机械设计制造自考考试知识点总结（版）

机械设计自考考试

1.①.以提高质量、降低成本为标志的生产模式出现的年代是70年代的“精益生产”模式，50年代为“规模效益”模式，即少品种、大批量生产模式，80年代较多的采用数控机床、机器人、柔性制造单元和系统等高技术的集成机械制造装备，90年代以来，机械制造装备普遍具有自动化、柔性化、精密化的特点，一适应多品种、小批量和经常更新产品的需要。②机床在不运动或空载低速运动时的精度是几何精度。③刨床的主运动参数是每分钟的往复次数④标准公比有1.06,1.12,1.26,1.41,1.58,1.78,2。⑤金属切削机床的总体设计是机床设计的关键环节，对机床的技术性能和经济性能指标起着决定性作用。⑥主轴组件的抗振性主要取决于前轴承。⑦轴承精度应采用p

2、p

4、p5级。⑧导轨按运动性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨。⑨导轨间隙的调整有：辅助导轨副间隙调整；矩形导轨和燕尾形导轨的间隙调整。⑩用于粗加工主轴上的齿轮，应尽可能设置在前端第一排，以减少主轴的扭转变形；精加工主轴上的齿轮，应设置在第三排，以减少主轴端的弯曲变形。

⑾机床夹具的基本组成有：定位元件及定位装置；夹紧元件及夹紧装置；导向元件；对刀元件及定向元件；夹具体；其他元件及装置。⑿金属切削加工时，工件在机床上的安装方式一般有找正安装和采用机床夹具安装两种，成批、大量生产常采用机床夹具安装。

2.①大批量生产，工序分散，工艺范围窄，加工效率高用专用机床和组合机床；单件、小批量生产，工序集中，工艺范围广，用普通机床和万能机床；多品种、小批量，工艺范围更广，加工精度和效率高用数控机床和柔性制造单元和柔性制造系统。②机床设计大致包括总体设计、技术设计、零件设计及资料编写、样机试制和试验鉴定四个阶段。③主要技术参数包括尺寸参数、运动参数和动力参数。尺寸参数主要是对机床加工性能影响较大的一些尺寸；运动参数是指机床主轴转速或主运动速度，移动部件的速度等；动力参数包括电动机功率、伺服电动机的功率或转矩，步进电动机的转矩等

④机床运动的分配应掌握四个原则：将运动分配给质量小的零部件；运动分配应有利于提高工件的加工精度；运动分配应有利于提高运动部件的刚度；运动分配应视工件形状而定。

⑤主轴组件由主轴及其支承轴承、传动件、定位元件等组成。

⑥通用多轴箱的总图由主视图、展示图、装配图和技术要求等四个部分组成。 ⑦拉刀从工件上把拉削余量材料切下来的顺序称为拉削方式，用于表示拉削方式的图形即为拉削图形。拉削方式可分为分层式分块式、组合式。分层式拉削又分为成形式及渐成式两种。

3①机械制造装备的组成包括总体设计、技术设计、零件设计及资料编写、样机试制试验鉴定四个阶段②金属切削机床所担负的工作量约占机器制造总工作量的40%--50%。

③机床的精度包括几何精度、传动精度、运动精度和定位精度。几何精度是指机床在不运动或空载低速运动时的精度；传动精度是指内联系传动链两末端执行件相对运动的精度，它取决于传动零件的制造精度和传动系统的设计合理性；运动精度是指机床在额定负载下运动时主要零部件的几何位置精度；定位精度是指机床工作零部件运动终了时所达到的位置的准确性和机床调整精度。④提高动刚度

的措施有提高抗振性能；减少热变形；降低噪声。

⑤机床设计时应满足的基本要求：满足机床的使用要求，有足够的变速范围和转

速级数。直线运动机床，应具有足够的双行程数范围和变速级数。合理地满足机

床的自动化和生产率的要求。有良好的人机关系；满足机床传递动力的要求，传

动系统应能传递足够的功率和转矩；满足机床的工作性能要求，传动系统应有足

够的刚度、精度、抗振性能和较小的热变形；满足经济性要求。⑥转速图包括一

点三线，一点是转速图，三线是主轴转速线、传动轴线、传动线。⑦滚珠丝杠副

分为内循环及外循环两类。⑧加工精度的影响：工件的加工精度要求，往往影响

组合机床的配置形式和结构方案。如，加工精度要求高时，应采用固定夹具的单

工位组合机床；加工精度要求较低时，可采用移动夹具的多工位组合机床。⑨成

形车刀的类型有：平体形、；棱形、圆形。⑩成形车刀磨钝后需要重磨，一般只

磨前刀面。⑾圆孔拉刀由工作部分和非工作部分构成。工作部分分为切削齿和校

准齿；非工作部分有头部、颈部、过渡锥部、前导部、后导部、尾部。⑿根据工

件加工表面的位置要求，有时需要将工件的六个自由度完全限制，称为完全定位；

有时需要限制的自由度少于六个，称为不完全定位；根据加工表面的位置尺寸要

求，需要限制的自由度没有被完全限制，或某自由度被两个或两个以上的约束重

复限制，称之为非正常情况，前者又称为欠定位，它不能保证位置精度，是绝对

不允许的。后者称为过定位，加工中一般是不允许的，它不能保证正确的位置精

度，但在特殊情况下，如果应用得当，过定位不仅是允许的，而且会成为对加工

有利的因素。

⒀定位误差的产生？实际上的工件的定位基准和定位元件均有制造误差，因而工

件在夹具中的实际位置将在一定的范围内变动，即存在一定的定位公差。⒁常用

的增力机构有：杠杆、斜面、螺旋、铰链及其组合。常用的自锁机构有螺旋、斜

面及偏心机构等。

4①在机床主运动系统设计中，有哪些扩大变速范围的方法？增加变速组的传动

系统；单回曲机构；对称双公比传动系统；双速电动机传动系统。

②何谓生产率计算卡？生产率计算卡是反映所设计机床的工作循环过程、动作时

间、切削用量、生产率、负荷率的技术文件。通过生产率计算卡可以分析所拟定

的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要求

③什么是“前多后少”？为什么要“前多后少”？前多就是前面传动件多一些，

后少就是后面传动件少一些。传动件越靠近电动机，其转速就越高，在电动机功

率一定的情况下，所需传递的转矩就越小，传动件和传动轴的几何尺寸就越小。

因此，从传动顺序来讲，应尽量使前面的传动件多一些，即前多后少的原则。

④主轴组件的基本要求是什么？主轴组件应满足其相应的旋转精度、静刚度、动

刚度、温升与变形、精度保持性

⑤简述六点定位原理。六点定位原理是采用六个按一定规则布置的约束点，限制

工件的六个自由度，使工件实现完全定位。这里要清楚每个点都必须起到限制一

个自由度的作用，而绝不能用一个以上的点来限制同一个自由度。因此，这六个

点绝不能随意布置。

⑥简述组合夹具的特点？这类夹具是由预先制造好的标准元件和部件，按照工序

加工的要求组合装配起来的，使用完后可拆卸存放，其元件和部件可以重复使用。

它适用于新产品试制或小批量生产。目前，组合夹具的元件都已经标准化了，但

尺寸过小或过大的工件还没用相应的组合夹具标准件。位置精度要求过高的工件

也不宜采用组合夹具。

⑦夹具装配图上需要标注哪些尺寸？夹具外形的最大轮廓尺寸；定位副的配合公

差带及定位支承间的位置精度；引导副的配合公差带、引导元件间位置精度及其

一个引导元件对定位元件的位置精度；夹具（指定位元件）对机床装夹面（即夹

具安装面）的相互位置公差；其他结合副的公差带及相互位置精度⑧夹紧力作用

方向确定的原则是什么？尽可能使夹紧点和支承点对应，使夹紧力作用在支承

上，这样会减少加紧变形，凡有定位支承的地方，对应处都应选择为夹紧点并施

以适应的夹紧力，以免在加工过程中工件离开元件；夹紧点选择应尽量靠近加工

表面，且选择在不致引起过大夹紧变形的位置

⑨试述如何减少机床的振动、减少齿轮的噪声值？机床是由许多零部件装配成的

复杂振动系统，各部分的不同方向的静刚度不可能相同，因而机床有多个固有频

率。固有频率较低的振动易与激振力的频率接近从而形成共振。应针对机床性能

影响较大的固有频率低的几种振型，制定提高动刚度的措施。对来自机床外部的

振源，最可靠、最有效的方法就是隔离振源。应尽量使主运动电动机与主机分离，

并且采用带传动驱动机床的主运动，避免了电动机振动的传递。对无法隔离的振

源，应该：选择合理的传动形式，尽量减短传动链，减少传动件个数，即即减少

振动源的数量；提高传动链各传动轴组件，尤其是主轴组件的刚度，提高其固有

角频率；大传动件应作动平衡或设置阻尼机构；箱体外表面涂刷高阻尼图层；提

高各部件组合面的表情精度，增强结合面的局部刚度。减少齿轮噪声的措施有缩

短传动链，减少传动件个数；采用小模数、硬齿面齿轮，降低传动件的线速度；

提高齿轮的精度；采用增加齿数、减少压力角或采用圆柱螺旋齿轮，增加齿轮啮

合的重合度，机床齿轮的重合度应不小于1.3；提高传动件的阻尼比，增加支承

组件的刚度。

⑩机械制造装备的组成包括加工设备、工艺装备、工件输送装备和辅助装备。加

工设备主要指金属切削机床、特种加工机床；工艺装备是机械加工中所使用的刀

具、模具、机床夹具、量具、工具的总称；工件输送装备主要指坯料、半成品或

成品在车间内工作点间的转移输送装备，以及机床的上下料装备；辅助装备包括

清洗剂、排屑装备和计量装备等。

⑾进给传动系统应满足的条件有：有较高的静刚度；具有良好的快速响应器，抗

振性能好，噪音低，有良好的爬行性能，切削稳定性好；进给系统有较高的传动

精度和定位精度；能满足工艺需求，有足够的变速范围；结构简单，制造工艺性

好，调整维修方便，操纵轻便灵活；制造成本低，有较好的经济性。⑿提高传动

精度的措施有：尽量缩短传动链；使尽量多的传动线路线采用先缓后急的降速传

动，且末端传动组件（包括轴承）要有较高的制造精度、支承刚度，必要时采用

校正机构，这样可缩小前面传动件的传动误差，且末端组件不产生或少产生传动

误差；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

动轴组件应有较高的支承刚度。减小误差源的误差值，避免误差在传动中扩大；

传动链应有较高的刚度，减少受载后的弯曲变形。⒀三种驱动方式各自的特点？

Ⅰ.主轴上的传动方式，主要有带传动和齿轮传动。带传动是靠摩擦力传递动力，

结构简单，中心距调整方便；能抑制振动，噪声低，工作平稳，特别适用于高速

主轴。Ⅱ.齿轮能传递较大的转矩，结构紧凑，尤其适合于变速传动。线速度小

于15m/s时，采用6级精度的齿轮，线速度大于15m/s时，则采用5级精度的齿

轮。Ⅲ.电动机直接驱动主轴，也是精密机床、高速加工中心和数控车床常用的

一种驱动形式。⒁提高主轴部件性能的措施有：提高旋转精度；提高刚度；提高

动刚度。⒂支承件应满足的基本要求有：支承件应有足够的静刚度和较高的固有

频率；良好的动态特性；支承件应结构合理，成形后进行时效处理，充分消除内

应力，形状稳定，热变形小，变热变形后对加工精度的影响较小；支承件应排屑

畅通，工艺性好，易于制造，成本低，吊运安装方便。⒃常用的双螺母消除轴向

间隙的结构形式有以下三种：垫片调隙式；螺纹调隙式；齿差调隙式。⒄拟定多

轴箱传动系统的基本方法是：先把主轴分为几组，在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。⒅孔加工复合刀

具的特点有：生产效率高；加工精度高；加工成本低；加工范围广。 ⒆夹紧机

构设计时，一般应满足的主要原则有：夹紧时不能破坏工件在定位元件上所获得

的位置；夹紧力应保证工件位置在整个加工过程中不变或不产生不允许的振动；

使工件不产生过大的变形和表面损伤；夹紧机构必须可靠；夹紧机构操作必须安

全、省力、方便，符合工人操作的习惯；夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须

与生产纲领和工厂的条件相适应。上述前三条要求是为了保证加工质量和安全生

产的，必须无条件予以满足，它是衡量夹紧装置好坏的最根本准则。

⒇机床专用夹具的设计步骤大致如下：收集并研究与设计有关的各种原始资料；

合理地确定夹具的类型及其总体布局，绘出夹具结构草图；绘制夹具总装配图；

绘制夹具元件的零件图；整理并修正机床夹具设计说明书。

5.①试述如何实现组合机床多轴箱箱内齿轮的润滑，设计多轴箱时为何需要配

置一个手柄轴？手柄轴的设计应满足什么要求？用润滑油泵从油池中吸油，由管

道输送分油器，一部分输送到箱体顶面的淋油盘，喷淋箱体中间的传动齿轮。另

一部分由油管穿入到前盖和后盖中，浇注箱内前、后盖上的传动齿轮；为了组合

机床多轴箱上多个刀具主轴能正确而稳定地切削，需要在多轴箱中设置手柄轴。

用于主轴对刀，调整或修配时检查每个主轴的运动精度；为了人工搬动手柄省力

轻便，手柄轴转速尽量设计的高一些。同时手柄轴位置应靠近工人操作位置，其

周围应有较大的空间，使于扳手旋转操作，即保证回转时手柄不碰主轴。

②什么是“三图一卡”，分别简述其各个的作用？三图一卡指被加工零件工序图、

加工示意图、机床联系尺寸图以及生产率计算卡。被加工零件工序图是根据选定

的工艺方案，表明零件形状、尺寸、硬度以及在所设计的组合机床上完成的工艺

内容和所采用的定位基准、夹压点的图样。它是组合机床设计的主要依据，也是

制造、验收和调整机床的重要技术条件；加工示意图是被加工零件工艺方案在图

样上的反映，表示被加工零件在机床上的加工过程，刀具的布置以及工件、夹具、

刀具的相对位置关系，机床的工作行程及工作循环等。加工示意图是刀具、夹具、

多轴箱、电气和液压系统设计选择动力部件的主要依据，是整台组合机床布局形

式的原始要求，也是调整机床和刀具所必须的重要技术文件；机床联系尺寸图是

用来表示机床的配置形式、机床个部件之间相对位置关系和运动关系的总体布局

图。它是进行多轴箱、夹具等专用部件的重要依据；生产率计算卡是反映所设计

机床的工作循环过程、动作时间、切削用量、生产率、负荷率等的技术文件。通

过生产率计算卡，可以分析所拟定的方案是否满足用户对生产率及负荷率的要

求。

③试述机床主轴转速一般成等比数列分布的理由？设计简单，使用方便，最大相

对转速损失率相等。如果机床的主轴转速数列是等比的，公比为Ψ，且转速级数

Z为非质数，则这个数列可以分解成几个等比数列的乘积看，使传动设计简单化。

如果加工某一工件需要的最佳切削速度为v，相应的转速为n。一般情况下，n

不可能正好在某一转速线上，而是在两转速线n j与n j+1之间，采用较高转速n j+1会提高切削速度，降低刀具使用寿命。为保证刀具的使用寿命，应选择较低的转速n j，这时转速的损失为n-n j，相对转速损失率为A=（n-n j）/n*100%，最大相对转速损失率为n趋近于n j+1时的A值，即A max=1-n j/n j+1=（1-1/Ψ）*100%最大相对转速损失率A max只与公比Ψ有关，是恒定值，它影响机床的劳动生产率，特别是加工时间长的大型重型机床。因此是机床设计的重要指标之一。

④圆孔拉刀粗切齿为什么需要设计分屑槽？校准齿具有什么作用？为什么圆孔拉刀的后角取值很小？圆孔拉刀是内拉刀，当拉削钢件和其它塑料材料时，切屑呈带状，为了更顺利地从工件加工孔中排屑，需要将较宽切屑分割成窄宽度，以便于卷曲和容纳在容屑中，因此需要在圆孔拉刀前后刀齿上交错地磨出分屑槽；在圆孔拉刀中，校准齿一是能起修光、校准作用，二是当切削齿因重磨直径减少时，校准齿还可依次递补成为切削齿；拉刀的切削厚度（齿升量）很小，如按切削原理选择后角的一般原则，必须取较大后角。但是圆孔拉刀一般重磨前刀面，后角取值大了，重磨后刀齿直径会减少很多，这样拉刀的使用寿命会显著缩短，因此孔拉刀切削齿后角不宜选得过大，其校准齿的后角应比切削齿的后角更小。 ⑤机床应具有的性能指标有工艺范围、加工精度、生产率和自动化、可靠性。机床的工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力，它包括可加工的零件类型、形状和尺寸范围，能完成的工序种类等；机床加工精度是指被加工工件表面的形状、位置、尺寸的准确度、表面的粗糙程度；机床东的生产率是指机床在单位时间内所能加工的工件数量、机床的自动化分为大批量生产自动化和单件、小批量生产自动化；机床的可靠性是指机床在整个使用寿命期间内完成规定功能的能力。⑥隔板和加强肋的作用？连接外壁之间的内壁称为隔板，又称为肋板。隔板的作用是将局部载荷传递给其他隔板，从而使整个支承件能比较均匀地承受载荷。因此，支承件不能采用全封闭截面时，应采用隔板等措施加强支承件的刚度。纵向隔板能提高抗弯刚度。横向隔板能提高抗扭刚度。斜向隔板既能提高抗弯刚度，又能提高抗扭刚度；加强肋又称为肋条。一般配置在外壁内侧或内壁上。其主要用途是加强局部刚度和减少薄壁振动。

⑦什么是爬行？爬行的原因？消除爬行的措施？低速运动不均匀现象称为爬行。爬行是一种摩擦自激振动。其主要原因是摩擦面上的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少（摩擦阻尼）以及传动系统弹性变形。降低爬行的措施有：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。

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