13春學(xué)期現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法期末考核作業(yè)

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 線上） A 卷學(xué)習(xí)中心：山西潞安職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)學(xué)校奧鵬學(xué)習(xí)中心院校學(xué)號(hào)： C93550111090079 姓名 王勇 （共 頁(yè)） 總分題號(hào)一二三四五六七八九十得分一選擇題 （可多選，各2分，共20分）1. 機(jī)械設(shè)計(jì)主要應(yīng)體現(xiàn)哪些特點(diǎn)（BDE ）。 A) 整體性 B) 系統(tǒng)性 C) 相關(guān)性 D) 多解性 E）創(chuàng)新性2. 機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中不包括以下哪些內(nèi)容（BE ）。 A) 功能原理方案設(shè)計(jì) B) 技術(shù)可行性報(bào)告 C) 總體布局設(shè)計(jì) D) 系統(tǒng)主要參數(shù)計(jì)算E）結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計(jì) 3. 室內(nèi)工作的機(jī)械選擇（B ）作為動(dòng)力機(jī)不太合適。

2、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)4. 利用對(duì)未知系統(tǒng)的外部觀測(cè)，分析該系統(tǒng)與環(huán)境之間的輸入和輸出，通過(guò)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(chēng)為（ A ）。 A) 黑箱法 B) 列舉法 C) 移植法 D) 篩選法5. （ A ）執(zhí)行系統(tǒng)，要求執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)預(yù)期精度的動(dòng)作（位移、速度、加速度等），而對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)中各構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度無(wú)特殊要求。A. 動(dòng)作型 B. 動(dòng)力型 C. 動(dòng)作動(dòng)力型6. 考慮到強(qiáng)度問(wèn)題時(shí)，（C ）圖的設(shè)計(jì)比較合理。A) (a)B) (b)C) (c)7. 對(duì)（a）圖所示的軸對(duì)稱(chēng)模型進(jìn)行有限元分析時(shí)，必須施加約束支座以消除剛

3、體位移。下面的（b）圖和（c）中哪種約束是錯(cuò)誤的？（ B ）A) （b）圖 B) （c）圖8. 圖中由各種約束條件所包圍的區(qū)域D稱(chēng)為（ C ）。A) 設(shè)計(jì)空間 B) 設(shè)計(jì)維數(shù) C) 設(shè)計(jì)可行域 9. 已知某零件的失效時(shí)間隨機(jī)變量服從指數(shù)分布，其故障率是5×10-4/小時(shí)，那么在工作時(shí)間100小時(shí)的可靠度水平是：（C ）A) 0.05 B) 0.85 C) 0.9510. 對(duì)野外工作的機(jī)械及移動(dòng)式機(jī)械，其動(dòng)力機(jī)一般不選擇（ A ）。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)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)必須由動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、

4、操縱控制系統(tǒng)、架體支撐系統(tǒng)幾部分組成。（ F ）2. 機(jī)械產(chǎn)品的施工設(shè)計(jì)階段要完成全部圖紙資料和相關(guān)的技術(shù)文件。（ T ）3. 利用對(duì)未知系統(tǒng)的外部觀測(cè)，分析該系統(tǒng)與環(huán)境之間的輸入和輸出，通過(guò)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(chēng)為黑箱法。（ T ）4. 執(zhí)行系統(tǒng)由執(zhí)行構(gòu)件和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成，其中執(zhí)行構(gòu)件往往是執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的一個(gè)構(gòu)件。（ T ）5. 雙線性位移模式靈活性較好，而線性位移模式則靈活性較差。（ F ）6. 單元?jiǎng)偠染仃嚲哂袑?duì)稱(chēng)性、奇異性和稀疏性。（ F ）7. 設(shè)計(jì)可行域指設(shè)計(jì)空間中滿(mǎn)足所有等式約束條件的空間。（ F ）8. 機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)強(qiáng)調(diào)從結(jié)構(gòu)

5、學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看機(jī)器的組成，因?yàn)檫@更有利于和設(shè)計(jì)過(guò)程中的工作特點(diǎn)相協(xié)調(diào)。（ F ）9. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮結(jié)構(gòu)件的主要功能展開(kāi)設(shè)計(jì)，再盡量滿(mǎn)足其它功能。（T ）10. 結(jié)構(gòu)離散化就是將復(fù)雜結(jié)構(gòu)劃分成通過(guò)節(jié)點(diǎn)相連的若干個(gè)單元。（ T ）三簡(jiǎn)答題（各6分，共36分）1. 在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循哪些基本原則？答：在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下原則：（1） 實(shí)用性原則：又稱(chēng)功能明確原則。主要表現(xiàn)在機(jī)器應(yīng)具有明確合理的功能。 （2） 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，僅有程度不同而已。（3） 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)

6、驗(yàn)的，必須通過(guò)推理、分析、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)品創(chuàng)造及使用的最佳水平，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。（4） 可靠性原則：可靠性是衡量機(jī)械產(chǎn)品好壞的一個(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。 （5） 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、剛度和必要的安全保護(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

7、的工作環(huán)境，從而提高工作效率；還應(yīng)考慮機(jī)械和環(huán)境的關(guān)系，防止對(duì)環(huán)境的污染，即目前所提倡的綠色設(shè)計(jì)等。 （6） 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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)重要方面，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。（7） 評(píng)價(jià)審核原則：機(jī)械設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的工作過(guò)程，涉及到很多因素和方面，因而設(shè)計(jì)過(guò)程也是一種信息加工、處理分析、判斷決策和修正過(guò)程，為減少設(shè)計(jì)失誤，實(shí)現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)，必須對(duì)每一設(shè)計(jì)程序獲得的結(jié)果隨時(shí)進(jìn)行評(píng)審和審核，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，再設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)使評(píng)價(jià)審核做到規(guī)范化和制度化。（8） 及時(shí)性原則：機(jī)械設(shè)計(jì)

8、必須滿(mǎn)足市場(chǎng)需求，而市場(chǎng)是有時(shí)效性的，因此，必須保證設(shè)計(jì)是及時(shí)的，滿(mǎn)足當(dāng)前市場(chǎng)的需要。2. 試說(shuō)明功能原理設(shè)計(jì)的內(nèi)容和一般步驟。答：基于產(chǎn)品的功能分析，構(gòu)思能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品功能目標(biāo)的新的解法原理，即為產(chǎn)品的功能原理設(shè)計(jì)。功能原理設(shè)計(jì)的任務(wù)是：針對(duì)某一明確的“功能目標(biāo)”尋求一些“物理效應(yīng)”并借用某些“作用原理”來(lái)求得一些實(shí)現(xiàn)該功能目標(biāo)的“解法原理”功能原理設(shè)計(jì)步驟包括：（1） 明確的給出設(shè)計(jì)的功能目標(biāo)，該目標(biāo)式設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是產(chǎn)品驗(yàn)收的依據(jù)；（2） 明確任務(wù)之后用黑箱分析系統(tǒng)的總功能；（3） 總功能確定以后，通過(guò)功能分析的方法，畫(huà)出系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖或功能樹(shù)；（4） 從功能分析中得到的個(gè)功能單元，尋求

9、個(gè)功能的作用原理；（5） 從個(gè)功能單元求解后可列出形態(tài)學(xué)矩陣，從多個(gè)方案中求得可行功能原理方案來(lái)；（6） 經(jīng)評(píng)價(jià)優(yōu)選出最佳功能原理方案來(lái)；3. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，依據(jù)什么樣的原則選定動(dòng)力機(jī)的形式？答：在設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)時(shí)，選用任何形式的動(dòng)力機(jī)，主要應(yīng)從以下三個(gè)方面進(jìn)行分析比較： （1）分析工作機(jī)械的負(fù)載特性和要求，包括工作機(jī)械的載荷特性、工作制度、結(jié)構(gòu)布局、和工作環(huán)境等。 （2）分析動(dòng)力機(jī)本身的機(jī)械特性，包括動(dòng)力機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性，以及動(dòng)力機(jī)所能適應(yīng)的工作環(huán)境。使動(dòng)力機(jī)的機(jī)械特性與工作機(jī)械的負(fù)載特性相匹配。 （3）進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性的比較，當(dāng)同時(shí)可用多種類(lèi)型的動(dòng)力機(jī)進(jìn)行

10、驅(qū)動(dòng)時(shí)，經(jīng)濟(jì)性的分析是必不可少的，包括能量的供應(yīng)與消耗，動(dòng)力機(jī)的制造、運(yùn)行和維修成本的比較等。 除上述三方面外，有些動(dòng)力機(jī)的選擇還要考慮對(duì)環(huán)境的影響，如對(duì)空氣的污染和噪聲的污染等。4. 結(jié)構(gòu)件有哪些主要功用？ 答：結(jié)構(gòu)件的主要功用有： （1）承受載荷 （2）傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力 （3）保持有關(guān)零部件之間的相對(duì)位置或運(yùn)動(dòng)軌跡關(guān)系 （4）其他公用，如潤(rùn)滑、密封等 5. 有限元分析時(shí)，為減小解題規(guī)模，常用哪些措施？答：有限元分析時(shí)，為減少解題規(guī)模，常用的措施有： （1）對(duì)稱(chēng)性和反稱(chēng)性 （2）周期性條件 （3）降維處理

11、和幾何簡(jiǎn)化 （4）子結(jié)構(gòu)技術(shù) （5）線性近似化 （6）多工況載荷的合并處理 （7）節(jié)點(diǎn)編號(hào)的優(yōu)化6說(shuō)明可靠性的定義及其基本含義。  答:可靠性的經(jīng)典定義：產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力 產(chǎn)品：指作為單獨(dú)研究和分別試驗(yàn)對(duì)象的任何元件、設(shè)備或系統(tǒng)，可以是零件、部件，也可以是由它們裝配而成的機(jī)器，或由許多機(jī)器組成的機(jī)組和成套設(shè)備，甚至還把人的作用也包括在內(nèi)。在具體使用“產(chǎn)品”這一詞時(shí)，其確切含義應(yīng)加以說(shuō)明。例如汽車(chē)板簧、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)整車(chē)等。 規(guī)定條件：一般指的是使用條件,環(huán)境條件。包括應(yīng)力溫度、濕度、塵砂、腐

12、蝕等，也包括操作技術(shù)、維修方法等條件。     規(guī)定時(shí)間：是可靠性區(qū)別于產(chǎn)品其他質(zhì)量屬性的重要特征，一般也可認(rèn)為可靠性是產(chǎn)品功能在時(shí)間上的穩(wěn)定程度。因此以數(shù)學(xué)形式表示的可靠性各特征量都是時(shí)間的函數(shù)。這里的時(shí)間概念不限于一般的年、月、日、分、秒，也可以是與時(shí)間成比例的次數(shù)、距離。例如應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、汽車(chē)行駛里程。     規(guī)定功能：道德要明確具體產(chǎn)品的功能是什么，怎樣才算是完成規(guī)定功能。產(chǎn)品喪失規(guī)定功能稱(chēng)為失效，對(duì)可修復(fù)產(chǎn)品通常也稱(chēng)為故障。怎樣才算是失效或故障，有時(shí)很容易判定，但更多情況則很難判定。

13、當(dāng)產(chǎn)品指的是某個(gè)螺叢，顯然螺栓斷裂就是失效；當(dāng)產(chǎn)品指的是某個(gè)設(shè)備，對(duì)某個(gè)零件損壞而該設(shè)備仍能完成規(guī)定功能就不能算失效或故障，有時(shí)雖有某些零件損壞或松脫，但在規(guī)定的短時(shí)間內(nèi)可容易地修復(fù)也可不算是失效或故障。若產(chǎn)品指的是某個(gè)具有性能指標(biāo)要求的機(jī)器，當(dāng)性能下降到規(guī)定的指標(biāo)后，雖然仍能繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但已應(yīng)算是失效或故障。究竟怎樣算是失效或故障，有時(shí)要涉及廠商與用戶(hù)不同看法的協(xié)商，有時(shí)要涉及當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)政策等而作出合理的規(guī)定。     能力：只是定性的理解是比較抽象的，為了衡量檢驗(yàn)，后面將加以定量描述。產(chǎn)品的失效或故障均具有偶然性，一個(gè)產(chǎn)品在某段時(shí)間

14、內(nèi)的工作情況并不很好地反映該產(chǎn)品可靠性的高低，而應(yīng)該觀察大量該種產(chǎn)品的工作情況并進(jìn)行合理的處理后才能正確的反映該產(chǎn)品的可靠性，因此對(duì)能力的定量需用概率和數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法。 按產(chǎn)品可靠性的形成，可靠性可分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是通過(guò)設(shè)計(jì)、制造賦予產(chǎn)品的可靠性；使用可靠性既受設(shè)計(jì)、制造的影響，又受使用條件的影響。一般使用可靠性總低于固有可靠性。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(zhǎng)、寬、高分別為a、b、h，要求其長(zhǎng)度a不小于3m。為確定長(zhǎng)、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。（15分）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