力，运动精度和 （C.降低温度。） B.强度。
A．刚度
二.填空题 （20 分 ，每小题 1 分） 1.二十世纪末，世界已进入知识经济时代。
2． 加工后另件对理想尺寸， 形状和位置的符合程度， 称为加工精度. . 产品开始.
3．普通车床的主要参数是在床身上最大回转直径4.进行产品系列化设计,通常从基型5.机床.抗振能6.快速运动电机.启动是指机床在交变载荷作用下,抵抗变形的能力. 时,消耗的功率最大.7.影响机械制造装备加工精度的因素很多,与机械装备本身有关的因 素有:几何精度. 传动精度. 运动精度和.低速动平稳8.机床导轨材料有: .铸铁等 .
、 钢 、 有色金属、 塑料等. 的
9.国产的 GGB 型直线滚动导轨副，由制造厂家用选配 办法，确定间隙或预紧不同直径钢珠。 10.导轨间隙常用压板镶条垫片的， 来调整。
11。主轴的旋转精度是指装配后，低速在无载荷
转动的条件下，
在安装工件或刀具主轴部位的径向跳动和端面跳动。 12．在自动换刀装置中，蜗杆，蜗轮传动系用单头双导轨 间隙 13．在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除，有刚性调整法和柔性调整法两类。 14．用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变 来改变两螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除或预紧。 ， 15.导轨卸荷方式有 ,液压卸荷方式,气压卸荷方式. 机 械 卸 载蜗杆消除
16.在机器人关节坐标轴轴线位置的选择中,对回转关节,取Z与 i 关节的轴线重合。
17.齐次坐标变换矩阵 [ 0 T 1 ] 是将 [ 0 P 1 ] 和 合写在一起表示。
18.在末端执行器上，所夹持工件的角速度“ω ”是所有回转关节的角速度 矢量和。 19.升降台铣床的主要参数是工作台工作面的宽度，主要性能指标是 工作台工作面的长度。
20。各种类型机床对温升都有一定的限制,如精密机床,连续运转条件 下,允许温升为.15---20 C
三.问答题 (28 分 ，每小题 7 分) 1.试述确定标准公比φ 的原则是什么 ? ．答：1）因转速由N min至 N max
必须是增速，公比φ 应大于 1。 (3 分) 。
2）为限制转速损失的最大值 A 1 ≤φ ≤2 。 3） φ = E 10
max
不大于 50 100 ，则相应的公比 (3 分)
(E 为正整数)
3．在机床分级变速箱中，如何选用公比 φ3．答： 1）通用机床，辅助时间与准备结束时间长，转速损失不会因起加 工周期过多的延长， 为使变速箱不过于复杂， 一般取公比φ =1.26 或 1.41 。2）专用机床，情况相反，取φ =1.12 或
1.26 较小的公比。 分） （3 3）自动化小型机床，切削时间远小于辅助时间，取公比为 1.58 1.78 （3 分）
一.选择题
1. 称 为 机 器 人 的 机 械 本 体 , 也 称 为 主 体 的 是 (
) B.末端执行器 C.机座 D.操作机A 手臂
2.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 （ ） B.运动静度, C.传动静度. D.定位精度.
专
封
装
A.几何精度.
3.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,三角形导轨 C.燕尾形导轨. D.圆柱形轨
A.矩形导轨
年
4.机床主运动空转时，由于传动件摩檫，搅拌，空气阻力等，使电动 机消耗的部分功率，称为 （
系
） 。
A．切削功率 B。机械摩檫耗损功率 C。空载功率 D。额定功率。 5.把毛坯从料仓送到机床加工位置，称为 A．上料器 B。隔料器 C。减速器 （ ） D。分路器
6.借用模具对板料施加压力,迫使板料按模具形状,尺寸进行剪裁或 塑性变形,得到要求的金属板的设备,称为 A.挤压机 B.冲压机 ( ) D.锻造机
C.轧制机
7..机床定位部件,运动达到规定位置的精度,称为( A.几何精度 B.运动精度 C.传动精度
). D.定位精度
8.在自动引导小车(AGV)的导向系统中,有陀螺仪,该导航方式称为 ( ). B。惯性导航 C。光学引导 D。激光导航。
A．电磁引导
9.要求导轨可以承受较大的顚覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调 整方便，应选择（ A.矩形导轨 B,三角形导轨 ） C.燕形导轨 D.圆柱形导轨
10．刀架定位机构要求定位精度高、重复定位精度高、定位刚度好， 经常采用 （ ） 。 C.端面齿盘定位。
A.圆锥销定位。 B. .圆柱销定位 二．填空题 （20 分）
1.摇臂钻床的主要参数是__最大钻孔直径___________. 2.在系列型譜中,结构典型,应用最广泛的,是所谓的 __________产品.
3.机床抗振性包括两个方面:抵抗受迫振动和___自激________的能力. 4.传动轴通过轴承,在箱体内轴向固定的方法,有一端固定,和___两端固定____ 两类. 5.滑动导轨间隙常用____压板
_________和镶条来调整. 6.目前在刀架的定位机构中,多采用锥销定位和__．端面齿盘________定位. 7.滚珠丝杠常用预拉伸长方式,以提高拉亚刚度和补偿__热变形________. 8．在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除，有刚性调整法和柔性调整法
两类。 9．用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变垫片的薄厚来改变两螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除或预紧。 ， 10.导轨卸荷方式有 ,液压卸荷方式,气压卸荷方式. 机械卸荷
11.在机器人关节坐标轴轴线位置的选择中,对回转关节,取.Z 与 i 关节的轴线重合。
12.齐次坐标变换矩阵 [ 0 T 1 ] 是将 [ 0 P 1 ] 和 合写在一起表示。
13.在末端执行器上，所夹持工件的角速度“ω ”是所有回转关节的角速度矢量和。 14.升降台铣床的主要参数是工作台工作面的宽度，主要性能指标是 工作台工作面的长度。
15．机械制造装备的精密化，成为普遍的发展趋势，从微米级发展到 亚微米级，
乃至纳米级。
16． 任何一个表面都可以看成一条曲线 （或直线） 沿着另一条曲线 （或 直线） 运动的轨迹， 这两条曲线 （或直线） 称为该表面的发生线。
17．当运动部件低速运动时,主动件匀速运动,从动件往往出现速度不 均匀的跳跃式运动,这种现象,称为___爬行_______. 18．滚动轴承的预紧力分为三级，轻预紧力适用于高速主轴，中预紧 力适用于中、低速主轴，重预紧力适用于分度主轴。 参考点能在空间
19．工作空间是指工业机器人正常运行时手腕 活动的最大范围。
20．在末端执行器的参考点 P，相对于基座坐标系的速度，可通过相
应位置
三．问答题。 （30 分 每小题 6 分）
1．主轴箱设计中，为什么要遵循“传动副前多后少” 的原则 ？1.答：1）主变速系统从电机到主轴，通常是降速传动。接近电机传
动件转速较高， 由公式 尺寸小些。
M=9550
N n
可知。 传动的转矩较小， （2 分） (2 分)
2）靠近主轴转速小，转矩大，尺寸大。
3） 拟定主轴变速系统时， 尽可能将传动副较多的变速组安排在前面， 将传动副较少的变速组安排在后面， 以减小变速箱的尺寸。 分）
. 2．工业机器人与机床，在基本功能和工作原理上有何异同？
答：工业机器人与机床在基本功能和工作原理上相同之处：1）两 者都有位姿变化要求。 （2 分） 2）都是通过坐标运动来实现末 端执行器的位姿变化。 分）不同之处：1）机床以直角坐标五为 （1 主，机器人以关节形式运动为主。 分）
2）机床刚度、精度高， （2 机器人刚度精度比较低。 分）
3 在生产线专用机床的总体设计中， “三图一卡”的设计工作指的是 什么 ? 答：1）被加工零件图。 分） （1 3）机床总联系尺寸图 （2 分） （共计 6 分）
2）加工示意图 （1 分） 4）生产计算卡 （2 分 ） 。 (3 分)
4 若主轴刚度低，支承刚度高，主轴跨度如何选择？
答：可选主轴跨距略小的最佳跨距 L.
主轴综合刚度主要受轴承与支承的应响，即轴承支承刚度高，主 轴综合刚度也高。
5.试述确定标准公比φ 的原则是什么 ?
答： 1）通用机床，辅助时间与准备结束时间长， ，转速损失不会因起 加工周期过多的延长， 为使变速箱不过于复杂， 一般取φ =1.26 或 1.41 等较大的公比。 （ 2 分） （3 分）
2）专用机床，情况相反，取φ =1.12 或 1.26 较小的公比。 （2 分） 3）自动化小型机床，切削时间远小于辅助时间，取公比为 1.58 1.78 ，2 。以简化机床结
构。 （2 分）
四．分析推导题
1.试述根据什么原则，选择支承件的截面形状，摇臂 钻床摇臂的截面为何种形状？为什么为该形状？答； 1）空心截面的刚度都比实心的大，同样截面形状和面积，外形尺寸 大，抗弯刚度与抗扭刚度高。 2）圆形截面抗扭刚度比方形的好，而抗弯矩小。 3)封闭界面远比开口截面的刚度高，特别是抗扭刚度高。 （2 分） （2 分） （1 分）
4）摇臂在加工时，既有弯又有扭，因此选非圆非方空心封闭形状， 且高度尺寸大于宽度尺寸。
．( 7 分)
五．试分析及床主轴的前轴承精度，一般要比后轴承的精度高一级。 （12 分 ）
六．滚珠丝杠预拉伸的目的是什么？ 为达到预拉伸的目的，滚珠丝 杠厂家采取什么措施？
滚珠丝杠的预 拉伸量的目的，是为了提高滚珠丝杠的拉压刚度 与补偿丝杠的热变形。 1）使丝在最大轴向载荷作用下，受力方向仍然保持受拉状态。
1） 丝杠的预 拉伸量应能补偿丝杠的热变形。 滚珠丝杠厂家特制丝杠螺距，比设计值小一些。
绝密★启用前
2009 年 4 月高等教育自学考试全国统一命题考试
机械制造装备设计
（课程代码 2209）
试题
本试卷共 页，满分 100 分；考试时间 150 分钟。考生可以带计算器使用。 总分 核分人 复分人 100 题号 题分 得分 一 11 二 14 三 20 四 15 五 24 六 16
一、 单项选择题 （本大题共 11 题， 每小题 1 分， 11 分） 共 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目 ．．．．
要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1. “精益生产”是日本丰田公司在（ ）最早采用的生产制造模式。 【B 】 A. 20 世纪 60 年代； B. 20 世纪 70 年代； C. 20 世纪 80 年代； D. 20 世纪 90 年代； 2. 数控机床电气伺服系统按有无检测和反馈装置分为开环,( )和半闭环系统。 【D 】 A. 电气系统； B. 液压系统； C. 辅助系统； D. 闭环 3. 推力轴承在主轴上的位置影响主轴的轴向精度和主轴主轴热变形方向和大小，设计时， 组合机床一般采用（ ） 。 【D 】 A. 前端定位； B. 后端定位； C. 中间定位； D. 两端定位 4. 成组技术的英文缩写是（ ） 。 【C 】 A. CE； B. FMS； C. GT； D. TQC 5. 一个短圆柱
销限制工件（ ）个自由度。 【B 】 A．1； B．2； C．3； D．4 6. 下列哪种条件是引起误差的因素之一？（ ） 【D】 A. 最大功率； B. 最大转矩； C. 最高温度； D. 热变形 7. 机床上常用双速电机，其中最低一档的同步转速为（ ） 。
【A 】 A. 750/1500r/min； B. 1000/1500r/min； C. 1500/2000r/min； D. 1500/3000r/min 8. 推力轴承的位置配置形式一般不采用（ ） 。 【C 】 A. 前端配置； B. 后端配置； C. 分段配置； D. 两端配置 9. 交流伺服电动机与同容量的直流电动机相比，质量约小（ ） 。 【A 】 A. 1/2； B. 1/3； C. 1/4； D. 1/5 10. 工艺装备的总称是产品制造时所用的各种（ ） 。 【A 】 A. 刀具；模具；夹具；量具； B. 刀具；模具；量具； C. 刀具；夹具；量具； D. 模具；夹具；量具；
11. 三相三拍导电方式时，通电方式 K 应取（ ） 。 【B 】 A. 1； B. 2； C. 3； D. 6
1 机械制造装备设计试卷第 1 页 （共 3 页）
12. 某自由度被两个或两个以上的约束重复限制，称之为（C ） 。 A. 孔定位；
B. 欠定位； C. 过定位； D. 平面定位 13. 在开环控制系统中，检测装置应安装在机床的（A ） 。 A. 不需要安装； B. 丝杠上； C. 主轴上； D. 床身上 14. 两个方向的推力轴承都布置在前支承处不影响（B ） 。 A. 径向精度； B. 轴向精度； C. 轴向间隙； D. 温升 15. 开环和闭环控制系统主要区别在于有无（C ） 。 A. 伺服装置； B. 驱动装置； C. 反馈装置； D. 数控装
二、 多项选择题 （本大题共 7 题， 每小题 2 分， 14 分） 共 在每小题列出的五个备选项中至少有两个是符合题 ．．
目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选、少选或未选均无分。
16. 21 世纪很有发展前景的先进制造模式主要有（ ）等。 【ABCDE 】 A. 敏捷制造； B. 精益-敏捷柔性生产系统； C. 可重组制造； D. 全球制造； E. 准时生产
17. 机械制造装备应强调（ ）来符合工业工程和绿色工程的需要。 【ABCD 】
A. 柔性化； B. 精密化自动化； C. 机电一体化； D. 节材节能； E. 智能化 18. 与
机械制造装备本身有关的因素有（ ） 。 【ABDE 】 A. 传动精度； B. 定位精度；
C. 工件精度； D. 几何精度； E. 运动精度 19. 在工厂"物流"是指从原材料和毛坯进厂,经过( ),直至成品和废料出厂,在仓库,车 间,工序之间流转,移动和储存的全过程。 【ABCDE 】 A. 储存； B. 加工； C. 装配 D. 检验； E. 包装 20. 机电一体化是机械技术与（ ）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。
【ABDE 】 A. 传感检测； B. 微电子； C. 数控机床； D. 信息处理； E. 自动控制
三、填空题（本大题共 10 空，每空 2 分，共 20 分） 请在空格中填写正确的答案。填错、不填均无分。
21. 机床精度包括传动精度、定位精度、运动精度。 22. 机械制造装备包括加工装备、工艺装备； 液压装备、 、辅助装备和仓储输送装备。 23. 为满足国防和高科技领域的需要，许多产品朝着 高精度； 高速度、大功率的方向发展。 24. 按加工原理分类，特种加工机床可以分为电子束加工、离子束加工； 激光加工、超声波 加工等。 25. 机械制造装备设计思想须强调：机电一体化、精密化； 绿色工程和节能。
四、判断分析（改错）题（本大题共 5 题，每小题 3 分， 共 15 分）如果认为有错误，请更正，否则只得 2 分。
机械制造装备设计可分为机电一体化设计、变形设计和模块化设计等三大类型。错误；将“机电一体化设计” 替换成“创新设计” ） （ 若需要限制的自由度少于六个,定位时正好限制了这几个自由度,则为完全定位。 (正确) 直接利用电能对工件进行加工的机床，统称电加工机床。正确） （ 工艺装备是产品制造时所用的各种夹具和量具。错误；工艺装备是产品制造时所用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具的总称）
30. 机床间的工件传递和运送装置目前包括有:托盘和随行夹具,有轨小车(RGV)和无轨小车 (AGV)等. (Y ) 正确
五、简答题（本大题共 4 题，每小题 6 分，共 24 分）
机床的主要技术参数包括哪些？ 工件在定位时,产生定位误差的原因是什么？ 工件的典型定位方式有哪几种？其中孔定位经常采用什么方式？ 什么是夹具导向装置？
31. 主参数, （2 分）尺寸参数, （2 分）运动参数和动力参数。 分） （2 32. 工件在定位时,产生定位误差的原因有两个: （2 分） (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。 分） （2 (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。 分）33. 平面定位； 分）孔定位； 分）外圆定位； 分）心轴定位； 分）定位销。（1 分） 34. 指夹具中用以确定钻头、镗杆的位置， 分）增加其支承、提高刚性， 分）确保孔加工位置精度的装置
六、问答题（本大题共 1 题，共 16 分） 按每小题列出的要求答题。
35. 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？
35. 答： 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。 （4 分） 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。 （4 分） 3） 动力部件的主要参数是包括驱动动力箱的电动机功率,动力滑台的轴向进给力,进给速 度和进给行程。 （2 分） 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。 分） （2 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
1.使用要求相同的部件,另件,按现行的各种标准和规
范,进行设计与制造., ,称为.) C . .通用化
A.产品系列化. B.结构典型化. C.通用化标准化
2.采用"消灭一切浪费”和”不断完善”, 以最优的质量和最低的成本 的产品，提供给市场,这种制造模式被称为B ( A.“传统模式” C． “敏捷制造” B.“精益生产” D。”并行工程” )
3.一组功能,工作原理和结构相同,而尺寸与性能参数不同的产品,称为A ( 年
). B.横系列产品 C.跨系列产品 D.基型产品.
A.纵系列产品
系
4.为了降低导轨面的压力,减少摩擦阻力,提高导轨的耐磨性和低速运 动的平稳性,应选择B( A.滑动导轨 ). C.滚动导轨 D.动压导轨
B.卸荷导轨
5. 适应中等转速和切削负载较大,要求刚度高的机床,其主轴轴承配 置形式,应选择B( A. 速度型 ). B。刚度型 C 速度刚度。 D。抗振型
6.要求导轨可以承受较大的顚覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调 整方便，应选择C（ A.矩形导轨 B,三角形导轨 ） C.燕形导轨 ( D.圆柱形导轨 )
7.普通机床主要性能指标(第二性能指标)是B A.车床的最大回转半径
B.最大工件长度 ) D.操作机 ）
8.称为机器人机械本体,也称为主体的是D( A 手臂 B.末端执行器 C.机座
9.数控机床主传动采用直流电机无级调速时A是采用的 （ 的方式来得到主轴所需转速。 A．调压，调磁 B。调频 C。调电流 D。调电容
10.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.组合加具. ). B.专用加具. C.成祖加具. D.随行加具.
三．问答题 （30 分 每小题 6 分）
.1．简述自动化立体仓库的工作过程？（6 分）
答：1）由输送装备将待入库的货物放到入库装卸站，由堆垛机 用货叉将货物放到由堆垛机用货叉将货物放到托盘上。再将货 物托盘存入号仓。 (2 分)
2)计算计控制堆垛机在巷道内行走，自动寻找存入（或取出）仓 号。 (2 分)
3） 托盘到达仓位后， 由堆垛机用货叉将货物送到货位 （2 分） 。 4）若调出货物，由堆垛机用货叉将货物放到托盘上，由堆垛机 将货物自动送到装卸站，由输送装备运走。 （满 3
2.简述谐波齿轮减速装置的工作原理? （6 分 ）答; 谐波齿轮减速装置是由三个基本构件组成， 即内齿刚轮 G ,外齿 柔轮 R 和波发生器组成。 柔轮比刚轮少 2 个或几个齿。(2 分)波 发生器外 径比柔轮内径大些，当波发生器装入柔轮内时，使柔轮 成为椭圆形，其长轴两端与刚轮内齿啮合，短轴方向的齿完全脱
开，其余齿视回转方向分别处于“啮入”或“啮出”状态，当波 发生器连续回转时，啮入啮出区，随着椭圆长短轴的向位变化而 依次变化，于是柔轮相对不动的刚 G 沿着波发生器的反方向低速 回转。 （2 分）
特点：结构紧凑尺寸小、传动比大、承载能力强、传动平稳、传动精 度高、效率高。广泛应用于机器人中。 （2 分）
3..机器人手腕的设计要求是什么？（6 分）
答：1）机器人手腕处于手的末端，应结构紧凑尺寸小、重量轻。 （2 分） 2）手腕部件的自由度愈多，对作业范围大，适应能力强。但结 构复杂。 3）提高机器人手腕精度与传动刚度。 4）各关节应有限位开关与机械挡块。 （2 分） （2 分） （答 3 条计 6 分）
4．试述 SK 型悬挂式链条和 HP 型套筒式链条组成刀库的形式，有何 不同 ？（6 分） 答：1）SK 型悬挂式链条组成的刀库，只能是“外转型” ，故刀库 为方形时就不能充分利用中间空间。 （3 分）
2)HP 型悬挂式链条组成的刀库，在刀套“内转”时，不发生刀 套的干涉，刀库利用中间率高。 (3 分)
.5．机床主传动系统中，扩大变速范围最简便的方法有那些 ？ 答：1）增加变速组是扩大变速范围最简单的方法。 分） （2 2）采用背轮机构。 3)采用双公比传动系。4）采用分支传动。
1.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、柔性制造系统的 柔化程度，其柔性表现在哪里？ 答：柔性化有两重含义，即产品结构柔性化和功能柔性化。其中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，只需对结构做少量重组和修改，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 调整或修改软件，就可以方便的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。
1.要实现机械制造装备的柔性 化， 不一定非要采用柔性制造单元或系统， 组合机床及其组合成的生产线也可以设计成具有 一定的柔性，完成一些批量较大、工艺要求较高的工件；2.普通机床可加工不同尺寸和形状 的工件；3.数控机床具有较高的柔性化程度，由单主轴发展成具有两根主轴，又在此基础上 增设附加控制轴 C 轴控制功能。4.加工中心拥有较高的柔性化程度，体现如自动换刀等；5. 柔性制造系统也拥有很高的柔性化程度，不同工件可以同时上线，实现混流加工。
2.哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？应该遵循哪四化原则？ 答：各规格产品具有相同的功能结构和相似的结构形式。 为了缩短产品的设计、制造周期，降低成本，保证和提高产品的质量。 产品系列化、零部件通用化、标准化、结构典型化。
3.机床夹具的作用是什么？有哪些要求？ 答：作用：1.保证加工精度；2.提高生产效率；3.扩大机床使用范围；4.减轻人工的劳动强 度，保证安全。 要求：1.保证加工精度；2.夹具的总体方案应与生产纲领相适应；3.安全、方便、减轻劳动 强度；4.排屑顺畅；5.机床夹具应有良好的强度、刚度和工艺性。
4.机床夹具的组成成分有哪些？那些不可缺少？ 答：1.定位元件及定位装置；2.夹紧原件及夹紧装置；3.夹具体；4.动力装置；5. 导向及 对刀元件；6.其他元件及装置。前三项不可缺少。
5.什么是爬行现象？消除爬行现象都有哪些措施？ 答：当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式 运动，即时走时停或快或慢得现象，这种在低速运动时产生的运动不平稳称为爬行。 措施：1.减少静动摩擦系数之差；2.提高传动机构刚度；3.降低移动件质量。
6.导轨的功用：承受载荷和导向。直线运动导轨的截面形状：矩形、三角形、燕尾形、圆柱 形。
7.主变速传动系设计的一般原则是什么？ 答：1.传动副前多后少；2.传动顺序与扩大顺序相一致（前密后疏） ；3.变速组的降速前慢 后快，中间轴转速不宜超过电机转速。
8.机械制造装备设计可分为：创新设计、变型设计、模块化设计三大类。 创新
设计：从无到有 变型设计：常采用适应型和变参数型设计方法。两种方法都是在原有基础上， 适应性设计：通过改变更换部分部件或结构
9.机械制造装备如何分类？ 答：加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备。 10.机械制造装备一般功能要求有哪些？ 答：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、刚度和抗震 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；5、技术经济方面的要 求。
11.如何提高支承件的静刚度和固有频率？ 答：根据支承件受力情况，合理的选择支承件的材料、截面形状、尺寸和壁厚，合理的布置 肋板和肋条， 以提高结构整体和局部的抗弯刚度和抗扭刚度； 可以用有限元方法进行定量分 析，以便在较小量下得到较高的静刚度和固有频率；在刚度不变的前提下，减小质量可以提 高支承件的固有频率，改善支承件间的接触刚度以及支承件与地基连接处的刚度。
12.支承件的形状：箱型类、板块类、梁类。
13.主轴部件主支承常用滚动轴承有哪些？ 答：1.角接触球轴承（极限转速较高） ；2.双列短圆柱滚子轴承（可调整径向间隙和预紧） ； 3.圆锥滚子轴承 （发热较多） 5.双向推力角接触球轴承 ； （允许的极限转速比推力球轴承高） 。
14.典型的主轴轴承配置形式及其特点？ 答：1.速度型：主轴前后轴承都采用角接触球轴承。有良好的高速性能，但承载能力较小。 2.刚度型： 前轴承采用双列圆柱滚子轴承承受径向载荷， 60°角接触双列推力球轴承承受轴 向载荷，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。适用于中等转速和切削负载较大、要求刚度高的机 床。 3.刚度速度型：前轴承采用三联角接触球轴承，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。外侧的两个 角接触球轴承大口朝向主轴工作端， 承受主要方向的轴向力； 第三个角接触球轴承则通过轴 套与外侧的两个轴承背靠背配套， 使三联角接触球轴承有一个较大的支撑跨距， 以提高承受 颠覆力矩的刚度。
15.扩大传动系变速范围的方法有哪些？ 答：1.增加变速组；2.采用背轮机构；3.采用双公比的传动系；4.采用分支传动。
16.主传动系的传动方式主要有两种：集中传动方式和分离传动方式。
17.机床振动分为：受迫振动、自激振动和自由振动。
18.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。
19.什么是机床运动功能式？ 答：运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线、回转） 、功能（主运动、进给运动、非 成型运动）及排列顺序，是描述机床运动功能最简洁的表达式。
20.机床设计方法是什么？对于柔性制造系统 FMS 而言， “以机床为主的系统设计”和“以系 统为主的机床设计”有何不同？ 答：机床设计方法是根据其设计类型而定的。通用机床采用系列化设计方法；系列中基型产 品属于创新设计类型；其他属变形设计类型。有些机床如组合机床属组合设计类型。 “以机床
为主设计系统”是根据现有机床的特点来设计 FMS；而“以系统为主设计机床”则 是在机床设计时就要考虑它如何更好地适应 FMS 等先进的制造系统的要求。
21.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。
一、概念题（每题 2 分，共 10 分） 1、生产节拍指在连续完成相同的两个产品，之间的间隔时间称 为生产节拍。
2、机器人自由度和位姿是指机器人末端执行
器的三个移动自由度， 其姿态是指末端执行器的三个转动自由度。
3、完全定位和不完全定位完全与不完全定位：工件的六个自由度全部被限制，为完全定 位。工序必须限制的自由度少于六个，都被限制，称为不完全 定位
4、立体仓库自动化仓库称为立体仓库。采用多层货架，自动存 取物料的系统。
5、定位通过定位元件，使工件处于一个确定位置。 （
二、简述题（每题分 6，共 30 分）
1、工业机器人的设计内容有那些 ?
1）总体设计： （1）基本参数的选择：负载、作业空间、速度、性能 指标。 （2 分）
（2）总体方案设计：运动功能、传动系统、结构布局、 控制方案、总体评价。
2）结构设计：技术设计、施工设计 3）总体综合评价。
2．简述自动化立体仓库的工作过程？（6 分）
1）由输送装备将待入库的货物放到入库装卸站，由堆垛机用货 叉将货物放到由堆垛机用货叉将货物放到托盘上。再将货物托 盘存入号仓。 （2 分）
2)计算计控制堆垛机在巷道内行走，自动寻找存入（或取出）仓 号。 （2 分）
3）托盘到达仓位后，由堆垛机用货叉将货物送到货位。 分） （1 4）若调出货物，由堆垛机用货叉将货物放到托盘上，由堆垛机 将货物自动送到装卸站，由输送装备运走。
3 在生产线专用机床的总体设计中， “三图一卡”的设计工作指的是 什么 ?
1）被加工零件图。 分） （1 3）机床总联系尺寸图 （2 分） 4．答 ： （计 6 分）
2）加工示意图 （1 分） 4）生产计算卡 （2 分）
4．试述机床的基本参数包括那些内容 ？
1）尺寸参数：指机床主要结构尺寸参数，通常包括与被加工零件 有关尺寸，标准化工具或夹具安面平面尺寸。 （2 分） 2)运动参数：机床执行件，如主轴、工件安装部件（工作台） 的运动速度。 （2 分）
3)动力参数：包括机床的各种驱动电机的功率或转矩。 分） （2 ．5.答：(计 6 分) 1）主变速系统从电机到主轴，通常是降速传动。接近电机传动件 转速较高，由公式 寸小些。 2）靠近主轴转速小，转矩大，尺寸大。 M=9550
5．主轴箱设计中，为什么要遵循，传动副“前多后少”的原则 ？
拟定主轴变速系统时，尽可能将传动副较多的变速组安排在前 面，将传动副较少的变速组安排在后面，以减小变速箱的尺 寸。
一、选择（10 分，每小题 1 分） 选择（ 1． 为了快速响应市场， 提出了许多新的制造模式， 例如 [ D ]。 A. “刚性”生产制造模式 B. 计算机辅助制造 C. 成组技术 D. “精益—敏捷—柔性” 2．借助磨具对板料施加外力，迫使材料按磨具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求 的金属板制件的设备，称为
[ B ]。 A. 挤压机 B. 冲压机 C. 轧制机 D. 锻造机 3．普通车床的主要性能指标（第二主参数）是 [ B ]。 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．机床在空转条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运 动的精确程度，称为 [ A ]。
A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 定位精度 5．称为机器人机械本体，也可称为主机的是 [ D ]。 A. 手臂 B. 末端执行器 C. 机座 D. 操作机 6．一个四自由度平面关节型搬运（SCARA）机器人，其运动功能式为[ B ]。 A. O / γ 1γ 2 γ 3γ 4 / M C. O / γ 1 ZXγ 2 / M B. O / γ 1γ 2 Zγ 3 / M D. O / XYZγ / M
7．表示被加工零件在机床上的加工过程和加工方法的技术资料，称为[ Ｂ ]。 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 8．刨床进给量的单位为[ B ]。 A.毫米/每转 B. 毫米/冲程 C.毫米/分钟 D. 转/分钟
9．把毛坯从料仓送到机床加工位置的装置，称为[ Ａ ]。 A.上料器 B. 隔料器 C.减速器 D. 分路器 10．适应高速轻载或精密机床的主轴轴承配置形式应选择[ A ]。
A.速度型 B. 刚度型 C.速度刚度型 D. 抗振型
填空（ 二、填空（20 分，每小题 1 分） 1．机械制造业的生产能力和发展水平标志着一个国家和地区国民经济_____现代化_____的 程度。 2．适应控制分约束适应控制、最佳适应控制和___学习适应控制___等。
-1-
3．摇臂钻床的主参数是____最大钻孔直径_____。 。 4．在系列型谱中，结构最典型、应用最广泛的是所谓的“_____基型_____产品” 5．当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式 运动，这种现象，称为______爬行_______。 6．工业机器人额定负载主要根据作用于机械接口处的力和___力矩____来确定。 7． 额定负载是指在机器人规定的性能范围内， 机械接口处所能承受的负载的___允许值____。 8．摇臂钻床的主要性能指标是主轴中心线至立柱母线的______最大距离_______。 9．机床的几何精
度是指机床空载条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状，
相互位置和_____相对运动_____ 的精确程度。 10．机床的抗振性包括两个方面：抵抗受迫振动和抵抗_______自激振动_______的能力。 11．传动轴通过轴承在箱体内轴向固定的方法有一端固定和___两端固定_____两类。 12．滑动导轨间隙常用_____压板______和镶条来调整。 13．目前在刀架的定位机构中，多采用锥销定位和_______端面齿盘______定位。 14．滚珠丝杠常采用预拉伸方式，以提高其拉压刚度和补偿其___热变形_____。17．双公比变速传动系统是在常规变速传动系统基础上，通过将基本组的级比指数增大到 _____1+2n ______演变来的，n 是大于 1 的正整数。 18．机械手的手爪在抓住刀具后还必须有____锁刀_____功能，以防止换刀过程中掉刀或刀 具被甩出。 19． 三联滑移齿轮的最大和次大齿轮之间的齿数差应大于或等于_____4____， 以保证滑移时 齿轮外圆不相碰。 20．直线伺服电动机可直接驱动工作台进行直线运动，据文献介绍，它的最大进给速度可达 到____100m/min________，最大加/减速度为 1~8g。 问答（ 三、问答（15 分，每小题 3 分） 1．试述变速箱内传动轴的轴向固定方法及特点？ 答：有一端固定和两端固定两种， 分） （1 采用单列向心球轴承时，可以一端固定也可以两端固定； 采用圆锥滚子轴承时，则必须两端固定。 分） （1 一端固定的优点是轴受热后可以向另一端自由伸长，不会产生热应力，因此，宜用于长轴。 （1 分） 2．工业机器人与机床在基本功能和工作原理上有何异同? 答： （1）相同：1）两者的末端执行器都有位姿变化要求。 2）两者都是通过坐标运动来实现末端执行器的位姿变化要求。 分） （1 （2）不同：1）机床以直角坐标形式为主，机器人以按关节形式运动为主。 分 （1 2）机床的刚度精度要求很高，其灵活性相对较低；而机器人灵活性要求很高，其刚度精度 相对较低。 分 （1 3．在生产线专用机床的总体设计中， “三图一卡”的设计工作指的是什么？（3 分） 答： （1） 被加工零件工序图， 分） （1 -2-
（2）加工示意图（1 分） （3）机床总联系尺寸图（1 分） （4）生产率计算卡
4．若主轴刚度低，支承刚度高，主轴跨距应如何选择？（3 分） 答：可选主轴跨距略小于最佳跨距 l 0 （2 分） 此时主轴综合刚度主要受轴承影响，即轴承支撑刚度高，主轴综合刚度也高。 分） （1 5．回转型夹持器与平移型夹持器各有何特点？（3 分） 答： （1）回转型夹持器结构较简单，但所夹持工件直径有变动时，将引起工件轴线的偏移； （2 分） （2） 平移型夹持器结构较复杂、体积大、制造精度要求高，但工件直径变化不影响工件轴 心的位置
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 O / XYZ ? / M 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______。
3．普通车床的主参数是在床身上的______最大回转直径______。
-1-
4．进行产品的系列设计通常从_____基型______产品开始。 5．机床___抗振能力_____是指机床在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。 6．快速运动电动机_____起动______时消耗的功率最大。 7．影响机械制造装备加工精度的因素很多，与机械制造装备本身有关的因素有几何精度、 传动精度、运动精度、定位精度和___低速运动平稳性____等。 -5 8．正常人人耳能够听到的最小声压称为听阈，其值等于____2×10 ____Pa。 9．国产的 GGB 型直线滚动导轨副由制造厂用选配_____不同直径钢球___的办法确定间隙或 预紧。 10．导轨间隙常用压板、____镶条___来调整。 11．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端面圆跳动。
12．在自动换刀装置中，蜗杆、蜗轮传动采用______单头双导程_______蜗杆消除啮合间隙。 13．在数控机床进给系统中，齿轮传动间隙的消除有刚性调整法和____柔性调整法_____两 类方法。 14．用垫片式调整滚珠丝杠螺母副的间隙时，通过改变____垫片的厚薄_____来改变两螺母 之间的轴向距离，实现轴向间隙消除和预紧。 15．导轨的卸荷方式有___机械卸荷__、液压卸荷和气压卸荷。 16．在机器人关节坐标轴轴线位置的选取中，对于回转关节，取____ Zi _______与 i 关节 的轴线重合。 17．齐次坐标变换矩阵 [ 0 T 1 ] 是将 [ 0 P1 ] 和___[ R1]_____合写在一起表示。 18．在末端执行器上所夹持工件的角速度ω 是所有回转关节的___角速度 ? R ____的矢量和。 19．升降台铣床的主参数是工作台工作面的宽度，主要性能指标是工作台工作面的_____长 度______。 20 ．各 种类型 机床 对温升 都有 一定限 制，如 精密 机床 ，连续 运转条 件下 允许 温升为 ___15~20℃_____。
绝密★启用前
2009 年 4 月高等教育自学考试全国统一命题考试
机械制造装备设计试题答案及评分参考
（课程代码 2209）
【评分参考】 （1） 要点回答准确完整，可以得满分。 （2） 回答要点所用词语、句式、前后顺序与参考答案不同，只要意思正确，就应给分。 （3） 要点回答不完整，也应酌情给分。
2 机械制造装备设计试卷答案第 2 页 （共 2 页）
一、选择（10 分，每小题 1 分） 选择（ 1．采用“消灭一切浪费”和“不断完善” ，以最优的质量和最低成本的产品提供给市场，这 种制造模式被称为 [ B ]。
A. “传统模式” B. “精益生产” C. “敏捷制造” D. “并行工程” 2．借助模具对板料施加外力，迫使材料按模具形状、尺寸进行剪裁和塑性变形，得到要求 的金属板制件的设备，称为 [ B ]。 A. 挤压机 B. 冲压机 C. 轧制机 D. 锻造机
3．一组功能、工作原理和结构相同，而尺寸和性能参数不同的产品，称为 [ A ]。
A. 纵系列产品 B. 横系列产品 C. 跨系列产品 D. 基型产品 4．机床定位部件运动达到规定位置的精度，称为 [ D ]。 A. 几何精度 B. 运动精度 C. 传动精度 D. 定位精度 5．为了降低导轨面的压力，减少摩差阻力，提高导轨的耐磨性和低速运动的平稳性，应选 [ B ]。 A. 滑动导轨 B. 卸荷导轨 C. 滚动导轨 D. 动压导轨 6．一个四自由度圆柱坐标型搬运机器人，其运动功能式为[ C ]。 A. O / γ 1γ 2 γ 3γ 4 / M C. O / γ 1 ZXγ 2 / M B. O / γ 1γ 2 Zγ 3 / M D. O / XYZγ / M
7．在 ＡＧＶ的导向系统中装有陀螺仪，该导航方式称为[ B ]。 A.电磁引导 B. 惯性导航 C.光学引导 D. 激光导航 8．适应中等转速和切削负载较大，要求刚度高的机床主轴轴承配置形式应选择[ B ]。 A.速度型 B. 刚度型 C.速度刚度型 D. 抗振型 9．铣床进给量的单位为[ C ]。 A.毫米/每转 B. 毫米/冲程 C.毫米/分钟 D. 转/分钟 10．要求导轨可以承受较大的颠覆力矩，高度较小，结构紧凑，间隙调整方便，应选 [ C ]。 A. 矩形导轨 B. 三角形导轨 C. 燕尾形导轨 D. 圆柱形导轨 填空（ 二、填空（20 分，每小题 1 分） 1．当前提高制造生产能力的决定因素不再是劳动力和______资本_______的密集积累。
-1-
2．机械制造装备的精密化成为普遍的发展趋势，从微米级发展到亚微米级，乃至_____纳米 级_____。 3．升降台铣床的主参数是工作台工作面的____宽度______。 4．任何一个表面都可以看成一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。 这两条曲线（或直线）称为该表面的______发生线_____。 5．把听阈作为基准声压，用相对量的对数值表示，称之为声压级 Lp（dB） ，其表达式为____ Lp = 20 lg（ p / p0 ）___。 6．机床抗振性是指机床在____交变载荷____作用下，抵抗变形的能力。 7．当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式 运动，即时走时停或者时块时慢的现象。这种现象称为______爬行_______ 。 8．设计机床主传动系统时，为避免从动齿轮尺寸过大，一般限制直齿圆柱齿轮的最小传动 比____
u 主 min ≥ 1 / 4 ____，为避免扩大传动误差，限制最大传动比 u 主 max ≤ 2 。
9．滚动轴承的预紧力分为三级，轻预紧适用于高速主轴，中预紧适用于中、低速主轴， __ 重___预紧适用于分度主轴。 10．角接触球轴承及圆锥滚子轴承有泵油效应，润滑油必须由____小口____进入。 11．工作空间是指工业机器人正常运行时，_____手腕______参考点能在空间活动的最大范 围。 12．额定负载是指在机器人规定的性能范围内，___机械接口__处所能承受负载的允许值。
13．在末端执行器上的参考点 P 相对于基座坐标系的速度，可通过相应___位置__变量对时 间的微分而得到。 14．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。 15．系列化设计应遵循“产品系列化、零部件___通用化___、标准化”原则，简称“三化” 原则。 16．主轴组件的精度保持性是指长期保持其___原始制造精度___的能力。 17．卸荷系数αH 表示导轨__卸荷量____的大小，由 α H = FN / FW 式确定。 18．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。 19． 工业机器人额定速度是指工业机器人在额定负载、 匀速运动过程中， 机械接口中心的____ 最大速度_____。 20 ．各 种类型 机床 对温升 都有 一定限 制，如 普通 机床 ，连续 运转条 件下 允许 温升为 ____30~40℃_____。 问答（ 三、问答（15 分，每小题 3 分） 1．试述机床的基本参数包括哪些内容？ 答： （1）尺寸参数：指机床主要结构尺寸参数，通常包括与被加工零件有关的尺寸；标准化 工具或夹具安装面尺寸。（2）运动参数：机床执行件如主轴、工件安装部件（工作台）的运动速度。（3）动力参数：包括机床驱动的各种电动机的功率或转矩。（1
2．非接触式刀具识别装置有何特点？常用哪两种识别法？ 答：1 非接触式刀具识别装置没有机械直接接触，因而无磨损、无噪声、寿命长、反应速度 快，适用于高速、换刀频繁的工作场合。（2 2 常用的种识别方法为：磁性识别法和光电识别法。
3．试述 SK 型悬挂式链条与 HP 型套筒式链条组成刀库的形式有何不同？
答： （1） SK 型悬挂式链条组成的刀库，只能是“外转型” ，故当刀库为方形时，就不能充 分利用中间空间（2）HP 型套筒式链条组成的刀库，再刀套“内转”时，不发生刀套之间的干涉；（3）故刀库空间利用率比悬挂式高4．主轴变速箱设计中，为什么要遵循“前多后少”的原则？（3 分） 答： （1）主变速传动系统从电动机到主轴，通常为降速传动。接近电动机传动件转速较高， 根据公式 M = 9550N 可知，传动的转矩 M 较小，尺寸小些；
（2）反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸较大。 分） （1 （3）因此，在拟定主变速系统时，尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，将传动副较 少的变速组安排在后面，使主变速传动系统中更多的传动件在高速范围内工作，尺寸小些， 以便节省变速箱的造价，减少变速箱的外形尺寸。（1 5．机床主传动系统设计中，扩大变速范围的方法有哪些？（3 分） 答：
（1）增加变速组；是扩大变速范围最简单的方法，但增加的变速组的级比指数不得不小 于理论值，导致部分转速重复。 （2）采用背轮机构 高速直连传动时，
应使背轮脱开，以减少空载功率损失、噪声和发热及 避免超速现象。 （3）采用双公比的传动系统 （4）采用分支传动 注：答对 3 个即满分
密★启用前
大连理工大学网络教育学院 201 月份《机械制造装备设计》 模拟试卷 试卷答案 2012 年 2 月份《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷答案
考试形式： 考试形式：闭卷
一、填空题（本大题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分） 填空题（
1、 产品结构柔性化、功能柔性化。 2、 0.5、0.125。 3、 运动、动力。 4、 连续地变换、变速电动机、机械无级变速装置、液压无级变速装置 。 5、前端、两端。 6、 加工精度、强度、刚度。 7、 静态刚度、动刚度、热态刚度。 8、对称、均衡、对称、均衡。 9、通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和 尺寸。 10、角接触轴承、圆锥滚子轴承、双列圆柱滚子轴承、推力轴承。 给分要点：每题 4 分，按空平均给分，概念类按要点酌情给分。 给分要点
试卷类型： 试卷类型：B
题回答， 二、简答题（请从以下 5 题中任选 4 题回答，本大题共 32 分） 简答题
简述速度型、刚度型、刚度速度型主轴轴承配置形式的特点，并指出下图为哪种配置形式（ 1、 简述速度型、刚度型、刚度速度型主轴轴承配置形式的特点，并指出下图为哪种配置形式（8 分） 答： 1）速度型。主轴前后轴承都采用角接触球轴承（两联或三联） 。角接触轴承具有良好的高速性能，但 它的承载能力较小，因而适用于高速轻载或精密机床，如高速镗削单元、高速 CNC 车床等。
2）刚度型。前轴承采用双列圆柱滚子轴承承受径向载荷， 60 角接触双列推力球轴承承受轴向载荷， 后轴承采用双列圆柱滚子轴承。这种轴承配置的主轴部件，适用于中等转速和切削负载较大、要求刚度高 的机床。如数控车床主轴、镗削主轴单元等。 3）刚度速度型。前轴承采用三联角接触球轴承，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。主轴的动力从后端 传入，后轴承要承受较大的传动力，所以采用双列圆柱滚子轴承。前轴承的配置特点是：外侧的两个角接 触球轴承大口朝向主轴工作端，收成主要方向的轴向力；第三个角接触球轴承则通过轴套与外侧的两个轴 承背靠背配置，使三联角接触球轴承有一个较大的支承跨距，以提高承受颠覆力矩的刚度。 上图为卧式铣床主轴轴承配置形式，对应于刚度速度型配置形式。 给分要点：描述速度型、刚度型、刚度速度型轴承配置形式
特点给 6 分，指出图中所示为刚度速度型 给分要点 配置形式给 2 分，具体酌情给分。 请简述可靠性指标分配的概念，以及可靠性指标分配的原则。 （8 2、 请简述可靠性指标分配的概念，以及可靠性指标分配的原则。 8 分） （ 答： 可靠性指标分配——将系统要求的可靠度指标合理地分配到系统的各个组成单元， 从而明确各组成单 元的可靠性设计要求，以便在单元设计、制造、试验、验收时加以保证。 可靠性指标分配的原则： 1）对技术成熟的单元，能够保证实现较高的可靠性，或预期投入使用时可靠性有把握达到较高水平 的单元，可分配较高的可靠度； 2）对较简单的单元，组成单元的零部件数量少，装配容易保证质量或故障后易于修复的单元，可分
大工《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷（B）答案 第 1 页 共3页
配较高的可靠度； 3）对重要的单元，该单元的失效将引起严重的后果，或该单元失效会导致全系统失效，应分配较高 的可靠度； 4）对整个任务时间内需连续工作，或工作条件严酷的单元，应分配较低的可靠度。 给分要点：答对可靠性指标分配的概念给 3 分；答对可靠性指标分配的原则给 5 分，具体酌情给分。 给分要点 机械制造装备设计中，模块化设计的主要优点有哪些？（ ？（8
3、 在机械制造装备设计中，模块化设计的主要优点有哪些？（8 分） 答： 1） 便于用新技术设计性能更好的模块，取代原有旧的模块，提高产品的性能，组合出功能更完善、性能 更先进的组合产品，加速产品的更新换代； 2） 只需要更换部分模块，或设计制造个别模块和专用部件，便可快速满足用户提出的特殊订货要求，大 大缩短设计和供货周期； 3） 有利于采用成组加工等先进工艺，有利于组织专业化生产，既提高质量，又降低成本； 4） 模块系统中大部分部件由模块组成，设备如发生故障，只需要更换相关模块，维护修理更为方便，对 生产影响少。 给分要点：答对模块化设计的一条优点给 2 分，具体酌情给分。 给分要点 简述机械制造装备创新设计的主要步骤。 （8 4、 简述机械制造装备创新设计的主要步骤。 8 分） （ 答： 机械制造装备创新设计主要包括 1）产品规划阶段；2）方案设计阶段；3）技术设计阶段；4）工艺 设计阶段。 产品规划阶段的任务是明确设计任务，通常应在市场调查与预测的基础上识别产品需求，进行可行性 分析，制订设计技术任务书。具体包括需求分析、调查研究、预测、可行性分析和编制设计任务书等步骤。 方案设计阶段实质上是根据设计任务书的要求，进行产品功能原理的设计。该阶段主要完成对设计任 务的抽象、建立功能结构、寻求原理解与求解方法、初步设计方案的形成、初步设计方案的评价与筛选与 确定结构原理方案等步骤。 技术设计阶段是将方案设计阶段拟定的初步设计方案具体化。主要包括总体设计确定结构原理方案、 总体设计、结构设计等阶段。 工艺设计阶段主要是进行零件工作图设计、完善部件装配图和总装配图，进行商品化设计、编制各类 技术文档等。 给分要点：答出主要步骤给 2 分；4 个步骤的特点给 6 分，每个步骤的特点给 1.5 分。具体酌情给分。 给分要点 请简述进给传动系设计应满足的基本要求？（8 述进给传动系设计应满足的基本要求？（ 5、 请简述进给传动系设计应满足的基本要求？（8 分）
答： 1） 具有足够的静刚度和动刚度； 2） 具有良好的快速响应性，做低速进给运动或微量进给运动时不爬行，运动平稳，灵敏度高； 3） 抗振性好，不会因摩擦自振而引起传动件的抖动或齿轮传动的冲击噪声； 4） 具有足够宽的调速范围，保证实现所要求的进给量； 5） 进给系统的传动精度和定位精度要高；
6） 结构简单，加工和装配工艺性好。 给分要点：第 1）-5）每项要求分别给分
1.5 分；第 6）项要求给分 0.5 分。 给分要点
计算分析题（ 小题， 三、 计算分析题（本大题包括 2 小题，共 28 分）
请分析下图所示的运动原理图，写出对应的运动功能式，说明各个运动所属类型、 1、 请分析下图所示的运动原理图，写出对应的运动功能式，说明各个运动所属类型、作用及工件表面的 形成方法。 （13 形成方法。 13 分） （ 答： 图中所示为插齿机的运动原理图，对应的运动功能式为
W / C f 2Ya Z p C f 1 / T
插齿机的运动特点表现为：以插齿刀上下往复运动作为主运动，插齿刀与齿坯按一定速比进行展成运
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动转动。因此往复直线运动 Zp 是主运动；回转运动 Cf1 和 Cf2 为进给运动；直线运动 Ya 为切入运动。 工件表面的形成需要三个运动：回转运动 Cf1 和 Cf2 组成复合运动，形成渐开线母线；直线运动 Zp 形 成导线。 给分要点： 写出运动功能式给 4 分， 说明各个运动的类型给 4 分， 给分要点 指出为插齿机的运动原理图给 2 分； 阐述工件表面的形成方法给 3 分。具体酌情给分。 Z=12， 1400r/min， 公比Φ 2、 已知主轴转速级数 Z=12，最低转速 31.5r/min, 最高转速 1400r/min， 电机转速 1440r/min 公比Φ＝ ≈ 1/2，是降速传动。现有两种传
1.41 41， 轴之间为传动带定比传动， 1.41，电动机轴与 I 轴之间为传动带定比传动，其传动比为 126/256 1/2，是降速传动。 动方案： 请指出最佳方案及理由， b)画出传动系统图 画出传动系统图、 动方案：a) 12 = 31 × 23 × 26 ; b) 12 = 32 × 21 × 26 ,请指出最佳方案及理由，并就方案 b)画出传动系统图、 转速图, 并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组。 （15 转速图, 并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组。 15 分） （ 答： a)方案为最佳，因为满足传动顺序与扩大顺序相一致的原则。后种方案因第一扩大组在最前面，Ⅱ轴 的转速范围比前种方案大。
如两种方案Ⅱ轴的最高转速一样，后种方案Ⅱ轴的最低转速较低，在传递相等功率的情况下，受的扭 矩较大，传动件的尺寸也就比前方案大。 传动轴 1-Ⅱ为第一扩大组；Ⅱ-Ⅲ之间的齿轮付为基本组；Ⅲ-Ⅳ之间的齿轮组为第二扩大组。 给分要点：给出最佳方案及理由得 5 分，画对传动系图或转速图即可给 7 分，正确指出基本组、第一 给分要点 和第二扩大组给 3 分，具体酌情给分。 大工《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷（B）答案 第 3 页
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密★启用前
大连理工大学网络教育学院
201 月份《机械制造装备设计》 2012 年 2 月份《机械制造装备设计》课程考试 模 拟 试 卷
考试形式： 考试形式：闭卷 试卷类型： （ 试卷类型： A）
☆ 注意事项： 1、本考卷满分共：100 分；考试时间：90 分钟。 2、所有试题必须答到试卷答题纸上，答到试卷上无效。 试卷答题纸 试卷答题纸 3、考试结束后，考生须将试卷和试卷答题纸一并交回。
小题， 一、填空题（本大题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分） 填空题（
1、机械制造装备设计可分为 列化产品中的“基型产品”通常采用 2、机械制造辅助装备包括： 、 和 设计方法完成。 。 等三大类型。装备系
3、机械制造装备设计的步骤根据设计类型而不同。创新设计的步骤最典型，可划分为四个阶 段： 4、机床工艺范围是指 、 、 、 。 ；一般包括 。 5、机械制造过程是从原材料开始，经过热、冷加工，装配成产品，对产品进行调试和检测、包装和发运 的全过程，所使用的装备类型繁多，大致可划分为 和辅助装备四大类。 6、按机床运动之间的关系分类，运动可分为： 7、在进给传动系中，换向机构通常有两种，即 和 和 。 。 的一 、 、仓储传送装备
8、机床的主要技术参数包括机床的主参数和基本参数，主参数是代表机床 种参数，基本参数可包括 9、 专用机床区别于通用机床的主要特征是： 、 及动力参数。
。
大工《机械制造装备设计》课程考试 模拟试卷（A） 第 1 页 共1页
10、在机械制造装备的功能要求中，加工精度是指加工后零件对理想尺寸、 形状和位置的符合程度，一 般包括
题回答， 二、简答题（请从以下 5 题中任选 4 题回答，本大题共 32 分） 简答题
1、 请简述主变速传动系设计的一般原则。 分） （8 2、 请简述进给传动系设计应满足的基本要求。 分） （8 3、 请分别简述机床几何精度、运动精度、传动精度和定位精度的涵义。 分） （8 4、 提高支承件结构性能的措施有哪些？（8 分） 5、 请简述机床系列化设计的优缺点。 分） （8
计算分析题（ 小题， 三、 计算分析题（本大题包括 2 小题，共 28 分）
1、 请分析下图所示的运动原理图，写出对应的运动功能式，说明各个运动所属类型、作用及工件表面的 形成方法。 （13 分）
2、 下图为多刀半自动车床的主变速传动系图，请据此写出该主传动系的结构式，画出转速图，分析具有 多速电机的主变速传动系的特点，并指出基本组、第一扩大组和第二扩大组。
密★启用前
大连理工大学网络教育学院 2012 年 9 月份《机械制造装备设计》课程考试 模
拟试卷答案
考试形式：闭卷 试卷类型：A
一、填空题（本大题共 10 小题，每小题 4 分，共 40 分）
1、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 。 2. 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。 3、扩大机床传动系变速范围的方法有 机构 四种方法。 增加变速组、采用背轮机构 、采用双公比的传动系、采用分支
4、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 。 5、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。 6、主轴部件的传动方式有 齿轮传动、带传动、电动机直接驱动。 7、机械制造过程是从原材料开始，经过热、冷加工，装配成产品，对产品进行调试和检测、包装和发运的 全过程，所使用的装备类型繁多，大致可划分为加工装备 、工艺装备 、仓储传送装备 和辅助装备 四大类。 8、在主变速传动系中，扩大传动系变速范围的方法有 系；采用分支传动。 9、在 40 度角接触球轴承、双列短圆柱滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力轴承中，同时能承受径向力和轴向 载荷的轴承有 角接触轴承、圆锥滚子轴承，只能承受径向载荷的轴承有 双列圆柱滚子轴承 ，只能承 增加变速组；采用背轮机构；采用双公比的传动
受轴向载荷的轴承有 推力轴承 。 10、机床运动分配式和机床运动功能式的区别在于 是否确定“接地”位置 评价时，通常依据 “避重就轻” 的原则进行评价。 ；对机床运动分配式进行
二、简答题（本大题共 3 小题，每小题 8 分，共 24 分）
1、请简述主变速传动系设计的一般原则。 答：1．传动副前多后少原则 主变速传动系从电动机到主轴，通常为降速传动，接近电动机的传动件转速较高，传递的转矩较小， 尺寸小一些；反之，靠近主轴的传动件转速较低，传递的转矩较大，尺寸就较大。因此在制定主变速传动 系时，应尽可能将传动副较多的变速组安排在前面，传动副数少的变速组放在后面，使主变速传动系中更
2、机床主传动系的传动方式主要有哪两种？其各自的特点是什么？ 答：主要有集中传动方式和分离传动方式 1．集中传动方式 1）主传动系的全部传动和变速机构集中装在同一个主轴箱内，称为集中传动方式。 2）通用机床中多数机床的主变速传动系都采用这种方式。适用于普通精度的大中型机床，结构紧凑，便 于实现集中操纵，安装调整方便。缺点是运转的传动件在运转过程中所产生的振动、热量，会使主轴产生 变形，使主轴回转中心线偏离正确位置而直接影响加工精度。 2．分离传动方式 1）主传动系中的大部分的传动和变速机构装在远离主轴的单独变速箱中，然后通过带传动将运动传到主 轴箱的传动方式，称为分离传动方式。 2）特点是变速箱各传动件所产生的振动和热量不能直接传
给或少传给主轴，从而减少主轴的振动和热变 形，有利于提高机床的工作精度。运动由皮带经齿轮离合器直接传动，主轴传动链短，使主轴在高速运 转时比较平稳，空载损失小；当主轴需作低速运转时，运动则由皮带轮经背轮机构的两对降速齿轮传动 后，转速显著降低，达到扩大变速范围的目的。 给分要点：答出两种方式给 4 分，答出两种方式的特点给 4 分，具体酌情给分。 3、在机械制造装备设计中，模块化设计的主要优点有哪些？ 答： （1） 便于用心技术设计性能更好的模块，取代原有旧的模块，提高产品的性能，组合出功能更完 善、性能更先进的组合产品，加速产品的更新换代； （2） 只需要更换部分模块，或设计制造个别模块和专用部件，便可快速满足用户提出的特殊订货