機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)第1章習(xí)題答案

《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》第4版第一章習(xí)題參考答案1-1機(jī)床應(yīng)滿足哪些基本要求？什么是人機(jī)關(guān)系？機(jī)床應(yīng)具有的性能指標(biāo):1、工藝范圍；2、加工精度；3、生產(chǎn)率和自動(dòng)化；4、可靠性；人機(jī)關(guān)系：使機(jī)床符合人的生理和心理特征，實(shí)現(xiàn)人機(jī)環(huán)境高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，為操作者創(chuàng)造一個(gè)安全、舒適、可靠、高效的工作條件；能減輕操作者精神緊張和身體疲勞。機(jī)床的信號(hào)指示系統(tǒng)的顯示方式、顯示器位置等都能使人易于無(wú)誤地接受；機(jī)床的操縱應(yīng)靈活方便，符合人的動(dòng)作習(xí)慣，使操作者從接收信號(hào)到產(chǎn)生動(dòng)作不用經(jīng)過(guò)思考，提高正確操作的速度，不易產(chǎn)生誤操作或故障。機(jī)床造型應(yīng)美觀大方，色彩協(xié)調(diào)，提高作業(yè)舒適度。另外，應(yīng)降低噪聲，減少噪聲污染。1-2機(jī)床設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟是什么？機(jī)床設(shè)計(jì)大致包括總體設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)，零件設(shè)計(jì)，樣機(jī)試制和試驗(yàn)鑒定四個(gè)階段。1-3機(jī)床的總體方案擬定包括什么內(nèi)容？機(jī)床總布局的內(nèi)容和步驟是什么？總體設(shè)計(jì)：1、掌握機(jī)床的設(shè)計(jì)依據(jù)；2、工藝分析；3、總體布局；4、確定主要的技術(shù)參數(shù)機(jī)床總體布局：1、分配機(jī)床運(yùn)動(dòng)；2、選擇傳動(dòng)形式和支承形式；3、安排操縱部位；4、擬定提高動(dòng)剛度的措施。1-4機(jī)床分配運(yùn)動(dòng)的原則是什么？驅(qū)動(dòng)型式如何選擇？機(jī)床運(yùn)動(dòng)的分配應(yīng)掌握四個(gè)原則：1、將運(yùn)動(dòng)分配給質(zhì)量小的零部件；2、運(yùn)動(dòng)分配應(yīng)有利于提高工件的加工精度；3、運(yùn)動(dòng)分配應(yīng)有利于提高運(yùn)動(dòng)部件的剛度；4、運(yùn)動(dòng)分配應(yīng)視工件形狀而定。機(jī)床的主傳動(dòng)按驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型分為交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)又分為單速電動(dòng)機(jī)、雙速電動(dòng)機(jī)及變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。機(jī)床傳動(dòng)的形式有機(jī)械傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)等。機(jī)械傳動(dòng)靠滑移齒輪變速，變速級(jí)數(shù)一般少于30級(jí)，它傳遞功率大，變速范圍較廣，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，工作可靠，廣泛用于通用機(jī)床中，尤其是中小型機(jī)床中。缺點(diǎn)是有相對(duì)轉(zhuǎn)速損失，工作中不能變速。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的迅速發(fā)展，變頻調(diào)速—多楔帶—齒輪傳動(dòng)組合的傳動(dòng)已成為機(jī)床主傳動(dòng)的主導(dǎo)形式。液壓無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)換向沖擊小，易于實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，適用于刨床、拉床、大型矩臺(tái)平面磨床等機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)中。機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)多采用機(jī)械傳動(dòng)（齒輪副、絲杠螺母副、齒輪齒條等）或液壓無(wú)級(jí)傳動(dòng)。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用伺服電動(dòng)機(jī)—齒輪傳動(dòng)—滾珠絲杠副傳動(dòng)。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)具體情況，以滿足使用要求為原則，合理選定。1-5機(jī)床的尺寸參數(shù)包括的哪些參數(shù)？如何確定？機(jī)床的尺寸參數(shù)是指影響機(jī)床加工性能的一些尺寸。主參數(shù)代表機(jī)床的規(guī)格的大小，是最重要的尺寸參數(shù)。另外，機(jī)床尺寸參數(shù)還包括第二主參數(shù)和一些重要的尺寸。1-6怎樣減少機(jī)床的振動(dòng)，減小齒輪的噪聲值？對(duì)來(lái)自機(jī)床外部的振源，最可靠最有效的方法就是隔離振源。應(yīng)盡量使主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與主機(jī)分離，并且采用帶傳動(dòng)（如：平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)等）驅(qū)動(dòng)機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)，避免了電機(jī)振動(dòng)的傳遞。對(duì)無(wú)法隔離的振源（如：立式機(jī)床的電動(dòng)機(jī)）或傳動(dòng)鏈內(nèi)部形成的振源，則應(yīng)：①選擇合理的傳動(dòng)形式（如：采用變頻無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)或雙速電機(jī)），盡量減短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)件個(gè)數(shù)，即減少振動(dòng)源的數(shù)量；②提高傳動(dòng)鏈各傳動(dòng)軸組件，尤其是主軸組件的剛度，提高其固有角頻率；③大傳動(dòng)件應(yīng)作動(dòng)平衡或設(shè)置阻尼機(jī)構(gòu)；④箱體外表面涂刷高阻尼涂層，如機(jī)床膩?zhàn)拥?，增加阻尼比；⑤提高各部件結(jié)合面的表面精度，增強(qiáng)結(jié)合面的局部剛度。自激振動(dòng)，與機(jī)床的阻尼比，特別是主軸組件的阻尼比，刀具以及切削用量，尤其是切削寬度密切相關(guān)。除增大工作部件的阻尼比外，還可調(diào)整切削用量來(lái)避免自激振動(dòng)，使切削穩(wěn)定。減少熱變形最簡(jiǎn)單最有效的方法是隔離熱源。除將電動(dòng)機(jī)盡量與主機(jī)分離外，液壓泵、液壓閥、油箱等應(yīng)與主機(jī)隔離，減少傳給機(jī)床的熱量，從而減小機(jī)床熱變形。加強(qiáng)空氣流通，改善環(huán)境溫度，也是減少熱變形的有效措施之一。不能分離的熱源，應(yīng)采用以下措施：①產(chǎn)生熱量較大的熱源，進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。如切削液冷卻加工部位，壓力潤(rùn)滑油循環(huán)冷卻主軸軸承等。精密機(jī)床可在恒溫下加工；②熱源相對(duì)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，熱變形后中心位置不變。如臥式車床主軸水平位置基本對(duì)稱，機(jī)床溫度升高后，機(jī)床主軸水平位移很??；③改善排屑狀態(tài)。數(shù)控車床的床身導(dǎo)軌傾斜于主軸后上方，使切屑在自重作用下落入下面小車中或切屑輸送機(jī)上，切屑不與床身和導(dǎo)軌副接觸，避免了切屑攜帶的切削熱傳給床身導(dǎo)軌，減少了熱變形。減少齒輪噪聲的措施：①縮短傳動(dòng)鏈，減少傳動(dòng)件的個(gè)數(shù)；②采用小模數(shù)、硬齒面齒輪，降低傳動(dòng)件的線速度。實(shí)踐證明：線速度降低50%，噪聲降低6db；③提高齒輪的精度；④采用增加齒數(shù)、減小壓力角或采用斜齒圓柱齒輪，增加齒輪嚙合的重合度，機(jī)床齒輪的重合度應(yīng)不小于1.3；⑤提高傳動(dòng)件的阻尼比，增加支承組件的剛度。1-7機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)參數(shù)如何確定？等比傳動(dòng)有何優(yōu)點(diǎn)？通用機(jī)床公比選用原則是什么？不同的機(jī)床，對(duì)主運(yùn)動(dòng)參數(shù)的要求不同。專用機(jī)床和組合機(jī)床是為特定工件的某一特定工序而設(shè)計(jì)的，每根主軸只有一種轉(zhuǎn)速，根據(jù)最佳切削速度而定。通用機(jī)床是為適應(yīng)多種工件加工而設(shè)計(jì)的，工藝范圍廣，工件尺寸變化大，主軸需要變速。因此需確定主軸的變速范圍，即最高轉(zhuǎn)速、最低轉(zhuǎn)速。主運(yùn)動(dòng)可采用無(wú)級(jí)變速，也可采用分級(jí)變速。如果采用分級(jí)變速，則還應(yīng)確定轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)。1-8標(biāo)準(zhǔn)公比有哪些，是根據(jù)什么確定的？數(shù)控機(jī)床分級(jí)傳動(dòng)的公比是否為標(biāo)準(zhǔn)值？1.061.121.261.411.581.782公比越小，最大相對(duì)轉(zhuǎn)速損失率Amax就??；但變速范圍也隨之變小，要達(dá)到一定的變速范圍，就必須增加變速組數(shù)目、增加傳動(dòng)副個(gè)數(shù)，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜。對(duì)于中型機(jī)床，公比一般選取1.26或1.41；對(duì)于大型重型機(jī)床，加工時(shí)間長(zhǎng)，公比應(yīng)小一些，一般選取1.26、1.12或1.06；非自動(dòng)化小型機(jī)床，加工時(shí)間小于輔助時(shí)間，轉(zhuǎn)速損失對(duì)機(jī)床勞動(dòng)效率影響不大，為使機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，公比可選大一些，可選擇1.58、1.78，甚至2。專用機(jī)床原則上不變速，但為適應(yīng)技術(shù)進(jìn)步，可作適當(dāng)性能儲(chǔ)備，公比可選擇1.12、1.26。數(shù)控機(jī)床分級(jí)傳動(dòng)的公比不是為標(biāo)準(zhǔn)值。1-9機(jī)床的動(dòng)力參數(shù)如何選擇？數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床的動(dòng)力參數(shù)確定方法有什么不同？1、機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的功率為普通機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的功率根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)速，典型工藝參數(shù)確定。普通機(jī)床主運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，恒速轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速段。數(shù)控機(jī)床主軸電動(dòng)機(jī)既有恒功率轉(zhuǎn)速，又有恒轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速范圍；主運(yùn)動(dòng)功率根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)速、恒功率變速范圍、典型工藝參數(shù)確定。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定：2、普通機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定：⑴進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)合用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，可不單獨(dú)計(jì)算進(jìn)給功率，而是在確定主電動(dòng)機(jī)功率時(shí)引入一個(gè)系數(shù)，機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率為⑵進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中工作進(jìn)給與快速移動(dòng)合用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，快速電動(dòng)機(jī)滿載起動(dòng)，且加速度大，所消耗的功率遠(yuǎn)大于工作進(jìn)給功率，且工作進(jìn)給與快速移動(dòng)不同時(shí)進(jìn)行。所以該電動(dòng)機(jī)功率按快速移動(dòng)功率選取。數(shù)控機(jī)床屬于這類情況。⑶進(jìn)給運(yùn)動(dòng)單獨(dú)使用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)時(shí)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率按下式計(jì)算3.快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定⑴交流異步快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率的確定快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)間短、移動(dòng)部件加速度大。在較短時(shí)間內(nèi)（），使質(zhì)量較大的移動(dòng)部件達(dá)到所需的移動(dòng)速度，電動(dòng)機(jī)一方面要克服移動(dòng)部件和傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性力，使其起動(dòng)并迅速加速；另一方面電動(dòng)機(jī)需克服移動(dòng)部件因移動(dòng)而產(chǎn)生的摩擦力。起動(dòng)過(guò)程中消耗的功率由克服慣性力所需功率和克服摩擦力所需的功率組成。移動(dòng)部件在起動(dòng)過(guò)程中，是勻加速運(yùn)動(dòng)，平均速度是，但由于起動(dòng)時(shí)間短，計(jì)算電動(dòng)機(jī)起動(dòng)功率時(shí)可按最大移動(dòng)速度計(jì)算。當(dāng)移動(dòng)部件達(dá)到所需的移動(dòng)速度后，移動(dòng)部件變?yōu)楹闼龠\(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)僅需克服移動(dòng)部件的摩擦力就能維持其運(yùn)動(dòng)，即快速移動(dòng)時(shí)所消耗的功率為。因此，快速移動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率應(yīng)按起動(dòng)時(shí)所需功率選取，即由于電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于額定轉(zhuǎn)矩，而電動(dòng)機(jī)的功率是按連續(xù)工作狀態(tài)確定的，起動(dòng)功率折算成連續(xù)（額定）功率為⑵伺服電動(dòng)機(jī)選擇：1）進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子由永磁材料制成，是同步型電動(dòng)機(jī)，即只要電磁驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與定子磁場(chǎng)轉(zhuǎn)速相等，且進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度不受切削負(fù)載變化的影響；數(shù)控