电大数控专业数控机床及机械制造基础及机械设计基础形成性考核答案3合一 - 图文

电大数控专业数控机床形成性考核答案

1 数控机床习题(第一章) 1填空题

（1）数控机床一般由控制介质、数控系统、伺服系统、机床本体、反馈装置和各种辅助装置组成。 （2）数控机床采用 数字控制 技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。 （3）突破传统机床结构的最新一代的数控机床是 并联 机床。

（4） 自适应控制 技术的目的是要求在随机变化的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。 2选择题

（1）一般数控钻、镗床属于（ C ）

（A）直线控制数控机床 （B）轮廓控制数控机床 （C）点位控制数控机床 （D）曲面控制数控机床 （2）（ D ）是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。

（A）控制介质 （B）数控装置 （C）输出装置 （D）伺服系统 （3）适合于加工形状特别复杂（曲面叶轮）、精度要求较高的零件的数控机床是（ A ）

（A）加工中心 （B）数控铣床 （C）数控车床 （D）数控线切割机床 （4）闭环控制系统的位置检测装置装在（ D ）

（A）传动丝杠上 （B）伺服电动机轴上 （C）数控装置上 （D）机床移动部件上 （5）根据控制运动方式的不同，数控机床可分为（B ）

（A）开环控制数控机床、闭环控制数控机床和半闭环控制数控机床 （B）点位控制数控机床、直线控制数控机床和轮廓控制数控机床 （C）经济型数控机床、普及型数控机床和高档型数控机床 （D）NC机床和CNC机床 3 判断题

（1）通常一台数控机床的联动轴数一般会大于或等于可控轴数。（ × ） （2）数控机床是通过程序来控制的。（ √ ） （3）数控机床只用于金属切削类加工。（ × ）

（4）数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。（√） （5）机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。（ √ ） 4 简答题

（1）简述数控机床的发展趋势。

P9 1、高速度与高精度化2、多功能化3、智能化4、高的可靠性 （2）简述数控机床各基本组成部分的作用。P4

1、控制介质：是人与数控机床之间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。 2、数控系统：数控系统是机床实现自动加工的核心，是完成数字信息运算处理和控制的计算机。 3、伺服系统：是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。 4、反馈装置：其作用是检测速度和位移，并将信息反馈给数控装置，构成闭环控制系统。 5、机床本体：机床本体是数控机床的机械结构实体，是用于完成各种切割加工的机械部分。 6、辅助装置 （3）简要说明数控机床的主要工作过程。P2

1、根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据 2、用规定的程序代码格式编写零件加工程序单，或用自动编程软件进行工作，直接生成零件的加工程序3、程序的输入和输出 4、将输入到数控单元的加工程序进行试运行、刀具路径模拟等 5、通过对机床的正确操作，运行程序，完成零件加工

《数控机床》 (第二章) 1填空题

（1）数控机床的机械部分一般由主传动系统、进给传动系统 、基础支承件、辅助装置组成。 （2）数控机床高速主轴单元的类型主要有 电主轴 、气动主轴、水动主轴等。 （3）滚珠丝杠螺母副运动具有可逆性，不能自锁，立式使用时应增加 制动 装置。

（4）为防止系统快速响应特性变差，在传动系统各个环节，包括滚珠丝杠、轴承、齿轮、蜗轮蜗杆、甚至联轴器和键联接都必须采取相应的 消除间隙 措施。

（5）数控机床的主轴箱或滑枕等部件，可采用 卸荷 装置来平衡载荷，以补偿部件引起的静力变形。

（6）数控机床床身采用钢板的 焊接 结构既可以增加静刚度，减小结构质量．又可以增加构件本身的阻尼。

（7） 直接驱动的回转工作台 是伺服驱动电动机与回转工作台的集成，它具有减少传动环节、简化机床的结构等优点。 （8） 位置检测 装置精度直接影响闭环控制数控机床的定位精度和加工精度。 （9）在自动换刀过程中常见的选刀方式有 顺序选刀 和任意选刀两种。

（10）在加工中心的基础上配置更多 (5个以上)的托盘，可组成环形回转式托盘库，称为 柔性制造单元 。 2选择题

（1）数控加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是（C）

（A）提高加工精度 （B）提高机床精度 （C）保证自动换刀，提高刀具重复定位精度 ，满足一些特殊工艺要 （ 2）滚珠丝杠预紧的目的是（ C ）

（A）增加阻尼比，提高抗振性 （B）提高运动平稳性 （C）消除轴向间隙和提高传动刚度 （D）加大摩擦力，使系统能自锁

（3）数控机床进给系统采用齿轮传动副时，为了提高传动精度应该有消隙（ C）措施。 （

A）齿轮轴向间隙 （B）齿顶间隙 （C）齿侧间隙 （D）齿根间隙 （4）静压导轨与滚动导轨相比，其抗振性(A )。

(A) 前者优于后者 (B) 后者优于前者 (C) 两者一样 （5）光栅利用（C），使得它能测得比栅距还小的位移量。

（A）细分技术 （B）数显表 （C）莫尔条纹的作用 （D）高分辨指示光栅 （6）在采用ATC后，数控加工的辅助时间主要用于( A )。 (A) 工件安装及调整 (B) 刀具装夹及调整 (C) 刀库的调整 （7）在下列特点中，（B）不是数控机床主传动系统具有的特点。

（A）转速高、功率大 （B）变速范围窄 （C）主轴变换迅速可靠 （D）主轴组件的耐磨性高 3 判断题

（1）数控机床的气压装置因空气黏度小，在管路中的能量损失小，适于远程传输及控制使用。（ √ ） （2）数控铣床立柱采用热对称结构可以减少热变形对加工件的精度影响。（√ ） （3）滚珠丝杠螺母副的作用是将回转运动转换为直线运动。（ √ ）

（4）数控机床主传动系统的作用就是产生不同的主轴切削速度，以满足不同的加工条件要求。（ √ 5）数控机床传动丝杠反方向间隙是不能补偿的。（ × ） （6）进给运动是以保证刀具相对位置关系为目的。（ √ ） （7）刀具在刀库中的位置是固定不变的。（ × ） 4 简答题

（1）数控机床的机械结构应具有良好的特性，主要包括哪些方面？P16

1）高的静、动刚度及良好的抗振性能； 2）良好的热稳定性； 3）高的灵敏度； 4）高人性化操作 （2）数控机床的主轴变速方式有哪几种？试述其特点及应用场合。P21

1. 带有变速齿轮的主传动 特点：通过少数几对齿轮降速，扩大输出扭矩，以满足主轴低速时对输出扭矩特性的要求。应用：大、中型数控机床采用这种变速方式。 2. 通过带传动的主传动 特点：电动机本身的调速就能够满足要求，不用齿轮变速，可以避免齿轮传动引起的振动与噪声。它适用于高速、低转矩特性要求的主轴。常用的是三角带和同步齿形带。 应用：这种传动主要应用在转速较高、变速范围不大的机床。 3. 用两个电动机分别驱动主轴 特点：这是上述

两种方式的混合传动，具有上述两种性能。高速时电动机通过皮带轮直接驱动主轴旋转，低速时，另一个电动机通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围。克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的问题。但两个电机不能同时工作，也是一种浪费。 4. 由调速电动机直接驱动的主传动 特点：调速电机与主轴用联轴器同轴联接，这种方式大大简化了主传动系统的结构，有效地提高了主轴部件的刚度，但主轴输出扭矩小，电机发热对主轴精度影响较大。 5. 内装式电主轴: 即主轴与电机转子合二为一。 特点：优点是主轴部件结构更紧凑，重量轻，惯量小，可提高启动、停止的响应特性，并利于控制振动和噪声。缺点同样是热变形问题。

（3）试述滚珠丝杠螺母副的特点有哪些？它是如何工作的？常用间隙调整方法有哪些？P29

1、工作原理：在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺旋滚道的两端连接起来构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。因而迫使螺母（或丝杠）轴向移动。 2、特点：传动效率高、摩擦损失小；通过预紧可消除间隙，提高传动刚度；但制造成本高，不能自锁。 3、常用的双螺母丝杠消除间隙方法有：（1）垫片调隙式；（2）齿差调隙式；（3）螺纹调隙式。

（4）自动排屑装置有哪几种类型？各适合于什么场合？P53 常见的排屑装置： （1）平板链式排屑装置；（2）刮板式排屑装置；（3）螺旋式排屑装置。 （5）数控机床的工作台有哪些形式？各自的特点是什么？P35

矩形工作台--直线进给运动。 回转工作台--圆周进给运动。 摆动工作台--摆动进给运动。 直接驱动的回转工作台--是伺服驱动电动机与回转工作台的集成。减少传动环节、简化机床的结构等。

（6）数控机床对自动换刀装置有什么样的要求？自动换刀装置有哪些种类?P42

要求：换刀时间短，刀具重复定位精度高，足够的刀具储备量，占地面积小，安全可靠等。 种类：加工中心有转塔式、刀库式、成套更换等方式；数控车床采用回转刀盘，部分采用刀库形式。 （7）数控机床的导轨有什么作用？有哪些类型？各自的特点是什么？P32

作用：对运动部件起支承和导向作用。 1、滑动导轨 优点：具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性高等。 缺点：是静摩擦系数大，且动摩擦系数随速度变化而变化，摩擦损失大，低速时易出现爬行现象，降低了运动部件的定位精度。 目前多数采用贴塑导轨。贴塑导轨的优点：贴塑滑动导轨的特点是摩擦特性好、耐磨性好、运动平稳、减振性好、工艺性好。 2、滚动导轨 优点：（1）灵敏度高，运动平稳，低速移动时不易出现爬行现象；（2）定位精度高；（3）摩擦阻力小，移动轻便，磨损小，精度保持性好，寿命长。 缺点：抗振性较差，对防护要求较高，结构复杂，制造比较困难，成本较高。 三种结构形式：1）滚珠导轨；（2）滚柱导轨；（3）滚针导轨。 3、静压导轨 优点：不产生磨损，机械效率高，精度保持性好，摩擦因数小，低速不易产生爬行，抗震性好。 分类：液体静压导轨和气体静压导轨。 液体静压导轨缺点：结构复杂，液压装置比较大，且需要专门的供油系统。 气体静压导轨缺点：防尘要求高。 （8）简述数控机床液压和气压装置的特点。P51

1、液压传动装置 机构输出力大，机械结构更紧凑、动作平稳可靠，易于调节和噪声较小，但要配置液压泵和油箱，当油液渗漏时污染环境。 2、气压装置 装置结构简单，工作介质不污染环境，工作速度快和动作频率高，适合于完成频繁启动的辅助工作，过载时比较安全，不易发生过载损坏机件等事故。

《数控机床》(第三章) 1填空题

（1） 数控系统通常由人机界面、数字控制以及逻辑 控制这三个相互依存的功能部件构成。 （2）插补算法分为 基准脉冲 插补和数据采样插补两大类。 （3） 脉冲当量 是数控机床数控轴的位移量最小设定单位。

（4）常用伺服电机有步进电机、 直流伺服电机 、 交流伺服电机 。 2 选择题

（1）下列功能中，（D）是数控系统目前一般所不具备的。

（A）控制功能 （B）进给功能 （C）插补功能 （D） 刀具刃

磨功能 （2）（ A ）是数控系统核心，它是一台数控系统控制品质的体现。

（A）数控装置 （B）可编程控制器 （C）I/O板 （D）数控软件 （3）脉冲当量的取值越小，插补精度（ A）。

（A）越高 （B）越低 （C）与其无关 （C）不受影响 3 简答题

（1）简述数控系统的主要功能。P64

CNC系统的主要功能： 1）控制功能2）准备功能和辅助功能3）点位与连续移动功能4）插补功能5）固定循环加工功能6）进给功能7）主轴速度控制功能8）刀具管理功能9）补偿功能10）人机对话功能11）程序编制功能12）输入、输出和通信功能13）自诊断功能

（2）数控机床用PLC有哪些类型？各自的特点是什么？P72

数控机床用PLC可分为两类：内装型和独立型内装型：CNC装置带有的PLC功能。 独立型：独立于CNC装置，具有完备的硬件和软件功能，能够独立完成规定控制任务的装置。 （3）简述数控机床对伺服系统的要求。P74

1、可逆运行 2、速度范围宽3、具有足够的传动刚性和高的速度稳定性4、快速响应并无超调 5、高精度6、低速大转矩 （4）如何选择主轴电机？P80

1、主轴电机的特性 ： 当主轴的转速小于额定转速时，主轴工作在恒转矩区；当主轴的转速大额定转速时，主轴工作在恒功率区。 2、主轴的工作点 数控机床的设计阶段，必须明确主轴的输出功率和调速范围等技术指标。否则用户在切削时可能出现由于主轴输出功率不够造成的主轴“闷车”。 3、过载能力 主轴电机同样具有很强的过载能力。 4、轴端受力 主轴电机对于不同速度下作用在其轴端的悬臂力有明确的要求。 5、保证主轴总成的动平衡6、惯量要匹配

《数控机床》(第四章) 1填空题

（1） 复合 加工中心除用各种刀具进行切削外，还可使用激光头进行打孔、清角，用磨头磨削内孔，用智能化在线测量装置检测、仿型等。

（2）一般需要对工件的多个侧面进行加工，则主轴应布局成 卧式 。

（3）加工中心与数控铣床、数控镗床等机床的主要区别是它设置有 刀库 ，并能 自动选用与更换 。 （4）并联机床实际是一个空间 并联连杆 机构。

（5）根据电极丝的运行速度，电火花线切割机床通常分为高速走丝电火花线切割 和低速走丝电火花线切割两大类。 2 选择题

（1）车削中心是以（ A）为主体，并配置有刀库、换刀装置、分度装置、铣削动力头和机械手等，以实现多工序复合加工的机床。在工件一次装夹后，它可完成回转类零件的车、铣、钻、铰、攻螺纹等多种加工工序。

（A）全功能数控车床 （B）卧式加工中心 （C）镗铣加工中心 （D）经济型数控车床 （2）立式数控铣床的主轴轴线（B ）于水平面，是数控铣床中最常见的一种布局形式，应用范围最广泛，其中以三轴联动铣床居多。

（A）平行 （B）垂直 （C）倾斜 （3） D6125表示是一种（ C ）。

（A）数控铣床 （B）数控车床 （C）电火花成形加工机床 （D）数控线切割机床 （4）电火花加工的局限性（ D ）

（A）电火花加工属不接触加工 （B）易于实现加工过程自动化 （C）加工过程中没有宏观切削力 （D）只能用于加工金属等导电材料

（5）采用经济型数控系统的机床不具有的特点是（ B ）。 （A）采用步进电机伺服系统 （B）必须采用闭环控制系统（C）只配备必要的数控系统 （D）CPU可采用单片机

（6）APC代表的是（ D ）。

（A）自动换刀系统 （B）自适应控制系统 （C）自动排屑系统 （D）自动托盘交换系统 3判断题 （1）中小型数控车床多采用倾斜床身或水平床身斜滑板结构。（ √ ）

（2）五面加工中心具有立式和卧式加工中心的功能，通过回转工作台的旋转和主轴头的旋转，能在工件一次装夹后，完成除安装面以外的所有五个面的加工。（√ ）

（3）数控铣床采用T形床身布局的最显著优点是精度高。（ × ） （4）立卧两用式数控铣床的主轴轴线方向可以变换。（√ ） （5）加工中心可以进行多工序的自动加工。（ √） （6）数控车床都具有C轴控制功能。（ × ）

（7）运动的分配与部件的布局是数控铣床总布局的中心问题。（√ ） 4 简答题

（1）简述数控车床的组成。P90

数控车床机械结构由主轴传动机构、进给传动机构、工作台、床身等部分组成 （2）简述数控铣床的功能特点。P93 常具有以下功能： （1）点位控制功能。（2）连续轮廓控制功能。（3）刀具半径自动补偿功能。（4）刀具长度自动补偿功能。。 （5）镜像加工功能。（6）固定循环功能。（7）特殊功能。

（3）数控铣床按机床主轴的布置形式可分为哪几类？各适用于哪些加工场合？P94

按机床主轴的布置形式及机床的布局特点分为：立式、卧式和立卧两用式三种。 1）立式数控铣床 特点：主轴轴线垂直于水平面。是数控铣床中最常见的一种布局形式，应用范围最广泛，其中以三轴联动铣床居多。 应用：主要用于水平面内的型面加工，增加数控分度头后，可在圆柱表面上加工曲线沟槽。 2）卧式数控铣床 特点：主轴线平行于水平面。 应用：主要用于垂直平面内的各种上型面加工，配置万能数控转盘后，还可以对工件侧面上的连续回转轮廓进行加工，并能在一次安装后加工箱体零件的四个表面。通常采用增加数控转盘来实现四轴或五轴加工。 3）立卧两用式数控铣床。 特点：立卧两用式数控铣床的主轴轴线方向可以变换，既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，使用范围更大，功能更强。 应用：若采用数控万能主轴（主轴头可以任意转换方向），就可以加工出与水平面成各种上角度的工件表面；若采用数控回转工作台，还能对工件实现除定位面外的五面加工。

（4）判断数控铣床布局方案优劣的评价指标有哪些？数控铣床T形床身布局的优点是什么？P98-99

数控铣床的布局应能兼顾铣床有良好的精度、刚度、抗振性和热稳定性等结构性能。 T形床身布局的优点：刚性好 （5）简述电火花加工的原理。P114

电火花加工的原理：基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。 （6）简述加工中心的基本组成。P105

加工中心的组成： （1）基础部件 （2）主轴部件 （3）数控系统 （4）自动换刀系统（ATC） （5）辅助系统 （6）自动托盘交换系统（APC）

（7）简述经济型数控车床的特点。P88

一般是在普通车床的基础上进行改进设计，并采用步进电动机驱动的开环伺服系统。其控制部分采用单板机、单片机或档次比较低的数控系统来实现。此类车床结构简单，价格低廉。但无刀尖圆弧半径自动补偿和恒线速度切削等功能。 （8）简述数控线切割机床的工作原理。P120

电火花线切割加工的基本原理：利用移动的细金属丝(铜丝或钼丝)作为工具电极(接高频脉冲电源的负极)，对工件(接高频脉冲电源的正极)进行脉冲火花放电、切割成形。

（9）数控线切割机床的工作液有什么作用？P122冷却电极丝和工件，排除电蚀产物等，保证火花放电持续进行。 《数控机床》(第五章) 1填空题

（1）数控机床的精度检验一般包括 几何精度、定位精度、 切削精度 检验。

（2） 机床切削精度 检验是综合反映机床关键零部件经组装后的综合几何形状误差。

（3）三坐标测量机的精度与速度主要取决于 机械结构 、 控制系统 和 测头 ，功能则主要取决于软件和 测头 ，操作方便性也与软件密切相关。 2选择题

（1）数控机床的（C）是由表明所测量的机床各运动部位在数控装置控制下，运动所能达到的精度。 （A）几何精度 （B）几何精度和定位精度 （C）定位精度 （2）数控机床切削精度检验（C），对机床几何精度和定位精度的一项综合检验。

（A）又称静态精度检验，是在切削加工条件下 （B）又称动态精度检验，是在空载条件下 （C）又称动态精度检验，是在切削加工条件下 （D）又称静态精度检验，是在空载条件下

（3）在数控机床验收中，以下的检测属于机床几何精度检查的是（D ）

（A）回转原点的返回精度 （B）箱体调头镗孔同轴度 （C）联接器紧固检查 （D）主轴轴向跳动 （4）影响数控机床加工精度的因素很多，要提高加工工件的质量，有很多措施，但（A ）不能提高加工精度。

（A）将绝对编程改为增量编程 （B）正确选择刀具类型 （C）减少对刀误差 （D）消除丝杠副的传动间隙 3判断题

（1）根据实测的定位精度数值，可以判断出机床自动加工过程中能达到的最好的工件加工精度。（ √ ） （2）用数控机床加工时，切削速度越高加工成本越低。（ × ）

（3）数控机床的使用和维护，在数控机床的生命周期中起着至关重要的作用，同时也对数控机床的使用寿命产生重要的影响。（√ ）

（4）通过计算机辅助编程方法可以改善编程效果，所以，所有的零件加工程序都应该使用自动编程。（ × ） 4简答题

（1）以卧式加工中心为例，要对其几何精度进行检验，应检验哪些项目？P129

以卧式加工中心为例，要对下列几何精度进行检验： 1）X、Y、Z坐标轴的相互垂直度； 2）工作台面的平行度； 3）X、Z轴移动时工作台面的平行度； 4）主轴回转轴线对工作台面的平行度； 5）主轴在Z轴方向移动的直线度； 6）X轴移动时工作台边界与定位基准的平行度； 7）主轴轴向及孔径跳动； 8）回转工作台精度。 （2）简述数控机床的生产管理的主要内容。蓝29 P134 生产管理主要包括如下内容

1. 数控机床的分散或集中使用。 2. 编程、操作、刀具、维修人员的管理。 3. 数控机床加工零件的计划安排。 4. 刀具管理。 5. 强化日常维护管理。

（3）简述三坐标测量机的测量原理。P146蓝29

将被测物体置于三坐标测量机的测量空间，可获得被测物体上各测点的坐标位置，根据这些点的空间坐标值，经计算可求出被测的几何尺寸、形状和位置。

（4）简述球杆仪的测量原理。P159蓝30

安装在可伸缩的纤维杆内的高精度位移传感器可测量杆长的变化，球杆两头的距离是设定的标准长度，杆的一头是高精度球，另一头是带有磁性的三点接触的支座，从杆内引出的信号线将位移传感器测得的长度变化信息送入采集卡，采集的数据再输入计算机，通过分析采集的数据得到机床的各误差元素。在测量过程中，将支座固定在机床的工作台上，另一端则连在主轴端，编制程序，使得机床主轴端相对于工作台作圆周运动。分析圆周过程中球杆仪的杆长微小变化，可以得到机床误差分布情况。

（5）简述三坐标测量机的组成。P146蓝29

三坐标测量机可分为主机、测头、电气系统三大部分 （6）简述激光干涉仪的工作原理。P138蓝29

激光干涉仪是以激光波长为已知长度、利用迈克耳逊干涉系统(见激光测长技术)测量位移的通用长度测量工具

《数控机床》(第六章) 1填空题

（1）在线加工的通讯方式大多采用 RS232 接口。

（2）在数控生产技术管理中，除对操作、刀具、维修人员的管理外，还应加强对 编程 的管理。

（3）通过 日常的维护和保养 ，可以避免或减少数控机床的故障，或者提早发现潜在的故障，并及时采取防范措施。 （4）有报警的故障可分为硬件故障、编程故障和 操作故障 。

（5） 离线 诊断是数控机床出现故障时，数控系统停止运行系统程序的停机诊断。 2简答题

（1）简述数控机床的基本使用条件 蓝32

保证一定的环境温度和适度；地基牢靠，有隔振措施；工作地点允许海拔高度为100m，稳定的供电电源，有抗干扰措施，保护接地。

（2）简述数控机床日常维护保养的主要内容 P173 。

(1) 数控机床开电与关电 (2) 与外部计算机的联机使用 (3) 日常维护 （3）简述数控机床的安装工作内容和步骤。P168 安装内容：

1. 对数控机床地基和环境的准备 2. 数控机床的初始就位 3. 机床各部件的组装连接 4. 数控系统的连接 （4）简述数控机床的调试内容。蓝31

调试内容： 1. 通电试车 2. 机床精度和功能的调试3. 机床试运行 （5）简述数控机床故障诊断的一般步骤。蓝32

数控机床故障诊断一般包括三个步骤： 1）故障检测。这是对数控机床进行测试，检查是否存在故障。 2）故障判定及隔离。这个步骤是要判断故障的性质，以缩小产生故障的范围，分离出故障的部件或模块。 3）故障定位。将故障定位到产生故障的模块或元器件，及时排除故障或更换元件

机械设计基础课程形成性考核作业（一）

第1章 静力分析基础

1．取分离体画受力图时，_______力的指向可以假定，_______力的指向不能假定。

A．光滑面约束力 B．柔体约束力 C．铰链约束力 D．活动铰链反力 E．固定端约束力 F．固定端约束力偶矩 G．正压力

2．列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴选在______的方向上，使投影方程简便；矩心应选在_____点上，使力矩方程简便。

A．与已知力垂直 B．与未知力垂直 C．与未知力平行 D．任意 E．已知力作用点 F．未知力作用点 G．两未知力交点 H．任意点 3．画出图示各结构中AB构件的受力图。

4．如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F＝40kN,AB＝BC＝2m,?＝30?.求两吊杆的受力的大小。

第2章 常用机构概述

1．机构具有确定运动的条件是什么?

2．什么是运动副？什么是高副？什么是低副？

3．计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

第3章 平面连杆机构

1．对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取___为机架，将得到双曲柄机构。 A．最长杆 B．与最短杆相邻的构件 C．最短杆 D．与最短杆相对的构件 2．根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。

3．在图示铰链四杆机构中，已知，lBC=150mm ，lCD=120mm，lAD=100mm，AD为机架；若想得到双曲柄机构，求lAB的最小值。

4．画出各机构的压力角传动角。箭头标注的构件为原动件。

第4章 凸轮机构

1．凸轮主要由___________，__________和__________三个基本构件组成。

2．凸轮机构从动件的形式有______从动件，________从动件和________从动件。 3．按凸轮的形状可分为_______凸轮、_______凸轮和________凸轮。

4．已知图示凸轮机构的偏心圆盘的半径R＝25mm，凸轮轴心到圆盘中心的距离L=15mm，滚子半径rT=5mm。试求：

（1）凸轮的基圆半径RO＝？ （2）画出图示机构的压力角? （3）推杆的最大行程H＝？ （4）图示位置从动件的位移S=？

第5章 其他常用机构

1．常用的间歇运动机构有___________，_________和___________等几种。

2．螺纹的旋向有_______和_______，牙形有_______，________，_______，和_______。 3．螺纹的导程S与线数n及螺距P之间的关系是什么？

机械设计基础课程形成性考核作业（二）

第六章 构件内力分析

1．什么是构件的强度？什么是构件的刚度？

2．画出图示各杆的轴力图，并计算最大轴力Nmax。

3．画出图示圆轴的扭矩图，已知MA=5kN·m，MB=2kN·m。

4．画出图示各梁的剪力图和弯矩图，并计算最大Qmax和Mmax。

（a）

（b）

（c）

第7章 构件的强度和刚度

1．在作低碳钢的拉伸试验时，整个拉伸过程大致可分为四个阶段,依次为___________，_____________，_____________，_____________。

2．通常塑性材料的极限应力取__________，脆性材料的极限应力取__________。

3．如图7-35所示变截面杆AC，在A、B两处分别受到50kN和140kN的力的作用，材料E＝200GPa。试求：（1）画出轴力图；（2）求各段正应力；（3）求总变形量。

4．一矩形截面梁，承受载荷F=10KN，材料的许用应力[?]=160MPa，试确定横截面尺寸。

5．如图所示的圆形横截面的梁，承受载荷F＝10kN，M＝20kN·m，梁长a＝2m，材料的许用应力[σ]＝160MPa，试求：

（1）梁A、B端的约束力； （2）画出剪力图和弯矩图； （3）若d ＝70mm，校核梁的强度。

机械设计基础课程形成性考核作业（三）

第8章 齿轮传动

1．渐开线齿廓形状取决于________直径大小。

A．节圆 B．分度圆 C．基圆 D．齿顶圆

2．对于标准直齿圆柱齿轮，决定齿廓形状的基本参数是________，________，________。

3．标准外啮合斜齿轮传动的正确啮合条件是：两齿轮的_________模数和_________都相等，齿轮的_________角相等、旋向_________。

4．采用展成法加工正常齿齿轮时，不发生根切的最少齿数是_______ 5．一对齿轮啮合时，两齿轮的________始终相切。 A．分度圆 B．基圆 C．节圆 D．齿根圆

6．已知一标准渐开线直齿圆柱齿轮，其齿顶圆直径da1＝77.5mm，齿数z1＝29。现要求设计一个大齿轮与其相啮合，传动的安装中心距a＝145mm，试计算这个大齿轮的主要尺寸。（分度圆直径d2、齿顶圆直径da2、齿根圆直径df2、基圆直径db2）

7．两级平行轴斜齿圆柱齿轮传动如图所示，高速级mn＝3mm，?1＝15°Z2＝51；低速级mn＝5mm，Z3＝17试问：

（1）低速级斜齿轮旋向如何选择才能使中间轴上两齿轮轴向力的方向相反? （2）低速级齿轮取多大螺旋角?2才能使中间轴的轴向力相互抵消?

8．单级闭式直齿圆柱齿轮传动，已知小齿轮材料为45钢，调质处理，大齿轮材料为ZG45，正火处理，已知传递功率Pl＝4kW，n1＝720r/min，m＝4mm，zl＝25，z2＝73，b1=84mm，b2=78mm，双向运转，齿轮在轴上对称布置，中等冲击，电动机驱动。试校核此齿轮传动的强度。

第9章 蜗杆传动

1．为什么将蜗杆分度圆直径dl规定为蜗杆传动中的标准参数？

2．为什么蜗杆的传动比i只能表达为i＝z2/z1，却不能以i＝d2/d1来表示？

3．图示的各蜗杆传动均以蜗杆为主动件。试标出图中未注明的蜗轮或蜗杆的转向及旋向，并画出蜗杆和蜗轮受力的作用点和三个分力的方向。

（a） （b）

第10章作业题

1．图示所示轮系，已知Z1=18、Z2=20、Z2'=25、Z3=25、Z3'=2、Z4=40，求该轮系的传动比，并判断蜗轮4的转向。

2．在图示轮系中，已知z1、z2、z2'、z3、z4、 z4'、 z5、 z5'、z6。 求传动比i16。

3．如图所示的轮系，已知z1?15,z2?25,z2??15,z3?30,z3??15,z4?30,z4??2（右旋）

z5?60,z5??20,m?4mm,若n1?500r/min，求齿条6线速度v的大小和方向。

4．图示行星轮系，已知Z1 = Z2’ = 41，Z2 = Z3 = 39，试计算传动比 iH1。

机械设计基础课程形成性考核平时作业（四）

第11章 带传动

1．带传动产生弹性滑动和打滑的原因是什么?对传动各有什么影响? 2．试分析增速带传动工作时，其最大应力在哪里?

3．V带传动n1=1450r/min，fv=0.51，包角?＝150°，预紧力F0=360N。试问： 1）该传动所能传递的最大有效拉力是多少? 2）若d1=100mm，其传递的最大转矩为多少?

3）若传动的效率为0.95，弹性滑动忽略不计，从动轮输出功率为多少?

第12章 联 接

1．普通平键的截面尺寸b×h按________选取，长度L按_________确定。 2．花键联接的主要类型有_____花键、___ __花键和___ _花键。

3．为什么多数螺纹联接工作前均要预紧？如何控制预紧力？螺纹联接的主要防松方法有哪些？

第13章 轴

1．按轴的受力分类，轴可以分为_______轴、__________和___________。

2．请判断图示四个轴中，哪一个轴的结构有错误，出现的是什么错误，应如何改正。

a）

b）

c）

d）

第14章 轴 承

1．写出下列轴承代号表示的内容，说明该轴承适用的场合。 7208，32314，6310／P5，7210B，N2222

2．如图所示,轴的两端用两个角接触球轴承7207C正装。常温下工作。工作中有中等冲击。转速n＝1800r/min,两轴承的径向载荷分别是FrI＝3400N，FrII＝1050N，轴的轴向载荷Fa＝870N，方向指向轴承2，试确定哪个轴承危险,并计算出危险轴承的寿命。

第15章 联轴器与离合器

联轴器与离合器的主要功用和区别是什么?

机械设计基础课程形成性考核作业答案（一）

第1章 静力分析基础

1． C、E、F A、B、D、G

2． B F、G

4．解：受力分析如下图

列力平衡方程：

?Fx?0

又因为 AB=BC FA?sin??FCsin? FA?FC

?Fy?0

F?40KN

2sin? 2FA?sin??F ?FA?FB?第2章 常用机构概述

1．答：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动。

2．答：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联接，称为运动副。以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副称为低副。

3．机构的自由度计算

（1）n＝7，PL＝10，PH＝0 （2）n＝5，PL＝7，PH＝0

F?3n?2PL?PH F?3n?2PL?PH ?3?7?2?10 ?3?5?2?7 ?1 ?1 C 处为复合铰链

（3）n＝7，PL＝10，PH＝0 （4）n＝7，PL＝9，PH＝1

F?3n?2PL?PH F?3n?2PL?PH ?3?7?2?10 ?3?7?2?9?1 ?1 ?2

E、E’有一处为虚约束 F 为局部自由度 C 处为复合铰链 第3章 平面连杆机构 1．C

2．a）双曲柄机构 b）曲柄摇杆机构 c）双摇杆机构 d）双摇杆机构 3．解：要得到双曲柄机构，因此AD杆必须为最短杆； 若AB为最长杆，则AB≥BC＝150mm 若BC为最长杆，由杆长条件得： lAD?lBC?lAB?lCD

lAB?lAD?lBC?lCD?130mm 因此lAB的最小值为130mm

4．如下图：构

1．凸轮 推杆 机架

第4章 凸轮机

2．尖顶 滚子 平底 3．盘形 圆柱 曲面

4．解：（1）R0?R?L?rT?25?15?5?15mm

（2）

（3）H?L?R?rT?R0?25?15?5?15?30mm （4）S?(R?rT)2?L2?(R?L)?rT?10.98mm

第5章 其他常用机构

1．棘轮机构 槽轮机构 不完全齿机构 2．左旋 右旋 三角形 矩形 梯形 锯齿形

3．答：导程S：在同一螺纹线上相邻两螺纹牙之间距离。 线数n：在同一圆柱面上制造螺纹线的数目。 螺距p：相邻两螺纹牙平行侧面间的轴向距离。 因此S?np

机械设计基础课程形成性考核作业答案（二）

第6章 构件内力分析

1．强度是构件抵抗破坏的能力，满足强度要求是指在外力作用下构件不发生破坏。

刚度是构件抵抗变形的能力，满足刚度要求是指在外力作用下构件的弹性变形量不超过允许的限度。

2．

最大轴力Nmax?40KN 最大轴力Nmax?3P 3．

4．（1）解：求支反力

?MA?0 4RB?M?2F?0 ?MB?0 ?4RA?M?2F?0 RA?6.25kN RB?3.75kN

由 ?Y?0得知 支反力计算无误。

由几何关系我们得知求出几个重要点的剪力和弯矩值我们就可以画处图像。下面我们开始求在下列几处的剪力值：

在A点左截面，Q?0

在A点右截面，Q?RA?6.25kN

在C点左截面，Q?RA?6.25 kN 在C点右截面，Q?RB??3.75 kN 在B点左截面，Q?RB??3.75 kN

在B点右截面，Q?0 画出剪力图，如下图： 同理我们根据几何关系求处几处弯矩值： 在A点，M?0

MC左?RA?2?12.5KN MC右?RA?2?M?7.5KN 在D点，M?0 画出弯矩图，如下图：

最大Qmax?6.25KN Mmax?12.5KN?M

（2）解：此题解法和上个题步骤基本相同，我们也可以用另外一种方法解题，下面我们用另外一种解法进行求解：

求支反力

?M?MA?0 4RB?2q?2?0?0 ?4RA?2q?2?0

BRA?10 kN RB?10 kN

由

?Y?0得知 支反力计算无误。

由于各段受力情况不同可以分段求解 AC段

Q?RA?10KN M?RAx?10x

CD段：

Q?RA?q(x?1)?20?10x

M?RAx?q(x?1)2/2?10x?5(x?1)2 DB段：

Q?RA?2q??10KN

M?RAx?2q(x?2)??10x?40

根据上面所求函数我们画剪力和弯矩图如下

最大Qmax?10KN Mmax?15KN?M 同学可按第一题做法自己做一遍本题

（3）解：求支反力

?MA?0 RB?l?lq3?l?qa2?0 24ql1?l?0 24

?MB?0 ?RA?l?qa2?1qa23qa2 RA?ql? RB?ql?

8l8l由

?Y?0得知 支反力计算无误。

根据几何关系我们知道剪力图AC为一水平直线，CB为一条斜线，我们求出关键的点就可以画出线图。

在A点稍左，Q?0

1qa2在A点稍右，Q?RA?ql?

8lql3qa2在B点稍左，Q?RA???ql?

28l在B点稍右，Q?0 根据上面数值可做剪力图。

根据几何关系，AC段没有载荷作用，弯矩图为一条斜直线；在C点有集中力偶，弯矩图有突变， CB段有均布载荷作用，弯矩图是一条抛物线。为了做弯矩图，只需求出梁在下面各截面处的弯矩值：

在点A， M?0

l12qa2在C点左截面 M?RA??ql?

2162l12qa22在C点右截面 M?RA??qa?ql?

2162在点B, M?0

此外由剪力图知道，在CB段内有一截面的剪力为零，这个截面的弯矩是梁CB段内弯矩的极值。

即该点的剪力QD＝0，令点D的坐标为x，,即：

QD?RA?q(x?l/2)?0 得

5a2 x?l?

8l 此点的弯矩值为：

q(x?l/2)2 MD?RAx?qa?

22932qa42ql?qa?2 ?12882l 根据上面数值可做剪力图弯矩图如下：

最大Qmax

3qa2932qa42ql?qa?2KN.M KN Mmax?? ?ql?8l12882l第7章 构件的强度和刚度

1． 弹性阶段 屈服阶段 强化阶段 缩径断裂阶段 2． 屈服极限 强度极限 3．解：（1）

F?50?103（2）AB段?1????100MPa 2A15?10F90?103??90MPa BC段?2?2A210?10FN1l1?50?103?1000（3）AB段：?l1????0.5mm（缩短） 3EA1200?10?500FN2l290?103?1000BC段?l2???0.45mm（伸长）

EA2200?103?1000 l??l1??l2??0.5?0.45??0.05mm（缩短） 4．解：求支反力。

?M?MB?0 ?RA?2?F?1?0 ?0 RB?2?F?1?0

A RA?5KN RB?5KN Mmax?5KN?m ?max?M5KN?m????? 2Wbh66?5?1066?5?106????? 23b?(2b)4b6?5?10636?5?106??36mm b?34???4?160截面宽b＝36mm 高h＝2b＝72mm

5．解：（1）求约束力

?M?MB?0 ?RA?4?F?2?M?0 ?0 RB?4?F?2?M?0

A RA?10KN RB?0

（2）画剪力图，弯矩图：

Mmax20?106 （3）????594MPa＞??? 3W??7032所以此梁不安全。

机械设计基础课程形成性考核作业答案（三）

第8章 齿轮传动 1．C

2．齿数 压力角 变位系数

3．法面 法面压力角 螺旋角相等 相反 4．17 5．C

6．解：da1?(z1?2ha*)m

?m?2.5mm

a?m(z1?z2)/2

?z2?87mm d2?mz2?2.5?87?217.5mm da2?(z2?2ha*)m?222.5mm df2?(z2?2ha*?2c*)m?211.25mm db?d2cos??204.38mm 7．解：（1）低速级斜齿轮旋向为左旋，才能使中间轴上两齿轮轴向力相反。 （2）Ft2tg?1?Ft3tg?2

Ft2?2TIId22TIId3

Ft3?

tg?1?co?s1tg?2?co?s22TII2T? tg?1?IItg?2 →

mn2Z2mn3Z3d2d3sin?1?mn3Z3?2? sin

mn2Z2 ?2?8.27°

8．解：

小齿选用45号钢，轮调质处理，查表硬度220HBS 大齿轮ZG45 硬度180HBC

0Pa 查表得 ?Flim1?190MPa ?Flim 2?14M

?Hli15Pa0Pa ?Hlim2?47M m?55M 查表得：SH?1.1 SF?1.4 ??H?1? ??F?1??Hl1in555SH?1.1 ??H?2??50.45MPa?Hli2n470SH?1.1 ?427.3MPa?Fl1in190SF?1.4 ??F?2??13.57MPa?Fl2in140SF?1.4 ?100MPa 计算转矩： T1?9.55?106?4?5.3?104N?mm 720由于原动机为电动机，中等冲击，对称布置，故得K=1.2

由于是闭式齿轮， 我们先较核齿面接触疲劳强度，我们按标准中心距进行较核： a?m(z1?z2)/2?196mm u?z273??2.92 z125 ∴?H

KT1(u?1)3?355?221.7MPa?427.3 （安全） 2ub2a下面，我们再较核齿根弯曲疲劳强度。 查表得：

YFS1?4.22 YFS2?3.88

???F?1z1??F?2z2YFS1?YFS2

??F1?

2KT1YFS1＜100 ＜135.7(安全) ?17.2MPa2b2mz1第9章 齿轮传动

1．为便于加工蜗轮刀具的标准化，一般将蜗杆的分度圆直径规定为标准值。 2．因为蜗轮蜗杆传动的传动比与蜗杆的直径无关。 3． （a）

（b）

第10章 作业题 1．解：i＝

z2z3z420?25?40??22 转向：逆时针 18?25?2z1z2'z3'z2z3z4z5z62．解：i16?

z1z2'z3z4'z5'3．解：

i?zzzzn1?2345?200 n5z1z2'z3'z4'n1?2.5r/min i n5? v6?4．解：

H i13??d5n5'60?1000??mz5n5'60?1000?0.0105m/s?10.5mm/s

zzn1?nH1521 ?23?n3?nHz1z2'1681由于轮3为固定轮（即n3?0）， i1H?zzn139?39160H? ?1?i13?1?23 ＝1?41?411681nHz1z2' iH1?1/i1H?10.51

机械设计基础课程形成性考核作业答案（四）

第11章 带传动

1．由于带是弹性体，带紧边与松边拉力不同，由于带的弹性变形量的变化而引起的带与带轮间的相对滑动。打滑是带传递的圆周力大于带能传递的最大有效圆周力，引起的带在带轮上全面滑动的。

弹性滑动将引起：

（1）降低传动效率；

（2）从动轮的圆周速度低于主动轮，造成传动比误差； （3）带的磨损；

（4）发热使带温度升高。

打滑造成带的磨损加剧，无法传递动力，致使传动失效。

2．带紧边刚绕出小带轮处 3．解：（1）Fmaxef??1?2F0?180.7N

ef??1

（2）T?Fd1180.7?100??9035N.mm 22 （3）v??d1n160?1000?7.6m/s

P?Fv??180.7?7.6?0.95?1.304kW

第12章 联 接

1．轴径 轮毂的长度 2．矩形 渐开线 三角形

3．预紧的目的是为了增加联接的刚性、紧密性和防松能力。 用测力矩扳手和定力矩扳手 机械防松 摩擦防松 其他防松

第13章 轴

1．心轴 转轴 传动轴

2．C 轴承无法拆卸，应将轴肩高度低于轴承内圈。

第14章 轴承 1．

2．解：S1?0.68R1?0.68?3400?2312N S2?0.68R2?0.68?105?071N4 S1?Fa?2312?870＞714N

∴左边轴承被放松，右边轴承被压紧。 A1?S1?2312N A2?S1?Fa?3182N

A12312A3128??0.68?e 2??2.98＞e 通过查表 R13400R21050 ∴x1?1 y1?0 x2?0.44 y2?1.19 ∴PKN 1?x1R1?Y1A1?3400 P2?x2R2?Y2A2?4184.3KN

P2大 ，我们用它计算 查表得 C?30500KN fp?1.5 L10h

第15章 联轴器与离合器

答：联轴器和离合器主要都是用来联接两轴并传递扭矩，用联轴器联接的两根轴，只有机器停止运转后，经过拆卸才能分离，而用离合器联接的两根轴在运转过程中能随时根据需要结合或分离。

106ftC??()=1060（h） 60nfpP

电大机械制造基础形成性考核册作业1答案

1、常用的工程材料可以用教材第一页的表格表示，请完成工程材料的分类表： 答：

铸铁 黑色金属 金属材料 有色金属 工程材料 非金属材料 高分子材料 塑料 陶瓷材料 合成纤维 碳钢 合金钢 橡胶 复合材料 1、 人们在描述金属材料力学性能重要指标时，经常使用如下术语，请填写其使用的符号和内涵：

（b） 塑性：金属材料在外载荷作用下产生断裂前所能承受最大塑性变形的能力。

（a） 强度：金属材料在外载荷的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。强度有屈服强度σs和抗拉强度σb。 （c） 强度：是指金属材料抵抗比它更硬的物体压入其表面的能力。硬度有布氏硬度HBS和洛氏硬度HR。 （d） 冲击韧性：金属抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。

（e） 疲劳强度：金属材料经受无数次交变载荷作用而不引起断裂的最大应力值。 2、 参照教材图1—2填写材料拉伸曲线中的相应特征值点的符号，并描述相应的含义。

（a） 横坐标表示：试件的变形量ΔL （b） 纵坐标表示：载荷F （c） S点：屈服点 （d） b点：颈缩点 （e） k点：拉断点

（f） 屈服点以后出现的规律：试样的伸长率又随载荷的增加而增大，此时试样已产生较大的塑性变形，材料的抗拉强度

明显增加。

（g） 一根标准试样的直径为10mm、标距长度为50mm。拉伸试验时测出试样在26kN时屈服，出现的最大载荷为

45 kN。拉断后的标距长度为58mm，断口处直径为7.75mm。试计算试样的σ0.2、σb。

（h） 答：σ0.2=F0.2/S0=26000/(3.14*0.0052)=3.3*108MPa σb=Fb/S0=45000/(3.14*0.0052)=5.7*108MPa

3、 HR是零件设计中常用的表示材料硬度指标。请回答下表中表示的有效范围和应用范围：

硬度符号 有效值范围 主要应用范围 HRA HRB HRC HR和HB有什么差别？ 70～85 25～100 20～67 硬质合金、表面淬火、渗碳 有色金属、退火、正火等 淬火钢、调质钢等 答：两种都是测试硬度的标准，区别在于测量方法不同。两种硬度标准根本性区别在于：布氏和洛氏测量的对象不同。布氏测量低硬度的材料，洛氏测量高硬度的材料。

6、参照教材1-7图补充如下Fe-Fe3C相图缺少的内容（标注相应的数据和材料相符号），思考每个线条和线条包容区域内金属相符号的特点

参考上图回答以下问题：： （a.）. （b.）. （c.）. （d.）. （e.）. （f.）. （g.）. （h.）. （i.）. （j.）.

AC线为：合金的液相线

Acm线为：碳在奥氏体中的溶解限度线

AC3线为：奥氏体中开始析出铁素体或铁素体全部溶入奥氏体的转变线 A表示：奥氏体相 F表示：铁素体相 P表示：珠光体相 Ld表示：液相 Fe3C表示：渗碳体相 含碳0.77％为：都是奥氏体

导致过共析钢中材料脆性很高的主要原因是：若加热到略高于AC1温度时，珠光体完全转变成奥氏体，并又少量的渗碳

体溶入奥氏体。此时奥氏体晶粒细小，且其碳的质量分数已稍高与共析成分。如果继续升高温度，则二次渗碳体不断溶入奥氏体，致使奥氏体晶粒不断长大，其碳浓度不断升高，会导致淬火变形倾向增大、淬火组织显微裂纹增多及脆性增大。

7、假定有含碳量为80%的材料从液态逐渐缓慢冷却，请说明其随温度下降的组织变化。 答：液相，液相和一次渗碳体，一次渗碳体和莱氏体，一次渗碳体和低温莱氏体

8、 AC3和Acm是重要指标线，在这个温度以下会稳定得逞室温组织。在高温度附近的冷却速度决定了材料的晶粒大小。因此，为细化晶粒的退

火热处理的工艺设计是需要查阅相图的（通常要高出50°C）。请同学补充完成下面的回答： 回答：当温度下降到达AC线时，出现凝固，成为L（液体）和A，经过EF线以后完全固体，……

发生共晶反应。此时液相LC(4.30％C)，奥氏体AE（2.11％C）。渗碳体(6.69％C)三相共存。冷凝时反应的结果形成了奥氏体与渗碳体的机械混合物，通称为莱氏体

9、 钢的热处理主要包括淬火、退火、回火、调质处理和渗碳。它们的主要特点是按照热处理温度、冷却速度、热处理目的或用途、工艺过程安排特点考虑的。请藐视它们的特点：

淬火：指将钢件加热到 Ac3 或 Ac1（钢的下临界点温度）以上某一温度，保持一定的时间，然后以适当的冷却速度，获得马氏体（或贝氏体）组织的热处理工艺。常见的淬火工艺有盐浴淬火，马氏体分级淬火，贝氏体等温淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使钢件获得所需的马氏体组织，提高工件的硬度，强度和耐磨性，为后道热处理作好组织准备等。

退火：指金属材料加热到适当的温度，保持一定的时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。常见的退火工艺有：再结晶退火，去应力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金属材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或压力加工，减少残余应力，提高组织和成分的均匀化，或为后道热处理作好组织准备等。

回火：指钢件经淬硬后，再加热到 以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。常见的回火工艺有：低温回火，中温回火，

高温回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除钢件在淬火时所产生的应力，使钢件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韧性等。 调质：指将钢材或钢件进行淬火及高温回火的复合热处理工艺。使用于调质处理的钢称调质钢。它一般是指中碳结构钢和中碳合金结构钢。 渗碳：渗碳是将工件臵于渗碳介质中，加热到单相奥氏体状态，保温一段时间，使碳原子渗入工件表层，提高表层含碳量，从而增加表面的硬度及耐磨性。渗碳工件材料一般为低碳钢。渗碳工艺常用的有气体渗碳和固体渗碳。渗碳后，仍需对工件进行淬火和低温回火处理。 10、 请回答.077％碳钢和1.％碳钢的细化晶粒温度。

例如：一批碳钢试样组织晶粒大小不均匀，需采用退火处理。应采用的工艺设计应该是：缓慢加热至 500～650 ℃，保温足够时间，随炉冷却至室温。

问：为什么要保温足够的时间，为什么要缓慢冷却？

答：因为晶粒组织转变需要一定的时间，因此当金属工件表面达到要求的加热温度时，还须在此温度保持一定时间，使内外温度一致，使显微组织转变完全。

现有40Cr钢制造的机床主轴，心部要求良好的强韧性 （200～300HBS），轴颈处要求硬而耐磨 （54～58HRC），试问：

（1）应进行哪种预处理和最终热处理？ （2）热处理后获得什么组织？

（3）热处理工序在加工工艺路线中位臵如何安排？

答：（1）正火（调质）——预处理、高频淬火和回火——最终热处理 （2）奥氏体

（3）正火——机加工——高频淬火——回火

11、 铸铁是制造机器零件毛坯的主要黑色金属材料之一，请说明铸铁的基本特征。（牌号、石墨形态、铸造性能、成本等） 答：1）灰铸铁：牌号HT，石墨形态是片状，铸造性能优良，成本最低的铸铁。

2）球墨铸铁：牌号QT，石墨形态是球状，铸造性能近似于灰铸铁。 3）蠕墨铸铁：牌号RuT，石墨形态是蠕虫状，铸造性能好。 4）可锻铸铁：牌号KT，石墨形态是团絮状，不能锻造。

13、为了获得优质的铸件毛坯，在结构工艺性方面需要注意哪些原则？

答：1）铸件的壁厚应合理2）铸件的壁厚应尽量均匀3）铸件的结构不仅有利于保证铸件的质量，而且应尽可能使铸造工艺简化，以稳定产品质量和提高生产率。

14、 按照碳含量将碳钢分为低、中、高碳钢，参考教材中图3-2归纳碳钢的力学性能随含碳量的变化规律。 答：含碳量越高,工件硬度增加,柔韧性变小,脆性变大,越难加工。

15、 合金钢分为合金结构钢和合金调质钢，请查阅资料描述下列化学元素对材料的力学性能产生影响的特点。

Mn：提高钢韧性、强度、硬度和淬性，改善钢的热加工性能。

Cr：显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性。 Si：显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度。

Mo：使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构

钢中加入钼，能提高机械性能。 还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。 B：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。

V：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5%的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。 W：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。

16、 在毛坯冲压成形中，过大的变形量将产生毛坯缺陷甚至导致报废，因此需要增加热处理工序，请描述工艺设计的基本原则，

答：板料冲压是利用冲模板料产生分离或变形，从而获得毛坯或零件的压力加工方法。当板料厚度超过8～10mm时才采用热冲压。冲压生产的基本工序有分离工序和变形工序两大类。 17、 电焊条由哪些部分组成?其作用是什么?

答：电焊条由焊芯和药皮组成。焊芯主要有传导电流、产生电弧、作为焊缝填充金属等作用。药皮主要作用是提高电弧燃烧的稳定性，形成保护气氛使熔池隔绝空气，产生熔渣覆盖熔池表面起机械保护作用，并有脱氧与添加合金元素的作用。 18、 选择零件毛坯的两个基本原则是什么？ 答：1）适用性原则2）经济性原则

电大机械制造基础形成性考核册作业2答案

1.什么是基准制？为什么要规定基准制？在哪些情况下采用基轴制？ 答：基准制是指同一限制的孔和轴组成配合的一种制度。

以两个相配合的零件中的一个零件为基准件，并选定标准公差带，而改变另一个零件的公差带位臵，从而形成各种配合的一种制度。 一般情况下优先才用基孔制，加工时可以减少刀具、量具的数量，比较经济实惠。基轴制通常用于下列情况：1）所用配合的公差等级要求不高。2）活塞销和孔要求过渡配合。3）在同一基本尺寸的各个部分需要装上不同配合的零件。 2.什么叫配合？配合的特征由什么来表示?

答：配合是指基本尺寸相同的，相互结合的孔、轴公差带之间的关系。配合的特征由配合的种类来表示，即1）间隙配合2）过盈配合3）过渡配合

3.形位公差特征共有几项？其名称和符号是什么？

答：形位公差国家标准分为14种。其名称及符号如教材P93页的表6—1

4.用查表法确定下列各配合的孔、轴的极限偏差、计算极限间隙量（或过盈量），并画出公差带图。

Φ20H8/f7 Φ30F8/h7 Φ14H7/r6 Φ60P6/h5 孔的极限偏差 +0.033 +0.053 +0.018 -0.026 0 +0.020 0 -0.045 轴的极限偏差 -0.020 0 +0.034 0 -0.041 -0.021 +0.023 -0.013 极限间隙（过盈） 74 74 -5 -13 20 20 -34 -45 公差带图 Φ45JS6/h5 Φ40H7/t6 +0.008 +0.025 -0.008 0 0 +0.064 -0.011 +0.048 19 -23 -8 -64 5试解释图1注出的各项形位公差（说明被测要素、基准要素、公差带形状、大小和方位）。

答：答：A：当被测要素围绕基准线A作无轴向移动旋转一周时，在任一测量平面内的径向圆跳动量均不大于0.025mm;

图1

被测圆柱面必须位于半径差为公差值0.006mm的两同轴圆柱面之间。

B：被测轴线必须位于直径为公差值0.02mm，且平行于基准轴线的两平行平面之间。

C：被测表面必须位于距离为公差值0.01mm,且与基准线成理论正确角度60度的两平行平面之间。

D：当被测要素围绕基准线A-B作无轴向移动旋转一周时，在任一测量平面内的径向圆跳动量均不大于0.025mm。 G:被测中心平面必须位于距离为公差值0.025mm,且相对基准中心平面G对称配臵的两平行平面之间。（自己做）

6.答：

7.表面粗糙度的含义是什么？对零件的工作性能有何影响？

答：表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，主要表现在以下几个方面：1）影响零件的耐磨性。2）影响配合性质的稳定性。3）影响疲劳强度。4）影响抗腐蚀性。 8.选择表面粗糙度参数值时，应考虑哪些因素？

答：1）取样长度与评定长度2）中线3）评定参数4）评定参数的允许值 9.常用的表面粗糙度测量方法有哪些？各种方法适用于哪些评定参数？ 答：1）轮廓的幅值参数：轮廓的算术平均偏差和轮廓的最大高度

2）轮廓单元的平均宽度 3）轮廓的支承长度率

10.在一般情况下，Φ40H7和Φ80H7相比，Φ40H6/j5和Φ40H6/s5相比，哪个应选用较小的粗糙度值？ 答：Φ40H7和Φ80H7相比，选择Φ80H7

Φ40H6/j5和Φ40H6/s5相比，选择Φ40H6/j5 11.

答：最上面长线上。 12.已知零

件的配合关系为Φ25H7/p6，请确定相关的参数，并填写在下表中。

的表面粗糙度为1.6的应该标在可见轮廓线、尺寸界限、引出线或它们的延

电大机械制造基础形成性考核册作业3答案

1、 以车床上的外圆加工为例，描述工件上的加工表面。

2、 实现对零件的切削加工需要哪些基本运动，它们在切削中的作用是什么？对于车削、铣削、刨削加工来说，主运动是什么？在上图标出车床

加工的主运动和进给运动方向。

答：1）主运动2）进给运动3）合成切削运动

主运动：直接切除工件上的切削层，使之转变为切屑，从而形成工件新表面。 进给运动：不断地把切削层投入切削，以逐渐切出整个工件表面。 合成切削运动：它是由主运动和进给运动合成的运动。

3、 什么是切削层参数？切削用量三要素是什么？试分析多切削刃刀具的铣削中切削层参数变化？ 答：切削层的尺寸称为切削层参数。

切削用量三要素：1）切削速度2）进给量3）背吃刀量

4、 从影响切削加工的角度，刀具材料需要具备哪些基本性能要求？归纳教材中列举材料的特点。 答：对刀具切削部分材料的要求：1）高硬度2）高耐磨性3）有足够的强度和韧性4）热硬性

刀具材料有：1）碳素工具钢2）合金工具钢3）高速工具钢4）硬质合金5）陶瓷材料6）涂层硬质合金7）人造金刚石8）立方氮化硼 5、 以外圆车刀为例，画图说明刀具的正交参考系，描述刀具的角度α、β、Kr、ε的含义。 答：教材P126的图8—4。

α后角：在正交平面内度量的后刀面与切削平面之间的夹角。 β楔角：在正交平面内度量的前刀面与后刀面之间的夹角。 Kr主偏角：主切削刃在基面上的投影与进给方向的夹角。 ε刀尖角：在基面内度量的主切削刃与副切削刃之间的夹角。

6、 什么是积屑瘤？试述其成因、对加工的影响和精加工中避免产生积屑瘤的金属方案。

答：在切削塑性金属材料时，经常在前刀面上靠刃口处粘结一小块很硬的金属楔块，这个金属楔块称为积屑瘤。

在中速切削塑性材料时，当温度和压力增加到一定程度，底层金属层与刀具前刀面产生粘结时，出现切削“滞流”现象。继续切削，层层堆积，高度逐渐增加，形成了积屑瘤。

积屑瘤对切削过程的影响：1）刀具实际前角增大2）增大切削厚度3）使加工表面粗糙度值增大4）对刀具耐用度有影响 7、 切削热对切削过程有什么影响？它是如何产生的传出的？

答：在切削加工时，切削力作的功转换为热量，使切削区的温度升高，引起工件的热变形，影响工件的加工精度，加速了刀具磨损。 切削热源于切削层金属产生的弹性变形和塑性变形所作的功；同时，刀具前、后刀面与切屑和工件表面间消耗的摩擦功，也转化为热能。 8、 刀具磨损的三个阶段，每个阶段有什么特点，在加工中应该怎样考虑刀具磨损因素？

答：刀具磨损过程可分为3各阶段：1）初期磨损阶段。刃磨后的切削刃和刀面凹凸不平，接触面积小。刀具在切削时间短时，后刀面磨损得比

较快。2）正常磨损阶段。刀具经过初期磨损后刀面平整、光洁，摩擦力小。磨损随时间增长而增加，但比较缓慢。3）急剧磨损阶段。经过正常磨损阶段后，刀具与工件之间接触状况恶化，切削力、摩擦力及切削温度急剧上升，所以切削时间稍增长，磨损急剧增加。 9、 金属切削机床分类的方法中对于机床型号有哪些规定？（类别、主参数等）

答：我国现行的机床型号是按1994年颁布的标准GB/T15375—1994《金属切削机床型号编制方法》编制的。此标准规定，机床型号由汉语

拼音字母和数字按一定的规律组合而成。 10、 11、 12、

参考教材图9—4完成主传动、进给传动链，并计算主运动的最高转速和最低转速，计算进给传动的最大进给量。 车削加工的特点是什么？车床上能够加工哪些平面？ 铣削加工的特点是什么？铣床上能够加工哪些平面？

答：最高转速n=1440r/min，最低转速n=120r/min

答：车床类机床主要用于车削加工。在车床上可以加工各种回转表面，如车外圆、车端面、切槽与切断、车内孔、车锥面、车螺纹、车成形面等。 答：铣削是金属切削加工中常用的方法之一，铣削加工生产率高，加工表面粗糙度值小。在铣床上可以铣平面、铣台阶、铣键槽、铣T形槽、铣

燕尾槽、铣螺纹等。 13、

钻削加工的特点是什么？镗削、绞削和钻削有什么区别？

答：钻削加工的特点：1）钻头的刚性差、定心作用也很差，因而易导致钻孔时的孔轴线歪斜，钻头易扭断。2）易出现孔径扩大现象，这不仅与

钻头引偏有关，还与钻头的刃磨质量有关。3）断屑困难。4）钻削温度高。

钻削加工和镗削加工都是加工孔表面的切削加工方法，其判别是镗削加工适合加工直径大、精度高的孔。

14、

刨削加工的特点是什么？刨削、绞削和插削有什么区别？

刨削加工的运动比较简单，它的主运动是刀具的往复直线运动，工件的运动是一种辅助运动，适合加工平面、沟槽等表面。刨削加工是一种费用较低的加工方式，是一种可以实现高表面质量（很光洁的表面）的加工。

电大机械制造基础形成性考核册作业4答案

1、举例说明生产纲领在生产活动中的作用，说明划分生产类型的规律。

答：产品的年生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。

在计算出零件的生产纲领以后，即可根据生产纲领的大小，确定相应的生产类型。 2、何谓机床夹具?夹具有哪些作用?

答：在机械加工中，为了保证工件加工精度，使之占有确定位臵以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具，简称夹具。 作用：1） 保证产品加工精度，稳定产品质量。

2） 提高生产效率，降低加工成本。 3） 改善工人的劳动条件。 4） 扩大机床的工艺范围。

3、机床夹具有哪几个组成部分？各起何作用？ 答：机床夹具大致可以分为6部分。

答：刨削加工的特点：1）加工成本低2）通用性好3）生产率较低

1）定位部分：用以确定工件在夹具中的正确位臵。

2）夹紧元件：用以夹紧工件，确保工件在加工过程中不因外力作用而破坏其定位精度。 3）导向、对刀元件：用以引导刀具或确定刀具与被加工工件加工表面间正确位臵。 4）连接元件：用以确定并固定夹具本身在机床的工作台或主轴上的位臵。 5）夹具体：用以连接或固定夹具上各元件使之成为一个整体。 6）其他装臵和元件。

4、工件夹紧的基本要求是什么？

答：1）夹紧既不应破坏工件的定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的夹紧变形，不允许产生振动和损伤工件表面。

2）夹紧动作迅速，操作方便、安全省力。

3）手动夹紧机构要有可靠的自锁性；机动夹紧装臵要统筹考虑其自锁性和稳定的原动力。 4）结构应尽量简单紧凑，工艺性要好。

5、什么叫“六点定位原则”?什么是欠定位?过定位?

答：夹具用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，即用一个支承点限制工件的一个自由度的方法，使工件在夹具中的位臵完全确定，这就是六点定位原理。

根据工件的加工要求，应该限制的自由度没有完全被限制的定位，称为欠定位。

同一个自由度被几个支承点重复限制的情况，称为过定位（也称为重复定位、超定位） 6、什么是粗基准？如何选择粗基准？

答：采用毛坯上未经加工的表面来定位，这种定位基准称为粗基准。

选择粗基准时，应该保证所有加工表面都有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位臵精度。

7、什么是精基准？如何选择精基准？

答：采用已经加工的表面作为定位基准表面，这种定位基准称为精基准。

选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的互换位臵精度，以及装夹的方便可靠。 8、什么是定位基准？定位基准分为哪两类？

答：在生产实际中，有时工件上找不到合适的表面作为定位基准。

定位基准分为粗基准和精基准。

9、什么是基准不重合误差？计算图示零件的封闭环是否能够保证，如果需要调整，请提供技术方案。 答：由于定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差，称为基准不重合误差。

不能够保证，由于基准不重合误差等于联系尺寸的公差。而联系尺寸的公差S=0.2-0.01-0.02≠0。 10、什么叫加工误差？它与加工精度、公差之间有何区别？

答：加工误差是指零件加工后的实际几何参数与理想几何参数的偏差程度。

加工误差大表明零件的加工精度低；反之，加工误差小，则表明零件的加工精度高。

11、什么是误差复映？已知零件孔的加工精度为0.001，毛坯误差3.5，镗孔是的误差复映系数ε=0.004.求需要的走刀次数。 答：切削力大小变化引起的加工误差——误差复映现象。

毛坯误差Δm=3.5，误差复映系数ε=0.004。则工件误差Δg=Δm*ε=3.5*0.004=0.014.因此走刀次数N=0.014/0.001=14 12、提高机械加工精度的途径有哪些？

答：为了保证和提高机械加工精度，首先要找出生产加工误差的主要因素，然后采取相应的工艺措施以减少或控制这些因素的影响。在生产中可采

取的工艺措施有：1）减少误差法2）误差补偿法3）误差转移法4）误差均分法 13、在加工过程中有一系列概念组成了生产过程，请问：他们之间的关系。

答：机械工厂的生产过程一般包括原材料的验收、保管、运输，生产技术准备，毛坯制造，零件加工（含热处理），产品装配，检验以及涂装。一

个工厂的生产过程又分为各个车间的生产过程，前一个车间生产的产品往往又是其他后续车间的原材料。 14、零件的切削加工过程一般可分为哪几个阶段？各加工阶段的主要任务是什么？划分加工阶段有什么作用？ 答：工艺过程按加工性质和目的的不同可划分为下列几个阶段：

1） 粗加工阶段。其主要任务是切除毛坯的大部分加工余量，因此，此阶段的主要目标是提高生产率。 2） 半精加工阶段。其任务是减小粗加工后留下来的误差和表面缺陷层，使被加工表面达到一定的精度，并为主要表面的精加工做好准

备，同时完成一些次要表面的最后加工。

3） 精加工阶段。其任务是各主要表面经加工后达到图样的全部技术要求，因此，此阶段的主要目标是全面保证加工质量。 4） 光整加工阶段。对于零件上精度和表面粗糙度要求很高的表面，应安排光整加工阶段。其主要任务是减小表面粗糙度或进一步提高

尺寸精度，一般不用于纠正形状误差和位臵误差。

划分加工阶段的作用是有利于消除或减小变形对加工精度的影响，可尽早发现毛坯的缺陷，有利于合理选择和使用设备，有利于合理组织生产和安排工艺。

15、什么是工序集中与工序分散？各有什么优缺点？

答：工序集中是指在一道工序中尽可能多地包含加工内容，而使总的工序数目减少，集中到极限时，一道工序就能把工件加工到图样规定的要求。

工序分散是指在整个工艺过程工序数目增多时，使每道工序的加工内容尽可能减少，分散到极限时，一道工序只包含一个简单工步的内容。 工序集中的优缺点：1）减少工序数目，简化工艺路线，缩短生产周期。2）减少机床设备、操作工人和生产面积。3）一次装夹后可加工许

多表面，因此，容易保证零件相关表面之间的相互位臵精度。4）有利于采用高生产率的专用设备、组合机床、自动机床和工艺装备。从而大大提高劳动生产率。但如果在通用机床上采用工序集中方式加工，则由于换刀及试刀时间较多，会降低生产率。5）采用专用机床设备和工艺装备较多，设备费用大，机床和工艺装备调整费时，生产准备工作量大，对调试、维修工人的技术水平要求高。此外，不利于产品的开发和换代。

工序分散的优缺点：1）由于每台机床完成比较少的加工内容，所以机床、工具、夹具结构简单，调整方便，对工人的技术水平要求低。2）

便于选择更合理的切削用量。3）生产适应性强，转换产品较容易。4）所需设备及工人人数多，生产周期长，生产所需面积大，运输量也较大。 16、安排机械加工工艺顺序应遵循哪些原则？

答：1）基面先行2）先主后次3）先粗后精4）先面后孔5）配套加工 17、在机械加工工艺过程中，热处理工序的位臵如何安排？

答：热处理工序在工艺路线中的位臵，主要取决于工件的材料及热处理的目的和种类，热处理一般分为以下几种。1）预备热处理2）消除残余应力处理3）最终热处理。

18、常见的毛坯种类有哪些？选择毛坯时应考虑哪些因素？

答：机械加工中常见的毛坯有铸件、锻件、型材、冲压件、热或冷轧件和焊接件。

选择毛坯应考虑的因素：1）零件材料对工艺性能的要求2）生产批量3）零件的结构、形状、尺寸和设计的技术要求

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