設(shè)計學(xué)習(xí)題與答案

1、3-1、什么是功能原理設(shè)計？答：機械產(chǎn)品設(shè)計的最初環(huán)節(jié)，是先要針對該產(chǎn)品的主要功能提出一些原理性的構(gòu)思。這種針對主要功能的原理性設(shè)計，可以簡稱為“功能原理設(shè)計”。3-2、構(gòu)思一種將鈔票逐張分離的工作原理。說明其物理效應(yīng)，并用sketch描述之。答：P273-3、任何一種機器的更新?lián)Q代都存在哪三個途徑？答：任何一種機器的更新?lián)Q代都存在三個途徑:一是改革工作原理；二是通過改進工藝、結(jié)構(gòu)和材料提高技術(shù)性能；三是加強輔助功能使其更適應(yīng)使用者的心理。3-4、功能原理設(shè)計的工作特點是什么？ 答：功能原理設(shè)計有如下三個工作特點：1)功能原理設(shè)計往往是用一種新的物理效應(yīng)來代替舊的物理效應(yīng)，使機器的工作原理發(fā)生

2、根本的變化的設(shè)計。 2)功能原理設(shè)計中往往要引入某種新技術(shù)(新材料、新工藝、)，但首先要求設(shè)計人員有一種新想法(New Idea)、新構(gòu)思。沒有新想法，即使新技術(shù)放到面前也不會把它運用到設(shè)計中去。3)功能原理設(shè)計使機器品質(zhì)發(fā)生質(zhì)的變化。3-5、硬幣分選計數(shù)機的總功能如下圖所示，試分析要實現(xiàn)總功能，必須要有哪些分功能單元，試分別畫出功能分解圖和功能結(jié)構(gòu)圖，并簡要說明計數(shù)功能如何實現(xiàn)的？答：P31323-6、按功能進行分類，其基本類型主要有哪兩類？答：可分為：工藝功能和動作功能兩大類。3-7、動作功能的含義？答：動作功能是指那些只完成動作，不同時進行對物體的加工的功能，屬于非工藝類機械。按其是否是

3、一次性動作，還是進行連續(xù)運動可分為“簡單動作功能”和“復(fù)雜動作功能”兩類。3-8、工藝功能的含義？答：工藝類機器是對被加工對象(某種物料)實施某種加工工藝的裝置，其中必定有個工作頭如機床的刀具、挖掘機的挖斗等，用這個動作頭去完成對工作對象的加工處理。在這里，工件頭和工作對象相互配合，實現(xiàn)一種功能，叫做“工藝功能”，這里“工藝”是指加工“工藝” 。工藝功能考慮的兩個重要因素：一是采用哪種工藝方法，二是工作頭采用什么形狀和動作，而歸根結(jié)底是確定工作頭的形狀和動作。工藝功能的特點是：工作頭的形狀、運動方式和作用場是完成工藝功能的三個主要因素。3-9、舉例說明物一場分析法(S-Field法)？答：P：

4、38404-1、常用的傳動機構(gòu)有哪些？答：常用的傳動機構(gòu)有齒輪機構(gòu)、連桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、螺旋機構(gòu)、楔塊機構(gòu)、棘輪機構(gòu)、槽輪機構(gòu)、摩擦輪機構(gòu)、撓性件機構(gòu)、彈性件機構(gòu)、液氣動機構(gòu)、電氣機構(gòu)以及利用以上一些常用機構(gòu)進行組合而產(chǎn)生的組合機構(gòu)。4-2、常見的用于運動速度或力的大小變換的傳動機構(gòu)主要有哪些？并簡要說明。答：常見的用于運動速度或力的大小變換的傳動機構(gòu)主要有以下幾種：1)通過嚙合方式進行傳動(例如；齒輪、蝸輪蝸桿、鏈傳動、同步齒形帶等)。其中：齒輪傳動可以在平行軸或交錯軸間實現(xiàn)準(zhǔn)確的定傳動比傳動，適用功率和速度范圍廣，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，工作可靠，壽命長，互換性好，因而得到廣泛應(yīng)用。2)通過

5、摩擦方式進行傳動(例如：摩擦輪傳動、摩擦式無級變速器、帶傳動、滑輪傳動等)。這類機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，成本低廉，由于帶具有柔軟性、吸收振動的特性，且有緩沖和安全保護的作用特性，使帶傳動適用于兩軸中心距較大的傳動。3)利用楔塊原理進行傳動(例如：螺旋傳動、偏心輪傳動等)。螺旋傳動主要由螺桿、螺母、機架組成。螺旋傳動的優(yōu)點是增力效果大，可用較小的轉(zhuǎn)矩得到較大的軸向力。結(jié)構(gòu)簡單，傳動精度高，平穩(wěn)無噪聲等。4)利用流體作用原理進行傳動(例如：液壓、氣動傳動等)。液體可以看作是一種不可壓縮物體。因而液壓傳動能傳動較大的力，經(jīng)常用于傳動比不需十分精確但載荷很大的情況下但液壓傳動速度較慢，例如液壓千斤頂、

6、液壓挖掘機的推桿等。而氣動傳動機構(gòu)一般用于傳遞較小的力，但作用速度快。4-3、執(zhí)行機構(gòu)基本類型有哪些？答：帶動工作頭進行工作并使之獲得工作力或力矩的機構(gòu)稱為執(zhí)行機構(gòu)?；绢愋椭饕校簥A持、搬運、輸送、分度與轉(zhuǎn)位、檢測與分類、施力等4-4、執(zhí)行機構(gòu)的主要作用？答：執(zhí)行機構(gòu)的主要作用有：1）滿足特定運動規(guī)律：主要指那些輸出中有速度的規(guī)律變化要求。2）滿足特定的運動軌跡：在生產(chǎn)實際中，需要機構(gòu)完成某種特定的運動軌跡，如直線、圓弧等等。當(dāng)運動軌跡要求比較復(fù)雜時，  一般通過連桿機構(gòu)或通過組合機構(gòu)來完成。3）滿足某種特殊的信息傳遞：利用機構(gòu)不僅能完成機械運動和動力的傳遞，還能完成諸如檢測、計數(shù)

7、、定時、顯示或控制等功能。5-1、簡述產(chǎn)品設(shè)計的核心問題和外圍問題。答：設(shè)計理解為一個“空間”。整個設(shè)計“空間”分為兩部分：1）內(nèi)部空間：設(shè)計應(yīng)遵循的主要階段，其任務(wù)是使設(shè)計要求轉(zhuǎn)化為“硬件”以滿足需求，這也是設(shè)計的最終目的，故稱內(nèi)部空間為設(shè)計核心工作。2）外部空間：所列舉的問題為對設(shè)計的各種要求和應(yīng)用的技術(shù)方法，是設(shè)計的外圍問題。由銷售反饋信息，進行市場分析，改進技術(shù)要求，再進行設(shè)計的循環(huán)，是一個相互作用不斷完善的迭代過程，使產(chǎn)品不斷地發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計過程中的各種設(shè)計要求，是設(shè)計的依據(jù)和前提，它們就是設(shè)計的外圍問題。5-2、整機總體參數(shù)主要指哪些？ 答：整機總體參數(shù)主要指： 總體參數(shù)是表明機器

8、技術(shù)性能的主要指標(biāo)，包括機器性能參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)兩方面： （1）性能參數(shù)是指生產(chǎn)率、功率和重量等； （2）結(jié)構(gòu)參數(shù)是指主要結(jié)構(gòu)尺寸，它由整機外形尺寸、主要部件的外形尺寸及工作機構(gòu)作業(yè)位置尺寸等組成。 5-3、在機器設(shè)計中如何區(qū)別核心技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)兩個不同概念？ 答：核心技術(shù)是指實現(xiàn)總功能和主要要求的技術(shù)，對不同的機械其核心技術(shù)是不相同的。 關(guān)鍵技術(shù)是實現(xiàn)某種功能過程中需要解決的技術(shù)難題。它與核心技術(shù)是兩個不同的概念，在核心技術(shù)中也有關(guān)鍵技術(shù)問題。并請舉例說明：74756-1、機械結(jié)構(gòu)件一般應(yīng)具有哪些功能? 答：承受載荷、傳遞運動和動力、保證或保持有關(guān)零件或部件之間的相對位置或運動軌跡關(guān)系等。6-

9、2、何謂零件的相關(guān)?何謂直接相關(guān)和間接相關(guān)？ 答：每個零件都與一個或幾個零件有裝配關(guān)系或相互位置關(guān)系，可以稱這種關(guān)系為相關(guān)稱有這種關(guān)系的兩個零件互為相關(guān)零件。零件的相關(guān)分為直接相關(guān)和間接相關(guān)兩類：（1）直接相關(guān)：凡是兩零件有直接裝配關(guān)系的。（2）間接相關(guān)：沒有直接裝配關(guān)系的相關(guān)。間接相關(guān)又分為位置相關(guān)和運動相關(guān)兩類：位置相關(guān)是指兩零件在相互位置上有要求。運動相關(guān)是指一零件的運動軌跡與另一零件有關(guān)。要滿足運動相關(guān)條件，一般需要一個或幾個位置相關(guān)的中間件來達到。6-3、結(jié)構(gòu)件通常具有哪些結(jié)構(gòu)要素?在結(jié)構(gòu)設(shè)計中應(yīng)如何區(qū)別對待？固定安裝和活動安裝有何區(qū)別？固定和活動，可按工作部分進行設(shè)計答：分為：工作

10、部分和安裝部分；安裝部分又分為固定安裝和活動安裝（一般保留了一個或一個以上的移動或轉(zhuǎn)動自由度，可按工作部分進行設(shè)計）。工作部分的設(shè)計主要考慮工作面的形狀、尺寸、精度、表面質(zhì)量等，而聯(lián)結(jié)部分主要考慮強度、剛度等要求。6-4、舉例說明何謂直接安全技術(shù)?何謂間接安全技術(shù)?答：P103104直接安全技術(shù)：是指在結(jié)構(gòu)設(shè)計中充分滿足安全可靠要求，保證在使用中不出現(xiàn)危險。如采用安全銷、安全閥和易損件等。對于可能松脫的零件加以限位，使其不致脫落造成機器事故。間接安全技術(shù)：通過防護系統(tǒng)和保護裝置來實現(xiàn)技術(shù)系統(tǒng)的安全可靠。其類型是多種多樣的。如液壓回路中的安全閥、電路系統(tǒng)中的保險絲等，都是當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)危險或超負荷時

11、，自行脫離危險狀態(tài)。6-5、結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的設(shè)計原理有哪些?答：在結(jié)構(gòu)設(shè)計中常應(yīng)用下述各項原理：1）等強度原理對于同一個零件來說，各處應(yīng)力相等，各處壽命相等，叫等強度。2）合理力流原理可以認為力在其傳遞路線上形成所謂力線，這些力線匯成力流。力在構(gòu)件中的傳遞軌跡就像電場中的電力線、磁場中的磁力線、水流中的流線一樣，按力流路線傳遞。3）變形協(xié)調(diào)原理所謂變形協(xié)調(diào)，就是使相聯(lián)接的兩零件在外載荷的作用下所產(chǎn)生的變形的方向相同，并且使其相對變形盡可能小。4）力平衡原理所謂力平衡就是指采取結(jié)構(gòu)措施，部分或全部平衡掉無用的力，以減輕或消除其不良影響。這些結(jié)構(gòu)措施主要有采用平衡元件、采取對稱布置等。5）任務(wù)分配

12、原理分配有三種可能：（1）一載體承擔(dān)多種功能：功能集中于一載體，可簡化結(jié)構(gòu)、降低成本；（2）一載體承擔(dān)一種功能：功能與載體一一對應(yīng)，便于做到“明確”、“可靠”，便于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化及準(zhǔn)確計算；（3）多載體共同承擔(dān)一種功能：多載體承擔(dān)同一功能可以減輕零件負載，延長使用壽命。6）自補償原理通過選擇系統(tǒng)元件及其在系統(tǒng)中的配置來自行實現(xiàn)加強功能的相互支持作用，稱為自補償。7）穩(wěn)定性原理所謂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定是指當(dāng)出現(xiàn)干擾，使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生改變的同時，會產(chǎn)生一種與干擾作用相反的、使系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定的效應(yīng)。6-6、結(jié)構(gòu)設(shè)計中有哪些措施可以使構(gòu)件降低工作時的應(yīng)力答：1）合理確定截面形狀。傳動軸一般采用圓形截面。小直徑：實

13、心軸便于制造；大直徑：常做成空心軸。2）合理確定軸向尺寸改變截面形狀降低截面上各點的應(yīng)力，可以提高零件本身抗破壞和抗變形的能力，但不能改變其所受彎矩的大小，通過合理地確定零件軸向尺寸，可以減少彎矩。3）合理選擇支承形式4）合理利用材料特性材料的抗彎、抗拉和抗壓特性差別較大，結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分利用這一特點，盡量揚長避短。6-7、比較彈性強化、塑性強化、予緊的概念和區(qū)別。答：強化：以減小應(yīng)力為目的的預(yù)加載荷方法稱為強化，強化分彈性強化和塑性強化兩類。預(yù)緊：以提高剛度、減小工作時再變形為目的的頂加載荷方法稱為預(yù)緊。1彈性強化1）彈件強化是使構(gòu)件在受工作載荷之前預(yù)受一個與工作載荷相反的載荷，產(chǎn)生一個相應(yīng)

14、的預(yù)變形，以及一個與工作應(yīng)力相反的預(yù)應(yīng)力，工作時該預(yù)加載荷部分地抵消工作載荷，預(yù)變形部分抵消工作變形，從而降低了構(gòu)件的最大應(yīng)力。2）塑性強化是使構(gòu)件在工作狀態(tài)下應(yīng)力最大那部分材料預(yù)先經(jīng)塑性變形而產(chǎn)生一個與工作應(yīng)力符號相反的殘留應(yīng)力，用以部分地抵消工件應(yīng)力。塑性強化的特點是預(yù)加載荷與工作載荷方向一致，而且在構(gòu)件工作時預(yù)加數(shù)荷已經(jīng)撤出，靠殘留應(yīng)力而不是靠預(yù)加載荷本身來抵消工作應(yīng)力。故要求材料必須具有足夠的塑性，構(gòu)件的塑性變形量不得超過一定限度。3）預(yù)緊是通過一個與工作載荷方向相同的預(yù)加載荷。使零件產(chǎn)生一定的與工作時同方向的彈性變形、以減少工作時的進一步變形，從而提高剛度的有效措施。力。8-1影響產(chǎn)

15、品競爭力三要素是什么?答：1、功能原理設(shè)計：具備產(chǎn)品功能原理的新穎性，這是競爭力的核心要素；2、實用化設(shè)計：具備產(chǎn)品技術(shù)性能的先進性，優(yōu)良的技術(shù)性能是產(chǎn)品競爭力的基礎(chǔ)要素；3、具備產(chǎn)品競爭力的心理要素，提高產(chǎn)品的吸引力，迎合顧客心理。8-3產(chǎn)品商品化設(shè)計措施有哪些?答：機械產(chǎn)品的藝術(shù)造型價值優(yōu)化設(shè)計產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化設(shè)計產(chǎn)品性能適用性變化8-4藝術(shù)造型設(shè)計的基本原則是什么?其間有何關(guān)系?答：實用、經(jīng)濟、美觀是造型設(shè)計的三項基本原則。它是根據(jù)造型設(shè)計的規(guī)律總結(jié)出來的科學(xué)原則。實用、經(jīng)濟、美觀三者的結(jié)合與統(tǒng)一，是設(shè)計工作的內(nèi)涵，又是矛盾的統(tǒng)一這一普遍法則在設(shè)計工作上的體現(xiàn)。三者互相關(guān)聯(lián)，

16、相互制約，三個原則缺一不可。其基本關(guān)系應(yīng)該是：在實用的前提下，講究美觀，實用與美觀必須以經(jīng)濟因素為制約條件。8-5將下列產(chǎn)品進行功能分析，找出基本功能和輔助功能。1)干斤頂。2)金屬切削機床。8-6價值工程對象選擇的依據(jù)是什么?常用什么方法?答：價值優(yōu)化對象選擇的基本依據(jù)是產(chǎn)品價值的高低。產(chǎn)品價值低的即為對象。具體進行時要經(jīng)過分析，研究和綜合判斷來決定。一般來說，凡在生產(chǎn)經(jīng)營上有迫切的必要性，在提高產(chǎn)品功能和降低成本上有較大潛力的產(chǎn)品或零、部件都可作為選擇對象。常用選擇方法：(1)功值系數(shù)分析法  這種方法是尋求功能與所占成本份額不相適應(yīng)的零、部件作為重點改進對象。(2)“ABC”分

17、析法  (又稱比重分析法)利用此種方法可以選出占成本比重大的零部件作為成本分析對象。參考文獻： 1 黃靖遠、龔劍霞等.機械設(shè)計學(xué)（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社20052 吳宗澤.機械結(jié)構(gòu)設(shè)計. 北京：機械工業(yè)出版社20043 曹金榜.現(xiàn)代設(shè)計技術(shù)與機械產(chǎn)品.北京：機械工業(yè)出版社19974 黃純穎等.機械創(chuàng)新設(shè)計.北京：高等教育出版社20035 張春林等.機械創(chuàng)新設(shè)計.北京：機械工業(yè)出版社20026 劉惟信.機械可靠性設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社19957 丘宣懷等.機械設(shè)計.北京：高等教育出版社19898 詹啟賢.自動機械設(shè)計.北京：中國輕工業(yè)出版社.19879 曹惟慶，徐曾蔭.機構(gòu)

18、設(shè)計（第二版）.北京：機械工業(yè)出版社200510 陳立德.機械制造裝備設(shè)計.北京：高等教育出版社20052007 2008  學(xué)年    第  1  學(xué)期                                &

19、#160;                                       填寫時間：2007  年 9 月 5 日課 程 名 稱 機械設(shè)計學(xué) 時 間 分 配上課周數(shù)14周系 機電工程專業(yè) 機自（機

20、設(shè)方向）學(xué)時數(shù)60學(xué)時班  級機設(shè)20041、20042講課時數(shù)58學(xué)時系 專業(yè) 習(xí)題課及課堂討論6學(xué)時班  級  實驗0學(xué)時系 專業(yè) 實習(xí)0學(xué)時班  級  每周上課時數(shù)6學(xué)時周次及日期 教學(xué)、作業(yè)類別及內(nèi)容 講課（教學(xué)大綱分章和題目的名稱）講課學(xué)時自學(xué)學(xué)時習(xí)題課、課堂討論、測驗（寫明題目）實習(xí)名稱（寫明題目、數(shù)量）課堂作業(yè)數(shù)課外作業(yè)數(shù)作圖、課程設(shè)計的名稱、數(shù)量等第4周，星期一5,6節(jié)，20070924 第4周，星期三1,2節(jié)，20070926第4周，星期四3,4節(jié)，20070927第6周，星期

21、一5,6節(jié)，20071008第6周，星期三1,2節(jié)，20071010第6周，星期四3,4節(jié)，20071011第7周，星期一5,6節(jié)，20071015第7周，星期三1,2節(jié)，20071017第7周，星期四3,4節(jié)，20071018 第8周，星期一5,6節(jié)，20071022第8周，星期三1,2節(jié)，20071024第8周，星期四3,4節(jié)，20071025第9周，星期一5,6節(jié)，20071029第9周，星期三1,2節(jié)，20071031 第9周，星期四3,4節(jié)，20071101第10周，星期一5,6節(jié)，20071105第10周，星期三1,2節(jié)，20071107第10周，星期四3,4節(jié)

22、，20071108第11周，星期一5,6節(jié)，20071112第11周，星期三1,2節(jié)，20071114第11周，星期四3,4節(jié)，20071115第12周，星期一5,6節(jié)，20071119第12周，星期三1,2節(jié)，20071121第12周，星期四3,4節(jié)，20071122第13周，星期一5,6節(jié)，20071126第13,14周，星期三1,2節(jié)第13,14周，星期四3,4節(jié)第一章緒論 1.1概述1.2設(shè)計的重要性1.3機械設(shè)計的發(fā)展簡史1.4近代設(shè)計科學(xué)的重大發(fā)展1.5機械設(shè)計的一般過程第二章機械產(chǎn)品的功能原理設(shè)計 2.1概論2.2功能原理設(shè)計的工作特點和工作內(nèi)容2.3功能,功能單元和功能結(jié)構(gòu)&#

23、160;2.4功能類型及求解思路 第三章機械功能原理的實現(xiàn) 3.1結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)的動作功能3.2傳動機構(gòu)和執(zhí)行機構(gòu)  3.3常用的機械傳動方法3.4機構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計第四章機械產(chǎn)品的實用化設(shè)計 4.1概述4.2總體設(shè)計4.3總體方案設(shè)計4.4總體布置4.5機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.6結(jié)構(gòu)方案設(shè)計4.7結(jié)構(gòu)設(shè)計中強度和剛度4.8結(jié)構(gòu)設(shè)計中的工藝問題4.9材料選擇 第五章機械產(chǎn)品的商品化設(shè)計 5.1概述5.2商品化設(shè)計的基本原則5.3產(chǎn)品的適應(yīng)性變型設(shè)計5.4產(chǎn)品的“三化”設(shè)計5.5機械產(chǎn)品的造型設(shè)計5.6價值工程5.7包裝設(shè)計及隨機文件 第六章機械產(chǎn)品設(shè)計中的幾個主要技術(shù)問題

24、6.1 機械疲勞設(shè)計6.2摩擦學(xué)設(shè)計6.3可靠性設(shè)計 6.4機械的熱效應(yīng)設(shè)計 第七章設(shè)計試驗 7.1概述7.2零部件與樣機試驗7.3產(chǎn)品的定型及鑒定試驗  第八章競爭優(yōu)勢與優(yōu)勢設(shè)計 8.1競爭優(yōu)勢8.2優(yōu)勢設(shè)計  討論課 習(xí)題課 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 22 2  2 224 2 6   4  44 

25、0;     討論：現(xiàn)代機械的演變和發(fā)展機械產(chǎn)品設(shè)計的三個基本環(huán)節(jié)是什么？機械設(shè)計具有哪些主要特點什么是功能原理設(shè)計？動作功能的含義？   構(gòu)思一種將鈔票逐張分離的工作原理。說明其物理效應(yīng)，并用sketch描述之。舉例說明物一場分析法(S-Field法)？ 常用的傳動機構(gòu)有哪些？常見的用于運動速度或力的大小變換的傳動機構(gòu)主要有哪些？并簡要說明簡述產(chǎn)品設(shè)計的核心問題和外圍問題。 整機總體參數(shù)主要指哪些？ 結(jié)構(gòu)設(shè)計中常用的設(shè)計原理有哪些? 影響產(chǎn)品競爭力三要素是什么?產(chǎn)品商品化設(shè)計措施有哪些?藝術(shù)造型設(shè)計的基本原則是什么?其間有何關(guān)系? 低周疲勞概念及特點是什么摩擦學(xué)研究的范疇？  減小噪聲的主要措施有哪些？何謂設(shè)計試驗? 設(shè)計試驗按設(shè)計對象的不同又分為哪幾種?功能原理設(shè)計為何要進行模型試驗? 試舉例說明。優(yōu)勢設(shè)計(Advanced Design)的概念:討論：優(yōu)勢設(shè)計的哲學(xué)基礎(chǔ)      1