機械制造裝備設(shè)計第四版(關(guān)慧貞著)第一章答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機械制造裝備設(shè)計第四版思考題與習(xí)題答案第一章 機械制造及裝備設(shè)計方法 1. 為什么機械制造裝備在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有重要作用？ 答：制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的的支柱產(chǎn)業(yè)，也是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的載體及其轉(zhuǎn)化為規(guī)模生產(chǎn)力的工具與橋梁。機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機械制造裝備的先進程度，裝備制造業(yè)是一個國家綜合制造能力的集中體現(xiàn)，重大裝備研制能力是衡量一個國家工業(yè)化水平和綜合國力的重要標(biāo)準(zhǔn)。 2. 機械制造裝備與其它工業(yè)裝備相比，特別強調(diào)應(yīng)滿足哪些要求，為什么？ 答：機械制造裝備與其它工業(yè)裝備相比應(yīng)具備的主要功能中，除了一般的功能要求外，應(yīng)強調(diào)柔性化、精密化、自動化、機電一體化、節(jié)

2、材節(jié)能、符合工業(yè)工程和綠色工程的要求； 更加注重加工精度方面的要求、強度、剛度和抗振性方面的要求、加工穩(wěn)定性方面的要求、耐用度方面的要求、技術(shù)經(jīng)濟方面的要求。 3. 柔性化指的是什么？試分析組合機床、普通機床、數(shù)控機床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)的柔性化程度。其柔性表現(xiàn)在哪里？ 答：即產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化和功能柔性化。產(chǎn)品結(jié)構(gòu)柔性化是指產(chǎn)品設(shè)計時采用模塊化設(shè)計方法和機電一體化技術(shù)，只需對結(jié)構(gòu)作少量的重組和修改，或修改軟件，就可以快速地推出滿足市場需求的，具有不同功能的新產(chǎn)品。功能柔性化是指只需進行少量的調(diào)整，或修改軟件可以方便地改變產(chǎn)品或系統(tǒng)的運行功能，以滿足不同的加工需要。數(shù)控機床、柔性制造單元或系統(tǒng)

3、具有較高的功能柔性化程度。在柔性制造系統(tǒng)中，不同工件可以同時上線，實現(xiàn)混流加工。普通機床、組合機床、數(shù)控機床、加工中心和柔性制造系統(tǒng)的柔性化程度依次增高，其柔性表現(xiàn)在機床結(jié)構(gòu)柔性化和功能柔性化，其中，柔性制造系統(tǒng)的柔性化程度最高。 4.如何解決用精密度較差的機械制造裝備制造出精密度較高機械制造裝備來？ 答：采用機械誤差補償技術(shù)或采用數(shù)字化技術(shù)分析各種引起加工誤差的因素，建立誤差的數(shù)學(xué)模型，將誤差的數(shù)學(xué)模型存入計算機。在加工時，由傳感器不斷地將引起誤差的因素測出，輸入計算機，算出將產(chǎn)生的綜合誤差，然而由誤差補償裝置按算出的綜合誤差進行補償。 5. 機械制造裝備的機電一體化體現(xiàn)在哪些方面？ 答：機

4、電一體化是指機械技術(shù)與微電子、傳感檢測、信息處理，自動控制和電力電子等技術(shù)，按系統(tǒng)工程和整體優(yōu)化的方法，有機地組成的最佳技術(shù)系統(tǒng)。采用機電一體化體的機械制造裝備功能強、質(zhì)量好、故障率低、節(jié)能和節(jié)材、性能價格比高，具有足夠的“結(jié)構(gòu)柔性”。產(chǎn)品的機械結(jié)構(gòu)簡化，具有較高的可靠性、維修方便、性能價格比高、便于組織社會化的大生產(chǎn)。 6. 對機械制造裝備如何進行分類？ 答：機械制造裝備分為加工裝備、工藝裝備、倉儲輸送裝備和輔助裝備四大類； 加工裝備分為金屬切削機床、特種加工機床和鍛壓機床； 工藝裝備包括各種刀具、模具、夾具、量具等工具； 倉儲輸送裝備包括各級倉儲、物料輸送、機床上下料等，機器人可作為加工裝

5、備，如焊接機器人和噴漆機器人等，也可屬于倉儲輸送裝備，用于物料輸送和機床上下料。 輔助裝備則包括清洗機、排屑和計量等設(shè)備。 7. 工業(yè)工程指的是什么？如何在設(shè)計機械制造裝備時體現(xiàn)工業(yè)工程的要求？ 答：工業(yè)工程是對由人、物料、設(shè)備、能源和信息所組成的集成系統(tǒng)進行設(shè)計、改善和實施的一門學(xué)科。其目標(biāo)是設(shè)計一個生產(chǎn)系統(tǒng)及其控制方法，在保證工人和最終用戶健康和安全的條件下，以最低的成本生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。 產(chǎn)品設(shè)計符合工業(yè)工程的要求是指：在產(chǎn)品開發(fā)階段，充分考慮結(jié)構(gòu)的工藝性，提高標(biāo)準(zhǔn)化、通用化程度，以便采用最佳的工藝方案，選擇最合理的制造設(shè)備，減少工時和材料的消耗；合理地進行機械制造裝備的總體布局

6、，優(yōu)化操作步驟和方法，減少操作過程中工人的體力消耗；對市場和消費者進行調(diào)研，保證產(chǎn)品正確的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，減少因質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)訂得過高造成不必要的超額工作量。 8. 機械制造裝備設(shè)計有哪些類型？它們的本質(zhì)區(qū)別是什么？ 答：機械制造裝備設(shè)計可分為創(chuàng)新設(shè)計、變型設(shè)計和組合設(shè)計等三大類型；創(chuàng)新設(shè)計通常應(yīng)從市場調(diào)研和預(yù)測開始，明確產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)，經(jīng)過產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計等四個階段；還應(yīng)通過產(chǎn)品試制和產(chǎn)品試驗來驗證新產(chǎn)品的技術(shù)可行性；通過小批試生產(chǎn)來驗證新產(chǎn)品的制造工藝和工藝裝備的可行性；一般需要較長的設(shè)計開發(fā)周期，投入較大的研制開發(fā)工作量。 變型設(shè)計是依據(jù)原有產(chǎn)品，變型產(chǎn)品的基本工作原理和主要功能

7、結(jié)構(gòu)與原有產(chǎn)品相同，在設(shè)計和制造工藝方面是已經(jīng)過了關(guān)的。這就是變型設(shè)計之所以可以在較短時間內(nèi)，高質(zhì)量地設(shè)計出符合市場需要產(chǎn)品的原因。 組合設(shè)計又稱模塊化設(shè)計，是按合同要求，選擇適當(dāng)?shù)墓δ苣K，直接拼裝成所謂的“組合產(chǎn)品”。進行組合產(chǎn)品的設(shè)計，應(yīng)首先對一定范圍內(nèi)不同性能、不同規(guī)格的產(chǎn)品進行功能分析的基礎(chǔ)上，劃分并設(shè)計出一系列功能模塊，通過這些模塊的組合，構(gòu)成不同類型或相同類型不同性能的產(chǎn)品，以滿足市場的多方面需求。 9. 創(chuàng)新設(shè)計的步驟是什么？為什么應(yīng)重視需求分析和可行性論證？ 答：創(chuàng)新設(shè)計的步驟可劃分為產(chǎn)品規(guī)劃、方案設(shè)計、技術(shù)設(shè)計和施工設(shè)計等四個階段。產(chǎn)品設(shè)計是為了滿足市場的需求，而市場的需求

8、往往是不具體的，有時是模糊的、潛在的，甚至是不可能實現(xiàn)的。需求分析的任務(wù)是將這些需求具體化和恰到好處，明確設(shè)計任務(wù)的要求。需求分析本身就是設(shè)計工作的一部分，是設(shè)計工作的開始，而且自始至終指導(dǎo)設(shè)計工作的進行。通過調(diào)查研究與預(yù)測后，對產(chǎn)品開發(fā)中的重大問題應(yīng)進行充分的技術(shù)經(jīng)濟論證，判斷是否可行，即進行產(chǎn)品設(shè)計的可行性分析。可行性分析一般包括技術(shù)分析、經(jīng)濟分析和社會分析三個方面，是提出可行性報告的依據(jù)。 10. 哪些產(chǎn)品宜采用系列化設(shè)計方法，為什么？有哪些優(yōu)缺點？ 答：各種類型的機床因功能、結(jié)構(gòu)和尺寸比較典型，且要求功能相似，機構(gòu)和尺寸各不相同的產(chǎn)品適合采用系列設(shè)計方法。因為系列化設(shè)計方法是在設(shè)計的某

9、一類產(chǎn)品中，選擇功能、結(jié)構(gòu)和尺寸等方面較典型產(chǎn)品為基型，以它為基礎(chǔ)，運用結(jié)構(gòu)典型化、零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，設(shè)計出其它各種尺寸參數(shù)的產(chǎn)品，構(gòu)成產(chǎn)品的基型系列。在產(chǎn)品基型系列的基礎(chǔ)上，同樣運用結(jié)構(gòu)典型化、零部件通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則，增加、減去、更換或修改少數(shù)零部件，派生出不同用途的變型產(chǎn)品，構(gòu)成產(chǎn)品派生系列。 系列化設(shè)計的優(yōu)點 1) 可以較少品種規(guī)格的產(chǎn)品滿足市場較大范圍的需求。減少產(chǎn)品品種意味著提高每個品種產(chǎn)品的生產(chǎn)批量，有助于降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品制造質(zhì)量的穩(wěn)定性； 2) 系列中不同規(guī)格的產(chǎn)品是依據(jù)經(jīng)過嚴(yán)格性能試驗和長期生產(chǎn)考驗的基型產(chǎn)品演變和派生而成的，可以大大減少設(shè)計工作量，提高設(shè)計

10、質(zhì)量，減少產(chǎn)品開發(fā)的風(fēng)險，縮短產(chǎn)品的研制周期； 3) 產(chǎn)品有較高的結(jié)構(gòu)相似性和零部件的通用性，因而可以壓縮工藝裝備的數(shù)量和種類，有助于縮短產(chǎn)品的研制周期，降低生產(chǎn)成本； 4) 零備件的種類少，系列中的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)相似，便于進行產(chǎn)品的維修，改善售后服務(wù)質(zhì)量； 5) 為開展變型設(shè)計提供技術(shù)基礎(chǔ)。 系列化設(shè)計的缺點是：為以較少品種規(guī)格的產(chǎn)品滿足市場較大范圍的需求，每個品種規(guī)格的產(chǎn)品都具有一定的通用性，滿足一定范圍的使用需求，用戶只能在系列型譜內(nèi)有限的一些品種規(guī)格中選擇所需的產(chǎn)品，選到的產(chǎn)品，一方面其性能參數(shù)和功能特性不一定最符合用戶的要求，另方面有些功能還可能冗余。11.系列化設(shè)計時主參數(shù)系列公比的選取

11、原則是什么？公比選得過大或過小會帶來哪些問題？ 答：產(chǎn)品的主參數(shù)應(yīng)盡可能采用優(yōu)先數(shù)系，優(yōu)先數(shù)系是公比為N 10，N5、10、20 或 40的等比數(shù)列； 主參數(shù)系列公比如選得較小，則分級較密，有利于用戶選到滿意的產(chǎn)品，但系列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較多，上述系列化設(shè)計的許多優(yōu)點得不到充分利用；反之，則分級較粗，系列內(nèi)產(chǎn)品的規(guī)格品種較少，可帶來上述系列化設(shè)計的許多優(yōu)點，但為了以較少的品種滿足較大使用范圍內(nèi)的需求，系列內(nèi)每個品種產(chǎn)品應(yīng)具有較大的通用性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、成本會有所提高，對用戶來說較難選到稱心如意的產(chǎn)品。 12. 哪些產(chǎn)品宜采用模塊化設(shè)計方法，為什么？有哪些優(yōu)缺點？ 答：組合產(chǎn)品的設(shè)計宜采用模

12、塊化設(shè)計方法，它是按合同要求，選擇適當(dāng)?shù)墓δ苣K，直接拼裝成所謂的“組合產(chǎn)品”，不同模塊中的零部件盡可能標(biāo)準(zhǔn)化和通用化。 采用模塊化設(shè)計方法可縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本和加強市場競爭能力方面的綜合經(jīng)濟效果十分明顯。除此之外，模塊化設(shè)計尚有如下優(yōu)點： 1) 根據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，便于用新技術(shù)設(shè)計性能更好的模塊取代原有舊的模塊，提高產(chǎn)品的性能，組合出功能更完善、性能更先進的組合產(chǎn)品，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代。 2) 采用模塊化設(shè)計，只需更換部分模塊，或設(shè)計制造個別模塊和專用部件，便可快速滿足用戶提出的特殊訂貨要求，大大縮短設(shè)計和供貨周期。 3) 模塊化設(shè)計方法推動了整個企業(yè)技術(shù)、生產(chǎn)、管理

13、和組織體制的改革。由于產(chǎn)品的大多數(shù)零部件由單件小批生產(chǎn)性質(zhì)變?yōu)榕可a(chǎn)，有利于采用成組加工等先進工藝，有利于組織專業(yè)化生產(chǎn)，既提高質(zhì)量，又降低成本。 4) 模塊系統(tǒng)中大部分部件由模塊組成，設(shè)備如發(fā)生故障，只需更換有關(guān)模塊，維護修理更為方便，對生產(chǎn)影響少。 13. 可靠性指的是什么？有哪些可靠性衡量指標(biāo)，它們之間有哪些數(shù)值上的聯(lián)系？ 答：可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。可靠性衡量指標(biāo)有可靠度、累積失效概率、失效率、平均壽命和平均無故障工作時間等。 可靠度指的是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的概率；累積失效概 率指的是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)失

14、效的概率，其數(shù)值等于一減可靠度；失效率指的是工作到某時刻尚未失效的產(chǎn)品，在該時刻后單位時間內(nèi)發(fā)生失效的概率；平均壽命（平均無故障工作時間）指的是壽命（無故障工作時間）的平均值?？煽啃院饬恐笜?biāo)都與時間有關(guān)是時間的函數(shù)。 14. 從系統(tǒng)設(shè)計的角度，如何提高產(chǎn)品的可靠性？ 答：將系統(tǒng)要求的可靠度指標(biāo)合理地分配到系統(tǒng)的各個組成單元，從而明確各組成單元的可靠性設(shè)計要求，以便在單元設(shè)計、制造、試驗、驗收時加以保證。 為保證機械制造裝備可靠性，需以已有的可靠性技術(shù)以及企業(yè)大量同類產(chǎn)品的故障數(shù)據(jù)積累為基礎(chǔ)，以故障模式影響危害性分析結(jié)果為依據(jù)，按照產(chǎn)品可靠性設(shè)計準(zhǔn)則、可靠性設(shè)計檢查表以及可靠性綜合設(shè)計方法的要求

15、對機械制造裝備進行設(shè)計研發(fā)，全面考慮環(huán)境、維修、運輸、應(yīng)力、材料、溫度、磨損、老化等環(huán)節(jié)和因素對產(chǎn)品可靠性的影響，對樣機的設(shè)計方案進行詳細驗證和檢查，盡可能在設(shè)計階段消除樣機可能存在的故障隱患。 15. 在機械制造裝備設(shè)計中，用到哪些人機工程學(xué)的概念和方法，解決了什么問題？ 答：人機工程學(xué)是研究人機關(guān)系的一門學(xué)科，它把人和機作為一個系統(tǒng)，研究人機系統(tǒng)應(yīng)具有什麼樣的條件，才能使人機實現(xiàn)高度的協(xié)調(diào)性，人只需付出適宜的代價使系統(tǒng)取得最大的功效和安全。它不僅涉及到工程技術(shù)理論，還涉及到生理學(xué)、人體解剖學(xué)、心理學(xué)、和勞動衛(wèi)生學(xué)等的理論和方法，是一門綜合性的邊緣學(xué)科。 (1) 人因素方面：人體靜態(tài)與動態(tài)的

16、形體尺寸參數(shù)，人對信息的感知特性，人的反應(yīng)及能力特性，人在勞動中的心理特征等 (2) 機器因素方面：信號顯示裝置設(shè)計，操縱裝置設(shè)計，安全保障技術(shù)，人體舒適性和使用方便性； (3) 環(huán)境因素方面：作業(yè)空間，物理環(huán)境，化學(xué)環(huán)境 (4) 人機系統(tǒng)方面： 1) 產(chǎn)品系統(tǒng)中人的功能和其它各部分功能之間的聯(lián)系和制約條件，以及人機之間功能 的合理分配方法。 2) 系統(tǒng)中被控對象狀態(tài)信息的處理過程，人機控制鏈的優(yōu)化。 3) 人機系統(tǒng)可靠性和安全性。 4) 環(huán)境因素對勞動質(zhì)量及生活質(zhì)量的影響，提高作業(yè)舒適度和安全保障系統(tǒng)的設(shè)計。 16. 工業(yè)產(chǎn)品造型設(shè)計的重要性體現(xiàn)在什么地方？與一般藝術(shù)品的造型設(shè)計有何共性和差

17、別？ 答：產(chǎn)品造型設(shè)計是工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域根據(jù)消費者和客戶需求，對產(chǎn)品的造型外觀、材料、功能、結(jié)構(gòu)等產(chǎn)品屬性進行整體研發(fā)、設(shè)計和投產(chǎn)進行全過程參與的設(shè)計活動。 與一般藝術(shù)品的造型設(shè)計共性表現(xiàn)為：良好的產(chǎn)品造型必須符合美學(xué)原則，美學(xué)原則包括如下幾個方面：尺度與比例、對稱與均衡、安定與輕巧、對比與調(diào)和、過渡與呼應(yīng)、節(jié)奏與韻律、重點與一般 差別表現(xiàn)為：機械產(chǎn)品的造型不同于一般的藝術(shù)品。其造型必須與功能相適應(yīng)，即功能決定造型，造型表現(xiàn)功能。機械產(chǎn)品的造型也必須建立在系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ)上，同一系列產(chǎn)品應(yīng)具有風(fēng)格一致的造型。機械產(chǎn)品的造型的總原則是經(jīng)濟實用、美觀大方?！敖?jīng)濟”指的是造型成本低，并有助于提

18、高產(chǎn)品的可靠性、壽命和人機界面?！皩嵱谩敝傅氖鞘褂貌僮鞣奖恪⑹孢m、符合人體的生理和心理特征，使人機系統(tǒng)的工作效能達到最高?！懊烙^大方”是指產(chǎn)品的外觀形象給人的心理、生理及視覺效應(yīng)良好。17.  設(shè)計過程中遵守標(biāo)準(zhǔn)化原則的重要意義是什么，以及如何貫徹設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化？  答：產(chǎn)品設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化對提高設(shè)計水平，保證設(shè)計質(zhì)量，有利于提高工程質(zhì)量；可以減少重復(fù)勞動，加快設(shè)計速度，簡化設(shè)計程序；有利于采用和推廣新技術(shù)；節(jié)約設(shè)計費，降低工程造價，提高經(jīng)濟效益。從編制產(chǎn)品設(shè)計任務(wù)書到設(shè)計、試制、鑒定各個階段，都必須充分考慮標(biāo)準(zhǔn)化的要求，認(rèn)真進行標(biāo)準(zhǔn)化審查。需重點從以下幾方面貫徹設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)化： 1）企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的審查：包括編號、文件格式、編制方法是否符合上級標(biāo)準(zhǔn)的要求和有關(guān)規(guī)定。 2）設(shè)計文件的標(biāo)準(zhǔn)化審查：包括圖紙和技術(shù)文