机械制造装备设计第一章习题答案(关慧贞)

1、机械制造装备设计第三版考试题和练习题第一章机械制造和设备设计方法1.为什么机械制造设备对国民经济发展起着重要作用？答：制造业是国民经济发展的支柱产业，是科技发展的载体，也是向规模生产力转化的工具和桥梁。机械制造业的生产能力主要取决于一个国家工业化水平和综合国力的重要衡量标准机械制造设备的先进程度。2.机械制造设备与其他工业设备相比，为什么特别强调要满足什么要求？答：与其他工业设备相比，机械制造设备必须具备的主要功能中，除一般功能要求外，还应强调灵活性、精细化、自动化、机电一体化、材料节能、工业工程和绿色工程的要求；进一步关注加工精度要求、强度、刚度和防尘要求、加工稳定性要求、耐久性要求、技术和

2、经济要求。3.什么是温柔？分析组合机、普通机、cnc机床、加工中心和柔性制造系统的灵活性程度。灵活性在哪里？答：换句话说，产品结构灵活，功能灵活。灵活的产品结构是使用模块化设计方法和机电一体化技术进行的产品设计，意味着，只需对结构进行一些重新配置和修改，或对软件进行修改，就可以快速推出功能丰富的新产品，以满足市场需求。功能灵活性意味着，只要进行一些调整或修改软件，就可以轻松地更改产品或系统的操作功能，以满足各种处理需要。数控机床、柔性制造装置或系统的功能更灵活。在灵活的制造系统中，多个工件同时联机，允许混合流动处理。普通机床、复合机床、数控机床、加工中心和柔性制造系统的灵活性水平依次提高，体现

3、了柔性制造系统灵活性水平最高的机械结构的灵活性和功能灵活性。4.如何用精度差的机械制造设备制造精度高的机械制造设备？答：采用机械误差修正技术，或采用数字化技术分析引起加工误差的各种因素，建立误差的数学模型，将误差的数学模型存储在计算机中。在处理过程中，传感器继续测量引起错误的因素，并计算输入计算机产生的综合错误，但错误修正装置根据计算出的综合错误进行补偿。机械制造设备的机电一体化实施是什么？答：机电一体化是指由机械技术和微电子、传感、信息处理、自动控制和电力电子等技术、系统工程和整体优化方法有机组成的最佳技术系统。使用机电一体化车身的机械制造设备具有功能、优良的质量、低故障率、节能和绝缘、高性

4、价比、足够的“结构灵活性”。产品的机械结构简化，具有可靠性高、维修方便、性能比高、组织社会化方便的大生产。机器制造设备如何分类？答：机械制造设备分为加工设备、加工设备、储运设备、辅助设备四类。加工设备分为金属切削机、特殊加工机和锻压机。工艺设备包括各种工具、模具、夹具、量具和其他工具。存储和运输设备包括可用作焊接机器人和绘画机器人等加工设备的所有级别的存储、材料转移、机床上下材料等。辅助设备包括洗衣机、芯片拆卸和测量设备。7.什么是工业工程？设计机械制造设备时如何反映工业工程的要求？答：工业工程是设计、改进和实施由人员、材料、设备、能源和信息组成的集成系统的领域。目标是设计生产系统及其控制方法

5、，在保证工人和最终用户健康安全的条件下，以最低的成本生产符合质量要求的产品。产品设计符合工业工程的要求意味着在产品开发阶段充分考虑结构的公平性，提高标准化、通用化程度，采用最佳工艺方案，选择最合理的制造设备，减少工作时间和材料消耗。合理执行机械制造设备的整体布局，优化操作步骤和方法，减少工作中工人的物理消耗。对市场和消费者进行调查，确保产品的准确质量标准，减少因质量标准过高而造成的不必要的加班负担。8.机械制造设备设计的类型是什么？他们的本质区别是什么？答：机械制造设备设计可以分为创新设计、变形设计和组合设计三种主要类型。创新设计通常需要从市场调查和预测开始，通过产品规划、程序设计、技术设计和

6、施工设计四个阶段来明确产品设计工作。通过产品试生产及产品测试，还要验证新产品的技术可行性。通过小批量试生产，验证新产品的制造工艺和工艺设备的可行性。通常，设计开发周期长，开发工作需要更多的努力。变体设计基于现有产品，其基本工作原理和基本功能结构与原始产品相同，并且在设计和制造过程方面已经关闭。这就是为什么变形设计能在短时间内设计出符合市场需求的产品。组合设计也称为模块化设计，根据合同要求选择合适的功能模块，直接组装为所谓的“组合产品”。要设计组合的产品，首先必须根据对特定范围的不同性能、不同规格产品的功能分析，划分和设计一系列功能模块，通过这些模块的组合创建构成不同类型或相同类型的其他性能的产

7、品，以满足市场的不同需求。9.创新设计的阶段是什么？为什么要重视需求分析和可行性论证？答：创新设计的阶段可以分为四个阶段：产品规划、程序设计、技术设计和施工设计。产品设计符合市场需求，而市场需求往往不具体，有时模糊、潜在，甚至不可能。需求分析的任务是细化和适当地满足这些要求，以明确设计工作的要求。需求分析本身是设计工作的一部分，从设计工作的开始到结束，引导设计工作的进度。要通过调查和预测，对产品开发的重大问题进行充分的技术和经济论证，进行可行性，即产品设计的可行性分析。可行性分析通常是提交可行性报告的基础，它包括技术分析、经济分析和社会分析三个方面。10.需要使用序列化设计方法的产品是什么？优

8、点和缺点是什么？答：由于各种类型的机床的功能、结构和大小，需要更通用、类似的功能，机构和大小不同的产品适合采用系列设计方法。序列化设计方法是因为在设计的产品中，从功能、结构和大小方面选择更常见的产品，并在此基础上使用结构典型化、零件普遍性、标准化原则设计其他各种尺寸参数产品，从而构成产品的基本系列。根据基于产品的产品系列，应用结构化、零件通用、标准化原则添加、减去、替换或修改少数零件，衍生不同用途的变体产品，从而构成产品衍生套件。序列化设计的优点1)能够以较少的品种适应市场大范围的产品。减少产品品种意味着增加各品种产品的生产批量，有助于降低生产成本，提高产品制造质量的稳定性。2)产品系列其他规

9、格的产品通过严格的性能测试和长期生产测试的基础产品的进化和衍生，可以大大减少设计工作量，提高设计质量，降低产品开发风险，缩短产品开发周期；3)产品具有较高的结构相似性和部件通用性，可以压缩工艺设备的数量和种类，有助于缩短产品开发周期，降低生产成本。4)备件种类少，产品系列的产品结构相似，便于产品维修，提高售后服务质量。5)为进行变形设计提供技术基础。序列化设计的缺点是，为了以较少的品种规格满足市场的大范围需求，每个品种规格产品具有满足特定范围使用需求的一定通用性，用户只能从产品系列光谱内的有限的部分品种规格中选择想要的产品，选择的产品的性能参数和功能特性可能最不符合用户的要求，还有一些功能可能

10、重复。11.序列化设计中主要参数系列公费的选择原则是什么？公费选择太大或太小会发生什么问题？a:产品的主参数应使用优先级系统，如共享费、n=5、10、20或40等比率数(如果可能)。主要参数系列公开例子，选择更小，等级更密，有助于用户选择满意的产品，但系列产品规格更多，以上系列设计的很多优点都没有充分利用；相反，较粗糙的等级，较小的规格系列产品，可以带来上述系列设计的很多优点，但为了以较少的品种满足更大的使用范围的需要，系列中的每个产品都有更多的通用性，所以相对复杂的结构，成本增加，用户很难选择更好的产品。12.为什么要使用模块化设计方法？优点和缺点是什么？答：组合产品应采用模块化设计方法，根

11、据合同要求选择相应的功能模块，然后直接组装为所谓的“组合产品”，不同模块的部件将尽可能标准化和通用。采用模块化设计方法，明显体现了缩短新产品开发周期、提高产品质量、降低成本和提高市场竞争力的综合经济效应。模块化设计还具有以下优点：(1)随着科学技术的发展，现有旧模块可以用新技术代替设计性能更好的模块，提高产品性能，提高功能，组合性能更好的组合产品，加快产品的替换速度。2)模块化设计，只更换部分模块，设计和制造个别模块和专用部件，可以快速满足用户提出的特殊订单要求，大大缩短设计和供应周期。3)模块化设计方式推进了整个企业的技术、生产、管理和组织体系的改革。产品的大部分部件从单个小批量生产性质改为

12、批量生产，有利于采用集团加工等高级工序，有利于组织专业化生产，提高质量，降低成本。4)模块系统的大部分部件由模块组成，如果设备发生故障，只需更换该模块，这样维护和维修就更方便，对操作的影响也更小。13.可靠性是什么意思？有哪些可靠性度量指标？它们之间有什么数字上的联系？答：稳定性是指产品在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的能力。可靠性测量指标包括可靠性、累积失败概率、低效率、平均寿命和平均无故障工作时间。可靠性是指产品在规定的条件和规定的时间内完成规定功能的概率。累积失败概率表示指定条件和指定时间内产品过期的概率，等于1减去置信度。低效率是指到特定时间点作业尚未到期的产品，在该时间点后的单

13、位时间内发生失败的概率。平均寿命(平均无故障工作时间)表示寿命(无故障工作时间)的平均值。可靠性测量指标都是与时间相关的时间函数。14.从系统设计的角度来看，如何提高产品的可靠性？答：通过将系统要求的可靠性指标合理地分配给系统的各个组成单元，明确每个组成单元的可靠性设计要求，保证单元设计、制造、测试、接受时的可靠性。为了确保机械制造设备的可靠性，根据现有可靠性技术和企业中许多类似产品的故障数据积累，基于故障模式影响风险分析结果，根据产品可靠性设计准则、可靠性设计核对表和可靠性集成设计方法的要求，对机械制造设备的设计和开发、环境、维护、运输、应力、材料、温度、磨损、老化等方面的产品可靠性影响，对

14、原型设计方案进行详细验证和检查15.在机械制造设备设计中使用了哪些人机工程学概念和方法解决了哪些问题？答：人体工程学是研究人和机器作为一个系统，人-机系统必须具备什么条件才能实现人-机之间的高度协调的学科，人只需付出适当的价格，系统就能获得最大的效果和安全。它不仅是工程技术理论，还是包括生理学、人体解剖学、心理学、劳动卫生等理论和方法的综合性边缘学科。(1)人的因素方面：人的静态和动态身体大小参数、人对信息的认识特征、人的反应和能力特征、人在劳动中的心理特征等(2)机械要素方面：信号显示装置设计、操作装置设计、安全装置技术、人体舒适度和易用性；(3)环境因素方面：工作空间、物理环境、化学环境(

15、4)人机系统方面：(1)产品系统中人的功能和其他一些功能之间的连接和约束，以及人与机器之间功能的合理分配方法。2)系统的控制对象状态信息处理过程，人机控制链优化。3)人机系统可靠性和安全性。4)环境因素对劳动质量和生活质量的影响，改善作业的舒适性和安全保障系统设计。16.工业产品建模设计的重要性体现在哪里？普通美术品建模设计的共同点和差异是什么？答：产品建模设计是工业设计领域的设计活动，根据消费者和客户的要求，将产品的外观、材料、功能、结构等产品特性作为整体投入到研发、设计和生产中。与一般艺术作品的造型设计需要良好的产品建模遵守美学原则，美学原则包括以下几个方面：尺度和比例、对称和平衡、稳定和

16、轻松、对比和协调、转换和呼应、节奏和韵律、重点和一般出现了机械产品的形状与一般艺术品不同的差异。造型必须适合功能。也就是说，造型必须由功能决定，造型必须表示功能。机械产品的造型也必须以序列化、通用化和标准化为基础，并且同一系列产品的风格必须一致。机械产品建模的总原则是经济、实用、美观、大方。“经济”是指建模成本低，有助于提高产品的可靠性、寿命和人机界面。“实用性”是指使用方便、舒适，遵守人体生理和心理特性，最大限度地提高人机系统的工作效率。“漂亮大方”的意思是产品外观给人的心理、生理、视觉效果优秀。17.在设计过程中遵守标准化原则的重要性是什么，如何实施设计标准化？答：产品设计的标准化有助于提高设计水平，确保设计质量，提高工程质量。您可以减少重复工作、加快设计速度和简化设计程序。有利于新技术的采用和推广。节约设计费用，降低项目成本，提高经济效益。从制作产品设计任业书到设计、原型制作、鉴定，在所有阶段都要充分考虑标准化要求，认真进行标准化审查。必须从以下几个方面重视设计标准化：1)企业标准审查：包括号码、文档格式、编辑方法是否符合上级标准的要求和相关规定等。2)设计文件的标准化审查：包括图纸和技术文件完整性检查；图纸格式、视图、剖面