数字化设计与制造苏春版课后答案课案
《数字化设计与制造》
第一章数字化设计与制造技术引论
1、数字化开发技术包含哪些核心技术。
以CAD、CAE、CAPP、CAM为基础、为核心
2. 产品数字化开发的主要环节。
3. 数字化设计、数字化制造、数字化仿真的内涵。
数字化设计与制造涵盖：
数字化设计(DD)
CAD：概念化设计、几何造形、工程图生成及相关文档
CAE：有限元分析（FEM）、优化设计
DS：虚拟装配、运动学仿真、外观效果渲染等等
数字化制造(DM)
CAPP：毛坏设计、加工方法选择、工艺路线制定、工序设计、刀夹具设计
CAM：NC图形辅助编程（GNC）、加工仿真检验
数字化制造资源管理(MPR、ERP）
数字化设计与制造数字信息集成管理（PDM、CIMS、PLM）
4.产品的数字化开发技术与传统的产品开发技术相比，有哪些区别，有哪些优点？
产品的市场竞争：
产品的的复杂性不断增加(功能综合)
产品的生命周期不断缩短,开发周期短
产品的设计风险增加
社会环境对产品的影响
现代好产品的标志: TQCSE（T 时间更短Q 质量更好 C 成本更低S 服务质量更好E 更环保）
5、与传统的产品设计与制造方法相比，数字化设计与制造方法有哪些优点？
提高设计效率，改进设计质量，降低产品的开发成本、缩短开发周期，改善信息管理，提高企业的竞争力
第三章数字化设计与制造系统的组成
1.数字化设计与数字化制造技术大致经历了哪些发展阶段？有哪些发展趋势
准备及酝酿阶段(20世纪50年代)：出现数控机床；为数控机床开发自动编程工具语言APT
2D时代(20世纪60年代)：计算机辅助绘图，提高绘图质量和效率；方便图纸管理；平面分析计算CAD/CAM一体化(20世纪70-80年代)：3D建模统一数字模型；CAE广泛应用；CAD、CAM通过；
无图纸生产；数字信息交换接口
数字信息集成管理（90年代开始）：产品信息、数据集成管理PDM，智能化，分布式网络化，CIMS，PLM
数字化设计与制造技术的发展趋势：
利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM集成技术,以实现全数字化设计与制造
CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与ERP、SCM、CRM结合，形成企业信息化的总体构架
通过Internet、Intranet及Extranet将企业的各种业务流程集成管理
虚拟工厂、虚拟制造、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化
2、数字化设计与制造系统的支撑软件组成。
）支撑软件
图形处理软件二维图形的生成、编辑、修改、尺寸标注和图形的输入输出
几何造型软件：线框、曲面、实体（特征）模型的造形设计、编辑
数据库管理系统：存储系统指定数据，保证数据的完整、有效、安全、共享性，并便于修改扩充支撑软件一般有商品软件，有集成型和单功能型二种：
集成型：Pro/E UG I-DE AS CATIA CAX’A
单功能型：AutoCAD Ansys MasterCAM ORACLE
3、数字化设计与制造系统的系统软件组成
CAD/CAM常用的操作系统：
1）unix+X-windows (常用于大、中、小型机或图形工作站）
2）MS-windows (常用于单用户系统）
3）windowsNT Linux (常用于网络系统）
）系统软件
操作系统：存储器管理、CPU管理、I/O管理、文件系统及数据库管理
编译系统、语言处理系统：支持用户开发应用软件；常用开发工具：汇编语音、VB、VC++、C++、Fortran
诊断系统：对系统的软硬件进行诊断维护
4、数字化设计与制造系统的主要硬件。
硬件：计算机、输入、输出设备和数据交换通信接口
5、工程数据库管理系统的基本功能
6、数字化设计与制造系统的软件应具备的功能
大型集成支撑软件的功能：
1）建模功能：2D建模、3D建模、特征建模
2）分析与优化设计：FE分析；机械运动学分析；动力学运动分析；装配检验
3）数控编程功能：模具设计；GNC；后置处理
4）数据管理功能：工程数据管理；模型数据交换接口
5）提供专用功能开发环境
7、企业在数字化设计与制造系统配置中应考虑哪些问题？
软件系统选型需考虑的因素：(1) 系统的性能价格比(2) 系统的开放性(3) 系统的扩展能力(4) 可靠性和维护性(5) 第三方软件的支持(6) 供应商的经营状况发展趋势
数字化设计与制造系统选型：(1) 需求分析(2) 性能分析(3) 编写需求建议书
8、协同工作环境在数字化设计与制造系统的作用
第四章产品数字化造型技术
1.什么产品造型技术?经历哪几个发展阶段?
产品数字化造型技术概述
◆产品造型也称产品建模，即建立产品的数字模型
◆根据需要，可建立产品的线框、曲面、实体或特征数字模型
◆产品的数字化建模一般在建模功能软件的界面上逐步建立完成的
◆不同的建模软件的建模方法是不尽相同的，提供的用户界面也不同，数字模型的表达也不相同
◆产品数字化模型是产品开发的基础、核心
2.描述几何形体的几何元素有哪些种类？
基本几何元素:点、边、面、环、体、壳…
3.线框、曲面、实体和特征造型各有哪些特点?
线框造型——线框模型（Frame Model）
1、线框模型是用边和点来描述和表达物体的
2、由于线框模型所需的信息少，数据结构简单，对硬件要求不高，显示响应速度快，是早期或简
单系统的建模方式。
3、由于线框模型没有面的概念，故无法进行消隐，使模型出现位置多义性和形状的多义性；线框
模型是含信息最少最简单的三维几何模型。
现在研究热点：线框模型自动转换为三维实体模型
曲面造型——表面模型（Surface Model）
（1）表面模型是用物体的表面来表达物体的；
（2）曲面建模方法适合于表曲面不能用简单的数学模型表达的物体的述。
复杂曲面表达方法：通过离散点来构造过这些点或逼近这些点的光滑过渡曲面。
常用方法：贝赛尔（Bezier）曲线、曲面；B样条曲线、曲面；孔斯（Coons）曲线、曲面；非均匀有理B样条（NURBS）曲线、曲面
（3）表面模型包含物体形状的较多信息，但不能直接得到物体的物理特性（质量、转动惯量。。。）（4）由表面模型较容易得到物体的实体体模型
实体建模——实体模型（Solid Model）
实体模型是利用一些基本体素，通过集合运算（布尔运算）表达物体的
（1）基本体素：1）长方体、圆柱体、球体、锥体、圆环体等等2）平面扫描体3）整体扫描体
（2）布尔运算（集合运算Boolean）：1）并（join）“U” 2）交（and）“∩”3）差（cut）“\”
三维实体表示方法
1）边界表示法：
体通过面表达、面通过边表达、边通过点表达、点通过三个坐标表达
采用这种方法有：CATIA、EUCLID 等等
优点：表达信信息全面、修改容易。
缺点：信息量大且有冗余。
2）构造立体几何法：
由基本体素，通过布尔运算来表示实体
优点：表达方便、直观，数据结构简单。
缺点：对复杂表面的物体难于表达。
3）混合模式：
这即是1）与2）的混合表达模式，这种方法是现代造型CAD/CAM软件常用的方法还应指出：现休的大型造型软件都含有这几种几何建模方法，在使用时，可视需要选用合适的建模方法。
特征造型的特点：
1) 特征造型有利于完整表达产品的技术及生产管理信息
2) 特征造型有利于体现产品的设计意图,产品的数字模型更易理解
3) 特征造型有利于后续如分析、工艺设计、加工、检验工作
4）特征造型有利于产品设计和工艺方法的规范化、标准化
5）特征造型有利于产品的智能化设计和制造
4.曲面造型与实体造型各有哪些方法？
几种曲面生成法（常用CAD/CAM软件）：1）线性拉伸面2）直纹面3）旋转面4）扫描面5）蒙皮面
5. 产品结构模型及其功能。
6.数字化设计软件中的关键技术与研究热点分别有哪些？
数字化设计软件中的关键技术
参数化设计：能有效提高模型生成及修改的速度，对于形状或功能相似的产品设计更是具有重要意义。
对于装配体的修改也很方便。
智能化设计：智能化是产品数字化设计的目标。但目前智能化水平还不能满足设计的需要。目前的自动捕捉关键点、自动标注尺寸及公差，自动生成材料吸细表，装配体的相关部件自动修改等都是智能化的
体现。
基于特征设计：特征设计能更好应产品设计的加工工艺信息和工程特征信息。
单一数据库与相关性设计：产品模型的全部信息来自同一个数据库。这样可以保证任何改动，都及时反映到设计过程的其它相关的环节上，从面实现相关设计，有利于减少设计中的差错，缩短开发周期。
NURBS几何造型技术：NURBS—非均匀有理B样条曲线是一种精确表示形体几何信息的方法。它采用统一的数学形式表示曲线、曲面以及精确的二次曲线、曲面，从而简化系统的管理，提高了曲面的构造成能力和编辑能力。
数字化设计软件与其它开发、管理系统集成：1）数字化设计软件与数字化仿真、数字化制造、数字化管理软件模块集成，为企业提供了一体化解决方案。2）将数字化造成型和设计技术的算法、功能模块及系统，以专用芯片的形式加以固化，以提高设计效率。3）基于网络环境，实现异地、异构系统的企业产品集成化设计。
标准化：标准化技术从根本上解决异构系统间的数据信息的交换问题。国际规定了STEP标准。
数字化设计软件中的研究热点：计算机辅助概念设计、计算机支持的协同设计、海量信息的存储、管理和检索；支持设计创新；与虚拟现实技术集成；计算机安全。
7.什么是产品数据？常用的产品数据交换标准有哪些？各有什么优缺点？
产品数据:是指产品数字模型的全部信息。
常用产品数据交换标准：
初始图形转换规范（IGES）：IGES的缺点：
1）由于IGES规定描述的实体不够，无法描述产品数据模型的全部信息，某些数据会丢失。
2）不能转换属性信息。
3）层的信息经常丢失。
4）不能将两个零部件的信息存放到一个文件中。
5）IGES产生的数据量较大，使得许多CAX系统难以处理。
6）IGES产生的过程中发生的错误难以确定，常需要人工处理IGES文件。
产品模型数据交换标准（STEP）：为克服产品数字模型数据信息交换问题，国际标准化组织（ISO）提出了产品模型数据交换标准，简称STEP标准。
STEP的概念模型
由于STEP标准着眼于未来，定义十分详细。
STEP标准中产品模型数据信息分为三层，共7种类别。
三层：应用层、逻辑层、物理层
七类：描述方法、通信集成资源、应用集成资源、应用协议、实现方法、一致性测试、抽象测试集DXF：DXF是AutoCAD软件支持的中间文件格式。DXF文件采用ASCⅡ码格式，
第五章数字化仿真技术
1.什么是仿真？仿真有哪些类型？
计算机仿真是在计算机内建立实际系统的计算机数字模型，通过仿真软件驱动实际系统的计算机数字模型运行工作，进行观察和考核实验。
数字化仿真分类:按仿真的模型不同，分为物理仿真、数学仿真、物理-数学仿真
2.数字化仿真在产品开发中的作用?举例说明
仿真技术在产品研制中的应用:
概念化设计：对设计方案进行技术、经济分析及可行性研究，选择合理设计方案
设计建模：建立系统及零部件模型，判断产品外形、质地及物理特性是否满意
设计分析：分析产品及系统的强度、刚度、振动、噪声、可靠性等性能指标
设计优化：调整系结构及参数，实现系统特定性能或综全性能的优化
制造：刀具加工轨迹、可装配性仿真、及早发现加工、装配中可能存在的问题
样机试验: 系统动力学\运动学及运行性能仿真，虚拟样机试验，以确认设计目标
系统运行: 调整系统结构及参数，实现性能的持续改进及优化
3.数字化仿真的基本步骤是什么?
数字化仿真的基本步骤：建立系统的数字模型；模型变换；编制仿真算法；进行仿真实验；仿真结果整理分析。
4. 有限元分析方法的基本原理和求解步骤、主要模块。
有限元方法起源于50年代，随着其理论和实践上的不断成熟和计算机性能的不断提高，有限元方法已成为机械设计分析的最为有效和最常用的方法。
一、有限元方法简介：
设有弹性体在外界的作用下（外力、温度变化等等）产生应力和变形描述弹性体上某点的应力和变形有15个未知量：
3个位移分量：u v w
6个应变分量：εx εy εz (正应变）γxy γyz γzx (剪应变）
6个应力分量：σx σy σz（正应力）τxy τyz τzx（剪应力）
为求出这15个未知量，我们可由弹性力学基本原理及假设导出15个基本方程：（偏微分方程）
3个平衡方程：（反映静力平衡）
6个几何方程：（反映位移与应变之间的关系）
6个物理方程：（反映应力与应变的关系）
从理论上讲，由15个方程就可以解出15个未知量。但在实际应用中，由于复杂的结构、几何形状、载荷情况和材料特性，因此，除一些简单问题外，一般不可能用解析方法求解。
困难：偏微分方程非线性
解决方法：（数值近似法）
1）将弹性体--->有限个小单元（单元大小按精度要求划分）
2）在每个小单元上用线性来代替非线性、用差分来代替微分
这些单元就称为有限元，各单元相连接的点称为节点。
这样，就可以建立每个节点的相应15个未知量的15个简单（线性）的代数方程，求解就方便多了。
即将所有节点的方程组合，加上边界约束和载荷条件，再统一求解。
有限元方法应用领域：分析计算结构与时间无关的应力分布与变形问题
2）结构动力学问题
动态特性：固有频率、振型等
强迫响应分析：结构在动载荷的作用下的响应，振动和噪声。
温度场分析：分析结构内部的温度分布及热应力和热变形。
流场分析：
二、有限元方法的分析计算过程：
1、结构的离散化：1）单元种类的选取2）单元的数目3）划分方案
2、单元分析
3、建立整体矩阵方程
4、加入外加载荷以及约束条件等边界条件
5、方程组求解
6、计算其它物理量
7、计算结果分析
三、有限元分析软件及其应用
有限元分析软件
常用的FE软件：NASTRAN ANSYS ADINA SAP 等等
大型CAD/CAM集成软件都有FE模块
这些FE软件一般有：
1）众多的功能模块：静态分析、模态分析、随机响应、热传导分析等等
2）单元种类多（20~30种）
3）提供强有力的前、后处理功能
4）与其它软件的接口
有限元软件的组成
1）有限元前处理：构造图形或几何参数（CAD）；单元划分；载荷；约束条件；材料特性输入2）有限元分析计算：进行单元分析和整体分析、求解（由软件自动完成）
3）有限元后处理
对计算结果进行分析、整理、变换、处理和输出（自动完成）
输出结果分析图形
输出结果分析数据
5. 在机械产品开发中，常用的仿真有哪些？
6.注塑成型仿真分析的主要作用有哪些？
第六章、数字化制造技术
1.CAPP的基本功能和类型。
CAPP应具有的功能:1) 产品的工艺设计2) 工艺管理3) 资源利用4) 工艺汇总5）工艺设计管理6）流程控制与管理7）工艺设计管理8）标准工艺
CAPP的类型：
派生式(变异型)——典型工艺
做法:１）用成组工艺法，将零件按特征分组，形成主样件和主样件的典型工艺；
２）将分组特征、主样零件及典型工艺以文件的形式输入计算机，形成典型工艺库；
３）按输入零件特征检索，找出该零件所属的组，提出该组的主样件和典型工艺；若找不到该零件所属的组,系统给出提示.
４）比较零件与主样件，在典型工艺中删除多余部分，即得该零件的工艺过程。
创成型CAPP系统：系统能自动地为一个新零件制定出工艺规程的系统。工艺规程是根据系统的制造工艺数据库有没有人工干预的条件下从无到有创造出来的。
?由系统的决策程序，模拟工艺设计人员的决策过程；
?系统自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容；
?系统自动完成机床、工具的选择和加工过程的优化。
?工艺决策逻辑程序是创成型CAPP系统的核心
3. 综合型CAPP系统
综合型CAPP系统也称半创成型CAPP系统，是将变异型与创成型结合而成。
?前面的过程如变异型CAPP系统，一直到检索出所属零件族的典型工艺；
?对典型工艺进行修改，工序设计则采用自动的逻辑决策程序
2.变异型CAPP的特点及其工作过程？
变异型CAPP系统的工作流程:1)零件信息检索2)零件信息输入3)零件成组编码4)典型工艺搜索模块5)工艺编辑模块6)工艺设计过程管理7)工艺文件输出8)CAPP相关工具
3.创成型CAPP的特点及其工作过程
4.试述数控自动编程的基本步骤。
分析零件图样和工艺处理：1）确定加工方案2）工夹具的设计和选择3）正确地选择编程原点及编程坐标系4）选择合理的走刀路线5）确定合理的刀具的切削用量
数学处理
用相应的编程方法进行编程
检验并生成数控机床可用控制介质
5.如何确定数控机床的各轴?？
坐标轴及其运动方向：
Z轴：平行于机床主轴的坐标轴（垂直于工件装夹面）正方向为工作台到刀具夹持方向；
X轴：作为水平的、平行于工件装夹面的坐标轴，它平行于主要的切削方向，且以此方向为正方向；
Y轴：由X轴和Z轴按右手法确定。
6.模态G代码与非模态G代码有何区别？F指令的常用单位
进给功能指令：也称F功能，表示进给速度，属于模态代码。在G01、G02、G03和循环指令程序段中，必须要有F指令，或者在这些程序段之前已经写入了F指令。进给功能用地址符F和其后1至5位数字表示，通常（F×××）表示。单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关时（如车削螺纹），单位为mm/r。
7.M01与M30有何区别？
M01——计划停止指令：M01指令的功能与M00相似，不同的是，M01只有在预先按下控制面板上“选择停止开关”按钮的情况下，程序才会停止。
M30——程序结束指令：M30指令与M02指令的功能基本相同，不同的是，M30能自动返回程序起始位置，为加工下一个工件作好准备。
8.后置处理有何作用？
后置处理的作用是将刀具轨迹转换为指定类型的G代码程序
机床信息设置：设置机床的类型。设置机床G和M指令的差别设置程序头，程序尾设置换刀方式设置G00移动速度后置设置：设置转换成G代码的格式设置行号。坐标输出格式设置圆弧插补命令设置后置文件设置生成G代码：生成工艺清单。将刀位文件转换为G代码程式
9.加工仿真过程有何作用？
检验加工程序所选择的刀具、走刀路线、进退刀是否合理；检验加工程序在加工过程中是否有过切、啃切和欠切；检验刀具与限制面或约束面是不发生干涉；检验加工程序在加工过程中是否会发生碰撞
10.什么是DNC技术？
DNC—Direct Numerical Control 直接式数字控制（也称群控）
优点：中央处理器直接控制各机床，减少机床NC控制器的配置
减少机床的准备时间
缺点：各机床全部依赖中央处理器，中央处理器有问题，全部机床都不能工作
第七章逆向工程与快速原型制造技术
1.什么是逆向工程？逆向工程分类、特点。
逆向工程（Reverse Engineering，RE）是指已有产品为蓝本，在消化、吸收的基础上，进行外形或功能的改进、创新，进而推出新产品。
逆向工程的类型：实物逆向、软件逆向、影象逆向、局部逆向
2.逆向工程的基本步骤。
分析阶段：逆向对象的功能、原理分析逆向对象的材料分析逆向对象的制造和装配工艺分析逆向对象的精度分析逆向对象的造型分析逆向对象的系列化、模块化分析逆向对象的包装技术分析逆向对象的使用和维护技术分析
再设计阶段：
A.分析实物的几何柘朴关系，确定测量方法、测量工具，确定测量顺序、精度，测量实物。
B.检查、分析测量数据，对测量数据作必要修正。
C.重构逆向对象的数字化模型。
D.在分析阶段的结果和重构的数字化模型基础上，对逆向开发的产品的外形、功能上的改进、创新。
逆向产品的制造阶段：
逆向产品的制造过程与通常（正向）一样。
对逆向产品的外观、功能的检验。如不满足设计要求，则要返回分析阶段、再设计阶段、制造阶段重新进行修改。
3.什么是实物逆向工程？实物逆向工程的关键技术
4. 实物逆向工程技术应用实例。
5.什么是原型？什么是快速原型制造技术？
6.快速原型制造技术的特点。
7.快速原型制造技术的主要用途。
◆支持产品的外形设计用于检查设计质量功能检测装配于涉检验产品宣传快速制模
8.举例说明三坐标测量机在机械新产品开发中的作用
三坐标测量机是把光学、机械、电子和计算机控制技术融为一体的高精度、高效率、功能性强的检测设备。对于数控机床加工的首件零件的检测和制造过程中对形状复杂、精度要求严格的零件的检测都特别有效，从而给数控机床的工装夹具和刀具位置的调整及加工程序补偿提供最有效、精确的数据。三坐标测量机的这种高精度、高效率以及在CAD/CAM和反求工程中的应用是普通检测技术所不可比拟的，因此更加推动了数控加工设备在制造业的广泛应用。
9.举例说明快速原型技术在模具制造中的作用
第八章、产品数字化开发的集成技术
1.什么是CIMS？CIMS包含哪些子系统？
CIMS定义:是一种组织、管理与运行企业生产的哲理，它借助计算机硬件及软件，综合运用现代管理技术、制造技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全过程中有关人/组织、技术、经营管理三要素与其信息流、物流有机地集成并优化运行，实现企业整体优化，以达到产品高质、低耗、上市快、服务好，从而使企业赢得市场竞争。
CIMS旨在提高企业的T、Q、C、S
CIMS的基本组成：
企业管理软件系统：以管理信息系统、制造资源计划或企业资源计划为核心，包括市场及技术预测、企业经营决策、企业及车间生产计划、原材料采购、供应链管理、财务管理、成本管理、人力资源管理、销售管理等模块
产品数字化设计系统: CAD/CAE/CAPP/CAM
制造过程自动化系统: 数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统、机器人等
质量保证系统：采集、存储、评价与处理存在于设计、制造、装配、运输等过程中与质量有关数据，以实现保证和提高产品质量
物流系统
数据库系统
网络系统
2.CIMS 的分类，CIMS的实施过程中应注意的问题。
CIMS的分类：离散型企业CIMS、流程型企业CIMS、混合型企业CIMS
3.什么是并行工程？企业为什么要实行并行工程？
并行工程: 对产品及其相关过程进行集成地并行的设计的系统化工作模式。这种模式力图使产品开发人员从设计开始就考虑到产品全生命周期中的各种因素，包括质量、成本、进度及用户需求
实现产品开发的并行工程是为了缩短产品的开发周期、降低成本、提高产品质量、提高产品设计一次成功率和提升企业效益。
4.并行工程具有哪些特点？
并行工程具有如下特点：
强调产品开发过程、尤其是设计过程的并行化和集成化处理强调在产品的设计阶段就要考虑到产品全生命周期的所有因素强调各部门的协同工作，尽早地发现和解决后续环节中可能出现的问题通过改进设计质量以减少产品或工程开发中的变更次数；通过产品设计及其相关过程的并行以缩短产品的开发周期；通过产品设计及其制造过程一体化降低产品的制造成本。强调在产品开发过程在时间和空间上的交叉和重叠，实现了先进制造技术与计算机技术、信息技术新成果的集成融合。
5.并行工程的关键技术在哪些？
并行工程的组织管理技术
开发团队管理、网络组织管理
并行工程的过程重构技术
产品开发流程重构、员工素质重构、工作环境重构(协同工作)、企业资源管理重构
并行工程的协调管理和协同工作环境
协调管理、协同工作环境
DFX技术
DFA、DFM
质量功能配置技术
质量屋---质量配置关系矩阵
产品数据管理技术
PDM
产品性能综合评价和决策系统
并行工程的集成框架系统
6.什么是并行工程？与传统的产品串行开发相比有哪些优点？
并行工程会对传统产品开发模式产生强烈冲击:
产品开发技术方面、生产组织方式方面、企业管理模工方面
7.协同设计技术的定义，协同设计技术的工作方式。
协同设计技术的定义：以计算机、通信和多媒体等为协同工作提供友好的用户界面及信息交流工具CSCW支持四种工作模式：
同地同步同地异步异地同步异地异步
8.协同设计技术的基本操作，协同设计工具。
CSCW支持五种基本操作：
协同会话功能协同浏览功能协同文本编辑功能协同造型协同查询协同设计工具：
电子白板BBS视频会议FTP聊天室
9.什么是网络化制造？网络化制造主要应用模式有哪些？
网络化制造——以网络和数据库技术为基础，由基于网络的产品设计、制造、管理和营销技术有机集成的一种全新制造模式。它有利于企业快速获取市场需求信息，提高企业管理预见性和主动性，增强企业生产计划的针对性，整合制造资源，提高企业市场响应速度。
网络化制造的体系结构
1. 基于ASP的网络化制造
2. 以龙头企业为核心的网络化制造
3. 基于企业动态联盟的网络化制造
10.什么是PLM？PLM的功能有哪些？
产品全生命周期管理的定义：通过网络实现从产品需求预测、概念设计、结构设计、原材料采购、制造、销售、使用、客户服务、报废以及回收等环节的集成管理系统。
PLM还扩展到协作企业，以便在更深层次上支持产品开发和企业管理。
PLM的主要管理功能：1）需求管理2）产品数字化开发过程管理3）质量管理4）产品回收管
理5）顶目管理6）产品数据管理7）价值链管理8）配置管理9）工作流管理
(完整版)《机械设计基础》答案
《机械设计基础》作业答案 第一章平面机构的自由度和速度分析1－1 1－2 1－3 1－4 1－5
自由度为： 1 1 19 21 1 )0 1 9 2( 7 3 ' )' 2( 3 = -- = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 8 2 6 3 2 3 = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－6 自由度为 1 1 )0 1 12 2( 9 3 ' )' 2( 3 = - - + ? - ? = - - + - =F P P P n F H L 或： 1 1 22 24 1 11 2 8 3 2 3 = -- = - ? - ? = - - = H L P P n F 1－10
自由度为： 1 128301)221142(103')'2(3=--=--?+?-?=--+-=F P P P n F H L 或： 1 22427211229323=--=?-?-?=--=H L P P n F 1－11 2 2424323=-?-?=--=H L P P n F 1－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。 1334313141P P P P ?=?ωω
1 1314133431==P P ω 1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设s rad /101=ω，求构件3的速度3v 。 s mm P P v v P /20002001013141133=?===ω 1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持纯滚动接触，试用瞬心法求轮1与轮2的角速度比21/ωω。 构件1、2的瞬心为P 12 P 24、P 14分别为构件2与构件1相对于机架的绝对瞬心 1224212141P P P P ?=?ωω
计算机程序设计员(数字化设计与制造)赛项
“计算机程序设计员（数字化设计与制造）”赛项 第一阶段：“三维扫描与创新设计”阶段 (总时间：2.5小时) 任 务 书 二〇一八年九月
注意事项 1.参赛选手在比赛过程中应该遵守相关的规章制度和安全守则，如有违反，则按照相关规定在考试的总成绩中扣除相应分值。 2.参赛选手的比赛任务书用参赛证号、场次、工位号标识，不得写有姓名或与身份有关的信息，否则视为作弊，成绩无效。 3.比赛任务书当场启封、当场有效。比赛任务书按一队一份分发，竞赛结束后当场收回，不允许参赛选手带离赛场，也不允许参赛选手摘录有关内容，否则按违纪处理。 4.各参赛队注意合理分工，选手应相互配合，在规定的比赛时间内完成全部任务，比赛结束时，各选手必须停止操作计算机。 5.请在比赛过程中注意实时保存文件，由于参赛选手操作不当而造成计算机“死机”、“重新启动”、“关闭”等一切问题，责任自负。 6.在提交的电子文档上不得出现与选手有关的任何信息或特别记号，否则将视为作弊。 7.若出现恶意破坏赛场比赛用具或影响他人比赛的情况，取消全队竞赛资格。 8.请参赛选手仔细阅读任务书内容和要求，竞赛过程中如有异议，可向现场裁判人员反映，不得扰乱赛场秩序。 9.遵守赛场纪律，尊重考评人员，服从安排。 10.所有电子文件保存在一个文件夹中，命名为“三维造型设计+工位号”，文件夹复制到赛场提供的U盘移动存储器中，装入信封封好，选手和裁判共同签字确认。
一、任务名称与时间 1.任务名称：三维扫描与创新设计。 2. 竞赛时间：2.5小时。 二、已知条件 电动剃须刀组件说明，图1是电动剃须刀实物照片。 图1 电动剃须刀组件照片(整个组件视为一整体) 图1中，1为品牌logo，2为指示灯，3为电源开关，4为剃须刀刀头部件。 三、数据采集与再设计任务、要求、评分要点和提交物 竞赛任务一：样品三维数据采集（15分） 参赛选手使用赛场提供的PowerScan型三维扫描装置和样件，选手自行将三维扫描仪重新标定，保证标定结果中的水平和垂直距离的标准偏差≤0.01mm。并将该状态截屏保存，格式采用图片jpg或bmp文件，文件命名为“工位号-biaoding”。“biaoding”是“标定”两个字的全拼。如图：
机械设计基础课后习题答案
精品 机械设计基础课后习题解答参考 1-2题 ,7,5===h l P P n 107253=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-3题 1,11, 8===h l P P n 1111283=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 1-4题 0,11, 8===h l P P n 2011283=-?-?=F 机构有2个主动构件，所以机构有确定运动。 1-5题 1,8, 6===h l P P n 118263=-?-?=F 机构有1个主动构件，所以机构有确定运动。 2-1题 （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。 2-2题 0≠e 时，曲柄条件：e l l BC AB -<； 0=e 时， 曲柄条件：BC AB l l <。 2-4题
精品 极位夹角 ?=+-??=+-?=3636.161 2.11 2.118011180K K θ
精品 2-7题 极位夹角?=+-??=+-? =361 5.11 5.118011180K K θ 3-2题
精品 4-1题 m z m h z d a a )2()2(* +=+= 所以 25.2100 225 2== +=z d m a mm 主要几何尺寸计算（略）。 4-2题略 4-3题 分锥角 "43'25684287.6817 43arctan arctan 122?=?===z z δ "17'34215713.2190221?=?=-?=-∑=δδδ 分度圆 5117311=?==mz d mm ； 12943322=?==mz d mm 齿顶圆 580.565713.21cos 3251cos 2111=???+=+=δm d d a mm 206.1314287.68cos 32129cos 2222=???+=+=δm d d a mm 齿根圆 304 .445713.21cos 34.251cos 4.2111=???-=-=δm d d f mm 353.1264287.68cos 34.2129cos 4.2222=???-=-=δm d d f mm 锥距 358.6943172 32222 221=+?=+= z z m R mm 齿顶角 "44'4237122.3358.693 arctan arctan ?=?===R h a a θ 齿根角 " 7'2744519.4358 .696 .3arctan arctan ?=?===R h f f θ
数字化设计及仿真
数字化设计及仿真 祝楷天 （盐城工学院优集学院江苏盐城224051） 摘要：制造业信息化的发展促使许多企业建立起了相应的CAD/CAM软件环境平台，并应用CAD/CAM软件进行产品的设计、分析、加工仿真与制造，取得了显著的效果。利用计算机辅助设计和制造(CAD/CAM)软件系统来完成机床夹具设计过程是加速夹具设计效率、提高设计质量的一种重要手段。但现有的通用CAD/CAM软件没有针对机床夹具设计的完整技术手册资料和三维标准件图库系统，设计人员仍然需要使用传统的纸质工具手册书籍进行资料查询和标准件三维实体图绘制工作，影响了机床夹具设计的效率和质量。因此，研究机床夹具数字化设计手册软件和三维标准件图库系统对满足数字化时代工程技术人员的需要具有重要的作用。 关键词：机械产品；数字化；设计仿真。 Digital design and simulation ZHU Kai-tian （UGS College，Yancheng Institute of Technology，Yancheng，Jiangsu 224051）Abstract: The development of manufacturing industry has led many enterprises to set up the corresponding CAD/CAM software environment platform, and the application of CAD/CAM software for product design, analysis, processing simulation and manufacturing, has achieved remarkable results. Using computer aided design and manufacturing (CAD/CAM) software system to accomplish machine tool fixture design process is an important means to accelerate fixture design efficiency and improve design quality. But the existing general CAD/CAM software does not have the complete technical manual data and the 3D standard part library system for the machine tool fixture design, the design personnel still need to use the traditional paper tools manual books to inquire and the standard piece three-dimensional entity chart drawing work, has affected the efficiency and the quality of the machine tool jig design. Therefore, it is important to study the software and 3D standard part library system of the digital design of machine tool fixture to meet the needs of engineering and technical personnel in the digital age. Keywords: Mechanical products, Digitization , Design simulation.
机械设计基础课后习题答案全
7-1解：（1）先求解该图功的比例尺。 （2 ）求最大盈亏功。根据图7.5做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，，，，，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-” 号，然后根据各自区间盈亏功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.6）如下：首先自向上做 ，表示区间的盈功；其次作向下表示区间的亏功；依次类推，直到画完最后一个封闭 矢量。由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功，其绝对值为： （3 ）求飞轮的转动惯量 曲轴的平均角速度：； 系统的运转不均匀系数：； 则飞轮的转动惯量：
图7.5图7.6 7-2 图7.7 图7.8 解：（1）驱动力矩。因为给定为常数，因此为一水平直线。在一个运动循环中，驱
动力矩所作的功为，它相当于一个运动循环所作的功，即： 因此求得： （2）求最大盈亏功。根据图7.7做能量指示图。将和曲线的交点标注， ，，。将各区间所围的面积分为盈功和亏功，并标注“+”号或“-”号，然后根据各自区间盈亏 功的数值大小按比例作出能量指示图（图7.8）如下：首先自向上做，表示区间的盈功； 其次作向下表示区间的亏功；然后作向上表示区间的盈功，至此应形成一个封闭区间。 由图知该机械系统在区间出现最大盈亏功。 欲求，先求图7.7中的长度。如图将图中线1和线2延长交于点，那么在中， 相当于该三角形的中位线，可知。又在中，，因此有： ，则
根据所求数据作出能量指示图，见图7.8，可知最大盈亏功出现在段，则 。 （3）求飞轮的转动惯量和质量。 7-3解：原来安装飞轮的轴的转速为，现在电动机的转速为，则若将飞轮 安装在电动机轴上，飞轮的转动惯量为： 7-4解：（1）求安装在主轴上飞轮的转动惯量。先求最大盈亏功。因为是最大动能与最小 动能之差，依题意，在通过轧辊前系统动能达到最大，通过轧辊后系统动能达到最小，因此： 则飞轮的转动惯量： （2）求飞轮的最大转速和最小转速。
三维建模数字化设计与制造
附件4：山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。
任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选手工艺编制、程序编制、机床操作等方面的能力。 任务5：职业素养。主要考核竞赛队在本阶段竞赛过程中的以下方面： （1）设备操作的规范性； （2）工具、量具的使用； （3）现场的安全、文明生产； （4）完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。 （二）竞赛方式 1、竞赛采用团体赛方式。 2、竞赛队伍组成：每支参赛队由2名正式学生比赛选手组成，其中队长1名。每队设指导教师2名。
工业产品数字化设计与制造赛项
工业产品数字化设计与 制造赛项 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
附件7： 高职装备制造大类工业产品数字化设计与制造赛项技能竞赛规程、评分标准及选手须知 一、竞赛内容 竞赛总时间为小时，分为两个阶段进行。第一阶段为“数据采集、建模与创新设计”，含四个竞赛任务，本阶段竞赛时间为小时。第二阶段为“创新产品加工、装配验证”，含3个竞赛任务，本阶段竞赛时间为2小时，不限制每个阶段内各项任务的完成时间。第一、二阶段成绩分别占总成绩的70%和30%。 1．第一阶段：数据采集、建模与创新设计 任务1：实物三维数据采集。参赛选手使用现场提供的三维扫描设备和辅助用品等，对给定的实物进行三维数据采集，要求扫描点云数据完整，按点云完整比例评分，并使用专业软件将扫描点云数据与标准模型进行精确度自动比对，以精确度等级进行评分。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力。 任务2：三维建模。参赛选手根据任务1三维扫描所采集的数据，选择合适的三维建模软件，对上述产品外观面进行三维数据建模，其中包含点云数据处理和建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力。 任务3：结构创新优化设计。参赛选手在完成任务2的基础上，选择合适的三维建模软件，进行结构创新优化设计：以上结构创新优化设计要求依据零件结构工艺性等机械制造知识，很好地控制成本，并适应大批量生产的需求。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 任务4a：数控编程与加工（编程）。根据任务2和任务3建立的三维数字模型和赛场所提供的机床类型、毛坯规格和刀具清单进行工艺设计，并选择合适的软件对产品进行数控编程，生成加工程序，并编制加工工艺卡。该模块主要考核选手工艺编制和程序编制方面的能力。 2．创新产品加工、装配验证 任务4b：数控编程与加工（加工）。参赛选手根据（第一阶段）制定的加工工艺方案和数控程序，并根据赛场提供的机床、刀具、毛坯等，对该产品(零件)进行数控加工（第二阶段不再提供编程软件）。主要考核选手选用刀具、工
机械设计作业答案
第五章螺纹联接和螺旋传动 一、选择题 5—1 螺纹升角ψ增大，则联接的自锁性C，传动的效率A；牙型角 增大，则联接的自锁性A，传动的效率C。 A、提高 B、不变 C、降低 5—2在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 D 。 A、三角形螺纹 B、梯形螺纹 C、锯齿形螺纹 D、矩形螺纹 5—3 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且需要经常装拆时，往往采用A 。 A、双头螺柱联接 B、螺栓联接 C、螺钉联接 D、紧定螺钉联接 5—4螺纹联接防松的根本问题在于C。 A、增加螺纹联接的轴向力 B、增加螺纹联接的横向力 C、防止螺纹副的相对转动 D、增加螺纹联接的刚度 5—5对顶螺母为A防松，开口销为B防松，串联钢丝为B防松。 A、摩擦 B、机械 C、不可拆 5—6在铰制孔用螺栓联接中，螺栓杆与孔的配合为B。 A、间隙配合 B、过渡配合 C、过盈配合 5—7在承受横向工作载荷或旋转力矩的普通紧螺栓联接中，螺栓杆C作用。 A、受剪切应力 B、受拉应力 C、受扭转切应力和拉应力 D、既可能只受切应力又可能只受拉应力 5—8受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，依靠A来承载。 A、接合面间的摩擦力 B、螺栓的剪切和挤压 C、螺栓的剪切和被联接件的挤压 5—9受横向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷为B；受横向工作载荷的铰制孔螺栓联接中，螺栓所受的载荷为A；受轴向工作载荷的普通松螺栓联接中，螺栓所受的载荷是A；受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接中，螺栓所受的载荷是D。 A、工作载荷 B、预紧力 C、工作载荷+预紧力 D、工作载荷+残余预紧力 E、残余预紧力 5—10受轴向工作载荷的普通紧螺栓联接。假设螺栓的刚度C b与被联接件的刚度C 相等，联接的预紧力为F0，要求受载后接合面不分离，当工作载荷F等于预紧力F0 m 时，则D。 A、联接件分离，联接失效 B、被联接件即将分离，联接不可靠 C、联接可靠，但不能再继续加载 D、联接可靠，只要螺栓强度足够，工作载荷F还可增加到接近预紧力的两倍 5—11重要的螺栓联接直径不宜小于M12，这是因为C。 A、要求精度高 B、减少应力集中 C、防止拧紧时过载拧断 D、便于装配
新版《机械设计基础》课后习题参考答案
机械设计基础习题参考答案 机械设计基础课程组编 武汉科技大学机械自动化学院
第2章 平面机构的自由度和速度分析 2-1画运动简图。 2-2 图2-38所示为一简易冲床的初拟设计方案。设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头4上下运动以达到冲压的目的。 4 3 5 1 2 解答：原机构自由度F=3?3- 2 ?4-1 = 0，不合理 ，
2-3 试计算图2-42所示凸轮—连杆组合机构的自由度。 b) a) A E M D F E L K J I F B C C D B A 解答：a) n=7; P l=9; P h=2，F=3?7-2 ?9-2 =1 L处存在局部自由度，D处存在虚约束 b) n=5; P l=6; P h=2，F=3?5-2 ?6-2 =1 E、B处存在局部自由度，F、C处存在虚约束2-4 试计算图2-43所示齿轮—连杆组合机构的自由度。 B D C A (a) C D B A (b) 解答：a) n=4; P l=5; P h=1，F=3?4-2 ?5-1=1 A处存在复合铰链 b) n=6; P l=7; P h=3，F=3?6-2 ?7-3=1 B、C、D处存在复合铰链 2-5 先计算如图所示平面机构的自由度。并指出图中的复合铰链、局部自由度和虚约束。
A B C D E 解答： a) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 C 处存在复合铰链。 b) n=7; P l =10; P h =0，F=3?7-2 ?10 = 1 B D E C A c) n=3; P l =3; P h =2，F=3?3 -2 ?3-2 = 1 D 处存在局部自由度。 d) n=4; P l =5; P h =1，F=3?4 -2 ?5-1 = 1 A B C D E F G G' H A B D C E F G H I J e) n=6; P l =8; P h =1，F=3?6 -2 ?8-1 = 1 B 处存在局部自由度，G 、G'处存在虚约束。 f) n=9; P l =12; P h =2，F=3?9 -2 ?12-2 = 1 C 处存在局部自由度，I 处存在复合铰链。
数字化设计与制造
数字化设计与制造 IMB standardization office【IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C】
数字化设计与制造 一、背景 在计算机技术出现之前，机械产品的设计与加工的方式一直都是图纸设计和手工加工的方式，这种传统的产品设计与制造方式，这使得产品在质量上完全依赖于产品设计人员与加工人员的专业技术水平，而数量上则完全依赖于产品加工人员的熟练程度，而随着工业社会的不断发展，人们对机械产品的质量提出了更高要求，同时数量上的需求也不断增长。为了适应社会对机械产品在质量与数量上的需求，同时也为了能进一步降低机械产品的生产成本，人们在努力寻求一种全新的机械产品设计与加工方式，而二十世纪四五十年代以来计算机技术的出现及其发展，特别是计算机图形学的出现，让人们看到了变革传统机械产品设计与生产方式的曙光。于是，数字化设计与制作方式应运而生，人们逐步将机械产品的设计与加工任务交给计算机来做，这一方面使得机械产品的设计周期大大缩短，另一方面也使得产品的质量与数量基本摆脱了对于设计与加工人员的依赖，从而大大提升了产品的质量，降低了产品的生产成本，同时也使得产品更加适合批量化生产。 二、概念 数字化设计：就是通过数字化的手段来改造传统的产品设计方法，旨在建立一套基于计算机技术和网络信息技术，支持产品开发与生产全过程的设计方法。 数字化设计的内涵：支持产品开发全过程、支持产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持产品开发流程的控制与优化等。 其基础是产品建模，主体是优化设计，核心是数据管理。 数字化制造：是指对制造过程进行数字化描述而在数字空间中完成产品的制造过程。 数字化制造是计算机数字技术、网络信息技术与制造技术不断融合、发展和应用的结果，也是制造企业、制造系统和生产系统不断实现数字化的必然。
数字化设计与制造的现状和关键技术讲解学习
数字化设计与制造的现状和关键技术 一、数字化设计与制造的发展现状 数字化设计与制造主要包括用于企业的计算机辅助设计（CAD）、制造（CAM）、工艺设计（CAPP）、工程分析（CAE）、产品数据管理（PDM）等内容。其数字化设计的内涵是支持企业的产品开发全过程、支持企业的产品创新设计、支持产品相关数据管理、支持企业产品开发流程的控制与优化等，归纳起来就是产品建模是基础，优化设计是主体，数控技术是工具，数据管理是核心。 由于通过CAM及其与CAD等集成技术与工具的研究，在产品加工方面逐渐得到解决，具体是制造状态与过程的数字化描述、非符号化制造知识的表述、制造信息的可靠获取与传递、制造信息的定量化、质量、分类与评价的确定以及生产过程的全面数字化控制等关键技术得到了解决，促使数字制造技术得以迅速发展。 作为制造业的一个分支，船舶行业要实现跨越式发展，必须以信息技术为基础。世界造船强国从CAX开始，逐步由实施CIMS、应用敏捷制造技术向组建“虚拟企业”方向发展，形成船舶产品开发、设计、建造、验收、使用、维护于一体的船舶产品全生命周期的数字化支持系统，实现船舶设计全数字化、船舶制造精益化和敏捷化、船舶管理精细化、船舶制造装备自动化和智能化、船舶制造企业虚拟化、从而大幅度提高生产效率和降低成本。所谓数字化设计就是运用虚拟现实、可视化仿真等技术，在计算机里先设计一条“完整的数字的船”。不仅可以点击鼠标进入船体内部参观一番，还可以在虚拟的大海中看它的速度、强度、抗风浪能力。这样一来船舶设计的各个阶段和船、机、舾、涂等多个专业模块在同一数据库中进行设计。 船舶是巨大而复杂的系统，由数以万计的零部件和数以千计的配套设备构成，包括数十个功能各异的子系统，通过船体平台组合成一个有机的整体。造船周期一般在10个月以上，既要加工制造大量的零部件，又要进行繁杂的逐级装配，涉及物资、经营、设计、计划、成本、制造、质量、安全等各个方面。这样的一个复杂的系统需要非常强大的信息处理能力。我国船舶行业今年来虽有很大的发展，但与国际造船强国相比，无论在产量，还是在造船技术上差距甚大，信息化水平落后是直接原因。其中，集成化设计系统与生产进程联系不紧密、船舶零部
机械设计原理作业参考答案
《机械设计原理》作业参考答案 作业一 一、填空题: 1.零件 2.通用零件专用零件 3.零件构件 4.直接接触可动 5.运动副构件传递运动和力 6.主动构件从动构件机架 7.平面高副平面低副 8.机器机构 二、判断题： 1.× 2.× 3.× 4.√ 5.× 6.× 7.× 三、选择题： 1.C 2.B 3.B 4.D 5.C 6.D 四、综合题： 1.答：机器基本上是由动力部分、工作部分和传动装置三部分组成。动力部分是机器动力的来源。工作 部分是直接完成机器工作任务的部分，处于整个传动装置的终端，其结构形式取决于机器的用途。 传动装置是将动力部分的运动和动力传递给工作部分的中间环节。 2.答：低副是面接触的运动副，其接触表面一般为平面或圆柱面，容易制造和维修，承受载荷时单位面 积压力较低（故称低副），因而低副比高副的承载能力大。低副属滑动磨擦，摩擦损失大，因而效率较低；此外，低副不能传递较复杂的运动。 高副是点或线接触的运动副，承受载荷时单位面积压力较高（故称高副），两构件接触处容易磨损，寿命短，制造和维修也较困难。高副的特点是能传递较复杂的运动。 3.答：机构运动简图能够表达各构件的相对运动关系、揭示机构的运动规律和特性。其绘制步骤如下： （1）分析机构运动，确定构件数目。（2）确定运动副的类型和数量。（3）确定视图平面。 （4）徒手画草图并测量各运动副之间的相对位置。 （5）选择适当的长度比例尺μl= a mm／mm，并将实长换算为图长。（6）完成机构运动简图。 作业二 一、填空题： 1.转动副 2. 2 1 1 3.曲柄摇杆双曲柄双摇杆 4.双曲柄 5.曲柄滑块 6.转动导杆 7.对心曲柄滑块偏置曲柄滑块 8.整周转动往复直线移动 9.转动导杆摆动导杆 10.工作行程比空回行程所需时间短 11.凸轮从动件机架 12.低高 13.高副预期 14.盘形凸轮移动凸轮 15.尖顶滚子平底 二、判断题： 1.× 2.× 3.√ 4.× 5.× 6.√ 7.√ 8.× 9.× 10.√ 11．√ 12.× 13.× 14.× 15.× 16.√ 17.√ 18.√ 19.√ 20.√ 三、选择题： 1.B 2.A 3.D 4.A 5.A 6.D 7.A 8.A 9.A 10.C 四、综合题：
机械设计基础课后习题与答案
机械设计基础 1-5至1-12 指出（题1-5图~1-12图）机构运动简图中的复合铰链、局部自由度和虚约束，计算各机构的自由度，并判断是否具有确定的运动。
1-5 解 F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-6 解F =H L P P n --23=111283-?-?=1 1-7 解F =H L P P n --23=011283-?-?=2 1-8 解F =H L P P n --23=18263-?-?=1 1-9 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-10 解F =H L P P n --23=212293-?-?=1 1-11 解F =H L P P n --23=24243-?-?=2 1-12 解F =H L P P n --23=03233-?-?=3 2-1 试根据题2-1图所标注的尺寸判断下列铰链四杆机构是曲柄摇杆机构、双曲柄机构还是双摇杆机构。 题2-1图
答 : a ）160907015011040=+<=+，且最短杆为机架，因此是双曲柄机构。 b ）1707010016512045=+<=+，且最短杆的邻边为机架，因此是曲柄摇杆机构。 c ）132627016010060=+>=+，不满足杆长条件，因此是双摇杆机构。 d ）1909010015010050=+<=+，且最短杆的对边为机架，因此是双摇杆机构。 2-3 画出题2-3图所示个机构的传动角和压力角。图中标注箭头的构件为原动件。 题2-3图 解： 2-5 设计一脚踏轧棉机的曲柄摇杆机构，如题2-5图所示，要求踏板CD 在水平位置上下各摆10度，且500CD l mm =，1000AD l mm =。（1）试用图解法求曲柄AB 和连杆BC 的长度；（2）用式（2-6）和式（2-6）’计算此机构的最小传动角。
(完整版)机械设计课后习题答案
第一章绪论 1-2 现代机械系统由哪些子系统组成，各子系统具有什么功能？ 答：组成子系统及其功能如下： （1）驱动系统其功能是向机械提供运动和动力。 （2）传动系统其功能是将驱动系统的动力变换并传递给执行机构系统。 （3）执行系统其功能是利用机械能来改变左右对象的性质、状态、形状或位置，或对作业对象进行检测、度量等，按预定规律运动，进行生产或达到其他预定要 求。 （4）控制和信息处理系统其功能是控制驱动系统、传动系统、执行系统各部分协调有序地工作，并准确可靠地完成整个机械系统功能。 第二章机械设计基础知识 2-2 什么是机械零件的失效？它主要表现在哪些方面？ 答：（1）断裂失效主要表现在零件在受拉、压、弯、剪、扭等外载荷作用时，由于某一危险截面的应力超过零件的强度极限发生的断裂，如螺栓的断裂、齿轮轮齿根部的折断等。 （2）变形失效主要表现在作用在零件上的应力超过了材料的屈服极限，零件产生塑性变形。 （3）表面损伤失效主要表现在零件表面的腐蚀、磨损和接触疲劳。 2-4 解释名词：静载荷、变载荷、名义载荷、计算载荷、静应力、变应力、接触应力。答：静载荷大小、位置、方向都不变或变化缓慢的载荷。 变载荷大小、位置、方向随时间变化的载荷。 名义载荷在理想的平稳工作条件下作用在零件上的载荷。 计算载荷计算载荷就是载荷系数K和名义载荷的乘积。 静应力不随时间变化或随时间变化很小的应力。 变应力随时间变化的应力，可以由变载荷产生，也可由静载荷产生。 2-6 机械设计中常用材料选择的基本原则是什么？ 答：机械中材料的选择是一个比较复杂的决策问题，其基本原则如下： （1）材料的使用性能应满足工作要求。使用性能包含以下几个方面： ①力学性能 ②物理性能 ③化学性能 （2）材料的工艺性能应满足加工要求。具体考虑以下几点： ①铸造性 ②可锻性 ③焊接性 ④热处理性 ⑤切削加工性 （3）力求零件生产的总成本最低。主要考虑以下因素： ①材料的相对价格 ②国家的资源状况 ③零件的总成本 2-8 润滑油和润滑脂的主要质量指标有哪几项？ 答：衡量润滑油的主要指标有：粘度（动力粘度和运动粘度）、粘度指数、闪点和倾点等。 衡量润滑脂的指标是锥入度和滴度。
数字化设计与制造
一、什么是数字化设计制造技术 术语性定义：在数字化技术和制造技术融合的背景下，并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下，根据用户的需求，迅速收集资源信息，对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组，实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造，进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。 通俗地说：数字化就是将许多复杂多变的信息转变为可以度量的数字、数据，再以这些数字、数据建立起适当的数字化模型，把它们转变为一系列二进制代码，引入计算机内部，进行统一处理，这就是数字化的基本过程。计算机技术的发展，使人类第一次可以利用极为简洁的“0”和“1”编码技术，来实现对一切声音、文字、图像和数据的编码、解码。各类信息的采集、处理、贮存和传输实现了标准化和高速处理。数字化制造就是指制造领域的数字化，它是制造技术、计算机技术、网络技术与管理科学的交叉、融和、发展与应用的结果，也是制造企业、制造系统与生产过程、生产系统不断实现数字化的必然趋势，其内涵包括三个层面：以设计为中心的数字化制造技术、以控制为中心的数字化制造技术、以管理为中心的数字化制造技术。 二、数字化制造技术的未来发展方向 1.数字化设计与制造技术的发展 先进制造技术发展的总趋势可归纳为：精密化、柔性化、网络化、虚拟化、数字化、智能化、清洁化、集成化及管理创新等。而数字化设计与制造技术是先进制造技术的基础。随着计算机技术的不断提高，Internet网络技术的普及应用，以及用户的不同需求，CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM(C4P)等技术本身也在不断发展，集成技术也在向前推进，其发展趋势主要有以下几个方向。 一是利用基于网络的CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM(C4P)集成技术，实现产品全数字化设计与制造。 在CAD/CAM应用过程中，利用产品数据管理PDM技术实现并行工程，可以极大地提高产品开发的效率和质量。企业通过PDM可以进行产品功能配置，利用系列件、标准件、借用件、外购件以减少重复设计。在PDM环境下进行产品设计和制造，通过CAD/CAE/CAPP/CAM等模块的集成，实现产品无图纸设计和全数字化制造。 二是CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术与企业资源计划、供应链管理、客户关系管理相结合，形成制造企业信息化的总体构架。 CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术主要用于实现产品的设计、工艺和制造过程及其管理的数字化；企业资源计划ERP是以实现企业产、供、销、人、财、物的管理为目标；供应链管理SCM用于实现企业内部与上游企业之间的物流管理；客户关系管理CRM可以帮助企业建立、挖掘和改善与客户之间的关系。上述技术的集成，可以整合企业的管理，建立从企业的供应决策到企业内部技术、工艺、制造和管理部门，再到用户之间的信息集成，实现企业与外界的信息流、物流和资金流的顺畅传递，从而有效地提高企业的市场反应速度和产品开发速度，确保企业在竞争中取得优势。 三是虚拟设计、虚拟制造、虚拟企业、动态企业联盟、敏捷制造、网络制造以及制造全球化，将成为数字化设计与制造技术发展的重要方向。
机械设计基础-课后答案
第三章部分题解参考 3-5 图3-37所示为一冲床传动机构的设计方案。设计者的意图是通过齿轮1带动凸轮2旋转后，经过摆 杆3带动导杆4来实现冲头上下冲压的动作。试分析此方案有无结构组成原理上的错误。若有，应如何修改？ 习题3-5图 习题3-5解图(a) 习题3-5解图(b) 习题3-5解图(c) 解 画出该方案的机动示意图如习题3-5解图(a)，其自由度为： 14233 2345=-?-?=--=P P n F 其中：滚子为局部自由度 计算可知：自由度为零，故该方案无法实现所要求的运动，即结构组成原理上有错误。 解决方法：①增加一个构件和一个低副，如习题3-5解图(b)所示。其自由度为： 1 15243 2345=-?-?=--=P P n F ②将一个低副改为高副，如习题3-5解图(c)所示。其自由度为： 1 23233 2345=-?-?=--=P P n F 3-6 画出图3-38所示机构的运动简图（运动尺寸由图上量取），并计算其自由度。 习题3-6(a)图 习题3-6(d)图 解(a) 习题3-6(a)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(a)解图(a)或习题3-6(a)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F
习题3-6(a)解图(a) 习题3-6(a)解图(b) 解(d) 习题3-6(d)图所示机构的运动简图可画成习题3-6(d)解图(a)或习题3-6(d)解图(b)的两种形式。 自由度计算： 1042332345=-?-?=--=P P n F 习题3-6(d)解图(a) 习题3-6(d)解图(b) 3-7 计算图3-39所示机构的自由度，并说明各机构应有的原动件数目。 解(a) 10102732345=-?-?=--=P P n F A 、 B 、 C 、 D 为复合铰链 原动件数目应为1 说明：该机构为精确直线机构。当满足B E =BC =CD =DE ，AB =AD ， AF =CF 条件时，E 点轨迹是精确直线，其轨迹垂直于机架连心线AF
三维建模数字化设计与制造
附件4： 山西省第九届职业院校技能大赛（高职组） “三维建模数字化设计与制造”赛项规程 一、赛项名称 赛项名称：三维建模数字化设计与制造 赛项组别：高职组 赛项归属产业：加工制造类 二、竞赛目的 本项竞赛旨在考核机械制造、数控技术应用等机械类相关专业的学生，组队完成三维逆向扫描、逆向建模设计、机械创新设计、数控加工技术应用等方面的任务，展现参赛队选手先进技术与设备的应用水平和创新设计等方面的能力，以及跨专业团队协作、现场问题的分析与处理、安全及文明生产等方面的职业素养。引领全省职业院校机械制造类专业将新技术、新工艺、新方法应用于教学，加快校企合作与教学改革，提升人才培养适应我国制造业更新换代快速发展的需要。 三、竞赛内容与方式 （一）竞赛内容 竞赛内容将以任务书形式公布。 针对目前批量化生产的具有鲜明自由曲面的机电类产品（或零部件）进行反求、建模，并对产品(或产品局部)外形进行数控编程与加工，对无自由曲面的结构或零件根据机械制造类专业知识按要求进行
局部的创新（或改良）设计。 整个竞赛过程，分为第一阶段“数据采集与再设计”和第二阶段“数控编程与加工”这两个可以分离、前后又相互关联的部分，分别为60%和40%的权重。 1、第一阶段：数据采集与再设计 该阶段竞赛时间为3小时，竞赛队完成三项竞赛任务。 任务1：样品三维数据采集。利用给定三维扫描设备和相应辅助用品，对指定的外观较为复杂的样品进行三维数据采集。该模块主要考核选手利用三维扫描设备进行数据采集的能力； 任务2：三维建模。根据三维扫描所采集的数据，选择合适软件，对上述产品外观面进行三维数据建模。该模块主要考核选手的三维建模能力，特别是曲面建模能力； 任务3：产品创新设计。利用给定样品和已经完成的任务2内容，根据机械制造知识，按给定要求对样品中无自由曲面部分的结构或零件或附属物进行创新设计。该模块主要考核选手应用机械综合知识进行机械创新设计的能力。 2、第二阶段：数控编程与加工 竞赛时间为3小时，竞赛队完成两项竞赛任务。 任务4：数控编程与加工。赛场提供第一阶段被测样品的标准三维数据模型,选手根据这组三维模型数据和赛场提供的机床、毛坯，选择合适软件对该产品进行数控编程和加工。主要考核选手选用刀具，以最佳路径和方法按时高质量完成指定数控加工任务。并考核选
机械设计各章习题答案
1章 齿轮传动 一、补充题 1、 在齿轮传动的设计与计算中,对于下列参数与尺寸应标准化的有 (1)、(6) ;应圆整的有 (5)、(9) ;没有标准的化也不应圆整的有 (2)、(3)、(4)、(7)、(8)、(10) 。 （1）斜齿圆柱齿轮的法面模数m n ;(2)斜齿圆柱齿轮的端面模数m t; (3) 分度圆直径d; (4)齿顶圆直径d a ; (5) 齿轮宽度B; (6)分度圆压力角α;(7)斜齿轮螺旋角β;(8) 变为系数x; (9)中心距a; (10)齿厚s 2.材料为20Cr 的齿轮要达到硬齿面,适宜的热处理方法就是 (2) 。 (1)整体淬火;(2)渗碳淬火;(3)调质;(4)表面淬火 3.将材料为45钢的齿轮毛坯加工成为6级精度硬齿面直齿圆柱外齿轮,该齿轮制造工艺顺序应就是 (1) 为宜。 （1） 滚齿、表面淬火、磨齿;(2)滚齿、磨齿、表面淬火; （2） 表面淬火、滚齿、磨齿;(4)滚齿、调质、磨齿 4.在下列措施中, (2) 不利于减轻与防止齿面点蚀发生。 （1） 提高齿面硬度;(2)采用粘度低的润滑油; (3)降低齿面粗糙度值;(4)采用较大的变位系数 5.一对正确啮合的标准渐开线齿轮做减速传动时,如两轮的材料、热处理及齿面硬度均相同,则齿根弯曲应力 (1) 。 (1)21 F F σ>σ; (2)21F F σ=σ;(3)21F F σ<σ 6.有两个标准直齿圆柱齿轮,齿轮1的模数30511==Z ,mm m 齿数;齿轮2的模数50322==Z ,mm m 齿数,则齿形系数与应力校正系数的乘积11Sa Fa Y Y (1) 22Sa Fa Y Y (1)大于;(2)等于;(3)小于;(4)不一定大于、等于或小于 2章 V 带传动 一、 选择与填空 1.带传动正常工作时,紧边拉力F 1与松边拉力F 2满足关系 (2) 。 (1)F 1 =F 2 (2)F 1 - F 2 = F e (3)F 1 /F 1 =e f α (4)F 1 +F 2 =F 0 2、 若将传动比不为1的平带传动的中心距减少1/3,带长做相应调整,而其它条件不变,则带传动的最大有效拉力F ec (3) 。 (1) 增大 (2)不变 (3)降低
机械设计基础习题解答
《机械设计基础》 习 题 解 答 机械工程学院
目录 第0章绪论-------------------------------------------------------------------1 第一章平面机构运动简图及其自由度----------------------------------2 第二章平面连杆机构---------------------------------------------------------4 第三章凸轮机构-------------------------------------------------------------6 第四章齿轮机构------------------------------------------------------- -----8 第五章轮系及其设计------------------------------------------------------19 第六章间歇运动机构------------------------------------------------------26 第七章机械的调速与平衡------------------------------------------------29 第八章带传动---------------------------------------------------------------34 第九章链传动---------------------------------------------------------------38 第十章联接------------------------------------------------------------------42 第十一章轴------------------------------------------------------------------46 第十二章滚动轴承---------------------------------------------------------50 第十三章滑动轴承-------------------------------------------- ------------ 56 第十四章联轴器和离合器------------------------------- 59 第十五章弹簧------------------------------------------62 第十六章机械传动系统的设计----------------------------65