【正文】 某數(shù)控車(chē)床主傳動(dòng)系統(tǒng)電 Ⅰ Ⅱ Ⅲφf(shuō)φf(shuō)φf(shuō)x 0z 0ymzmy2x2θ 1z 1x 1θ 2c0c1a2o 0z3y 3c3o 1o 2o 3o m 節(jié)機(jī)器人 7 ????????????????????????????????????????????????? ?????????????????????????? ???????????????1000100001000011000100001000011000000010010000100000010000000001100001000000100010000100001]][][][][][][[][3322222222211111111103332221110,0cZCSaSCCSSCcCSSCCSSCcTTTTTTTTmm???????? 式中： ?90???? ， 11 cos??C ， 22 cos??C ， 11 sin??S ， 22 sin??S （ 7分） ? ?? ?? ?????????????????????????10000][ 0123322223321212112332121211,0 ccaZcSSCaZcCSCSSSCaZcCCCCSCST m（ 3分） 七、手腕（ 10分） 圖示為三自由度的機(jī)械傳動(dòng)手腕的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖，試求當(dāng) S、 B軸不轉(zhuǎn)， T軸以 Tn 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由行星輪 2和 14 自傳運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)出附加的手抓的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 39。7n和手腕俯仰運(yùn)動(dòng) 39。9n 。（ 10 分） 答：（ 1） 當(dāng) S、 B軸不轉(zhuǎn)， T軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，齒輪 2Z 、14Z 為行星齒輪，殼體 10成為行星架，齒輪 2Z 、3Z 、 13Z 、 14Z 連同殼體 10構(gòu)成兩行星輪系， 則行 星輪 2Z 自傳運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)出附加的手抓的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 39。7n ： 2332 ZZnn nnTT ???? 03 ?n? TnZ ZZn2232 ??? ， 2n 產(chǎn)生誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng) 39。7n ： TnZZZ ZZZZn257234639。7 )( ?? ；（ 5分） 8 行星輪 14Z 自傳運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)出 附加的手腕俯仰運(yùn)動(dòng) 39。9n ： 14131314 ZZnn nnTT ???? 013?n? TnZ ZZn14141314 ??? ， 14n 產(chǎn)生誘導(dǎo)運(yùn)動(dòng) 39。9n ： TnZZ ZZZn141114131239。9 )( ?? （ 5分） 八、抓手（ 10分） 求滑槽杠桿式回轉(zhuǎn)型夾持器中，夾緊力 NF 和驅(qū)動(dòng)力 pF 之間的關(guān)系式，并討論該夾持器的特性。（ 10分） 答：（ 1）受力分析如圖所示（ 3分） （ 2）推導(dǎo)計(jì)算 pp FF ??cos2 39。 ； ?cos239。 pp FF ? bFaF Np ??cos39。 ； ?? 239。 c os2c os b aFb aFF ppN ?? （ 5分） （ 3） 討論該夾持器的特性：在驅(qū)動(dòng)力 pF 一定時(shí)， ? 增大，則夾緊力 NF 將增大，但這將加大桿 2（ 活塞桿）的行程和滑槽的長(zhǎng)度。導(dǎo)致結(jié)構(gòu)尺寸加大。 （ 2分） α 9 《機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)》模擬試題 2 參考答案 一、選擇（ 10 分，每小題 1 分） 1．采用“消滅一切浪費(fèi)”和“不斷完善”，以最優(yōu)的質(zhì)量和最低成本的產(chǎn)品提供給市場(chǎng)，這種制造模式被稱為 [ B ]。 A. “傳統(tǒng)模式” B. “精益生產(chǎn)” C. “敏捷制造” D. “并行工程” 2．借助模具對(duì)板料施加外力，迫使材料按模具形狀、尺寸進(jìn)行剪裁和塑性變形，得到要求的金屬板制件的設(shè)備，稱為 [ B ]。 A. 擠壓機(jī) B. 沖壓機(jī) C. 軋制機(jī) D. 鍛造機(jī) 3．一組功能、工作原理和結(jié)構(gòu)相同，而尺寸和性能參數(shù)不同的產(chǎn)品，稱為 [ A ]。 A. 縱系列產(chǎn)品 B. 橫系列產(chǎn)品 C. 跨系列產(chǎn)品 D. 基型產(chǎn)品 4．機(jī)床定位部件運(yùn)動(dòng)達(dá)到規(guī)定位置的精度，稱為 [ D ]。 A. 幾何精度 B. 運(yùn)動(dòng)精度 C. 傳動(dòng)精度 D. 定位精度 5．為了降低導(dǎo)軌面的壓力，減少摩差阻力，提高導(dǎo)軌的耐磨性和低速運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性，應(yīng)選 [ B ]。 A. 滑動(dòng)導(dǎo)軌 B. 卸荷導(dǎo)軌 C. 滾動(dòng)導(dǎo)軌 D. 動(dòng)壓導(dǎo)軌 6．一個(gè)四自由度圓柱坐標(biāo)型搬運(yùn)機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)功能式為 [ C ]。 A. MO // 4321 ???? B. MZO // 321 ??? C. MZXO // 21 ?? D. MXYZO // ? 7．在 ＡＧＶ的導(dǎo)向系統(tǒng)中裝有陀螺儀，該導(dǎo)航方式稱為 [ B ]。 B. 慣性導(dǎo)航 D. 激光導(dǎo)航 8．適應(yīng)中等轉(zhuǎn)速和切削負(fù)載較大，要求剛度高的機(jī)床主軸軸承配置形式應(yīng)選擇 [ B ]。 B. 剛度型 D. 抗振型 9．銑床進(jìn)給量的單位為 [ C ]。 /每轉(zhuǎn) B. 毫米 /沖程 /分鐘 D. 轉(zhuǎn) /分鐘 10．要求導(dǎo)軌可以承受較大的顛覆力矩，高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便，應(yīng)選 [ C ]。 A. 矩形導(dǎo)軌 B. 三角形導(dǎo)軌 C. 燕尾形導(dǎo)軌 D. 圓柱形導(dǎo)軌 二、填空（ 20 分，每小題 1 分） 1． 當(dāng)前提高制造生產(chǎn)能力的決定因素不再是勞動(dòng)力和 ______資本 _______的 密集積累 。 10 2．機(jī)械制造裝備的精密化成為普遍的發(fā)展趨勢(shì)，從微米級(jí)發(fā)展到亞微米級(jí)，乃至 _____納米級(jí) _____。 3．升降臺(tái)銑床的主參數(shù)是工作臺(tái)工作面的 ____寬度 ______。 4．任何一個(gè)表面都可以看成一條曲線（或直線）沿著另一條曲線（或直線）運(yùn)動(dòng)的軌跡。這兩條曲線（或直線）稱為該表面的 ______發(fā)生線 _____。 5．把聽(tīng)閾作 為基準(zhǔn)聲壓，用相對(duì)量的對(duì)數(shù)值表示，稱之為聲壓級(jí) Lp（ dB），其表達(dá)式為 ____ Lp = 20 lg（ p / p0 ） ___。 6． 機(jī)床抗振性是指機(jī)床在 ____交變載荷 ____作用下，抵抗變形的能力。 7． 當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，主動(dòng)件勻速運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)件往往出現(xiàn)明顯的速度不均勻的跳躍式運(yùn)動(dòng)，即時(shí)走時(shí)停或者時(shí)塊時(shí)慢的現(xiàn)象。這種現(xiàn)象稱為 ______爬行 _______ 。 8． 設(shè)計(jì)機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，為避免從動(dòng)齒輪尺寸過(guò)大，一般限制直齒圓柱齒輪的最小傳動(dòng)比 ____ 4/1min ?主u ____， 為避免擴(kuò)大傳動(dòng)誤差，限制最大傳動(dòng)比 2max ?主u 。 9． 滾動(dòng)軸承的預(yù)緊力分為三級(jí)，輕預(yù)緊適用于高速主軸，中預(yù)緊適用于中、低速主軸， __重 ___預(yù)緊適用于分度主軸。 10． 角接觸球軸承及圓錐滾子軸承有泵油效應(yīng)，潤(rùn)滑油必須由 ____小口 ____進(jìn)入。 11． 工作空間是指工業(yè)機(jī)器人正常運(yùn)行時(shí)， _____手腕 ______參考點(diǎn) 能在空間活動(dòng)的最大范圍。 12． 額定負(fù)載是指在機(jī)器人規(guī)定的性能范圍內(nèi)， ___機(jī)械接口 __處所能承受負(fù)載的允許值。 13． 在末端執(zhí)行器上的參考點(diǎn) P 相對(duì)于基座坐標(biāo)系 的速度，可通過(guò)相應(yīng) ___位置 __變量對(duì)時(shí)間的微分而得到。 14． 機(jī)床主參數(shù)是代表機(jī)床 規(guī)格 大小及反映機(jī)床最大 ____工作能力 ____的一種參數(shù)。 15． 系列化設(shè)計(jì)應(yīng)遵循“產(chǎn)品 系列化 、零部件 ___通用化 ___、標(biāo)準(zhǔn)化”原則，簡(jiǎn)稱“三化”原則。 16． 主軸組件的精度保持性是指 長(zhǎng)期 保持其 ___原始制造精度 ___的能力。 17． 卸荷系數(shù) α H 表示導(dǎo)軌 __卸荷量 ____的大小，由 WNH FF /?? 式確定。 18． 機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)類(lèi)型特征，用它的結(jié)構(gòu) 坐標(biāo) 形式和 ___自由度 ____數(shù)表示。 19． 工 業(yè)機(jī)器人額定速度是指工業(yè)機(jī)器人在 額定負(fù)載 、勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械接口中心的 ____最大速度 _____。 20． 各種類(lèi)型機(jī)床對(duì)溫升都有一定限制，如普通機(jī)床，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下允許溫升為_(kāi)___30~40℃ _____。 三、問(wèn)答（ 15 分，每小題 3 分） 1． 試述機(jī)床的基本參數(shù)包括哪些內(nèi)容？ 答：（ 1）尺寸參數(shù)：指機(jī)床主要結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)，通常包括與被加工零件有關(guān)的尺寸；標(biāo)準(zhǔn)化工具或夾具安裝面尺寸。 （ 1 分） （ 2）運(yùn)動(dòng)參數(shù)：機(jī)床執(zhí)行件如主軸、工件安裝部件（工作臺(tái)）的運(yùn)動(dòng)速度。（ 1 分） （ 3）動(dòng)力參數(shù)：包括機(jī)床驅(qū)動(dòng)的各種電動(dòng)機(jī) 的功率或轉(zhuǎn)矩。（ 1 分） 2． 非接觸式刀具識(shí)別裝置有何特點(diǎn)？常用哪兩種識(shí)別法？ 答： 1 非接觸式刀具識(shí)別裝置 沒(méi)有機(jī)械直接接觸，因而無(wú)磨損、無(wú)噪聲、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快，適用于高速、換刀頻繁的工作場(chǎng)合。（ 2 分） 2 常用 的 種識(shí)別 方 法 為：磁性識(shí)別法和光電識(shí)別法。（ 1 分） 3． 試述 SK 型懸掛式鏈條與 HP 型套筒式鏈條組成刀庫(kù)的形式有何不同？ 11 答：（ 1） SK 型懸掛式鏈條 組成的刀庫(kù)，只能是“外轉(zhuǎn)型”，故當(dāng)?shù)稁?kù)為方形時(shí)，就不能充分利用中間空間；（ 1 分） （ 2） HP 型套筒式鏈條組成 的 刀庫(kù) ，再刀套“內(nèi)轉(zhuǎn)”時(shí)，不發(fā)生刀套之間的干涉 ；（ 1 分） （ 3）故刀庫(kù)空間利用率比懸掛式高（ 1 分） 4． 主軸變速箱設(shè)計(jì)中，為什么要遵循“前多后少”的原則？（ 3 分） 答：（ 1）主變速傳動(dòng)系統(tǒng)從電動(dòng)機(jī)到主軸，通常為降速傳動(dòng)。接近電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較高，根據(jù)公式 nNM 9550? 可知，傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩 M 較小，尺寸小些； （ 1 分） （ 2）反之，靠近主軸的傳動(dòng)件轉(zhuǎn)速較低，傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，尺寸較大。 （ 1 分） （ 3）因此，在擬定主變速系統(tǒng)時(shí)，盡可能將傳動(dòng)副較多的變速組安排在前面，將傳動(dòng)副較少的變速組安排在后面，使主變速傳動(dòng)系統(tǒng)中更多的傳動(dòng)件在高速范圍 內(nèi)工作，尺寸小些，以便節(jié)省變速箱的造價(jià)，減少變速箱的外形尺寸。 （ 1 分） 5． 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，擴(kuò)大變速范圍的方法有哪些？（ 3 分） 答：（ 1）增加變速組；是擴(kuò)大變速范圍最簡(jiǎn)單的方法，但增加的變速組的級(jí)比指數(shù)不得不小于理論值，導(dǎo)致部分轉(zhuǎn)速重復(fù)。 （ 2）采用背輪機(jī)構(gòu) 高速直連傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)使背輪脫開(kāi)，以減少空載功率損失、噪聲和發(fā)熱及避免超速現(xiàn)象。 （ 3）采用雙公比的傳動(dòng)系統(tǒng) （ 4）采用分支傳動(dòng) 注：答對(duì) 3 個(gè)即滿分 四、分析推導(dǎo)（ 12 分，每小題 4 分） 1． 試述主軸液體靜壓滑動(dòng)軸承的工作原理。 （ 4分 ） 答：（ 1） 當(dāng)有外載荷 F 向下作用時(shí)，軸徑失去平衡，沿載荷方向偏移一個(gè)微小位移 e。油腔 3 間隙減小，即 ehh ??3 間隙液阻增大，流量減小，節(jié)流器 3T 的壓力降減少，因供油壓力 sp 是定值，故油腔壓力 3p 隨著增大； （ 2分 ） （ 2）同理，上油腔 1 間隙增大，即 ehh ??1