篇一：《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案
《机械制造装备设计》关慧贞第三版课后习题答案
1-1 为什么说机械制造装备在国民经济发展中起着重要的作用？
制造业是国民经济发展的支柱产业，也是科技技术发展的载体及使其转化为规模生产力的工具和桥梁。装备制造业是一个国家综合制造能力的集中表现，重大装备研制能力是衡量一个国家工业化水平和综合国力的重要标准。 1-2 机械制造装备与其他工业化装备相比，特别强调应满足哪些要求？为什么？
柔性化 精密化 自动化 机电一体化 节材节能 符合工业工程要求 符合绿色工程要求
1-3 柔性化指的是什么？试分析组合机床、普通机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的柔性化程度。其柔性表现在哪里？
柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。
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。在柔性制造系统中，不同工件可以同时上线，实现混流加工。组合机床其柔性表现在机床可进行调整以满足不同工件的加工。 1-7 对机械制造装备如何进行分类？
加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。
工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。 仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。 辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。
1-9 机械制造装备设计有哪些类型？他们的本质区别是什么？
类型：创新设计、变型设计和模块设计
1-12 哪些产品宜采用系列化设计方法？为什么？有哪些优缺点?
系列化设计方法是在设计的某一类产品中，选择功能、结构和尺寸等方面较典型产品为基型，运用结构典型化、零部件通用化、标准化的原则，设计出其他各种尺寸参数的产品，构成产品的基型系列。 优点：1）用较少品种规格的产品满足市场较大范围的需求。
2）可以减少设计工作量，提高设计质量，减少产品开发的风险，缩短产品的研制周期。 3）可以压缩工艺装备的数量和种类，有助于缩短产品的研制周期，降低生产成本。 4）零备件的种类少，系列中的产品结构相似，便于进行产品的维修，改善售后服务质量。 5）为开展变型设计提供技术基础
缺点：用户只能在系类型谱内有限的品种规格中选择所需的产品，选到的产品，一方面其性能参数和功能特性不一定最符合用户的需求。另一方面有些功能还可能冗余。
1-15 设计的评价方法很多，结合机械制造装备设计，指出哪些评价方法极为重要，为什么？
技术经济评价 可靠性评价 人机工程学评价 结构工艺性评价 产品造型评价 标准化评价 2-1 机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么?
工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠性、造型与色彩 2-4机床系列型谱的含义是什么？
为了以最少的品种规格，满足尽可能多用户的不同需求，通常是按照该类机床的主参数标准，先确定一种用途最广、需要量较少的机床系列作为“基型系列”，在这系列的基础上，根据用户的需求派生出若干种变型机床，形成“变型系列”。“基型”和“变型”构成了机床的“系类型谱”。
2-5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，由刀具切除工件加工表面多余的金属材料，使工件具有要求的几何形状和尺寸。 2-7 工件表面发生线的形成方法有哪些？
轨迹法、成形法、相切法、展成法
2-20 机床的主参数及尺寸参数根据什么确定？
通用机床的主参数和主参数系列国家已制订标准，设计时可根据市场的需求在主参数系列标准中选用相近的数值。专用机床的主参数是以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示，一般也参照类似的通用机床主参数系列选取。 2-23 机床主传动系都有哪些类型？由哪些部分组成？
按驱动主传动的电动机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动
按传动装置类型：机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合 按变速的连续性：分极变速传动、无极变速传动
主传动系一般由动力源（如电动机）、变速装置及执行件（如主轴、刀架、工作台），以及开停、换向和制动机构等部分
组成。
26、某车床的主轴转速n=40~1800r/min ，公比?
/min，试拟定结构式，转速图；确定?1.41电动机的转速n电?1440
齿轮的齿数、带轮的直径；演算转速误差；画出主传动系统图。 解：
该主轴的变速范围为: Rn
?
nmax1800
??45 nmin40
根据变速范围、公比可求变速的级数
Z?
lgRnlg45?1??1?12 lglg1.41
拟定结构式
级数为12的传动副数为2或3的传动方案有以下几种：
12?21?22?34 12?31?23?26 12?21?32?26 12?21?34?22 12?31?26?23 12?21?26?32 12?22?21?34 12?23?31?26 12?32?21?26 12?22?34?21 12?23?26?31 12?32?26?21 12?34?21?22 12?26?23?31 12?26?21?32 12?34?22?21 12?26?31?23 12?26?32?21
根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定
12?31?23?26
作转速图如下：
查表可获得12级转速为 40、56、80、112、160、224、315、450、630、900、1250、1800
电
1440r/min
I II III IV
1800r/min 1250 900 630 450 315 224 160 112 80 56 40
u主max??2?1.412?2
?2 符合要求
u主min???4?1.41?4?1/4
最后扩大组的变速范围：Ri
?1/4符合要求
??xi(Pi?1)?1.416(2?1)?8符合要求
带轮的直径计算（因功率参数等不详仅举例说明）：查表取小带轮的基准直径为125mm 则大带轮直径d2
?id1(1??) ?取0.015 d2?id1(1??)?1.6?125?(1?0.015)?197mm
查表取大带轮的基准直径为200mm
齿轮齿数的确定：I II 轴之间的传动副共有3对 传动比为 1:1 1:1.411:2 如果采用模数相同的标准齿轮， 则三对传动副的齿轮和相同 查表可得Sz取Sz
?....，60，72，84，96，....
?72 可以确定 三个传动副的齿数为
1440r/min
1800r/min 1250 900 630 450 315 224 160 112 80 56 40
1：1传动副 3636 1：1.41传动副 30 42 1：2传动副 2448
同理可确定II III 轴的齿数和取 84 1：1传动副齿数取 4242 1：2.82传动副齿数取2262 III IV之间的传动副齿数和取 90 2：1的传动副齿数取 60 30 1：4的传动副齿数取 18 72
转速误差的计算
主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算
n实际?n电?
理论转速 实际转速 转速误差率（%）
1 40 1.70
d1
(1??)?U1U2U3 d2
2 56 0.31
3 80 1.70
4 112 1.06
5 160 1.06
6 224 1.06
7 315 0.14
8 450 0.14
9 630 0.14
10 900 1.5
11 1250 1.31
12 1800 1.5
39.32 56.17 78.64 110.81 158.30 221.63 314.56 449.38 629.13 886.5 1266.43 1773
允许误差：10?(??1)%?10?(1.41?1)%?4.1% 根据上表可知转速误差率在允许的范围内
绘制传动系统图如下：
27、某机床主轴转速n=100~1120r/min ，转速级数Z包括拟定结构式和转速图，画出主传动系统图。
?8，电动机的转速n电?1440/min，试设计该机床的主传动系，
Rn?
nmax1120
??11.2 nmin100
??Zn??1.41
查表可获得8级转速为 100，140，200，280，400，560，800，1120 拟定8级转速的结构式：
8?21?22?248?21?24?228?22?21?24 8?22?24?218?24?21?228?24?22?21
根据级比规律和传动副前多后少、传动线前密后疏的的原则确定8?21?22?24
电
IIIIII IV 1120 800 560 400 280
1
u主max??1?1.41?1.41
?2 符合要求
?1/4符合要求
?8符合要求
u主min???3?1.41?3?1/2.82
最后扩大组的变速范围：Ri
??xi(Pi?1)?1.414(2?1)?4
带轮的直径计算（因功率参数等不详仅举例说明）：查表取小带轮的基准直径为125mm 则大带轮直径d2
?id1(1??) ?取0.015 d2?id1(1??)?
1440
?125?(1?0.015)?221.625mm 800
查表取大带轮的基准直径为224mm
齿轮齿数的确定：I II 轴之间的传动副共有2对 传动比为 1:1 1:1.41 如果采用模数相同的标准齿轮， 则三对传动副的齿轮和相同 查表可得Sz取Sz
?....，48，60，72，84，....
?48 可以确定 两个传动副的齿数为
1：1传动副 2424 1：1.41传动副 20 28
同理可确定II III 轴的齿数和取 60 1：1传动副齿数取 3030 1：2传动副齿数取20 40 III IV之间的传动副齿数和取 72 1.41：1的传动副齿数取 42 30 1：2.82的传动副齿数取 19 53
转速误差的计算
主轴各级转速所获得的实际转速按下面的公式计算
n实际?n电?
理论转速 实际转速 转速误差率（%）
1 100 0.89
d1
(1??)?U1U2U3 d2
2 140 0.89
3 200 0.89
4 280 0.89
5 400 1.5
6 560 551.6 1.5
7 800 788 1.5
8 1120 1103.2 1.5
100.98 141.25 201.78 282.49 394
允许误差：10?(??1)%?10?(1.41?1)%?4.1% 根据上表可知转速误差率在允许的范围内
绘制传动系统图如下：
篇二：机械制造装备设计内容整理
机械制造装备设计
第一章、 机械制造及装备设计方法
第一节、概述
机械制造装备的发展趋势
1、向高效、高速、高精度方向发展
2、多功能复合化、柔性自动化
3、绿色制造与可持续发展
4、智能制造技术与智能化装备
第二节 机械制造装备应具备的主要功能
机械制造装备应具备的主要功能需满足以下几方面要求：
1、 一般的功能要求
2、 柔性化
3、 精密化
4、 自动化
一般的功能要求包括
（1）加工精度方面的要求
（2）强度、刚度和抗振性方面的要求
（3）加工稳定性方面的要求
（4）耐用性方面的要求
（5）技术经济方面的要求
第三节 机械制造装备的分类
机械制造装备的分类
1、加工装备（机床或工作母机） 2、工艺装备
3、 储运装备 4、辅助装备
加工装备包括：金属加工机床、特种加工机床、锻压机床、冲压机床、注塑机、焊接设
备、铸造设备等。
金属切削机床可按如下特征进行分类：
1、按机床的加工原理分为：车床、钻床、镗床、纹加工机床、铣床、刨(插)床、拉床、
切断机床和其它机床等。
2、按机床的使用范围分为：
通用机床：通用的金属切削机床可加工多种尺寸和形状的工件的多种加工面
专用机床：用于特定工件的特定表面、特定尺寸和特定工序加工的机床
专门化机床：用于对形状相似尺寸不同的工件的特定表面，按特定的工序进行加工
3、机床按其通用特征可分为高精度精密、自动、半自动、数控、仿形、自动换刀、轻
型、万能和简式机床等
第四节 机械制造装备设计的类型
机械制造装备设计可分为创新设计、变型设计和模块化设计等三大类
第五节 机械制造装备设计的方法
机械制造装备设计的典型步骤
(一)产品规划阶段 (二)方案设计阶段
(三)技术设计阶段 (四)施工设计阶段
第二章 金属切削机床设计
第一节概述
机床设计应满足的基本要求
（1）工艺范围 （2）柔性（3）与物流系统的可亲性
（4）刚度（5）精度 （6）噪声
（7）成产率和自动化 （8）成本 （9）生产周期
（10）可靠性（11）造型与色彩
机床设计步骤
1、确定结构原理方案 2、总体设计 3、结构设计
4、工艺设计5、机床整机综合评价6、定型设计
第二节 金属切削机床设计的基本理论
机床的运动学原理
金属切削机床工作原理是通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工件加工表面多
余的金属材料，形成工件加工表面的几何形状、尺寸，并达到其精度要求。
工件表面的形成方法与机床运动
几个概念：从几何学表面观点来看，机器零件上每个表面都可以看作是一条线（母线），
沿着另一条线（导线）运动的轨迹。
母线和导线统称为形成表面的发生线。在切削加工的过程中，这两条发生线是通过刀具的切削刃与毛坯的相对运动把零件的表面切削成要求的形状。
可逆表面：形成平面、直线成形表面和圆柱面的两条发生线——母线和导线可以互换，而不改变形成表面的性质。
不可逆表面：形成不可逆表面的母线和导线是不可互换的。圆锥面、球面、圆环面和螺旋面等，都属于不可逆表面。
发生线的形成方法
1）轨迹法（描述法） 2）成型法（仿形法）
3）相切法（旋切法） 4）展成法（滚切法）
机床的运动分类
按运动的功能分：成形运动和非成形运动
按运动的性质分：直线运动和回转运动
按运动之间的关系分类：独立运动和复合运动
机床的成形运动的分类：主运动和形状创成运动
机床运动功能的描述方法
1、 机床运动功能式（要求会写）
左边写工件，用W表示；右边写刀具，用T表示；中间写运动，按运动顺序排列；工件、运动和刀具之间用“/”分开，下标p表示主运动，下标f表示进给运动，下标a表示分成形运动
2、 机床运动原理图（要求会画，特别是车、铣、刨）
运动原理图是将机床的运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，除了描述机床的运动轴个数、形式及排列顺序外，还表示了机床两个末端执行器和各个运动轴的空间方位，是认识、分析、设计机床传动系统的依据。
精度（要求了解即可）
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
低速运动平稳性（要求知道概念、原因、表现形式、解决方案）
概念及表现形式：机床上有些运动部件，需要低速或微小位移。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的跳跃式运动，即时走时停或者时快时慢的现象，这种在低速运动时产生的运动不平稳性称为爬行。
产生原因：爬行是个很复杂的现象，它是因摩擦产生的自激振动现象，产生这一现象主要原因是摩擦面上的摩擦系数随速度的增大而减小和传动系的刚度不足。
解决方案：在设计低速运动部件时，应减少静、动摩擦系数之差，提高传动机构的刚度和降低移动件的质量等。
第三节金属切削机床总体设计
金属切削机床总体设计内容包括
1、机床系列型谱的制定2、机床运动功能设置
3、机床总体结构方案设计 4、机床主要参数的设计
在机床主要参数的设计阶段若干概念
主运动为回转运动的机床,主运动参数是主轴转速n（r/min）。转速与切削速度v的关系
v d ——工件或刀具直径（mm） 为： n ? 1000 ?d
主运动的速度范围： 变速范围Rn：
几个重要参数的选择：
vmax 和 vmin nmin?1000v?dmax
nmax?1000v?dmin切削速度与刀具材料、工件材料、进给量和切削深度有关。 选择vmax和vmin，是根据机床上几种典型加工情况来考虑的。
例如，车床最高切削速度是在用硬质合金刀具半精车钢件时，作为选择vmax典型加工情况。 最低切削速度是在用高速钢刀具车螺纹时，作为选择vmin的典型加工情况。
dmax 和 dmin Rn?nnmin
dmax和dmin不是指机床上可能加工的最小直径和最大直径
dmin是指在典型加工实际使用vmax时经常加工工件直径d值的较小值。
dmax是指在典型加工实际使用vmin时经常加工工件直径d值的较大值。
标准公比和标准数列
规定标准公比?＞1，并且规定相对速度损失的最大值Amax不大于50％，则相应?不大于2，所以1＜??2。
为了简化机床设计和使用，规定了几个标准值，这些数值是选取2或10的某次方根，1.06、
1.12、1.26、1.41、1.58、1.78、2。
★★★★ 第四节 主传动系设计 ★★★★
主传动系设计应满足的基本要求：
1、 满足机床使用性能要求 2、 满足机床传递动力要求
3、 满足机床工作性能的要求 4、 满足产品设计经济性的要求
5、 维修调整方便，结构简单、合理，便于加工和装配。
主传动系分类
按驱动主传动的电动机类型：交流电动机驱动、直流电动机驱动
按传动装置类型：
机械传动装置、液压传动装置、电气传动装置以及它们的组合
按变速的连续性：分极变速传动、无极变速传动
主传动系的传动方式分类：集中传动方式和分散传动方式
★★★★ 分级变速主传动系的设计 ★★★★
这个，全部掌握吧，号称此题不过，来年再考。在此不做整理(p91—p105)
无级传速主传动系（了解相关概念，图不必掌握）
机床主传动中常采用的无级变速装置有三大类：
1、变速电动机、 2、机械无级变速装置、3、液压无级变速装置
无级变速主传动系设计原则
1、尽量选择功率和转矩特性符合传动系要求的无级变速装置。
2、无极变速系统装置单独使用时，其调速范围较小，满足不了要求，尤其是恒功率调 速范围往往远小于机床实际需要的恒功率变速范围。
第三章 典型部件设计
第一节主轴部件设计
主轴部件的组成及作用
主轴部件是机床的执行件，由主轴及其支承轴承、传动件、密封件及定位元件等组成。 主轴部件的作用是夹持工件或刀具，直接参与工件表面的成形运动，并在一定转速下传递扭矩、承受载荷
主轴部件应满足的基本要求：
篇三：机械制造及其自动化专业毕业设计(1)
毕业设计说明书
题 目：支架的机械加工工艺规程编制和专用夹具
设计
序言
随着机械制造业的不断发展，社会对生产率的要求也越来越高，因此，大批量生产成为时代的需求，而组合机床就可以满足这一需求，我们有必要来研究他。另外，支架是主要起支撑作用的构架，承受较大的力，也有定位作用，使零件之间保持正确的位置。因此支架加工质量直接影响零件加工的精度性能，我们有必要对其进行研究。
机械制造毕业设计涉及的内容比较多，它是基础课、技术基础课以及专业课的综合，是学完机械制造技术基础（含机床夹具设计）和全部专业课，并进行了实训的基础上进行的，是我们对所有课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们三年大学生活中占有重要的地位。
本次毕业设计使我们能综合运用机械制造的基本理论，并结合生产实践中学到的技能知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件（支架）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会。
目录
一、 对零件进行工艺分析并画零件图
1.1支架的作用及结构特点2222222222222222222222222224 1.2支架的工艺分析2222222222222222222222222222222224 1.3支架的零件图222222222222222222222222222222222225 二、 选择毛坯的制造方法并绘制毛坯简图
2.1 选择毛坯的制造方式22222222222222222222222222222225 2.2 确定毛坯的形状、大小222222222222222222222222222226 三、 制订零件的机械加工工艺路线
3.1 确定零件各孔、平面加工方案222222222222222222222227 3.2 定位基准的选择222222222222222222222222222222222229 3.3 制订工艺路线22222222222222222222222222222222222229 3.4 选择各工序机床及工、夹具，刀具，加工余量及工序间尺寸
与公差的确定222222222222222222222222222222222222210
3.5 切削用量和时间定额的确定222222222222222222222222211 3.6 机械加工工艺过程卡和工序卡2222222222222222222222213 四、 机床夹具设计计算和结构设计
4.1 4.2 4.3 4.4
确定夹具设计方案，绘制结构原理示意图22222222222215 工件在夹具中加工的精度分析22222222222222222222218 计算夹紧力222222222222222222222222222222222222220 画夹具装配图和零件图22222222222222222222222222221
五、参考文献及毕业设计总结22222222222222222222222222222221
一、 对零件进行工艺分析并画零件图
1.1 支架的作用及结构特点
支架是起支撑作用的构架，承受较大的力，也具有定位作用，使零件之间保持正确的位置。
在支架高20mm处两个R12mm宽12mm的凸出部位之间相隔2mm，其中一个上有螺纹孔，另一个上有通孔，则此处构造比较复杂，且在支架高36mm处有2mm宽的一个缺口，这两部分刚度比较低。中间有Ф30mm的孔，属于套类结构，伸出部分为一平台，上有螺纹盲孔，在端部有倾斜60°的凸出部分，起定位作用，此处应力教集中，强度要好。在平台下面有增强其硬度的肋板。两个R12mm凸出，2mm宽36mm高处缺口及R10mm凸出部分为复杂结构，其加工存在一定的难度，要求较高，防止其损坏，需要对其进行必要的热处理。
1.2 零件的工艺分析
主要加工表面Ф30mm中心孔及两端倒角，上、下端面，M6↓12螺纹盲孔，右端部倾斜60°凸出部分中间孔Ф8mm，左端两个凸出部分外侧面及其中间M10螺纹孔和Ф11孔。
(1)选用灰铸铁HT150，硬度150～200HB，负荷低，磨损无关重要，变形很小，经过正火处理。灰铸铁件的牌号和应用范围如表1-1所示。 （2）未标注圆角半径为R3mm。
（3）加工表面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷，并应清理清洁。 （4）所有加工表面应光洁，不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、凹痕以及非金属夹杂物。
（5）上下表面应与中心孔轴线保持一定的垂直度0.06mm和平面度0.05mm，中心孔内表面表面粗糙度Ra≤1.6μm，左端两个凸出部分外表面Ra≤6.3μm，
?0.015
右端部倾斜60°凸出部分中间孔内表面Ra≤1.6μm，为较高精度，且Φ80。
（6）在加工之前进行人工时效热处理，对毛坯预备性热处理，为降低零件硬度，在精加工阶段的磨削加工前进行淬火处理，淬火后工件硬度提高且易变形。
1.3 支架的零件图，见图纸所示。
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