机械制造装备设计课后习题答案整理.pdf

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？（需要看教材确认答案）

1)柔性化精密化自动化机电一体化节材节能2)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？

1)柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。

2)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。

1-6机械制造装备的机电一体化体现在哪些方面？可获得什么好处？

1)机械制造装备的机电一体化体现在：其系统和产品的通常结构是机械的，用传感器检测来自外界和机器内部运行状态的信息，由计算机进行处理，经控制系统，由机械、液压、气动、电气、电子及他们的混合形式的执行系统进行操作，使系统能自动适应外界环境的变化，机器始终处于正常的工作状态。

2)好处：1.对机器或机组系统的运行参数进行巡查和控制；2.对机器或机组系统工作程序的控制；3.用微电子技术代替传统产品中机械部件完成的功能，简化产品的机械结构。

1-7 对机械制造装备如何进行分类？

1)加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。

2)工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。

3)仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。

4)辅助装备：清洗机和排屑装置等设备。

1-8工业工程指的是什么？如何在设计机械制造装备时体现工业工程的需求？

1)工业工程:是对人、物料、设备、能源和信息能组成的集成系统进行设计，改善和实施的一门科学。

2)产品设计符合工业工程的需求：在产品开发阶段，充分考虑结构的工艺性，提高标准化、通用化程度，以便采用最佳的工艺方案，选择最合理的制造设备，减少工时和材料的消耗；合理地进行机械制造装备的总体布局，优化操作步骤和方法，减少操作过程中工人的体力消耗；对市场和消费者进行调研，保证产品合理的质量标准，减少因质量标准定得过高造成不必要的超频工作量。

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？

1)类型：机械制造装备设计包括创新设计、变形设计、模块化设计；

2)本质区别：创新设计：一般需要较长的设计开发周期，投入较大的研制开发工作量；

变型设计：变型设计不是孤立无序的设计，而是在创新设计的基础上进行的；

模块化设计：对一定范围内不同性能，不同规格的产品进行功能分析，划分一系列的功能模块，

而后组合而成的；

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? （再看教材确认）

1)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。

2-1)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

2-2)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。

1-13系列化设计时主参数系列公比的选取原则是什么？公比选得过大或过小会带来哪些问题？

1)选取原则:产品的主参数应尽可能采用优先数系。

2)主参数系列公比如选得较小，则分级较密，有利于用户选到满意的产品，但系列内产品的规格品种较多，

系列化设计的许多优点得不到充分利用；反之，则分级较粗，系列内产品的规格品种较少，可带来系列化设计的许多优点，但为了以较少的品种满足较大使用范围内的需求，系列内每个品种产品应具有较大的通用性，导致结构相对复杂，成本会有待提高，对用户来说较难选到称心如意的产品。

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？

1)评价方法：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)对于机械制造装备设计，这六种评价方法按重要程度由高向低排队一般是：可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、标准化评价、技术经济评价、产品造型评价。其原因是机械制造装备投资较大，使用周期较长。为了保证产品质量、降低成本、提高可靠性和竞争能力，六种评价都是不可缺少的。

可靠性评价对产品质量与可靠性进行评价；人机工程学评价产品设计在人机工程方面的合理性；结构工艺性评价是对产品结构便于加工制造的性能进行评价，以降低生产成本，缩短生产时间；技术经济评价综合评价产品技术的先进性和经济的合理性；标准化评价是在标准化方面对产品进行评价；而产品造型评价是对产品的外观设计的合理性和新颖性进行评价。

1-16有些方案的技术评价较高，但经济评价一般或不好，有些方案可能是相反的情况，如何对这些方案进行综合评价？

设计方案的技术评价Tj和经济评价Ej经常不会同时都是最优，进行技术和经济的综合评价才能最终选出最理想的方案。技术经济评价TEj有两种计算方法：

1)当Tj和Ej的值相差不太悬殊时，可用均值法计算TEj值，即TEj=（Tj+Ej）/2。

2)当Tj和Ej的值相差很悬殊时，建议用双曲线法计算TEj值，即TEj=根号（Tj+Ej）。

技术经济评价值TEj越大，设计方案的技术经济综合性能越好，一般TEj值不应小于0.65。

1-17可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指标？它们之间有哪些数值上的联系？

1)概念：可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定任务的能力。

2)可靠性的衡量指标有：可靠度R(t)、累计失效概率F(t)、失效率、平均寿命和平均无故障工作时间、可

靠寿命、维修度、修复率、平均修复时间等（P37-38）

3)这些可靠性衡量指标之间在数值上都与时间t相关联, F(t)=1-R(t)。

1-18 从系统设计的角度，如何提高产品的可靠性？

1)从系统设计角度，提高产品可靠性要提高其组成各单元的可靠性水平，因此要进行系统和单元可靠性的预测。（P39）2)此外要将系统可靠性指标合理分配到各组成单元中，明确各组成单元的可靠性设计要求。（P42）

2-1 机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么?

机床设计应满足如下基本要求：

1）工艺范围，机床工艺范围是指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。机床的工艺范围直接影响到机床结构的复杂程度、设计制造成本、加工效率和自动化程度。

2）柔性，机床的柔性是指其适应加工对象变化的能力，分为功能柔性和结构柔性；

3）与物流系统的可接近性，可接近性是指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）流动的方便程度；

4）刚度，机床的刚度是指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗刀具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。刚度包括静态刚度、动态刚度、热态刚度。机床的刚度直接影响机床的加工精度和生产率；

5）精度，机床精度主要指机床的几何精度和机床的工作精度。机床的几何精度指空载条件下机床本身的精度，机床的工作精度指精加工条件下机床的加工精度（尺寸、形状及位置偏差）。

6）噪声；7）、自动化；8）、生产周期；

9）生产率，机床的生产率通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量来表示。机床的切削效率越高，辅助时间越短，则它的生产率越高。

10）成本，成本概念贯穿在产品的整个生命周期内，包括设计、制造、包装、运输、使用维护、再利用和报废处理等的费用，是衡量产品市场竞争力的重要指标；

11）可靠性，应保证机床在规定的使用条件下、在规定的时间内，完成规定的加工功能时，无故障运行的概率要高。

12）造型与色彩，机床的外观造型与色彩，要求简洁明快、美观大方、宜人性好。应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学要求进行设计。