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1、知识点总结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.市场竞争的要素：时间要素、质量要素、成本要素、服务要素。5.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。6.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
2、备经过重组重构后，还可以在新的柔性制造系统中使用。7.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。8.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。9.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。10.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
3、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。11.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：机床的刚度。如构件
4、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。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。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。12.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
5、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
6、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。（1.加工精度加工精度是加工后零件表面的实际尺寸、形状、位置三种几何参数与图纸要求的理想几何参数的符合程度。2.尺寸精度指加工后零件的实际尺寸与零件尺寸的公差带中心的相符合程度。3.形状精
7、度指加工后的零件表面的实际几何形状与理想的几何形状的相符合程度。4.位置精度指加工后零件有关表面之间的实际位置精度差别。5.尺寸精度、形状精度和位置精度的关系通常在设计机器零件及规定零件加工精度时，应注意将形状误差控制在位置公差内，位置误差又应小于尺寸公差。即精密零件或零件重要表面，其形状精度要求应高于位置精度要求，位置精度要求应高于尺寸精度要求。）13.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，
8、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；。14.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。15.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。16.创新设计的四个阶段：产品规划、方案设计、技术设计和施工设计。17.创新设计及意义：创新设计是指采用新技术、
9、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。18.位姿：是指其末端执行器在指定坐标系中的位置和姿态。19.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。20.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
10、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。21.机床的基本工作原理：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。22.工件几何表面的形成原理：任何一个表面都可以看成是一条曲线（或直线）沿着另一条曲线（或直线）运动的轨迹。这两条曲线（或直线）称为该表面的发生线，前者称为母线，后者称为导线。工件加工表面的发生线是通过刀具切削刃与工件接
11、触并产生相对运动而形成的。23.发生线的形成方法：a轨迹法（描述法）b成形法（仿形法）c相切法（旋切法）d展成法（滚切法）。24.几何齐次坐标变换矩阵：描述静止状态下坐标系之间的位姿关系的齐次坐标变换矩阵。25.运动齐次坐标变换矩阵：描述运动前后坐标系之间的位姿关系的齐次坐标变换矩阵。26.机床的运动学方程（功能矩阵方程）：tTp=Tt,p 其中tTp是机床的作业功能矩阵，是根据机床的作业功能，用几何齐次坐标变换矩阵表示的机床一个末端执行器工作台坐标系与机床另一个末端执行器主轴的机械接口坐标系的位姿关系，是Tw=Tm 的作业功能矩阵Tw在机床运动学中的具体描述；Tt,p是根据机床的运动功能，用
12、运动齐次坐标变换矩阵表示的机床一个末端执行器工作台坐标系与机床另一个末端执行器主轴机械接口坐标系的位置关系，它描述了机床两个末端执行器工作台和主轴之间的相对运动，是Tw=Tm 的运动功能矩阵Tm在机床运动学中的具体描述。27.机床运动原理方案的判断：采用分析式设计法求解运动原理方案，判断标准：既能满足加工作业要求，运动轴的设置有无冗余。28.用机器人的基本运动方案设置其他运动方案：推理设置，采用运动功能等效、排列顺序互换等方法还可以推理设置其他各种运动原理方案。29.机床设计应满足的基本要求：1）工艺范围，指机床适应不同生产要求的能力，也可称之为机床的加工功能。它直接影响到机床结构的复杂程度、
13、设计制造成本、加工效率和自动化程度。2）柔性，指其适应加工对象变化的能力。市场经济的发展，对机床及其组成的生产线要求越来越高，以适应越来越快的产品更新换代速度。3）与物流系统的可接近性，指机床与物流系统之间进行物料（工件、刀具、切屑等）流动的方便程度。4）刚度，指加工过程中，在切削力的作用下，抵抗道具相对于工件在影响加工精度方向变形的能力。它直接影响机床的加工精度和生产率。5）精度，要保证能加工出一定精度的工件，作为工作母机的机床必须具有更高的精度要求。6）噪声，噪声损坏人的听觉器官和生理功能，是一种环境污染，应设法降低。7）生产率，通常是指单位时间内机床所能加工的工件数量。提高生产率，可降低
14、工件的加工成本。8）自动化，指在无人工干预的情况下，按规定的动作要求，通过机械、电子或计算机的控制，自动完成全部或部分的加工。机床自动化程度越高，加工精度稳定性越好，还可有效降低工人劳动强度，便于一个工人看管多台机床，大大提高劳动生产率。9）成本，是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能在保证机床性能要求的前提下，提高其性能价格比。10）生产周期，也是衡量产品市场竞争力的重要指标，应尽可能缩短机床的生产周期。12）可靠性，无故障运行的概率，应在保证生产要求的前提下，尽可能提高。13）造型和色彩，应根据机床功能、结构、工艺及操作控制等特点，按照人机工程学的要求进行设计。30.机床工艺范围：机床适
15、应不同生产要求的能力，又称机床加工功能。包括加工的工件类型、加工方法、加工表面形状、材料、工件、加工尺寸范围和毛坯类型等。31.机床设计的内容及步骤：1）机床主要技术指标设计2）总体方案设计3）详细设计4）机床整机综合评价5）定型设计。32.机床的传动原理图：将动力源与执行件、不同执行件之间的运动及传动关系同时表示出来。33.机床的运动原理图（运动功能原理图）：将机床运动功能式用简洁的符号和图形表达出来，除了描述机床的运动个数、形式及排列顺序之外，还表达了机床的两个末端执行器和各个运动轴的空间相对方位，是认识、分析和设计机床传动系统的依据。34.运动分配式：运动功能分配设计是确定运动功能式中“
16、接地”的位置，用一点（?）表示，点（?）左侧的运动由工件完成，右侧的运动由刀具完成，机床的运动功能式中添加点（?）接地符号后，称之为运动分配式。评价依据：“避重就轻”的原则机械评价。35.机床的主要技术参数：包括机床的主参数和基本参数，基本参数包括尺寸参数、运动参数及动力参数。1）尺寸参数：指机床主要结构尺寸参数，通常包括与被加工零件有关的尺寸；标准化工具或夹具安装面尺寸；2）运动参数：机床执行件如主轴、工件安装部件（工作台）的运动速度；3）动力参数：包括机床驱动的各种电动机的功率或转矩。36.机床主参数：是代表机床规格大小及反应机床最大能力的一种参数。37.专用机床区别于通用机床的最大特征：用于完成某种零件的特定工序，加工范围窄，通用性差，结构简单，生产率高，自动化程度高，其主参数是以加工零件或被加工面的尺寸参数来表示的。38确定机床的最高转速Nmax和最低转速Nmin：按照典型工序的切削速度和刀具（工件）直径，可由下式算
