机械制造装备设计李庆余孟广耀考试复习总结资料

机械制造装备的组成：加工设备、工艺装备、工件输送装备、辅助装备。第一章金属切削机床的总体设计1.总体设计包括：掌握机床的设计依据、工艺分析、总体布局、确定主要的技术参数。2.提高动刚度的措施：（1）提高抗振性能（2）减小热变形（3）降低噪声3.机床的总体布局：机床运动分配的四个原则：1）将运动分配给质量最小的零部件；2）运动分配应有利于提高工件的加工精度3）运动分配应有利于提高运动部件的刚度4）运动分配应视工件形状而定4.尺寸参数：是指影响机床加工性能的一些尺寸。5.尺寸参数包括：主参数如车床的主参数是工件的最大加工尺寸。第二主参数是主参数的补充，如卧式车床的第二主参数为最大加工工件长度。其他重要尺寸。6.最低转速和最高转速的求法：maxmin1000mindvnminmax1000maxdvnminmaxRnnn1.主轴转速数列呈等比数列的原因：设计简单，使用方便，最大相对转速损失率相等。2.简化设计：如果机床的主轴转速数列是等比的，这个数列可分解成几个等比数列的乘积，每个子数列就是变速组。3.级比：是两相邻的转速或两相邻的传动比之比。4.级比指数：各因子数列的级比是公比的整数次幂，幂指数成为级比指数。5.等比数列转速的转速通式；1-1jnjn;相对转速损失率；%100nn-Ajn6.最大相对转速损失率：%100)1-1(nn-1nn-A1jj1jj1maxjn7.运动参数：主轴转速的合理排列Rn=按照等比数列排列原因1）简化设计2）使用方便，最大相对转速损失率相等标准公比原则：1=2原因1）转速从N1到NMAX依次递增，故2）由于公比越大，最大相对转速损失率AMAX就越大，对机床劳动生产率影响就越大，需加以限制，我们按规定AMAX=50%所以1=28.公比选用原则：公比越小，最大相对转速损失率就小，但变速范围也随之变小。中型机床，公比1.26或1.41；大型重型机床，公比1.26、1.12、1.41；非自动化小型机床，公比1.58、1.78、2；专用机床原则上不变速，可选1.12、1.26第二章机床的传动设计1.例2-4某摇臂钻床的主轴转速范围为n=25~2000r/min，公比=1.26,主轴转速级数Z=16，试确定该传动系统。解：该钻床的变速范围是80252000R需要的理论转速级数为16201lg80lg'Z采用混合公比传动，大公比格数为41620'x，为偶数，且小于8，则该钻床的结构为84241222216按前密后疏的原则8542222216结构图如图2-12所示。混合公比传动与单回曲结构相结合，能产生极大的变速范围，如12962222324第三变速组c为变形基本组，大公比格数为8，第四变速组d为单回曲机构，其变速范围为129020335.62388124R1.转速图的组成：一点三线；转速点，主轴转速线、传动轴线、传动线。2.结构网：只表示传动比的相对关系，而不表示传动轴转速值大小的线图。3.结构式：各变速组的传动副数的乘积等于主轴转速级数Z，将这一关系按传动顺序写出数学式，级比指数写在该变速组传动副数的右下角就形成结构式。4.级比规律：第一变速组的级比指数为1，是基本组，第二变速组的级比指数等于基本组的传动副数，是第一扩大组；第三变速组的级比指数等于基本组与第一扩大组传动副数的乘积，是第二扩大组。这种关系成为级比规律。5.极限传动比、极限变速范围原则：一般限制最小传动比为Imin≥1/4；直齿轮的最大传动比Imax≤2；斜齿圆柱齿轮的最大传动比Imax≤2.5；直齿轮变速组的极限变速范围是r=2×4=8,；斜齿圆柱齿轮变速组的极限变速范围为r=2.5×4=106.三个原则：前多后少前缓后急前密后疏7.双速电动机是动力源，必须为第一变速组但级比是2，除可为混合公比传动系统中的变型基本组外，不可能是常规传动系统的基本组，只能作为第一扩大组。由于2≈1.263≈1.412，所以传动系统的公比采用1.26时基本组的传动副数为3；公比为1.41时传动副数为2。8.计算转速nj：主轴或其他传动件传递全部功率的最低转速。主轴的计算转速为min/90min/5.315.3131312131rrnnZj（以图2—1为例）9.三联滑移齿轮顺利啮合的条件：Z3-Z2≥4滑移的最大齿轮与次大齿轮的齿数差不小于4。10.齿轮轴向布置原则：滑移齿轮机构中，必须当一对齿轮副完全脱离啮合后，另一对齿轮才能进入啮合；为避免滑移齿轮与固定的小齿轮齿顶相撞，三联滑移齿轮的最大、次大齿轮齿数差应不小于4；为减少轴向长度，采用窄式排列，滑移齿轮应装在主动轴上，以减少滑移齿轮的质量，易于操纵。11.一个变速组中齿轮的轴向布置：窄式排列，宽式排列，亚宽式排列。12.相邻两个变速组齿轮的轴向排列：并行排列，交错排列，公用齿轮传动结构。13.提高传动精度的措施：尽量缩短传动链；使尽量多的传动路线采用先缓后急的降速传动且末端传动组件要有较高的制造精度、支撑刚度，必要时采用矫正机构；升速传动，尤其是传动比大的升速传动，传动件的制造精度应高一些，传动轴组件应具有较高的支撑刚度；传动链应有较高的刚度，减少受受载后的弯曲变形。第三章机床主要部件设计1.主轴的结构及材料的选择：阶梯形空心轴2.主轴轴向定位，推力轴承配置形式的种类及特点（简图）P64：a)前端定位推理轴承安装在前轴承内侧，前支撑结构复杂，受力大，升温高，主轴受热膨胀向后伸长，对主轴前端位置影响较小适用于数控机床；b)后端定位前支撑结构简单，无轴向力影响，升温低，但主轴受热膨胀向前伸长，主轴前段轴向误差大适用于普通机床；c)两端定位推力轴承安装在前后两支承内侧，前支承发热较小，两推力轴承之间的主轴受热膨胀时会产生弯曲影响机床精度，适用于钻床。3.支撑轴的结构设计：1）在满足工艺要求前提下，应尽量减小壁厚2）承受一个方向弯矩为主的支撑件，其截面形状应为矩形；承受弯扭组合作用的支撑件，截面形状为方形；承受纯扭矩的支撑件，其截面应为圆环形3）应尽量把支撑件做成封闭形状4.提高支撑件静刚度的措施：1）隔板和加强肋：联接外壁之间的内壁称为隔板，又称肋板隔板的作用是将局部载荷传递给其他壁板，从而使整个支撑件能比较均匀的承受载荷；加强肋的主要用途是加强局部刚度和减少薄壁震动2）支撑件开孔后的刚度补偿3）提高接触刚度5.导轨设计：需限制运动轨迹外的五个自由度功用：支持并引导运动部件沿一定的轨迹运动还承受其支撑的运动部件和工件或刀具的质量及切削力三角形和矩形导轨的组合兼有导向性好、制造方便和刚度高的优点应满足的要求1）导向精度2）精度保持性3）刚度4）低速运动平稳性5）结构简单，工艺性好6.导轨间隙的调整：1）辅助导轨副间隙调整，用压板2）矩形导轨和燕尾形导轨的间隙调整，用镶条来调整侧面间隙7.爬行现象：爬行是一种摩擦自激振动，原因是摩擦面上动摩擦因数小于静摩擦因数，且动摩擦因数随滑移速度的增加而减小以及传动系统的弹性变形8.措施：减少静动摩擦因数之差，改变动摩擦因数随速度变化的特性，提高传动系统的刚性，尽量减少动导轨及工作台的质量9.滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法种类和特点：1）垫片调隙式构造简单、可靠性好、刚度高以及装卸方便，但调整复杂；螺纹调隙式结构紧凑，调整方便，但双螺母调整间隙不很精确；齿差调隙式调整精确，但结构尺寸大，调整装配比较复杂。2）单螺母结构调整（增大钢球直径）第四章组合机床设计组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。1.组合机床的分类：分为大型组合机床和小型组合机床（台面宽度250mm）大型组合机床（台面宽度B=250mm）按配置分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床、转塔式组合机床。单工位组合机床分为卧式、立式、倾斜式和复合式2.通用部件的分类：按通用部件在组合机床上的使用可分为动力部件、支承部件、输送部件、控制部件、辅助部件。组合机床的特点：1）只加工一种或数种工件的特定工序2）工艺范围窄，主要技术参数已知3）工艺方案一旦确定，也就确定了结构布局3.组合机床的总体设计：1）制定工艺方案2）确定组合机床的配置形式和结构方案3）三图一卡的编制4.制定工艺方案的基本原则：1）选择合适、可靠的工艺方法；2）粗、精加工要合理安排；3）工序集中的原则；4）定位基准及加紧点的选择原则。5.三图一卡的工作内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸图、编制生产率计算卡。6.通用主轴：通用主轴分为钻削类主轴和攻螺纹主轴两种钻削类主轴：根据与刀具的联系方式，多轴箱主轴又分为浮动主轴和刚性主轴。浮动主轴在多轴箱前盖外的悬伸长度为75mm（立式主轴为60mm），因而称为短主轴。刚性主轴：在多轴箱前盖外的悬伸长度大于75mm（立式主轴大于60mm），因而称为长主轴。攻螺纹主轴材料一般为40Cr钢，热处理C42，用滚针轴承的主轴材料为20Cr钢，热处理S0.5～1，C59。7.多轴箱传动的特点：针对某零件的特定工序恒定加工，传动链短；多主轴同时加工，传动链分支多。8.拟定多周迅传动系统的基本方法：先把主轴分为几组，把每组主轴轴心组成的多边形外接圆圆心上设置传动轴；然后在传动轴轴心组成的多边形的外接圆圆心上设置中心传动轴，把最后的中心传动轴与动力箱的驱动轴联接起来。这就是“从主轴的布置开始，最后引到驱动轴上”。第五章专用刀具设计1.成形车刀的类型（沿工件径向进给）：平体成形车刀、棱体成形车刀、圆体成形车刀。2.成形车刀的前角和后角：成形车刀必须有合理的前角和后角才能有效的工作。前角和后角规定在垂直于工件轴线的假定工作平面内测量，并且以切削刃上最外缘点（该点称为切削刃的基点，与工件轴线等高）的前角和后角作为标注，分别用符号γｆ和αｆ表示。成形车刀的前角后角是通过刀具的正确制造和正确安装形成的。3.棱体成形车刀的前角和后角：制造时将前刀面和后刀面的夹角磨成90°－（γｆ＋αｆ）角，只要将刀体倾斜αｆ角，即能形成所需前后角。4.圆体成行车刀的前角和后角：制造时，使它的前刀面距其中心为h，安装时，再将刀具中心O2高于工件中心H，同时使切削刃上最外点与工件轴线等高，即可形成所需前后角，h=Rsin（γｆ＋αｆ），H=Rsinαｆ。5.越远离刀尖前角γｆ越小，后角αｆ越大。6.产生双曲线误差的原因：用成形车刀加工圆锥表面时会产生双曲线误差。7.减小双曲线误差的措施：1）减小成型车刀的前角值2）加工圆锥表面的成型车刀尽量选用棱体成型车刀