机械制造装备设计课后习题答案知识讲解

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？

柔性化精密化自动化机电一体化节材节能

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？

柔性化有俩重含义：产品机构柔性化和功能柔性化。

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？

答：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。

采用机电一体化技术可以获得如下几方面功能：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？

加工装备：采用机械制造方法制造机器零件的机床。

工艺装备：产品制造是用的各种刀具、模具、夹具、量具等工具。

仓储运输装备：各级仓库、物料传送、机床上下料等设备。

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？

答：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。

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.）机械制造装备设计包括创新设计、变形设计、

模块化设计；

2.）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?

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。

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

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？

答：选取原则产品的主参数应尽可能采用优先数系。

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？

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

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？

答：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？

答：含义：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。

可靠性的衡量指标有：1、可靠度；2、积累失效

概率；3、失效率；4、平均寿命和平均无故障工作时

间；5、可靠寿命

这些可靠性衡量指标之间在数值上都与时间t相关

联。

2-1 机床设计应满足哪些基本要求？其理由是什么?

工艺范围、柔性、与物流系统的可亲性、刚度、

精度、噪声、成产率自动化、成本、生产周期、可靠

性、造型与色彩

2-2机床设计的主要内容及步骤是什么？

答：（一）总体设计：1、机床主要技术指标设计，包

括工艺范围、运行模式、生产率、性能指标等。2、

总体方案设计，包括运动功能、基本参数、总体

结构布局等设计。3、总体方案综合评价与选择4、

总体方案的设计修改或优化。（二）详细设计，

包括技术设计和施工设计。（三）机床整机综合评

价

2-3机床的基本工作原理是什么？

答：基本工作原理是：通过刀具与工件之间的相

对运动，由刀具切除工件上多余的金属材料，使工件

具有要求的尺寸和精度的几何形状。

2-4机床系列型谱的含义是什么？

为了以最少的品种规格，满足尽可能多用户的不

同需求，通常是按照该类机床的主参数标准，先确定

一种用途最广、需要量较少的机床系列作为“基型系

列”，在这系列的基础上，根据用户的需求派生出若

干种变型机床，形成“变型系列”。“基型”和“变型”

构成了机床的“系类型谱”。

2-5机床的基本工作原理是什么？

通过刀具与工件之间的相对运动，由刀具切除工

件加工表面多余的金属材料，使工件具有要求的几何