2009年1月份《机械制造装备设计》复习题（二）一、选择（10分，每小题1分）1下列结构式中，符合级比规律的是 [C ]。

A. 53122312⨯⨯=B. 72123212⨯⨯=C. 61222312⨯⨯=D. 51323212⨯⨯=2齿轮、滚动轴承及其它传动元件的振动摩擦产生的噪声称为[A ]。

A.机械噪声 B. 液压噪声 C.电磁噪声 D. 空气动力噪声 3铣床的主要性能指标（第二主参数）是 [D ]。

A. 床身上的最大回转直径B. 最大的工件长度C. 工作台工作面宽度D. 工作台工作面长度4刀具是线切削刃，与工件发生线吻合，因此发生线由刀刃实现，发生线不需要刀具与工件的相对运动，该发生线的生成方法为 [ B ]。

A. 轨迹法B. 成形法C. 相切法D. 展成法5清楚的表明机床的形式和布局，规定各部件的轮廓尺寸及相互间的装配关系和运动关系，是展开各部件设计的依据，该资料称为[C ]。

A.被加工零件工序图B. 加工示意图C.机床总联系尺寸图D. 生产率计算卡 6具有良好的抗振性、工艺性和耐磨性等为特点的导轨为[A ]。

A.铸铁导轨 B. 镶钢导轨 C.有色金属导轨 D. 塑料导轨 7刀库的特点是结构简单紧凑，应用较广，容量较小，一般不超过32把刀具，指的是[A ]。

A.鼓轮式刀库 B. 链式刀库 C.格子箱刀库 D. 直线式刀库8控制阀将来自气泵的压缩空气自喷嘴通入，形成高速射流，将吸盘内腔中的空气带走而形成负压，使吸盘吸住物体，该吸盘称为[B ]。

A.挤压排气式吸盘B. 气流负压式吸盘C.真空泵排气式吸盘D. 磁吸式吸盘9在刀具识别位置上，利用光学系统将刀具的形状投影到带有许多光电元件组成的屏幕上，从而将刀具的形状变成电信号，经信息处理后存入记忆装置中，该刀具识别法称为[ C ]。

A. 非接触式磁性识别法 B. 光学纤维刀具识别 C. 图像识别技术 D. PLC 实现随机换刀10首先应用在平面多关节型（SCARA 型）装配机器人中的驱动机器人关节轴的电机是[ C ]。

A. 直流伺服电动机B. 交流伺服电动机C. 双定子结构直接驱动电动机D. 步进电动机二、填空（20分，每小题1分）1普通车床和升降台铣床的主参数系列公比为____1.25____。

2一般机械传动元件的速度增加一倍，噪声增加____6___dB 。

3一般机械传动元件的载荷增加一倍噪声增加______3____dB 。

4水射流加工是利用具有很高速度的细水柱或参有___磨料____的细水柱，冲击工件的被加工部位，使被加工部位上的材料剥离。

5___可接近性__是指机床与物流系统之间进行物料流动的方便程度。

6___传动比___用主动齿轮与从动齿轮的齿数比或主动带轮与从动带轮的直径比表示。

7采用多速电动机的缺点之一就是当电动机在高速时，没有完全发挥其____能力__。

8齿轮的齿槽到孔壁或键槽底部的壁厚a 应大于或等于____2m ____，以保证齿轮具有足够的强度。

9导向精度是导轨副在空载或切削条件下运动时，实际运动导轨与给定运动____轨迹___之间的偏差。

10影响低速运动平稳性的因素有导轨的结构形式，润滑情况，导轨摩擦面的___静、动摩擦因素__的差值，以及传动导轨的传动系统刚度。

11在机床设计中，既要考虑各个部件的刚度，同时也要考虑结合部刚度及各部件间的刚度_____匹配_____。

12当激振频率和机床的固有频率接近时，机床将呈现“____共振___”现象，使振幅激增，加工表面粗糙度也将大大增加。

13磁浮轴承利用___磁力____来支撑运动部件使其与固定部件脱离接触来实现轴承功能。

14气体静压轴承摩擦小，功率损耗小，能在极高____转速__或极低温度下工作，振动噪声特别小，旋转精度高，寿命长，基本上不需要维护。

15手腕能实现绕空间三个坐标轴的转动，即回转运动（θ）、左右偏摆运动（ϕ）和_____俯仰____运动（β）。

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___切出___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__正__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______齐次坐标变换____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____运动____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）13min -=zj n n ϕ（1分）2试述防止低速运动部件产生爬行的措施？ 答：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。

（答对3个，即得3分）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。

（1分）5试述双列短圆柱滚子轴承的特点?（3分） 答：（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。

（1分）（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。

（答对3个，即得3分）四、分析推导（15分，每小题5分）1某一丝杠，导程为10 mm ，直径d = 40 mm ？全长共有110圈螺纹，跨距L = 1300 mm ，工作时丝杠温度预计比床身高C 2ο=∆t ，钢的热膨胀系数61011-⨯=α C /1ο，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1100m m m m 110101=⨯=L 螺纹段热伸长量0.0242m m m m 2110010116111=⨯⨯⨯=∆=∆-t L L α预拉伸量应略大于1L ∆，取螺纹段预拉伸量mm 04.0=∆L ，当温升C 2ο后，还有m m 0158.01=∆-∆L L 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：0.0473mm mm 1100130004.01=⨯=⨯∆L L L 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）6010002⨯==nM M P πω惯惯惯 (kW) ∴η9550n M P 惯惯= (kW)（2分）（2） tJM ω=惯 ； t 为电动机的起动时间（s ），对于重型机床s 5.0=t ，对于大型机床s 0.1=t （1分）（3）各运动部件折算到电动机轴上的转动惯量22∑∑⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=ωωωi i kk k L v m J J （1分）（4）322142K K K K K K D l R m J πρ==（1分）3试述同步齿形带传动的优点？（5分）答：（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（M ZX O //21γγ）建立四自由度机器人运动功能矩阵[T 0,m ]。

（10分）答：变成基准状态后，建立运动功能矩阵[T 0,m ]⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡++++-++++++-+++-++-+-=⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎣⎡-==1000100)()(0)()(010*******0110001000010001000100011000100010001100010000]][][][][[][0230121113131414141410121113131414141413344344221110011011,44,33,22,11,0,0Zc c c c b b b C a X S b C a S C C S S SC C S a b b S X a C b S a C C S S C S S C C c C S S C c b C S a S C c b X Z b a c b C S a S C T T T T T T m m αααα 式中：w w C θcos =，44cos θ=C ，w w S θsin =，44sin θ=S ，ο180=α（5分）图2.搬运机器人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N 9。

（10分） 答：（1）B 轴单独旋转时，B n Z Z Z Z n 141115129=；（2分）（2）T 轴单独旋转时，13Z 、14Z 为行星传动：14131314Z Z n n n n T T-=--013=n ΘT n Z Z Z n 14141314+=∴，（3分）14n 产生诱导运动'9n ：T n Z Z Z Z Z n 1411141312'9)(+=（3分）合成运动T B n Z Z Z Z Z n Z Z Z Z n n N 141114131214111512'999)(++=+=（2分）1. 根据图1所示某车床主传动系统转速图，回答下列问题？ （1）写出其结构式：（2分）（2）写出Ⅲ-Ⅳ轴间变速组的变速范围及（2分） （3）Ⅳ轴变速范围公式及其大小：（2分）（4）找出各轴的计算转速（2分） （5）找出Ⅲ轴上齿轮的计算转速：（2分） 答：（1）结构式：36222312⨯⨯= ； （2分）(2) .1)1(==-p x r ϕΘ（3）2026.11313)12(3)12(6)13(2321=====---ϕϕϕϕr r r R n 或20801600min max ===n n R n ； （2分） （4） 5.19620803.03.0min =⨯==nj R n n 取200r/minⅣ电ⅠⅡⅢ图.某车床主传动系统：：：：：：：：（2分）（5）（2分）2. 求内撑连杆杠杆式夹持器中，夹紧力F N 和驱动力F P 之间的关系式，并讨论该回转型夹持器的特性。