《汽车制造装备设计》章节试题答案

习题与思考题作业1P12,

2、

3、5；P52,

1、

2、

4、6第1章绪论

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？答柔性化精密化自动化机电一体化节材节能符合工业工程要求符合绿色工程要求

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？答组合机床专用机床较刚性，仅适用于某零件的谋道工序加工（可以调整）普通机床适用性强，如果辅之夹具、工装则具有一定的柔性数控机床:高柔性只要改变程序，即可加工不同的零件加工中心柔性更高，多工位多工序加工FMS柔性好能自动完成整个零件加工柔性化有俩重含义产品机构柔性化和功能柔性化数控机床、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，实现混流加工组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工

5.我国人口多，劳动力资源比较丰富，目前尚有不少下岗人员没有安排工作，实现自动化与更多地提供就业机会之间是否存在矛盾，为什么？第章机械制造装备设计方法

21.机械制造装备设计有哪些类型它们的本质区别是什么？答类型创新设计、变型设计和模块设计区别采用创新设计方法不断推出崭新的产品，是企业市场竞争中取胜的必要的条件；变形设计和模块设计是在基型和模块系统的基础上进行的，而基型和模块系统也是采用创新设计方法完成的

2.创新设计的步骤是什么？为什么应重视需求分析和可行性论证？

428.试从0=

1.26,z=18级变速机构的各种传动方案中选出其最佳方案，并写出结构式，画出转速图已知0=

1.26,z=18n_1600R=+\=

50.85；=I.2617=

50.79n max—

31.5n.解1）根据公式尺〃=0/7求出变速范围凡2得出结构式18=3X2X2X2-113663确定各级转速根据公式%.+1=%0；或查表表3-3可得126=

1.06・ni=rimin=

31.5r/min；n=Ri cp=40r/min；n=n^=50r/min；232n=n p=63r/min；n=n p=80r/min；n=n cp=100r/min；435465ri7=n60=125r/min；n=np=160r/min；n=n g=200r/min；s798n=n p=250r/min；nu=n cp=315r/min；ni=nn cp=400r/min；109102ni3=ni2cp=500r/min；n=n^=630r/min；ni5=n cp=800r/min；H l3Hri6=ni50=1000r/min；n=n p=1250r/min；ni=ni^=1600r/min；[7[687补充题

1、设计一个普通卧式车床的主传动系统从结构及工艺考虑，要求12级机械有级变速,其中从低到高第8级转速为400r/min,主轴的计算转速为100r/min试完成下述内容1确定主轴转速公比；2根据等比数列，确定主轴各级转速；3求出机床主轴的变速范围;

（4）写出三个不同的结构式；

（5）确定一个合理的结构式，并说明理由；

（6）拟定一个合理的转速图并计算基本组、第一扩大组的各传动比解:1）确定主轴转速公比8；根据公式ri_4001f-得:4400=min”=；则有〃min=代入”计=%in400守400….44得:0-^=4004；则有IOO=4OO0-4；0得:0=

1.412）确定各级转速:400rii=几min=~T~-

35.5r/min；n=n cp=50r/min；n3=r28=71r/min；2l0n=n cp=100r/min n；=n p=140r/min；n=n p=200r/min；435465n7=n60=28O r/min；n=n/=400r/min；n=n p=560r/min；8798nio=n p=800r/min；n—n p=1120r/minni；2—Hu cp=1600r/min；9n[3）主轴的变速范围:F

73.8Rn=P=

43.8；或已矢口:z=8；n=400r/min；n计二lOOr/min84）三个不同的结构式:12=3X23X26；12=2X3X2；12=2X2X31261245）合理的结构式12=31义23义266）一个合理的转速图并计算基本组、第一扩大组的各传动比基本组；u=乙=_^=

0.5；^=-^=—^=

0.36=_L=_L=O.71UP

1.41261236J34141第一扩大组以]=0=

1.41;以，=，_=

0.5P~

2、一个等比数列为LOO

1.

121.

251.

401.

601.

802.

002.

242.

502.

803.

153.

554.

004.

505.

005.

606.

307.

108.

009.00拟定一个普通卧式车床的主传动系统，已知电动机转速为1450r/min,=

1.26,Z=18,ni=

31.5r/min,完成下列内容⑴计算转速范围；⑵写出主轴各级转速；⑶写出一个合理的结构式，并说明其合理性；⑷绘制一个合理的转速图；⑸计算主轴的计算转速主传动系统的计算公式1变速范围R〃，公比0和级数Z的关系式==Z-西鸣+]〃min Y怆92各级转速的关系式%=九min”】；任意两级转速之间的关系勺+1=njP3传动副数Q与各变速组的级比指数的一般表达式Z=PaxJPbxQPcXc义……EK4各变速组的变速范围表达式KaA.»=1,2,…，力；各变速组的变速范围一般表达式；Rj SR=〃miz/最后扩大传动系变速范围Rj=»2主传动各变速组的最大变速范围为Rj ax=＜10de.m az x\/m主max，8A〃主min%z5主轴计算转速九计二〃min03中型通用机床

1.现代机械制造业的物流系统应具备哪些功能物流系统有哪些组成环节？答现代机械制造业的物流系统应具备哪些功能机械制造业物流系统的组成环节有单机供料装置、生产线（自动线）输送系统（连续输送装置）和柔性物流系统（柔性输送装置）1）单机供料装置包括有储料器、隔料器、上料器、输料槽和定位装置2）自动线连续输送系统带式输送系统、链式输送系统、步伐式输送系统、辐子式输送系统、随行夹具输送系统等3）柔性物流系统（柔性输送装置）自动小车，工业机器人和自动化仓库

2.什么叫机械加工生产线？区分不同类型机械加工生产线的主要依据是什么？它与机械加工自动线有何区别？答机械加工生产线是指为实现零件的机械加工工艺过程，以机床为主要设备再配以相应的输送装置与辅助装置，并按工件的加工工艺顺序排列而成的生产作业线机械加工生产线由加工装备、工艺装备、输送装备、辅助装备和控制系统组成机械加工自动线是指由一组用自动控制装置、自动加工设备和自动输送系统联系在一起的，以一定生产节拍和工艺顺序自动完成预定加工内容的生产作业线区分不同类型机械加工生产线的主要主要取决于工件的生产类型和工件的加工要求答创新设计的步骤；

（1）对产品市场的调研和预测

（2）明确产品的创新设计任务

（3）对产品规划和方案设计

（4）技术设计和工艺设计重视需求分析产品设计是为了满足市场需求，而市场的需求往往又是不具体的，甚至是不可能实现的需求分析的任务是使这些需求具体化和恰到好处，明确了设计任务的需求；重视可行性论证通过调查和预测后，对产品开发中的重大问题应进行充分的技术经济伦镇，判断是否可行，即产品的可行性分析可以看出，可行性分析目前已发展为一套系统的科学方法，是进行产品立项必不可少的一项依据

4.哪些产品宜采用系列化设计方法，为什么？有哪些优缺点？答系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列优点1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量5）为开展变型设计提供技术基础缺点用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的需求另一方面有些功能还可能冗余

6.哪些产品宜采用模块化设计方法，为什么？有哪些优缺点？答

（1）方式批量大；

（2）或是大多数功能段需要用到的部件；⑶结构大都相同或相似的产品以上三类产品宜模块化设计优缺点⑴不会出现相同或相似结构的产品在不同设备以及不同时间段上不一致；⑵减少重复设计；⑶可以批量生产或提前库存，缩短交货期；4模块化后产品可以不断升级，不断优化设计以及加工人员的对产品的认识；⑸形成模块化后的产品，可以设计标准化、工艺标准化、历程标准化、加工工装刀具标准化、供应商以及外协方标准化⑹缺点，对于部分产品，如小型产品或低端产品成本会增加；作业、、、、、、2P297-231,67814161720第章机床夹具设计

36.何谓定位误差定位误差是由哪些因素引起的？答1工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起的加工误差21＞基准不重合带来的定位误差2＞间隙引起的定位误差

7.夹紧与定位有何区别对夹紧装置的基本要求有哪些？答区别定位是使工件在夹具中占有某个确定的正确的加工位置，定位不考虑力的影响夹紧是将工件夹牢，工件在外力作用下被夹紧了，并不代表工件所有的自由度都被限制了基本要求夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位；工件和夹具的变形在允许的范围内；夹紧机构必须可靠；操作安全省力、迅速，符合习惯；自动化程度适应生产纲领

8.设计夹紧机构时，对夹紧力的三要素有何要求？答1＞方向夹紧力应保证定位准确可靠，夹紧力的方向应有利于减少夹紧力；2＞作用点应能保持工件定位稳固而不引起工件偏转，应使夹紧变形小;3〉大小夹紧的大小必须恰当，类比计算

14.在图5-79a所示零件上铳键槽，要求保证尺寸542］4n及对称度现有三种定位方案，分别如图5-79b、c、d所示已知内、外圆的同轴度误差为

0.02mm,其余参数见图示试计算三种方案的定位误差，并从中选出最优方案

16.指出图5-81中各定位、夹紧方案及结构设计中不正确的地方，并提出改进意见

17.阶梯轴工件的定位如图5-82所示，欲钻孔0,保证尺寸A试计算工序尺寸A的定位误差

20.工件装夹如图5-85所示，欲在06O±O.01mm的圆柱工件上铳一平面，保证尺寸h=25±

0.05mm已知90°的V型块所确定的标准工件60mm的中心距安装面为45士

0.003mm,塞尺厚o度S=3±

0.002mm试求

①当保证对刀误差为h公差

0.1mm的三分之一时，夹具上安装对刀块的高度H应为多少

②工件的定位误差为多少？作业、、、、、3P334,23581011第章物流系统设计

52.物流系统的组成环节有哪些物流系统应满足哪些要求？答1物流系统的结构一般分为水平式和垂直式水平式生产企业物流系统由供应物流子系统、生产物流子系统和销售物流子系统组成；垂直式生产企业物流系统一般由管理层、控制层和执行层组成2a.连续性和流畅性；b.平行性与交叉性；c.比例性和协调性；d.均衡性与节奏性；e.准时性；f.柔性和适应性

3.物流系统布置方案包括什么内容？答1物流设备与搬运距离要相匹配；2物流设备与物流量要相匹配；3物流设备可靠性要好；4选择物流设备时要考虑物流系统的可扩展性

5.机床上料装置应具有哪些特点有哪些基本组成？答1＞特点1上料所消耗的时间应尽可能少，以缩短辅助时间和提高生产率；2上料平稳，尽量减少冲击，避免送料挡块等送料机件过早地损坏；3上料装置的构造应尽可能简单，工作可靠，以避免因夹紧位置不正确或送料长度不足等原因产生废品或发生事故；4上料装置应有一定的适用范围对于棒料上料机构应能根据加工工件的直径和长度进行调整，件料上料机构应能适应一定尺寸范围内结构相似的工件；5满足工件的一些特殊要求，例如用机器人搬运一些轻薄零件或易碎的零件时，机器人手爪部分应采用较软的材料和自行调整握紧力的大小，以免被夹持工件变形和破碎2》组成1料仓式上料装置的组成料仓、隔料器、上料器、上料杆、下料杆等部分2料斗式上料装置的组成装料机构由料斗、搅动器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、减速器等组成储料机构由隔料器、上料器等组成

8.目前机床间工件传输装置有哪几种各适用于哪些场合？答答1托盘及托盘交换器，多用于柔性化自动生产线，也可起到小型中间储料库的作用，以补偿随机、非同步生产的节拍差异；2随行夹具，适用于结构形状较复杂而缺少可靠运输基面的工件或质地较软的有色金属工件的传输；3各种传送装置，常见的有滚道式、带式、悬挂式等多种，多用于物料的暂存和缓冲；4有轨运输小车，适用于运送尺寸和质量均较大的托盘或随行夹具，且运输路线固定不变的生产系统；5无轨运输小车，适用于沿既定的引导路径行驶，并在准确位置进行自动装卸的全自动生产系统；6随行工作台站，用于生产中的过渡和缓冲

10.试述无轨自动运输小车的工作原理和适用场合答1工作原理运行过程中，AGV首先必须获得任务指令，即目的工位的导向板标号,作为终点位置，同时还需得到当前位置，作为起始位置随后，车载机调用路径规划算法计算出最佳的行走路径，并存储路径上所要依次经过的站点位置完成路径规划后，AGV不断查询已存入车载计算机的工作路线信息，确定参考位置，再与传感器检验到的实际位置相比较，实现运行导引最后，由运动控制运算器给出驱动电动机或导向电动机的调节量，实现闭环控制运行中，AGV每经过一个工位，地址导向板都给出相应的信息，到达终点后调用定位程序，实现准确停车定位2适用于沿既定的引导路径行驶，并在准确位置进行自动装卸的全自动生产系统

11.自动化仓库的构成和作用是什么？试述其运行过程答组成储存结构、货物存储机、输送设备以及控制设备作用实时动态库存信息的准确查询、数据处理节省人力、物力、仓储空间，提高作业效率,减少浪费运行过程1堆垛机停在巷道起始位置，待入库的货物已放置在出入库装卸站上，由堆垛机的货叉将其取到装卸托盘上2计算机控制堆垛机在巷道行走，装卸托盘沿堆垛机铅直导轨升降，自动寻址向存入仓位进行3装卸托盘到达存入仓库前，即图中第四列第四层，装卸托盘上的货叉将托盘上的货物送进存入仓位4堆垛机进行到第五列第二层，到达调出仓位，货叉将该仓位中的货物取出，放在装卸托盘上5堆垛机带着取出的货物返回起始位置，货叉将货物从装卸托盘送到出入库装卸站重复上述动作，直至暂无货物调入调出的指令，堆垛机就近停在某一位置待命作业、、、、、、4P366〜367,12468912第章机械加工生产线总体设计

61.什么叫机械加工生产线它由哪几个基本组成部分它与机械加工自动线有何区别？答机械加工生产线是指为实现零件的机械加工工艺过程，以机床为主要设备再配以相应的输送装置与辅助装置，并按工件的加工工艺顺序排列而成的生产作业线机械加工生产线由加工装备、工艺装备、输送装备、辅助装备和控制系统组成机械加工自动线是指由一组用自动控制装置、自动加工设备和自动输送系统联系在一起的，以一定生产节拍和工艺顺序自动完成预定加工内容的生产作业线

2.区分不同类型机械加工生产线的主要依据是什么？答区分不同类型机械加工生产线的主要主要取决于工件的生产类型和工件的加工要求

4.在拟定机械加工生产线工艺方案时应着重考虑那些方面的问题，如何解决这些问题？答1）工件工艺基准选择2）工件输送基准的选择3）生产线工艺流程的拟定4）选择合理的切削用量

6.什么叫机床负荷率生产线的机床平均负荷率应为多少生产线的机床负荷率与生产线的生产率有何关系？

8.什么叫专用机床专用机床与通用机床有何区别？

9.在专用机床设计中，“四图一卡”是指哪些图和表各起什么作用？

12.设计生产线的布局形式时应主要考虑哪些因素常见的生产线布局型式有哪些？第章金属切削机床设计4作业、、、、、5P191〜192,

39122127283.机床设计的基本理论有哪些其定义、原理、要求如何？答任何一个表面都可以看成是一条曲线（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，前者称为母线，后者称为导线而加工表面的发生线是通过刀具切削刃与工件接触并产生相对运动而形成的

9.机床的运动功能有哪些？答

1、操作面板它是操作人员与数控装置进行信息交流的工具

2、控制介质与输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介输入输出设备是CNC系统与外部设备进行交互装置交互的信息通常是零件加工程序即将编制好的记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统或将调试好了的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的控制介质上

3、CNC装置（CNC单元）组成计算机系统、位置控制板、PLC接口板，通讯接口板、特殊功能模块以及相应的控制软件作用根据输入的零件加工程序进行相应的处理（如运动轨迹处理、机床输入输出处理等），然后输出控制命令到相应的执行部件（伺服单元、驱动装置和PLC等），所有这些工作是由CNC装置内硬件和软件协调配合，合理组织，使整个系统有条不紊地进行工作的CNC装置是CNC系统的核心

4、伺服单元、驱动装置和测量装置伺服单元和驱动装置主轴伺服驱动装置和主轴电机进给伺服驱动装置和进给电机测量装置位置和速度测量装置以实现进给伺服系统的闭环控制作用保证灵敏、准确地跟踪CNC装置指令进给运动指令实现零件加工的成形运动（速度和位置控制）主轴运动指令，实现零件加工的切削运动（速度控制）

5、PLC、机床I/O电路和装置PLC（Programmable LogicController）用于完成与逻辑运算有关顺序动作的I/O控制，它由硬件和软件组成；机床I/O电路和装置实现I/O控制的执行部件（由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路；功能接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床相应的开关动作接受操作面板和机床侧的I/O信号，送给CNC装置，经其处理后，输出指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作

12.机床运动功能方案设计的方法及步骤如何？答1＞工艺分析对所设计的机床的工艺范围进行分析（普通机床，加工对象为工件群，选几个典型工件进行分析）选择确定加工方法（同一个表面有多种加工方法）2》选取坐标系坐标系的规定用直角坐标系，沿X、Y、Z轴的直线运动符号及运动量仍用X、Y、Z表示，绕X、Y、Z轴的退转运动用A、B、C表示，其运动量用a、B、丫表示3》写出机床运动功能式方法左边写工件W、右边写刀具T、中间写运动，按运动顺序排列，用“/”分开4＞画出机床运动功能图运动功能图是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，是机床传动系统设计的依据5＞绘制机床传动原理图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,不表示运动之间的传动关系传动原理图表示动力源与执行件，不同执行件之间的运动及传动的关系图

21.机床的运动参数如何确定驱动方式如何选择数控机床与普通机床确定方法有什么不同答1＞主运动参数退转式主运动的机床其主运动参数为主轴转速

①最低nmin和最高nmax转速的确定

②主轴转速的合理排列

③标准公比小值和标准转速数列

④公比的选用

⑤变速范围Rn,公比”和级数Z的关系2＞进给量的确定3＞变速形式与驱动方式选择驱动方式电动机驱动、液压驱动驱动方式的选择主要是根据机床的变速形式和运动特性要求来确定的数控机床一般采用伺服电动机无机变速形式其他机床多采用有级变速形式或无极与有级变速的组合形式

27.某机床主轴转速n=100~1120r/min,转速级数z=8,电动机转速n电=1440r/mm,试设计该机床主传动系，包括拟定结构式和转速图，画出主传动系图

28.试从夕=

1.26,z=18级变速机构的各种传动方案中选出其最佳方案，并写出结构式，画出转速图和传动系图

29.某机床主轴转速n=1001120r/min,转速级数z=8,电动机转速n电=1440r/mm,试〜设计该机床主传动系，包括拟定结构式和转速图已矢口n=100r/min,n=1120r/min,n电=1440r/mm,z=8min max解1确定转速公比cp=守%=z-D区”==V

11.2=

1.41F V1002结构式8=21X22X24z—1ni=n=100r/min；n=rii=100X

1.41^140r/min；min2n=np=140X

1.41^200r/min；n，i=n/=200X

1.41^280r/min；323n=n/=280X

1.41^400r/min；n=np=400X

1.41^560r/min；54653计算各级转速巩=Hmin；%+1=n=np=560X

1.41^800r/min；n=np=800X

1.41^1120r/min；76s7。