大工13秋《机械制造装备设计》辅导资料四

《机械制造装备设计》辅导资料四主 题：第1章 机械制造及装备设计方法 （第6节）学习时间：2013年10月21日—10月27日内 容：这周我们将学习本门课程课件第1章的第6节，这部分主要介绍机械制造装备设计的技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价，希望同学们认真学习，下面整理出整体框架供同学们学习。

一、本周学习目标了解机械制造装备设计的评价方法二、本周学习内容机械制造装备设计的技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价三、具体主要内容机械制造装备的评价主要包括：技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价等。

（一）技术经济评价技术经济评价的步骤（1）建立目标系统和确定评价标准（2）确定重要性系数（3）确定各设计方案的评价分数（4）总权重值j ZQj ZQ 为n 个设计方案的加权值累加（5）技术评价j Tm ax /Q ZQ T j j = max Q 为总权重的最大值技术评价值处于1-0.6之间的方案为技术上可行方案。

（6）经济评价j E经济评价是理想生产成本L C 与实际生产成本s C 之比，即：s L j C C E /= 经常理想成本L C 应低于市场同类产品最低价的70%。

经济评价j E 越大，代表经济效果越好，j E =1的方案经济上最理想。

如经济评价值小于0.7，说明方案的实际生产成本大于市场同类产品的最低价，一般不予考虑，取值(1-0.7)（7）技术经济评价j TE当j T 和j E 的值相差不太悬殊时，可用均值法计算j TE 值：2/)(j j j E T TE +=当j T 和j E 的值相差很悬殊时，建议用双曲线法计算j TE 值：j j j E T TE +=（二）可靠性评价可靠性是指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。

1.可靠性概念（1）可靠度可靠度是可靠性的度量化指标，是指产品在规定条件下和规定时间内，完成 规定任务的概率，一般记为R 。

可靠度是时间的函数，故也记为R （t ）。

（2）失效率失效率是指工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率，也称之为故障率。

（3）可靠寿命可靠寿命是指给定的可靠度所对应的时间。

（4）修复率修复率是修复时间达到某个时刻τ但尚未修复的产品，在该时刻后的单位时间内完成修复的概率。

评价修复率是在某一规定时间间隔（1τ，2τ）内修复率的平均值，即：⎰-=21)(1)(12ττμτττμdt t 2.可靠性预测可靠性预测是对新产品设计的可靠性水平进行评估，计算出产品或其零部件可能达到的可靠性指标。

目的是为了发现薄弱环节，提供方案比较、修改、优选和进行可靠性分配的依据，并对产品的维修费用以至全寿命运行费用作出估计。

预测方法有统计分析法、失效模式、影响及后果分析法、故障树分析法、可靠性逻辑框图法及近似值法等。

在分析系统可靠性时，必须了解系统中每个单元的功能。

产品作为一个系统可分为串联、并联和混联系统。

串联系统中，只要一个单元功能失效，整个系统的功能就失效，又称非储备系统。

串联系统的可靠度等于组成系统的各独立单元可靠度的连乘积，即)()(1t R t R i ni s =∏= n 为独立单元数；)(t R i 为第i 个独立单元的可靠度。

并联系统中只要一个单元工作，整个系统就能正常工作，又称为储备系统。

并联系统可靠度：)](1[1)(1t R t R i ni s -∏-== ，取n=2-3混联系统由串联和并联组成，按等效后的串联和并联计算。

3.可靠性指标的分配可靠性分配的原则：对技术成熟的单元、重要的单元可分配较高的可靠度。

可靠性分配方法有等同分配法、按比例分配法、综合评分分配法、最优化分配法。

（三）人机工程学评价1.人因素方面人体静态与动态的形体尺寸参数，人对信息的感知特性，人的反应及能力特性，人在劳动中的心理特征等，使设计的产品符合人的生理、心理特点，具有一个安全、舒适、可靠、高效的工作条件。

2.机器因素方面设计产品时，产品自身结构应满足人机工程学方面的要求。

如：信号显示装置设计、操纵装置设计、安全保障技术、人体舒适性和使用方便性。

3.环境因素方面需评价的内容包括作用空间，如场地、厂房、机器布局、作业线布置、道路及交通、安全门等；物理环境包括照明、空气温度、湿度、气压、粉尘、辐射、噪声等；化学环境包括有毒物质、化学性有害气体及水质污染等。

4.人机系统方面人的功能和其它各部分功能之间的联系和制约条件，人机之间功能的合理分配方法；系统中被控对象状态信息处理过程，人机控制链优化；人机系统可靠性和安全性；环境因素对劳动质量及生活质量的影响，提高作业舒适度和安全保障的设计。

（四）结构工艺性评价结构工艺性评价 目的是降低生产成本,缩短生产时间,提高产品质量。

应从加工、装配、维修和运输等方面来评价。

1．加工工艺性从产品结构的合理组合和零件加工工艺性两方面评价加工工艺性。

2．装配工艺性装配的产品结构；装配的零件结合部位结构便于配的零件结构应便于自动储存、识别、整理、夹取和移动。

3．维修工艺性综合分析评价：平均修复时间短；维修所需元器件或零部件的互换性好，易买到或有充足的备件；有宽敞 的维修工作空间；维修工具、附件及辅助维修设备的数量和种类少，准备齐全；维修技术的复杂性低；维修人员数量少；维修成本低；采用状态监测和自动记录指导维修。

（五）产品造型评价机械产品的造型的总原则：经济实用、美观大方。

“经济”指的是造型成本低，提高产品的可靠性、寿命和人机界面。

“实用”是实用操作方便、舒适、符合人体生理和心理特征。

产品的造型设计按美学原则包括如下几个方面：（1）尺度与比例产品造型的比例一般是指造型的整体与局部、局部与局部之间大小对比的关系，以及整体或局部本身长、宽、高之间的比例关系。

（2）对称与均衡产品造型应具有良好的视觉平衡效果给人以稳定的感觉。

（3）安定与轻巧是指形体靠近地面的部分重而大，显得稳定、可靠、安全。

（4）重点与一般是指对造型的主体部分的体量、形状、线型等加以重点的渲染，使其显示出较高的艺术表现力；而对于一般或次要的部件仅作普通的处理，使其符合形体统一的原则，起到衬托主体作用。

（5）对比与调和对比是对某一部分进行重点处理，突出地表现需强调的部分，使造型生动、个性鲜明、避免平淡。

调和是对造型中的构成要素进行统一的协调处理，使造型柔和亲切，避免生硬杂乱。

如线型、体量、方向、虚实、质感、色彩。

（6）过渡与呼应过渡是指在两个相邻的形体、面或色彩之间，采用逐渐演变的形式把二者联系起来，以取得和谐的造型效果。

呼应是指造型设计时，利用“形”、“色”、“质”的某些相同或相似的特点进行处理，产生心理和视觉印象上的联系和位置的相互照应，使整体造型显得和谐、均衡、统一效果。

（7）节奏与韵律产品造型的节奏与韵律是指造型的某些要素，如形体、线型、色彩、肌理以及方向、大小等作有规则的变化和重复，在空间产生抑扬顿措的视觉效果，给人带来心理上的愉快和美感。

（六）标准化评价1.标准化及其目的标准化的定义：在经济、技术、科学及管理等社会实践中，对重复性事物和概念通过制订、发布和实施标准，达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。

实现标准化的目的：为合理简化产品的品种规格；提高信息传递的效率；在生长、流通、消费等方面，能够全面地节约人力和物力；在商品交换与提高服务质量方面，保护消费者的利益和社会公共利益；在安全、卫生、环境保护方面，保障人类的生命、安全与健康；在国际贸易中，消除国际贸易“技术壁垒”。

2.标准分类按照性质来分，可分为三种：技术标准、工作标准、管理标准。

按照标准化对象的特征来分，可分为四种：基础标准、产品标准、方法标准、安全卫生和环境保护标准四大类。

按照标准的适于范围，标准分为六个不同的级别，国际标准、区域标准、国家标准、专业标准（包括专业协会标准、部委标准）、地方标准和企业标准六个级别。

3.企业标准体系结构指一定范围内的标准按其内在联系形成的科学的有机整体。

标准体系是由层次结构和领域结构组成。

层次结构表明各级标准之间的纵向联系；领域结构表明行业之间的横向联系。

按标准体系的适用范围可分为国家标准体系、行业标准体系和企业标准体系。

4.产品设计的标准化对产品设计进行标准化评价的主要内容有：企业标准的审查、设计文件的标准化审查、工艺文件的标准化审查、工装设计文件的标准化审查。

四、练习题1．机械制造装备的评价主要包括哪几种？答案：机械制造装备的评价主要包括：技术经济评价、可靠性评价、人机工程学评价、结构工艺性评价、产品造型评价、标准化评价等。

2. 简述可靠度、失效率、可靠寿命、修复率的概念。

答案：（1）可靠度可靠度是可靠性的度量化指标，是指产品在规定条件下和规定时间内，完成规定任务的概率，一般记为R。

可靠度是时间的函数，故也记为R（t）。

（2）失效率失效率是指工作到某时刻尚未失效的产品，在该时刻后单位时间内发生失效的概率，也称之为故障率。

（3）可靠寿命可靠寿命是指给定的可靠度所对应的时间。

（4）修复率修复率是修复时间达到某个时刻但尚未修复的产品，在该时刻后的单位时间内完成修复的概率。

评价修复率是在某一规定时间间隔内修复率的平均值。