第三章 典型部件设计

一、单项选择题

1. 两个方向的推力轴承都配置在前支承处的配置形式称为 [ A ]。 A. 前端配置 B. 后端配置 C. 两端配置 D. 中间配置

2. 两个方向的推力轴承分别布置在前、后两个支承处的配置形式称为 [ C ]。 A. 前端配置 B. 后端配置 C. 两端配置 D. 中间配置

3. 提高支承件结构热稳定性的主要方法中，不包括下列哪项。 [ C ]。 A. 控制温升 B. 采用热对称结构 C. 改善阻尼特性 D. 采用热补偿装置

二、填空题

4. 滚珠丝杠的支承方式中，一端固定，另一端自由方式，常用于短丝杠和___竖直丝杠___。 5. 丝杠传动的综合拉压刚度主要由丝杠的拉压刚度，支承刚度和___螺母刚度___三部分组成。

6. 主轴前轴颈直径一般按机床类型、主轴传递的___功率___或最大加工直径选取。 7. 支承件结构的合理设计是应在最小质量条件下，具有最大___静刚度___。 8. 开式导轨的特点是结构简单，但不能承受较大___颠覆___力矩的作用。 9. 磁性识别法是利用磁性材料和非磁性材料__磁感应__强弱不同，通过感应线圈读取代码。 10. 滚珠丝杠的支承方式中，两端固定，用于长丝杠或__高转速__，要求高拉压刚度的场合。 11. 丝杠的预拉伸量应能补偿丝杠的__热变形__。

12. 卧式车床的主轴孔径d通常不小于主轴平均直径的__55%~56%__。

13. 支承件结构的静刚度主要包括弯曲刚度和扭转刚度，均与截面惯性矩成__正比__。

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14. 在滑动导轨副中又可分为普通滑动导轨、静压导轨和__卸荷__导轨等。

15. 在光导纤维中传播的光信号比在导体中传播的电信号具有更高的抗__干扰__能力。 16. 将电动机与主轴合为一体，制成内装式__电主轴__，实现无任何中间环节的直接驱动，并通过冷却液循环冷却方式减少发热。

三、简答题

17. 有哪些提高支承件结构性能的措施？ 答：（1）提高支承件的静刚度和固有频率，主要方法是：

1）根据支承件受力情况合理地选择支承件的材料、截面形状和尺寸、壁厚，合理地

布置肋板和肋条；

2）可以用有限元方法进行定量分析，以便在较小质量下得到较高的静刚度和固有频

率；

3）改善支承件间的接触刚度以及支承件与地基联结处的刚度。 （2）提高动态特性，1）改善阻尼特性，2）采用新材料制造支承件。

（3）提高热稳定性，1)控制温升，2)采用热对称结构，3)采用热补偿装置。 18. 试述导轨有哪些组合形式？各有何特点？ （1）双三角形导轨，不需要镶条调整间隙，接触刚度好，导向性和精度保持性好。但是，工艺性差，加工、检验和维修不方便。多用在精度要求较高的机床中，如丝杠车床、导轨磨床、齿轮磨床等。

（2）双矩形导轨，承载能力大，制造简单。多用在普通精度机床和重型机床中，如重型车床、组合机床、升降台铣床等。

（3）矩形和三角形导轨的组合，这类组合的导向性好，刚度高，制造方便，应用最广。如车床、磨床、龙门铣床的床身导轨。

（4）矩形和燕尾形导轨的组合 能承受较大力矩，调整方便，多用在横梁、立柱、摇臂导轨中。

19. 试述陶瓷滚动轴承得特性。

答： 陶瓷滚动轴承的材料为氮化硅(Si3N4),密度为3.2?10kg/m，仅为钢(7.8?10kg/m)

?6o?6o的40%，线膨胀系数为3?10/C，比轴承钢小得多（12.5?10/C），弹性模量为315GPa，

3333比轴承钢大。在高速下，陶瓷滚动轴承与钢制滚动轴承相比：质量小，作用在滚动体上的离心力及陀螺力矩较小，从而减小了压力和滑动摩擦；滚动体线胀系数小，温升较低，轴承在运转中预紧力变化缓慢，运动平稳；弹性模量大，轴承的刚度增大。 20. 试述磁浮轴承的特点?

1）磁浮轴承的特点是无机械磨损，理论上无速度限制；

2）运转时无噪声，温升低、能耗小；不需要润滑，不污染环境，省掉一套润滑系统和设备；

3）能在超低温和高温下正常工作，也可用于真空、蒸汽腐蚀性环境中。

4）装有磁浮轴承的主轴可以适应控制，通过监测定子绕组的电流，灵敏地控制切削力，通过检测切削力微小变化控制机械运动，以提高加工质量。 5）因此磁浮轴承特别适用于高速、超高速加工。 21. 证明主轴组件前轴承精度高于后轴承？

答：主轴轴承中，前后轴承的精度对主轴旋转精度的影响是不同的，前轴承轴心有偏移?a，

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后轴承轴心偏移量为零，由偏移量?a引起的主轴端轴心偏移为

?a1?L?a?a L后轴承轴心有偏移?b，前轴承轴心偏移量为零，由偏移量?b引起的主轴端轴心偏移为

?b1?a?b L显然，前支撑的精度比后支撑对主轴部件的旋转精度影响较大。

因此，选取轴承精度时，前轴承的精度要选得高一点，一般比后轴承的精度高一级。 22. 试述提高支承件结构性能的措施? 答：(1) 提高支承件的静刚度和固有频率

(2) 提高动态特性 1) 改善阻尼特性

2) 采用新材料制造支承件 (3) 提高热稳定性 1)控制温升

2)采用热对称结构 3)采用热补偿装置

23. 试述粘贴塑料软带导轨的特性？ 答： 采用较多的粘贴塑料软带是以聚四氟乙烯为基体，添加各种无机物和有机粉末等填料。 其特点是：

（1） 摩擦系数小，耗能低；动、静摩擦系数接近，低速运动平稳性好； （2） 阻尼特性好，能吸收振动，抗振性好；

（3） 耐磨性好，有自身润滑作用，没有润滑油也能正常工作，使用寿命长； （4） 结构简单，维护修理方便，磨损后容易更换，经济性好。

（5） 但是，刚性较差，受力后产生变形，对精度要求高的机床有影响。 粘贴塑料软带一般粘贴在较短的动导轨上，在软带表面常开出直线形或三字形油槽。配对金属导轨面的粗糙度要求在0.4~0.8μm、硬度在25HRC以上。

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第四章 工业机器人设计

一、单项选择题

1. 一个三自由度球坐标型机器人，其运动功能式为 [ B ]。 A. O/?1?2?3/M B. O/?1?2Y3/M C. O/?1Z2Y3/M D. O/X1Z2Y3/M

2. 一个三自由度直角坐标型机器人，其运动功能式为 [ D ]。 A. O/?1?2?3/M B. O/?1?2Y3/M C. O/?1Z2Y3/M D. O/X1Z2Y3/M

3. 在机器人关节坐标轴轴线位置的选取中，与i关节的运动方向一致的为 [ B ]。 A. Xi B. Zi C. Yi D. Ci

4. 额定负载是指在机器人规定的性能范围内，机械接口处所能承受负载的允许值。不包括 [ D ]。

A. 末端执行器的重力 B. 抓取工件的重力及惯性力（矩） C. 外界的作用力（矩） D. 手腕的重力

4. 靠向下挤压力将吸盘内的空气排出，使其内部形成负压，将工件吸住称为 [ A ]。 A. 挤压排气式吸盘 B. 气流负压式吸盘 C. 真空泵排气式吸盘 D. 磁吸式吸盘

5. 控制阀将来自气泵的压缩空气自喷嘴通人，形成高速射流，将吸盘内腔中的空气带走而形成负压，使吸盘吸住物体称为 [ B ]。 A. 挤压排气式吸盘 B. 气流负压式吸盘 C. 真空泵排气式吸盘 D. 磁吸式吸盘

6. 下列哪项是工业机器人额定速度的定义 [B ]。 A.指在最大负载、匀速运动过程中，机械接口中心的最大速度。 B.指在额定负载、匀速运动过程中，机械接口中心的最大速度。 C.指在额定负载、加速度运动过程中，机械接口中心的最大速度。 D.指在最大负载、加速度运动过程中，机械接口中心的最大速度。

二、填空题

7. 球坐标型机器人特点是__灵活__性好，工作空间范围大，但刚度、精度较差。

8. 目前只在简易经济型、重型工业机器人和喷漆机器人中，才考虑采用__液压__驱动方式。 9. 直角坐标型机器人与机床相似，按直角坐标形式动作。刚度和精度高，但__灵活性差__，工作空间范围小。 10. 对轻负荷的搬运，上、下料点位操作的工业机器人，则可以考虑采用__气压__驱动方式。 11. 机器人性能指标按作业要求确定。一般指位姿准确度及位姿重复性（点位控制）、轨迹准确度及轨迹__重复性__（轨迹控制）、最小定位时间及分辨率等。

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