【2012年】机械制造装备设计各章概念考试重要考点【最新经典版】
1.人类社会需求的产品可划分为两大类：机械类产品，非机械类产品。
2.机械类产品可分为三类：1）生活机械类产品（汽车、飞机、轮船、枪支等），2）机械设备（食品机械），机械制造装备（机床）。
3.机械制造业是生产机械类产品（包括生活类机械产品、机械设备、机械制造装备）的产业。
4.机械制造装备是制造业的基础：机械制造业直接为生活类机械产品制造业、机械设备制造业及机械装备制造业本身提供机械制造装备；机械设备制造业又为非机械制造业提供生产设备。机械制造装备几乎与整个制造业都有关系。 5.市场竞争的要素：时间要素、质量要素、成本要素、服务要素。
6.机械制造装备适应市场竞争的对策：1）创新开发机械制造装备时，若无确定的应用对象群，应综合考虑既要提高其柔性，又要提高其生产率；若有确定的应用对象群，可根据对象群的特点，或者以提高制造的柔性为主，但又不降低其出生率；或者以提高生产率为主，但又不降低其柔性。2）在开发或者选择使用机械制造装备时，应综合考虑提高装备的柔性、生产率、自动化程度、企业的投资能力以及企业的生产批量。
7.机械制造生产过程应包括毛坯生产、加工生产、装配生产三部分生产活动。 8.机械制造生产活动的基本功能：加工功能、物流功能、测控功能。
9.机械制造生产模式及其特点：1）单机生产模式（加工装备柔性好、自动化程度低、总生产率低、质量一致性差、制造装备资金投入少、适合单件小批量生产)；2）大规模生产模式（属于刚性系统生产模式、自动化程度高、生产率高、质量一致性好、制造装备资金投入大、适合大批量生产）；3）柔性制造系统模式（装备制造柔性好、自动化程度高、生产率一般、质量一致性好、一次性资金投入大、适合生产批量）；4）可重构制造系统（柔性高、自动化程度高、生产率介于柔性制造系统和刚性生产系统之间、质量一致性好、一次性资金投入大、适合生产批量）。
10.机械制造装备的柔性：机械制造装备的功能具有柔性（例如，一台机床具备多台机床的功能），适应对象的能力。
11.制造装备的时间柔性：当企业的产品更新时，可以经过制造装备重组重构，以适应新的产品加工，从时间上看，今天在柔性制造系统中使用的装备，两三年后产品变了，该装备经过重组重构后，还可以在新的柔性制造系统中使用。 12.制造装备的空间柔性：制造装备可以同时适应多种零件的加工，从占地空间上看，一个柔性制造系统相当于制造系统的功能。
13.制造装备的柔性与生产率是相互矛盾的：装备的功能强，柔性好，其生产率一般不高；反之，生产率很高。
14.机械制造装备的组成（及各自的功能、常用类型）：1）加工装备-加工功能，机床、夹具和清洗机等；2）物流装备-搬运功能，搬运装置、上下料装置和交换装置等；3）测控装备-测量及控制功能，检测装置、监视装置和控制装置等。 15.机械制造装备设计的基本要求：1）功能，指机床适应不同生产要求的能力；2）性能，机械制造装备功能的强弱，决定了它的作业功能。而作业的质量则主要取决于机械制造装备性能的高低；A）刚度：机械系统抵抗变形的能力，刚度
影响它的工作精度和生产率。也指在指加工过程中，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，其大小是变形方向上，单位变形所能承受的最大载荷。通常用下式表示刚度：k=F/y，k-刚度，N/um；F-载荷，N；y-在载荷作用下产生的变形，um。刚度包括静态刚度（一般情况下所说的刚度）、动态刚度和热态刚度。静载荷：不随时间变化或变化极为缓慢的载荷；静刚度：抵抗静载荷引起变形的能力；动载荷：随时间变化的载荷；动态刚度：抵抗交变的动载荷引起变形的能力，是抗振性的一部分；热态刚度：抵抗温度变化引起变形的能力。B）振动：抗振动能力指其在交变载荷作用下抵抗变形的能力，振动会降低其工作精度，影响生产率并加速损坏，而且会产生噪声。影响机床振动的主要原因有：①机床的刚度。如构件的材料选择、截面形状、尺寸、筋板分布，接触表面 的预紧力、表面粗糙度、加工方法、几何尺寸等。②机床的阻尼特性。提高阻尼是减少振动的有效方法。 机床结构的阻尼包括构件材料的内阻尼和部件结合部的阻尼。结合部阻尼往往占总阻尼的 70%～90%左右， 应从设计和工艺上提高结合部的刚度和阻尼。③机床系统固有频率。若激振频率远离固有频率，将不出现 共振。在设计阶段通过分析计算预测所设计机床的各阶固有频率是很必要的。C）热变形，会破坏装备的几何精度，加速运动件的磨损，甚至会影响正常运转。D）精度：观测结果、计算值或估计值与真值之间的接近程度。分为普通精度级、精密级和超精密级。在设计阶段主要从整机的精度分配、元件及材料选择等方面来提高其精度。a几何精度：机械制造装备空载条件下，在不运动或运动速度较低时各主要部件的形状、相互位置和相对运动的精确程度，是评价机械制造装备质量的基本标准，它主要决定于结构设计、制造和装配质量。主要分为，直线度、平行度、平面度、垂直度、回转轴的径向和轴向振摆、同轴度、分度精度及丝杠螺距精度等。b回转精度：主轴误差运动的范围，影响因素为结构设计及制造等方面 。c传动精度：是指传动系统各末端执行件之间运动的协调性与均匀性，主要影响因素是传动系统的设计、传动元件的制造和装配精度。d定位精度：是指机械制造装备的定位部件达到规定的位置的精度，对数控装备而言，是指实际运动到达的位置与指令位置一致的程度。定位精度直接影响工作精度。影响因素有装备构件伺服控制系统的精度、刚度以及其动态特性等都会影响数控装备的定位精度。e重复定位精度：是指机械制造装备运动部件在相同的条件下、用相同的方法重复定位时位置的一致程度。影响因素为传动机构的反向间隙。f工作精度：机械制造装备的作业精度。工作精度是各种因素综合影响的结果，包括装备的精度、刚度、热变形等。g精度保持性：在规定的工作期间内，保持机械制造装备所要求的精度。主要影响因素有结构设计、工艺、材料、热处理、润滑、防护、使用条件等。E）噪声，物体振动是产生声音的来源。F）低速运动平稳性，爬行：当运动部件低速运动时，主动件匀速运动，被动件往往出现明显的速度不均匀的跳跃式运动，即时走时停或者时快时慢的现象。爬行影响其定位精度和工作精度。产生爬行现象的主要原因是摩擦面上摩擦系数的变化和传动机构的刚度不足。防止爬行，设计有低速运动工况的部件时，应减少静、动摩擦系数之差，提高传动机构刚度和降低移动件的质量等；3）结构工艺性；4）标准化；5）柔性与可重组能力；6）物流系统的可接近性：是指加工装备、检测装备与物流装备之间进行物料（工件、刀具、夹具、切削及检测等）交接的方便程度；7）生产率和自动化；8）成本，应在尽可能保证产品性能要求的前提下，提高其性能价格比；9）生产周期；10）可靠性：是指产品在规定条件下和规定时间内完成规定任务的能力；11）造型设计；12）安全与环保，应避免和减少环境
污染，如噪声、有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。
16.机械制造装备设计的内容：产品规划、方案设计、技术设计和施工设计等四个方面。
17.设计任务书内容：产品的用途描述，设计所需要的全部重要数据，总体布局和结构特征，应满足的要求、条件和限制等，设计任务书是产品设计、评价和决策的依据。
18.如何制定设计任务书：明确设计任务，在市场调查的基础上进行可行性分析，进而确定产品设计的主要要求和设计参数。
19.方案设计内容：包括运动原理方案设计、传动原理方案设计、结构原理方案设计。
20.设计过程的迭代内容：1产品规划2方案设计3满意（不满意再重新方案设计）4技术设计5满意（不满意再重新技术设计）6施工设计。
21.机械制造装备与其他工业装备相比，应特别强调满足的要求：1）加工精度方面的要求2）强度、刚度和抗震性方面的要求3）加工稳定性方面的要求4）耐用度方面的要求5）技术方面的要求。
22.机械制造装备设计的设计类型：1）创新设计2）变型设计3）组合设计。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。
23.创新设计及意义：创新设计是指采用新技术、新原理和非常规方法进行设计，它使得设计产品的整体或局部是前所未有的或前所未知的。意义：面对日益激烈的市场竞争，创新设计是增强机械产品竞争力的根本途径，产品创新设计将成为抢占市场的决定性因素，只有创新设计才能产生真正具有市场竞争力的创新产品。同时，创新设计作为设计的本质，它既是面向产品全生命周期的设计，又是面向市场、面向用户的设计。
24.模块化变型设计方法的优点：1）有利于产品快速响应市场；2）有利于产品的更新换代和产品的开发；3）有利于提高产品质量；4）有利于降低产品成本；5）便于装配和维修。缺点：模块划分问题是一个难度非常大的设计寻有问题。 25.位姿：是指其末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态。 26.作业功能位姿（作业位姿）：用作业功能的要求来描述；运动功能位姿（运动位姿）：用坐标运动类型机械制造坐标的运动功能来描述。 27.机械制造装备的运动学方程（功能矩阵方程）：Tw=Tm Tw是机械制造装备的作业功能矩阵，表示作业功能所要求的末端执行器之间的位置和姿态关系，可以用齐次坐标变换矩阵来描述。Tm是机械制造装备的运动功能矩阵，含义是用机械制造装备的运动功能去实现它的作业功能要求。求解运动原理方案就是求运动学方程的解，即寻找能够满足功能要求的运动原理方案。 28.试错法是纯粹经验的学习方法与判断方法；分析法是对设计成果的周密分析、判断其正确、合理性的判断方法。
29.创成式设计法和分析式设计法求解运动原理方案：相同点：作业功能矩阵Tw的确定方法相同，都是根据末端执行器作业的位置和姿态的功能要求来确定。不同点：运动功能矩阵Tm的确定方法不同，创成式设计法是采用理论创成的方法设置方案，用解析的方法求解方案，求解的难度大，尤其是结构原理解的求解难度非常大；而分析式设计法是经验提出或构思出某种方案，是先有方案，再用解
【2012年】机械制造装备设计各章概念知识点总结考试重要考点【最新经典版】
