机械制造习题.doc

第一章 习题与思考题：
1． 为什麽机械制造装备在国民经济发展中占有重要作用？
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，为什麽？
3． 柔性化指的是什麽？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？
4． 机械制造装备的精密度越来越高，也就是说新造出来的机械制造装备要比制造它用的现有机械制造装备精度要高，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？
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，为什麽？
6． 机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什麽好处？
7． 对机械制造装备进行现代化改造的主要内容有哪些？
8． 工业工程指的是什麽？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的要求？

第二章习题与思考题：
1. 机械制造装备设计有哪些类型？它们的本质区别是什麽？
2. 创新设计的步骤是什麽？为什麽应重视需求分析和可行性论证？
3. 你能以一个实际例子说明功能结构的建立、原理解的寻求和初步设计方案的形成过程。
4. 哪些产品宜采用系列化设计方法，为什麽？有哪些优缺点？
5. 系列化设计时主参数系列公比的选取原则是什麽？公比选得过大或过小会带来哪些问题？
6. 哪些产品宜采用模块化设计方法，为什麽？有哪些优缺点？
7. 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，哪些评价方法较为重要？为什麽？
8. 有些方案的技术评价较高。但经济评价一般或不好，有些方案可能是相反的情况，如何对这些方案进行综合评价？
9. 可靠性指的是什麽？有哪些可靠性衡量指标，它们之间有哪些数值上的联系？
10. 从系统设计的角度，如何提高产品的可靠性？
11. 在机械制造装备设计中用到哪些人机工程学的概念和方法，解决了什麽问题？
12. 举例说明为什麽机械加工工艺性的评价应依据制造厂的生产条件，没有一个绝对的标准？
第三章 思考题与习题：
1. 机床设计应满足哪些基本要求，其理由是什么？
2. 机床设计的主要内容及步骤是什么？
3. 机床设计的基本理论有哪些？其定义、原理、要求如何？
4. 机床系列型谱的含义是什么？
5. 机床的基本工作原理是什么？
6. 工件表面的形成原理是什么？
7. 工件表面发生线的形成方法有哪些？
8. 工件表面的形成方法是什么？
9. 机床的运动功能有哪些？
10. 机床的主运动与形状创成运动的关系如何？进给运动与形状创成运动的关系如何？
11. 机床上的复合运动、内联系传动链、运动轴的联动的含义及关系如何？
12. 机床运动功能方案设计的方法及步骤如何？
13. 数控机床的坐标系如何选取？
14. 机床的运动功能式和运动功能图表达的含义是什么？
15. 虚拟轴机床的原理是什么？有哪些特点？
16. 分析图3-14所示各种机床的运动功能图，说明各个运动的所属类型、作用及工件加工表面的形成方法。
17. 机床的传动原理如何表示？它与机床运动功能图的区别是什么？
18. 机床运动分配式的含义是什么？
19. 机床总体结构概略设计过程大致如何？
20. 机床的主参数及尺寸参数根据什么确定？
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？
22. 机床的动力参数如何确定？数控机床与普通机床的确定方法有什么不同？
23. 机床主传动系都有那些类型？由那些部分组成
24. 什么是传动组的级比和级比指数？常规变速传动系的各传动组的级比指数有什么规律性？
25. 什么是传动组的变速范围？各传动组的变速范围之间有什么关系？
26. 某车床的主轴转速为n＝40～1800 r/min ，公比＝1.41，电动机的转速n电＝1440 r/min ，试拟定结构式，转速图；确定齿轮齿数，带轮直径，验算转速误差；画出主传动系图。
27. 某机床主轴转速n＝100～1120 r/min，转速级数z＝8，电动机转速n电＝1440 r/min ，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＝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. 用于成批生产的车床，主轴转速n电＝45～500 r/min ，为简化机构采用双速电动机，n电＝720/1440 r/min ，试画出该机床的转速图和传动系图。
30. 试将图3－19所示的背轮机构合理化，使轴Ⅲ高速旋转时背轮轴脱开。
31. 求下图所示的车床各轴、各齿轮的计算转速。

图3－175 习题附图1

（摘自原书P.192，图168）

32． 求下图中各齿轮、各轴的计算转速。

图3－176 习题附图2

（摘自原书P.192，图169）

33． 某数控车床，主轴最高转速nmax＝4000 r/min ，最低转速nmin＝40 r/min ，计算转速nj＝160 r/min ，采用直流电动机，电动机功率n电＝15 kw ，电动机的额定转速为nd＝1500 r/min ，最高转速为4500 r/min ，试设计分级变速箱的传动系，画出其转速图和功率特性图，以及主传动系图。
34． 数控机床主传动系设计有那些特点？
35． 进给传动系设计要能满足的基本要求是什么？
36． 试述进给传动与主传动相比较，有那些不同的特点？
37． 进给伺服系的驱动部件有那几种类型？其特点和应用范围？
38． 试述滚珠丝杠螺母机构的特点，其支承方式有那几种？
39． 主轴部件应满足那些基本要求？
40． 主轴轴向定位方式有那几种？各有什么特点？适用场合。
41． 试述主轴静压轴承的工作原理。
42． 试分析下图所示三种主轴轴承的配置型式的特点和适用场合。

图3－177 习题附图3

（摘自原书P.193，图170）

43． 按下图主轴部件说明轴向力如何传递？间隙如何调整？

图3－178 习题附图4

（摘自原书P.193，图171）

44． 试检查下图所示主轴部件有否错误。如有，请指出错在那里？应怎样改正？用另画的正确简图表示。
图3－179 习题附图5

（摘自原书P.193，图172）

45． 试设计一主轴部件，前支承用两个圆锥滚子轴承承受径向力和双向轴向力，后支承用一个双列圆柱滚子轴承，画出前后支承部分的结构简图。
46． 有一卧式车床，电动机功率为5.5kw，主轴部件采用三支承结构，以前中为主。前中支承各采用一个2007100系列轴承，后支承采用一个200系列轴承。主轴孔径为52mm，前端悬伸为100mm。试初选主轴轴径和跨距的尺寸，和轴承的精度等级。
47． 在支承件设计中，支承件应满足那些基本要求？
48． 支承件常用的材料有那些？有什么特点？
49． 根据什么原则选择支承件的截面形状，如何布置支承件上的筋板和筋条？
50． 提高支承件结构刚度和动态性能有那些措施？
51． 导轨设计中应满足那些要求？
52． 镶条和压板有什么作用？
53． 导轨的卸荷方式有那几种？各有什么特点？
54． 提高弹簧耐磨性有那些措施？
55． 数控机床的刀架和卧式车床的刀架有什么不同？为什么？
56． 机床刀架自动换刀装置应满足什么要求？
57． 何谓端面齿盘定位？有何特点？
58． 加工中心的自动换刀装置包括些什么？
59． 刀库驱动电动机选择的依据有那些？
60． 机床控制系统有几种分类方法？是如何进行分类的？
61． 一般机床控制系统由哪几部分组成？
62． 简述数控机床开环和闭环伺服系统的工作原理。

13. 工业产品造型设计的重要性体现在什麽地方？与一般艺术品的造型设计有何共性和差别？
14. 设计过程中遵守标准化原则的重要意义是什麽，以及如何贯彻设计的标准化？
第四章 思考题与习题：
1． 工业机器人的定义是什么？操作机的定义是什么？
2． 工业机器人由哪几部分组成？并比较它与数控机床组成的区别。
3． 工业机器人的基本功能和基本工作原理是什么？它与机床主要有何相同和不同之处？
4． 工业机器人的结构类型有哪几类？各种类型的特点如何？
5． 如何选择和确定机器人的坐标系？分析图4-5所示的PUMA机器人的坐标系是如何确定的？
6． 机器人的自由度表示什么？它与机床中的轴数与原动件是否相等？
7． 工业机器人的设计内容与步骤大致如何？
8． 机器人的运动如何用齐次坐标变换来表示？
9． 工业机器人的位姿的含义是什么？
10． 如何用作业动作功能要求来描述机器人位姿？
11． 如何用关节运动来描述机器人的位姿？
12． 什么是机器人正运动学解析？可以用来解决什么问题？
13． 确定机器人的工作空间有哪些方法？图4-11所示的机器人工作空间是如何确定的？
14． 什么是机器人的逆运动学解析？它可以用来解决什么问题？
15． 机器人构件的运动速度、角速度、加速度、角加速度分析方法的基本思路是什么？
16． 进行机器人静力分析的目的是什么？分析方法的基本思路是什么？
17． 进行机器人动力分析的目的是什么？分析方法的基本思路是什么？
18． 机器人正动力学和逆动力学解析分别用来解决什么问题？
19． 谐波减速器的工作原理是什么？特点是什么？了解在机器人设计中的一些典型用法。
20． 机器人的驱动方式有哪些？如何选用？
21． 机器人手臂的设计要求是什么？了解一些典型的机器人手臂工作原理结构及特点。
22． 机器人机座设计要求是什么？
23． 机器人手腕的设计要求是什么？了解一些典型的机器人手腕工作原理、结构、及特点。
24． 手腕的诱导运动的含义是什么？诱导运动的存在对什么有影响？
25． 机器人末端执行器应满足的要求是什么？了解一些典型的机器人末端执行件的工作原理、结构及特点。
26． 了解工业机器人控制系统的基本组成。
27． 什么是关节伺服控制？特点是什么？
28． 什么是坐标伺服控制？特点是什么？
29． 了解工业机器人自适应控制的基本概念。
30． 了解工业机器人力控制的基本概念及控制方法的思路。
31． 什么是智能机器人？
32． 了解机器人视觉系统的基本组成。
33． 在机械制造系统中工业机器人的选择与布局设计原则是什么？
34． 了解工业机器人在柔性加工系统、装配系统、焊接、喷漆及极限作业中的应用例子。
第五章 思考题与习题：
1. 机床夹具的作用是什麽？有那些要求？
2. 机床夹具的组成有那些部分？
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？
4. 试分析图5－7中a、c、e方案为什麽属过定位？如何改进的？尚存在什麽问题？
5. 确定夹具的定位方案时，要考虑那些方面的要求？
6. 何谓定位误差？定位误差是由那些因素引起的？
7. 夹紧与定位有何区别？对夹紧装置的基本要求有那些？
8. 设计夹紧机构时，对夹紧力的三要素有河要求？
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？
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？
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？
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 习题12附图

（摘自原书P.298，图5－77）
13. 图5－78中图a工件是过球心钻一孔；图b是加工齿坯两端面，要求保证尺寸A及两端面与孔的垂直度；图c在小轴上铣槽，保证尺寸H和L；图d过轴心钻通孔，保证尺寸L；图e在支座零件上加工两孔，保证尺寸A和H。
试分析图5－78所列加工零件所必须限制的自由度；选择定位基准和定位元件，在图中示意画出；确定夹紧力的作用点和方向，在图中示意画出。
图5－78 习题13附图

（摘自原书P.299，图5－78）

14. 在图5－79a所示零件上铣键槽，要求保证尺寸，及对称度。现有三种定位方案，分别如图5－79b、c和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。
图5－79 习题14附图

（摘自原书P.299，图5－79）

15. 图5－80所示齿轮坯的内孔和外孔已加工合格，即，。现在插床上用调整法加工内键槽，要求保证尺寸mm。忽略内孔与外圆同轴度误差，试计算该定位方案能否满足加工要求？若不能满足，应如何改进？
图5－80 习题15附图

（摘自原书P.299，图5－80）

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

（摘自原书P.300，图5－81）

17. 阶梯轴工件的定位如图5－81所示，欲钻孔O，保证尺寸A。试计算工序尺寸A的定位误差。
图5－82 习题17附图

摘自原书P.300，图5－82）

18. 工件的定位如图5－83所示，加工C面，要求C面与O1O2平行。工件一端圆柱d1用120°V型块定位，另一端d2定位在支承钉上。已知，，中心距为。试计算其定位误差。
图5－83 习题18附图

（摘自原书P.300，图5－83）

19. 图5－84所示为柴油机顶柱套筒铣槽工序的定位简图。已知，，，，。试计算该定位方案能否满足加工的槽与两孔中心连线间成角度α＝45°±10ˊ的要求。
图5－84 习题19附图

（摘自原书P.300，图5－84）

20. 工件装夹如图5－85所示，欲在φ60±0.01mm的圆柱工件上铣一平面，保证尺寸h＝25±0.05mm。已知90°V型块所确定的标准工件(φ60mm)的中心距安装面为45±0.003mm，塞尺厚度S＝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？
图5－85 习题20附图

（摘自原书P.301，图5－85）

21. 夹紧装置如图5－86所示。如外力Q＝150N，L＝150mm，螺杆为M12×1.75，D＝40mm，d1＝10mm，l1＝l2＝100mm，斜楔楔角α＝30°，各处摩擦系数为μ＝0.1，轴d处的摩擦损耗按效率η＝0.95计算。试计算夹紧力W等于多少？

有关数据如下：M12螺纹的中径d0＝10.86mm，螺纹开角α＝2°56ˊ，三角螺纹摩擦角6°34ˊ,D右端面与支承板间的当量摩擦半径rˊ＝14mm。
图5－86 习题21附图

（摘自原书P.301，图5－86）

22. 图5－87所示钻模用于加工图a所示工件的两个孔。试指出该钻模设计中的不当之处，并提出改进意见。
图5－87 习题22附图

（摘自原书P.301，图5－87）

23. 图5－88所示拔叉零件，材料为QT40－17，毛坯为精铸件，生产批量为2000件。工件上24 H7孔及其两端面已加工好，接着要卧铣叉口两侧面和钻M8－6H螺纹底孔。任选其中一道工序，试设计该工序的夹具。
图5－88 习题23附图

（摘自原书P.302，图5－88）

第六章习题与思考题
1. 试述物流系统设计的重要意义。
2. 物流系统的组成环节有哪些？物流系统设计时应满足哪些要求？
3. 料仓式和料斗式上料装置、上下料机械手各适用于什么场合？
4. 料仓式装置和料斗式上料装置的基本组成及其根本区别是什么？
5. 振动式上料装置的工作原理是什么？
6. 目前机床间工件传输装置有哪几种？各适用于哪些场合？
7. 为什么要采用随行夹具？随行夹具的三种返回方式各有什么特点？
8. 常见的辊道式输送装置有哪些？其特点是什么？
9. 试述自动导引小车的工作原理、基本构成、导航方式和适用场合。
10. AGV的自动转向方式有哪几种？特点是什么？
11. 自动化仓库的基本类型有哪些？其应用特点是什么？
12. 堆垛机货叉的工作原理是什么？
13. 自动化仓库的工作原理是什么？
14. 工厂总体物流系统设计的基本步骤是什么？应注意那些设计原则？
15. 车间物流设计的原则是什么？
16. 物流搬运装备的选择原则是什么？

第七章 习题与思考题
1．什么是制造系统?　它有哪些类型？
2．什么是机械加工自动线？它的主要布局形式有哪些？
3．设计自动线考虑的主要因素和设计原则是什么？
4．简述自动线的设计内容和流程。
5．在拟定自动线工艺方案时应着重考虑哪些方面的问题？如何解决这些问题？
6．简述柔性制造系统的概念，组成及类型。
7．柔性制造系统的规划内容、目标及影响因素是什么？
8．柔性制造系统对机床的配置要求是什么？
9．柔性制造系统总体设计应注意哪些问题？
10．FMS各独立工位及其配置原则是什么？