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第一章习题与答案1、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、柔性制造系统的柔化程度，其柔性表现在哪里？答：柔性化有两重含义，即产品结构柔性化和功能柔性化。其中产品结构柔性化是指产品设计时采用模块化设计方法和机电一体化技术，只需对结构做少量重组和修改，或修改软件，就可以快速地推出满足市场需求的、具有不同功能的新产品。功能柔性化是指只需进行少量调整或修改软件，就可以方便的改变产品或系统的运行功能，以满足不同的加工需要。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。1.要实现机械制造装备的柔性化，不一定非要采用柔性制造单元或系统，组合机床及其组合成的生产线也可以设计成具有一定的柔性，完成一些批量较大、工艺要求较高的工件；2.普通机床可加工不同尺寸和形状的工件；3.数控机床具有较高的柔性化程度，由单主轴发展成具有两根主轴，又在此基础上增设附加控制轴C轴控制功能。4.加工中心拥有较高的柔性化程度，体现如自动换刀等；5.柔性制造系统也拥有很高的柔性化程度，不同工件可以同时上线，实现混流加工。2、哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？应该遵循哪四化原则？答：各规格产品具有相同的功能结构和相似的结构形式。为了缩短产品的设计、制造周期，降低成本，保证和提高产品的质量。产品系列化、零部件通用化、标准化、结构典型化。3、机床夹具的作用是什么？有哪些要求？答：作用：1.保证加工精度；2.提高生产效率；3.扩大机床使用范围；4.减轻人工的劳动强度，保证安全。要求：1.保证加工精度；2.夹具的总体方案应与生产纲领相适应；3.安全、方便、减轻劳动强度；4.排屑顺畅；5.机床夹具应有良好的强度、刚度和工艺性。4、机床夹具的组成成分有哪些？那些不可缺少？答：1.定位元件及定位装置；2.夹紧原件及夹紧装置；3.夹具体；4.动力装置；5.导向及对刀元件；6.其他元件及装置。前三项不可缺少。5、什么是爬行现象？消除爬行现象都有哪些措施？答：当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，从动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式运动，即时走时停或快或慢得现象，这种在低速运动时产生的运动不平稳称为爬行。措施：1.减少静动摩擦系数之差；2.提高传动机构刚度；3.降低移动件质量。6、导轨的功用是什么？承受载荷和导向。直线运动导轨的截面形状：矩形、三角形、燕尾形、圆柱形。7、主变速传动系设计的一般原则是什么？答：1.传动副前多后少；2.传动顺序与扩大顺序相一致（前密后疏）；3.变速组的降速前慢后快，中间轴转速不宜超过电机转速。8、机械制造装备设计可分为：创新设计、变型设计、模块化设计三大类。创新设计：从无到有变型设计：常采用适应型和变参数型设计方法。两种方法都是在原有基础上，适应性设计：通过改变更换部分部件或结构9、机械制造装备如何分类？答：加工装备、工艺装备、仓储传送装备和辅助装备。10、机械制造装备一般功能要求有哪些？答：机械制造装备应满足的一般功能包括：1、加工精度方面的要求；2、强度、刚度和抗震性方面的要求；3、加工稳定性方面的要求；4、耐用度方面的要求；5、技术经济方面的要求。11、如何提高支承件的静刚度和固有频率？答：根据支承件受力情况，合理的选择支承件的材料、截面形状、尺寸和壁厚，合理的布置肋板和肋条，以提高结构整体和局部的抗弯刚度和抗扭刚度；可以用有限元方法进行定量分析，以便在较小量下得到较高的静刚度和固有频率；在刚度不变的前提下，减小质量可以提高支承件的固有频率，改善支承件间的接触刚度以及支承件与地基连接处的刚度。12、支承件的形状：箱型类、板块类、梁类。13、主轴部件主支承常用滚动轴承有哪些？答：1.角接触球轴承（极限转速较高）；2.双列短圆柱滚子轴承（可调整径向间隙和预紧）；3.圆锥滚子轴承（发热较多）；5.双向推力角接触球轴承（允许的极限转速比推力球轴承高）。14、典型的主轴轴承配置形式及其特点？答：1.速度型：主轴前后轴承都采用角接触球轴承。有良好的高速性能，但承载能力较小。2.刚度型：前轴承采用双列圆柱滚子轴承承受径向载荷，60°角接触双列推力球轴承承受轴向载荷，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。适用于中等转速和切削负载较大、要求刚度高的机床。3.刚度速度型：前轴承采用三联角接触球轴承，后轴承采用双列圆柱滚子轴承。外侧的两个角接触球轴承大口朝向主轴工作端，承受主要方向的轴向力；第三个角接触球轴承则通过轴套与外侧的两个轴承背靠背配套，使三联角接触球轴承有一个较大的支撑跨距，以提高承受颠覆力矩的刚度。15、扩大传动系变速范围的方法有哪些？答：1.增加变速组；2.采用背轮机构；3.采用双公比的传动系；4.采用分支传动。16、主传动系的传动方式主要有两种：集中传动方式和分离传动方式。17、机床振动分为：受迫振动、自激振动和自由振动。18、机床精度分为：1.几何精度；2.运动精度；3.传动精度；4.定位精度和重复定位精度；5.工作精度；6.精度保持性。19、什么是机床运动功能式？答：运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线、回转）、功能（主运动、进给运动、非成型运动）及排列顺序，是描述机床运动功能最简洁的表达式。20、机床设计方法是什么？对于柔性制造系统FMS而言，“以机床为主的系统设计”和“以系统为主的机床设计”有何不同？答：机床设计方法是根据其设计类型而定的。通用机床采用系列化设计方法；系列中基型产品属于创新设计类型；其他属变形设计类型。有些机床如组合机床属组合设计类型。“以机床为主设计系统”是根据现有机床的特点来设计FMS；而“以系统为主设计机床”则是在机床设计时就要考虑它如何更好地适应FMS等先进的制造系统的要求。21、实现自动化的方法从初级到高级依次为：凸轮控制、程序控制、数字控制和适应控制等。22、机械制造装备创新设计有那几个阶段？答：经过产品规划、方案设计、技术设计和施工设计等四个阶段。第二、三章习题与答案1、机床设计的主要内容及步骤是什么？1、确定结构原理方案a、用途b、生产率c、性能指标d、主要参数e、驱动方式f、结构原理g、成本及生产周期2、总体设计a、总体设计的内容运动功能设计、基本参数设计、传动系统设计、总体机构布局设计、控制系统设计b、总体方案综合评价与选择c、总体方案的设计修或优化3、机构设计4、工艺设计5、机床整机综合评价6、定型设计2、机床设计的基本理论有哪些？其定义、原理、要求如何？1、机床的运动学原理定义：研究、分析和实现机床期望的加工功能所需的运动配置原理：通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的尺寸和精度的几何形状2、精度定义：机床的精度包括几何精度、传动精度、运动精度、定位和重复定位精度、工作精度和精度保持性等3、刚度定义:机床刚度指机床系统抵抗变形的能力。4、抗振性定义：机床抗振性指机床在交变载荷作用下，抵抗变形的能力。5、热变形产生原因：机床工作时受到内部热源（如电动机、液压系统，机械磨擦副，切削热）和外部热源（如环境温度，周围热源辐射等）的影响，使机床各部分温度发生变化，因不同的材料的热膨胀系数不同，机床各部分的变形不同，导致机床产生热变形。6、噪声噪声：机床工作时产生各种不同的振动，这些不同频率，不同振幅的振动将产生不同频率、不同强度的声音，这些声音无规律地组合在一起即成为噪声。7、低速运动平稳性爬行：机床上有些运动部件，需要作低速或微小位移。当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式运动，即：时走时停，时快时慢的现象——爬行。3、机床系列型谱的含义是什么？机床系列型谱就是综合地表明机床产品规格参数的系列性与机构相似性的表。4、机床的基本工作原理是什么？通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件具有要求的尺寸和精度的几何形状。5、工件表面的形成原理是什么？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和工件接触并发生相对运动而形成的。6、工件表面发生线的形成方法有哪些？发生线的形成的四种方法：轨迹法（描述法）、成形法（仿形法）、相切法（旋切法）、展成法（创成法）。7、工件表面的形成方法是什么？是母线形成方法和导线形成方法的组合。因此，加工表面形成所需的刀具与工件之间的相对运动也是形成母线和导线所需相对运动的组合。8、机床的主运动与形状创成运动关系如何？进给运动与形状创成运动的关系如何？成形运动：完成一个表面的加工所必需的最基本的运动成形运动分为：1、主要运动：它是切除加工表面上多余的金属材料的主要运动，运动速度高2、形状创形运动：它的功能是用来形成工件加工表面的发生线。当形状创形运动中不包含主运动“形状创形运动”与“进给运动”两词等价；当形状创形运动中包含主运动“形状创形运动”与“成形运动”两词等价。9、机床上复合运动、内联系传动链、运动轴的联动的含义及关系如何？复合运动：与其它运动之间有严格的运动关系。内联系传动链：传动链的两个末端件的转角或位移量之间如果有严格的比例关系要求，这样的传动链称为内联系传动链运动轴的联动：各运动轴之间由一定的比例关系实现共同运动关系：对机械传动的机床来说，复合运动是通过内联系传动系来实现的。对于数控机床，复合运动是通过运动轴的联动来实现的10、机床运动功能法案设计的方法及步骤如何？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轴的迴转运动用A、B、C表示，其运动量用α、β、γ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。11、数控机床的坐标系如何选取？数控机床的坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系，规定直角坐标X、Y、Z三者的关系及其正方向用右手定则制定。标准规定：平行于主轴的坐标轴为Z轴，取刀具远离工件的方向为正向（+Z），X轴为水平方向，且垂直于Z轴。12、机床运动功能式和运动功能图表达的含义是什么？运动功能式表示机床的运动个数、形式（直线运动X、Y、Z或迴转运动A、B、C）、功能（主运动p、进给运动f、非成形运动a）及排列顺序。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13、虚拟轴机床的原理是什么？有哪些特点？虚拟轴机床又称并联机床,实质上是机器人技术和机床技术相结合的产物。特点：1、优点：比刚度高、响应速度快及运动精度高。2.缺点：运动空间小、空间可转角度（灵活性）小、开放性差。14、机床的传动原理如何表现？它与机床运动功能图的区别是什么？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。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。15、机床运动分配式的含义是什么？运动功能分配设计是确定运动功能式中“接地”的位置，用“·”符号表示，“·”符号左侧的运动由工件完成，右侧的运动由刀具完成。机床的运动功能式中添加上“·”接地符号后，称为运动分配式。16、机床总体结构概略设计过程大致如何？①确定末端执行件的概略形状与尺寸。②设计末端执行件与其相邻的下一个功能部件的结合部的形式，概略尺寸选择并确定导轨的类型及尺寸。③根据导轨接合部的设计结果和该运动的行程尺寸，同时考虑部件的刚度要求，确定下一个功能部件（即滑台侧）的概略形状与尺寸。④重复上述过程，直到基础支承件（底座、立柱、床身等）设计完毕。⑤若要进