機械裝備結構設計面試題目與答案

《機械裝備結構設計》面試題目（一） 機械設計有三種不同的類型開發(fā)性設計：這種設計的創(chuàng)新性很強。機開發(fā)性設計的過程最復雜。適應性設計：對現有的機械進行局部的修改或增補的設計。參數化設計：不改變基本結構、只改變功能范圍、機械的尺度和參數的設計。適應性設計、參數化設計更常見的設計過程。（二） 機械設計的一般過程：設計階段、設計工作內容、應完成的報告或圖紙。計劃階段：1）根據市場需求，或受用戶委托，或由主管部門下達，提出設計任務。2）進行可行性研究，重大問題應召開有關方面專家參加的論證會。3）編制設計任務書。4）提出可行性論證報告。5）提出設計任務書，任務書應盡可能詳細具體，應包括主要的功能指標，它是以后設計、評審、驗收的依據。6）簽訂技術經濟合同。方案設計階段：1）根據設計任務書，通過調查研究和必要的分析（還可能需要進行原理性的試驗），提出機械的工作原理。2）進行必要的運動學設計（一般是初步的、粗略的），提出幾種機械系統(tǒng)運動方案。3）經過分析、對比和評價，作出決策，確定出最佳總體方案。提出方案的原理圖和機構運動簡圖，圖中應有必要的最基本的參數。技術設計階段：1）運動學分析與設計。2）工作能力分析與設計。3）動力學分析與設計。4）結構設計。5）裝配圖和零件圖的繪制。完成機械產品的全套技術資料，包括：1）標注齊全的全套完整的圖紙,包括外購件明細表。2）設計計算說明書。3）使用維護說明書。試制試驗階段：通過試制和試驗，發(fā)現問題，加以改進，一般是回到技術設計階段，修改某一部分設計結果。1）提出試制和試驗報告。2）提出改進措施，修改部分圖紙和設計計算說明書。投產以后：1）收集用戶反饋意見，研究使用中發(fā)現的問題，進行改進。2）收集市場變化的情況。3）對原機型提出改進措施，修改部分圖紙和相關的說明書。4）根據用戶反饋意見和市場變化情況，提出設計新型號的建議。不同類型的設計，其過程也不盡相同，并沒有一個通用的、一成不變的程序。對開發(fā)性設計，其過程最復雜和完整。適應性設計和參數化設計的過程則視具體情況的要求而定，不一定這樣完整。（三） 機械零件設計的基本準則及一般步驟1） 根據零件的使用要求，選擇零件的類型及結構型式，并擬定計算簡圖。2） 分析作用在零件上的載荷（拉、壓力，剪切力）。3） 根據零件的工作條件，按照相應的設計準則，確定許用應力。4） 分析零件的主要失效形式，按照相應的設計準則，確定零件的基本尺寸。5） 按照結構工藝性、標準化的要求，設計零件的結構及其尺寸。6） 繪制零件的工作圖，擬定必要的技術條件，編寫計算說明書。（四） 機器應該滿足的基本要求1） 使用性要求：實現預定的功能，滿足運動和動力性能的要求，功能性要求；2） 經濟性要求：這是一個綜合性指標，表現在設計制造和使用兩個方面。提高設計制造的經濟性的途徑有三條：1） 使產品系列化、標準化、通用化；2） 運用現代化設計制造方法；3） 科學管理。（五） 提高使用經濟性的途徑有四條：1） 提高機械化、自動化水平；2） 提高機械效率；3） 延長使用壽命；4） 防止無意義的損耗。（六） 安全性要求有三個含義：1） 設備本身不因過載、失電以及其它偶然因素而損壞；2） 切實保障操作者的人身安全（勞動保護性）；3） 不會對環(huán)境造成破壞。（七） 可靠性要求要求機械系統(tǒng)在預定的環(huán)境條件下和壽命期限內，具有保持正常工作狀態(tài)的性能，這就稱為可靠性。（八） 機械結構設計過程中應考慮的結構設計準則實現預期功能的設計準則； 2.滿足強度要求的設計準則；滿足剛度結構的設計準則；4.考慮加工工藝的設計準則； 5.考慮裝配的設計準則； 6.考慮維護修理的設計準則；7.考慮造型設計的準則； 8.考慮成本的設計準則。（九）簡要回答機械結構設計的主要工作步驟不同類型的機械結構設計中各種具體情況的差別很大，沒有必要以某種步驟按部就班的進行。通常是確定完成既定功能零部件的形狀、尺寸和布局。結構設計過程是綜合分析、繪圖、計算三者相結合的過程，其過程大致如下：理清主次、統(tǒng)籌兼顧：明確待設計結構件的主要任務和限制，將實現其目的的功能分解成幾個功能。然后從實現機器主要功能（指機器中對實現能量或物料轉換起關鍵作用的基本功能）的零部件入手，通常先從實現功能的結構表面開始，考慮與其他相關零件的相互位置、聯結關系，逐漸同其它表面一起連接成一個零件，再將這個零件與其它零件聯結成部件，最終組合成實現主要功能的機器。而后，再確定次要的、補充或支持主要部件的部件，如：密封、潤滑及維護保養(yǎng)等。繪制草圖：在分析確定結構的同時，粗略估算結構件的主要尺寸并按一定的比例，通過繪制草圖，初定零部件的結構。圖中應表示出零部件的基本形狀，主要尺寸，運動構件的極限位置，空間限制，安裝尺寸等。同時結構設計中要充分注意標準件、常用件和通用件的應用，以減少設計與制造的工作量。對初定的結構進行綜合分析，確定最后的結構方案：綜合過程是指找出實現功能目的各種可供選擇的結構的所有工作。分析過程則是評價、比較并最終確定結構的工作?？赏ㄟ^改變工作面的大小、方位、數量及構件材料、表面特性、連接方式，系統(tǒng)地產生新方案。另外，綜合分析的思維特點更多的是以直覺方式進行的，即不是以系統(tǒng)的方式進行的。人的感覺和直覺不是無道理的，多年在生活、生產中積累的經驗不自覺地產生了各種各樣的判斷能力，這種感覺和直覺在設計中起著較大的作用。結構設計的計算與改進：對承載零部件的結構進行載荷分析，必要時計算其承載強度、剛度、耐磨性等內容。并通過完善結構使結構更加合理地承受載荷、提高承載能力及工作精度。同時考慮零部件裝拆、材料、加工工藝的要求，對結構進行改進。在實際的結構設計中，設計者應對設計內容進行想象和模擬，頭腦中要從各種角度考慮問題，想象可能發(fā)生的問題，這種假象的深度和廣度對結構設計的質量起著十分重要的作用。結構設計的完善：按技術、經濟和社會指標不斷完善，尋找所選方案中的缺陷和薄弱環(huán)節(jié)，對照各種要求和限制，反復改進?？紤]零部件的通用化、標準化，減少零部件的品種，降低生產成本。在結構草圖中注出標準件和外購件。重視安全與勞保（即勞動條件：操作、觀察、調整是否方便省力、發(fā)生故障時是否易于排查、噪音等），對結構進行完善。形狀的平衡與美觀：要考慮直觀上看物體是否勻稱、美觀。外觀不均勻時造成材料或機構的浪費。出現慣性力時會失去平衡，很小的外部干擾力作用就可能失穩(wěn)，抗應力集中和疲勞的性能也弱?？傊?，機械結構設計的過程是從內到外、從重要到次要、從局部到總體、從粗略到精細，權衡利弊，反復檢查，逐步改進。（十）簡述輕量化技術的基本概念。輕量化技術是輕量化設計、輕量化材料和輕量化制造技術的集成應用。輕量化技術是一個系統(tǒng)工程。輕量化的最終目標是重量、性能、成本和配套等因素的綜合優(yōu)化。（十一）簡述機床機械機構的要求有哪些？機床的性能要求：（1） 機床的工藝范圍：機床可完成加工工序種類;加工零件類型；材料和尺寸范圍，毛坯種類。（2） 加工精度：尺寸、形狀和位置精度；機床精度：幾何精度、運動精度和定位精度；低速運動的平穩(wěn)性；導軌的材料和結構。滿足機床剛度和抗振性的要求：具有抵抗外載荷；抵抗受迫和自激振動的能力；改善機床機構。減少熱變形要求：減少發(fā)熱；控制溫升；改善機床結構。（十二）機床主軸組件的構成？主軸組件的基本要求有哪些？主軸組件：機床的執(zhí)行件，由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成?；疽螅盒D精度、靜剛度、抗振性、溫升和熱變形、耐磨性。（十三）機床上常用的主軸軸承有哪些？有滾動軸承、液體動壓軸承、液體靜壓軸承、空氣靜壓軸承等。此還有自調磁浮軸承等適應高速加工的新型軸承。（十四）簡述提高支承件靜剛度的主要措施及原因。（1） 進行剛度補償:支承件截面不能完全封閉，存在剛度損失；導軌與床身的過渡連接處存在局部剛度損失；箱體軸承孔處存在剛度損失。（2） 隔板和加強肋：隔板（肋板）是連接外壁間的內壁。作用是將局部載荷傳遞給其它壁板，使整個支承件較均勻地承受載荷。加強肋（肋條）是配置在外壁內側或內壁上，其作用是加強局部剛度和減少薄壁振動。（3） 提高接觸剛度：相對滑動的連接面和重要的固定結合面須精磨或配對刮研，以消除結合面間的誤差，增大接觸面積。（十五）簡述支承件的材料選用類型。（1）鑄鐵：是加入少量的銘、硅、稀土等合金元素的灰口鑄鐵。

（2）（3）材料。（2）（3）材料。（4）（5）樹脂混凝土：樹脂混凝土即人造花崗巖，是制造床身的新型預應力鋼筋混凝土：抗振性好，成本低。天然花崗巖：性能穩(wěn)定，精度保持性好，抗振性好，熱穩(wěn)定性好，抗氧化性強，不導電，抗磁，與金屬不粘結，加工方便。（十六）簡述提高導軌精度、剛度和耐磨性的主要措施。（1） 合理選擇導軌的材料和熱處理；（2） 導軌的預緊；（3） 導軌的良好潤滑和可靠防護；（4） 爭取■磨損、少磨損、均勻磨損，磨損后應能補償磨損量。（十七）簡述導軌應滿足的要求、導軌的主要截面形狀。導軌應滿足的要求：精度高、承載能力大、剛度好、摩擦阻力小、運動平穩(wěn)、精度保持性好、壽命長、結構簡單、工藝性好，便于加工、裝配、調整和維修、成本低等要求。導軌的主要截面形狀有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓柱形。1、2、3、4、1、2、3、4、5、等強度原理變形協(xié)調原理任務分配原理自助原理穩(wěn)定性原理（十九）提高結構的精度設計方法1） 有利于減少原始誤差的結構設計措施2） 補償系統(tǒng)誤差3） 誤差均化4） 利用誤差傳遞規(guī)律5） 合理配置精度6） 選擇較好的近似機構7） 采用有利于施工的結構8） 阿貝原則9） 減小回程誤差（二十）提高機械結構強度和剛度的設計原則1、 載荷分擔2、 載荷均布3、 減少機器零件的應力集中4、 利用設置肋板的措施提高剛度（二^一）提高耐磨性的結構設計方法1、 改善潤滑條件2、 合理選擇摩擦副的材料和如處理3、 使磨損均勻，避免局部磨損4、 調節(jié)和補償（二十二）力學原理設計準則（1） 強度計算和試驗準則（2） 均勻受載準則（3） 力流路徑最短準則（4） 減低缺口效應準則（5） 變形協(xié)調準則（6） 等強度準則（7） 附加力自平衡準則（8） 空心截面準則（9） 受扭截面凸形封閉準則（10） 最佳著力點準則（11） 受沖擊載荷結構柔性準則（12） 避免長壓桿失穩(wěn)準則（13） 熱變形自由準則

軸肩和軸環(huán)圓螺母(二十三)滾動軸承及軸上零件的軸向定位和固定方法軸肩和軸環(huán)圓螺母(1)(2)套筒軸用彈性擋圈緊定螺釘軸端擋圈銷釘其他方法(二十四)提高軸系結構剛度與強度的主要措施1、 提高軸系結構剛度的主要措施合理選擇軸截面的形狀改善支撐2、 提高軸系結構強度的主要措施合理安排軸上載荷的傳遞路線改善軸上零件結構減少應力集中提高軸頸的表面質量(二十五)薄板件結構設計準則薄板翻邊準則薄板零件禁攻絲準則薄板件判定標準形狀簡單準則節(jié)省材料準則足夠強度剛度準則避免粘刀準則彎曲棱邊垂直切割面準則平緩彎曲準則避免小圓形卷邊準則槽孔邊不彎曲準則復雜結構組合制造準則（13） 避免直線貫通準則（14） 壓槽連通排列準則（15） 空間壓槽準則（16） 局部松弛準則（二十六）考慮裝配的設計準則（1） 預留裝配活動空間準則（2） 一道工序只操作揖個活動零件準則（3） 裝配累積誤差受控準則（4） 密封圈裝配過程光滑過渡準則（5） 清洗烘干排液便利準則（6） 加工過程表面要求（7） 標準工具準則（8） 便于運送的原則（9） 便于方位識別的準則（10） 方便抓取準則（11） 方便定位準則（12） 簡化運動準則（13） 方便接近準則（14） 避免同時入軌準則（15） 一體化準則（16） 簡單連接件準則（17） 避免高精度裝配公差準則（18） 組合制造準則（19） 便于拆卸準則（二十七）提高耐磨性的結構設計準則1、 避免相同材料配成滑動摩擦副2、 潤滑劑供應充分、布滿工作面3、 潤滑油箱不能太小4、 滑動軸承不能用接觸式油封5、 對于零件的易磨損表面增加一定的磨損裕量6、 對易磨損部分應予以保護7、 對易磨損件可以采用自動補償磨損的結構8、 采用防塵裝置防止磨粒磨損（二十八）金屬切削機床的精度1、 幾何精度2、 運動精度3、 傳動精度4、 定位精度5、 重復定位精度6、 工作精度7、 精度保持性（二十九）影響機床精度的關鍵因素1、 振動與噪聲2、 熱變形3、 低速運動平穩(wěn)性（三十）影響機床性能因素1、 傳動效率2、 剛度3、 抗振能力4、 噪聲5、 熱變形6、 可靠性7、 載荷變化（三十一）金屬切削機床的總體布局設計1、 機床的性能要求2、 總體布局的主要形式3、 總體布局與工件形狀、尺寸和重量的關系4、 運動分配與部件的布局

5、影響機床總體布局的主要因素（三十二）機床的參數1、 主參數2、 尺寸參數3、 主運動參數4、 進給運動參數5、 動力參數（三十三）機械結構的輕量化設計1、 輕量化設計的節(jié)本概念2、 輕量化技術的主要研究內容3、 機床結構輕量化設計的主要方法（三十四）機床主軸部件設計的基本要求1、 旋轉精度2、 剛度3、 抗振性4、 溫升和熱變形5、 耐磨性（三十五）提高滾動軸承