東大現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法b答案

1、東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法試 卷（作業(yè)考核 線下） B 卷（共5 頁）總分題號一二三四五六七八九十得分注：請您單面打印，使用黑色或藍(lán)色筆，手寫完成作業(yè)。杜絕打印，抄襲作業(yè)一. 選擇題（可多選，各2分，共20分）1. 以下關(guān)于設(shè)計(jì)的概念正確的是（ADA）設(shè)計(jì)是從思維到實(shí)現(xiàn)的過程。C）設(shè)計(jì)就是創(chuàng)造性的勞動(dòng)。2. 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序，應(yīng)該是（CA）設(shè)計(jì)規(guī)劃、技術(shù)設(shè)計(jì)、方案設(shè)計(jì)、B）技術(shù)設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、C）設(shè)計(jì)規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、）。B）設(shè)計(jì)是一種思維活動(dòng)。D）設(shè)計(jì)可以提供人們所需求的產(chǎn)品。施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)D ）設(shè)計(jì)規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、施工設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)3. 功能分解的結(jié)果有

2、兩種表達(dá)方式，其中，（B ）在形式上比較簡單、直觀，可以清晰 地表達(dá)各分功能的層次關(guān)系，而（A ）則能夠更充分地表達(dá)各分功能之間的相互配合關(guān)A）功能結(jié)構(gòu)圖B）功能樹C）功能元D ）核心功能4. 布置傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，一般把轉(zhuǎn)變運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)構(gòu)（如凸輪機(jī)構(gòu)、連桿機(jī)構(gòu)等）布置在傳動(dòng) 鏈的（A），與執(zhí)行機(jī)構(gòu)靠近，這樣安排可使傳動(dòng)鏈簡單，且可減小傳動(dòng)系統(tǒng)的慣性沖擊。A）低速端B）高速端5. 室內(nèi)工作的機(jī)械選擇（ B ）作為動(dòng)力機(jī)不太合適。A）電動(dòng)機(jī)B）內(nèi)燃機(jī)C）液壓馬達(dá)D ）氣動(dòng)馬達(dá)6. 執(zhí)行系統(tǒng)中直接完成工作任務(wù)的零部件是（AA.執(zhí)行構(gòu)件B.執(zhí)行機(jī)構(gòu)D ）。7. 考慮力流的合理性時(shí)，以下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中（A ）

3、比較好。8. 平面應(yīng)力問題的幾何和受力特點(diǎn)是（A）薄板問題、應(yīng)力是平面的B）薄板問題、應(yīng)變是平面的C）壩體問題、應(yīng)力是平面的D）壩體問題、應(yīng)變是平面的9. 設(shè)計(jì)問題中所要追求的最優(yōu)指標(biāo)與需要確定的參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系稱為（B ）A）目標(biāo)函數(shù)B）設(shè)計(jì)變量C）約束條件10. 可靠度 R（t） 與不可靠度 F（t） 之間的關(guān)系通常是（ A ）A）R（t） F（t） = 1B）R（t） - F（t） = 1C）R（t） + F（t） = 1二. 判斷題：（正確：T;錯(cuò)誤：F,各2分，共20分）1. 一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)通常由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、操縱控制系統(tǒng)、架體支撐系 統(tǒng)幾部分組成。（ F ）2. 機(jī)

4、械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵內(nèi)容是總體布局和參數(shù)計(jì)算。（ F ）3. 利用對未知系統(tǒng)的外部觀測,分析該系統(tǒng)與環(huán)境之間的輸入和輸出,通過輸入和輸 出的轉(zhuǎn)換關(guān)系確定系統(tǒng)的功能、 特性所需具備的工作原理與內(nèi)部結(jié)構(gòu), 這種方法稱為黑箱法。 （ T ）4. 同一機(jī)械系統(tǒng)中,不同執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作循環(huán)周期必須相同。 （ F ）5. 常用的平面單元中,三角形單元采用雙線性位移模式,計(jì)算精度差;矩形單元采用 線性位移模式,計(jì)算精度高。（ T ）6. 應(yīng)用有限元法求解復(fù)雜的實(shí)際問題,得到的不是精確解。（ F ）7. 在建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型時(shí), 其不等式約束的個(gè)數(shù) u 必須小于設(shè)計(jì)變量的維數(shù) n 。 （ T ）8. 設(shè)計(jì)

5、可行域指設(shè)計(jì)空間中滿足所有等式約束條件的空間。（ F ）9. 可修復(fù)產(chǎn)品的平均壽命用 MTTF 表示。（ T ）10. 設(shè)由 n 個(gè)部件組成的系統(tǒng),其中任一部件不發(fā)生故障,系統(tǒng)即正常工作,這樣的系 統(tǒng)稱為串聯(lián)系統(tǒng)。（ T ）三. 簡答題（各 6分,共 36 分）1. 機(jī)械系統(tǒng)具有哪些基本特性？ 答：1）整體性2）相關(guān)性3）目的性4）環(huán)境適應(yīng)性2. 試論述機(jī)械系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)的概念、基本內(nèi)容和一般過程。 答：機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是指從全局的角度,以系統(tǒng)的觀點(diǎn),所進(jìn)行的有關(guān)整體方面的設(shè)計(jì)。 基本內(nèi)容：機(jī)械系統(tǒng)功能原理方案設(shè)計(jì)、總體布局、系統(tǒng)的主要參數(shù)確定及系統(tǒng)的精度等內(nèi) 容。總體設(shè)計(jì)程序?yàn)椋好鞔_設(shè)計(jì)思

6、想一分析綜合要求一決定性能參數(shù)一調(diào)研同類機(jī)械一擬定總體 草圖f方案對比定型f編寫總體設(shè)計(jì)論證書。3. 詳細(xì)說明機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的三項(xiàng)基本原則。答：實(shí)用性原則 又稱功能明確原則。主要表現(xiàn)為機(jī)器應(yīng)具有明確合理的功能。（1）創(chuàng)造性原則 創(chuàng)造性設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)最基本的特點(diǎn)。 任何一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)都包含 繼承和創(chuàng)新的成分,僅是程度不同而已。（2）優(yōu)化原則 設(shè)計(jì)者初步判定的設(shè)計(jì)方案或模型常是原始的, 并且有經(jīng)驗(yàn)性的, 必須經(jīng) 過推理、分析和計(jì)算, 使設(shè)計(jì)成果達(dá)到當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)水平和該產(chǎn)品制造及使用 條件的最佳水平,在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面,經(jīng)全面分析和計(jì)算而達(dá)到最優(yōu)化的結(jié)果。（3）可靠性原則 可靠性是衡量

7、機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。 目前，可靠性設(shè)計(jì)方 法已為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)所運(yùn)用， 它能保證產(chǎn)品在規(guī)定的工作條件下、 在規(guī)定的服役時(shí)間 內(nèi)、完成規(guī)定功能的能力。（4）安全性原則 機(jī)械產(chǎn)品的不安全因素常會(huì)導(dǎo)致機(jī)械和人身事故， 甚至造成重大的經(jīng)濟(jì) 損失和嚴(yán)重的社會(huì)影響。 在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必須貫徹安全性設(shè)計(jì)原則， 其主要包括產(chǎn) 品應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、 剛度和必要的安全防護(hù)措施等； 應(yīng)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理使 機(jī)器和人互相適應(yīng)，創(chuàng)造舒適和安全的工作環(huán)境，從而提高工作效率；還應(yīng)考慮機(jī)械 與環(huán)境的關(guān)系，防止對環(huán)境的污染，即目前所提倡的綠色設(shè)計(jì)等。（5）經(jīng)濟(jì)性原則 產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性好壞是產(chǎn)品具有市場競爭力的一個(gè)重要方面

8、， 主要表現(xiàn)為 在確保產(chǎn)品功能的前提下，盡力降低產(chǎn)品成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。（6）評價(jià)審核原則 機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作過程， 涉及到很多因素和方面， 因而設(shè)計(jì) 過程也是一種信息加工、處理分析、判斷決策和修正的過程。為減少設(shè)計(jì)失誤，實(shí)現(xiàn) 高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)，必須對每一設(shè)計(jì)程序獲得的結(jié)果隨時(shí)進(jìn)行評價(jià)和審核，決 不允許不良的甚至是錯(cuò)誤的信息流入下一個(gè)設(shè)計(jì)程序。 在設(shè)計(jì)進(jìn)程中， 應(yīng)使評價(jià)審核 做到規(guī)范化和制度化。（7）及時(shí)性原則 機(jī)械設(shè)計(jì)必須滿足市場需求，而市場是有時(shí)效性的。因此，必須確保設(shè) 計(jì)是及時(shí)的，滿足當(dāng)前市場的需要。4. 對機(jī)械系統(tǒng)的總體布局有哪些基本要求？答：（1）要保證工藝過程的連續(xù)和流

9、暢 ;（2）盡量降低質(zhì)心高度、減小偏置 ;（3）要保證精度、剛度及抗振性等要求 ;（4）充分考慮產(chǎn)品系列化的發(fā)展要求 ;（5）結(jié)構(gòu)緊湊 , 層次分明 ;（6）操作、維修、調(diào)整簡便 ;5. 對有限元計(jì)算模型的簡化應(yīng)注意哪些方面？答：（ 1）判別實(shí)際結(jié)構(gòu)是屬于哪一種類型，是屬于一維問題、二維問題還是三維問題。 如果是二維問題， 要分清是平面應(yīng)力問題還是平面應(yīng)變問題， 若能簡化成平面問題的就不要 用三維實(shí)體單元去分析；（2）注意實(shí)際結(jié)構(gòu)的對稱性，如果對稱，可以利用結(jié)構(gòu)的對稱性進(jìn)行計(jì)算簡化；（3）對實(shí)際結(jié)構(gòu)建模時(shí)可以去掉一些不必要的細(xì)節(jié)，比如倒角等；（4）簡化后的力學(xué)模型須是靜定結(jié)構(gòu)或是超靜定結(jié)構(gòu)。6

10、說明可靠性的定義及其基本含義。 答：可靠性指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力。有 5 各方面的含義：明確研究對象；給出規(guī)定條件；規(guī)定工作時(shí)間；規(guī)定功能；以及完成功 能的能力四、欲用薄板制造一個(gè)體積為6m3的封閉貨箱，設(shè)貨箱的長、寬、高分別為 a b、h,要求 其長度a不小于3m。為確定長、寬、高，試以質(zhì)量最輕為目標(biāo)，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。要使貨箱的質(zhì)量最輕，優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)為： 取設(shè)計(jì)變量為： x = (xi X2 X3) T= (a b h) 優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型：四、 欲用薄板制造一個(gè)體積為6m3的封閉貨箱，設(shè)貨箱的長、寬、高分別為a、b、h，要求 其長度a不小于3m。為確定長、寬、高，試以質(zhì)量最輕為目標(biāo)，建立優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型。(12 分)答：要使貨箱的質(zhì)量最輕，優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)為：？S=2(ab+ah+bh)取設(shè)計(jì)變量為：?x=( x1?x2?x3) t=( a?b?h) t優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型：？min?/( x) =2 (x1x2+x1x3+x2x3)s.t. h(x)=x1x2x3=6g1(x)=3-x1< 0g2(x)=-x2<0g3(x)=-x3<0、_4