13春學(xué)期《現(xiàn)代設(shè)計方法》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： C93550111090079姓名王勇（共頁）總分題號一二三四五六七八九十得分.選擇題（可多選，各2分，共20分）1. 機(jī)械設(shè)計主要應(yīng)體現(xiàn)哪些特點（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)計中不包括以下哪些內(nèi)容（BE ）0A功能原理方案設(shè)計B）技術(shù)可行性報告C）總體布局設(shè)計D）系統(tǒng)主要參數(shù)計算巳結(jié)構(gòu)草圖設(shè)計3. 室內(nèi)工作的機(jī)械選擇（B）作為動力機(jī)不太合適。A）電動機(jī)B）內(nèi)燃機(jī) C）液壓馬達(dá)D）氣動馬達(dá)4. 利用對未知系統(tǒng)的外部觀測

2、，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（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)實現(xiàn)預(yù)期精度的動作（位移、速度、加速度等），而對執(zhí)行系統(tǒng)中各構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度無特殊要求。A.動作型 B.動力型 C.動作一一動力型考慮到強(qiáng)度問題時，（C ）圖的設(shè)計比較合理。課程名稱：現(xiàn)代設(shè)計方法2A) (a)B) (b)C) (c)6. 對（a）圖所示的軸對稱模型進(jìn)行有限元分析時，必須施加約束支座以消除剛體位移。下 面的（b）圖和（c）中哪種約束是錯誤的？（ B ）A）（ b）圖 B

3、） （ c）圖(b)A）設(shè)計空間 B）設(shè)計維數(shù) C）設(shè)計可行域9. 已知某零件的失效時間隨機(jī)變量服從指數(shù)分布，其故障率是 間100小時的可靠度水平是：（C ）A） 0.05B） 0.85C） 0.9510. 對野外工作的機(jī)械及移動式機(jī)械，其動力機(jī)一般不選擇（液壓馬達(dá)D ）氣動馬達(dá)A）電動機(jī)B）內(nèi)燃機(jī) C）5X 10-4小時，那么在工作時A )。課程名稱：現(xiàn)代設(shè)計方法3課程名稱：現(xiàn)代設(shè)計方法#二.判斷題：（正確：T;錯誤：F，各2分，共20分）1. 一個機(jī)械系統(tǒng)必須由動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、操縱控制系統(tǒng)、架體支撐系統(tǒng) 幾部分組成。（F ）2. 機(jī)械產(chǎn)品的施工設(shè)計階段要完成全部圖紙資料和相關(guān)

4、的技術(shù)文件。（T ）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. 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. 單元剛度矩陣具有對稱性、奇異性和稀疏性。（F ）7. 設(shè)計可行域指設(shè)計空間中滿足所有等式約束條件的空間。(F )8. 機(jī)械設(shè)計學(xué)強(qiáng)調(diào)從結(jié)構(gòu)學(xué)的觀點來看機(jī)器的組成，因為這更有利于和設(shè)計過程中的 工作特點相協(xié)調(diào)。(F )9. 結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)優(yōu)先考慮結(jié)構(gòu)

5、件的主要功能展開設(shè)計，再盡量滿足其它功能。(T )10. 結(jié)構(gòu)離散化就是將復(fù)雜結(jié)構(gòu)劃分成通過節(jié)點相連的若干個單元。(T )三.簡答題(各6分，共36分)1. 在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計時應(yīng)遵循哪些基本原則？ 答：在進(jìn)行機(jī)械設(shè)計時應(yīng)遵循以下原則：(1) 實用性原則：又稱功能明確原則。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)計是機(jī)械設(shè)計最基本的特點。任何一個機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計都包含繼承和創(chuàng)新 的成分，僅有程度不同而已。(3) 優(yōu)化原則：設(shè)計者初步判定的設(shè)計方案或模型常是原始的，并且有經(jīng)驗的，必須通過推理、分析、計算，使 設(shè)計成果達(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)

6、、經(jīng)濟(jì)等方面, 經(jīng)全面分析和計算而達(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)品好壞的一個重要指標(biāo)。目前，可靠性設(shè)計方法已為機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計所運用，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 的社會影響。在機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計中必須貫徹安全性設(shè)計原則，其主要包括產(chǎn)品應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度、 岡慷和必要的安全保護(hù)措施等。應(yīng)根據(jù)人一機(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)械和環(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)計等。(6)

7、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) 評價審核原則：機(jī)械設(shè)計是一個復(fù)雜的工作過程，涉及到很多因素和方面，因而設(shè)計過程也是一種信息加工、 處理分析、判斷決策和修正過程，為減少設(shè)計失誤，實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計，必須對每一 設(shè)計程序獲得的結(jié)果隨時進(jìn)行評審和審核，決不允許不良的甚至是錯誤的信息流入下一個設(shè)計程序，再設(shè)計過程中，應(yīng)使評價審核做到規(guī)范化和制度化。(8) 及時性原則：機(jī)械設(shè)計必須滿足市場需求，而市場是有時效性的，因此，必須保證設(shè)計是及時的， 滿足當(dāng)前市場的需要。2. 試說明功能原理設(shè)計的

8、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。功能 原理設(shè)計的任務(wù)是：針對某一明確的“功能目標(biāo)”尋求一些“物理效應(yīng)”并借用某些“作用原理”來求得 一些實現(xiàn)該功能目標(biāo)的“解法原理”功能原理設(shè)計步驟包括：(1) 明確的給出設(shè)計的功能目標(biāo)，該目標(biāo)式設(shè)計的依據(jù)，也是產(chǎn)品驗收的依據(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，通過功能分析的方法，畫出系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖或功能樹；(4) 從功能分析中得到的個功能單元，尋求個功能的作用原理；(5) 從個功能單元求解后可列出形態(tài)學(xué)矩陣，從多個方案中求得可行功能原理方案來；(6) 經(jīng)

9、評價優(yōu)選出最佳功能原理方案來；3. 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計中，依據(jù)什么樣的原則選定動力機(jī)的形式？答：在設(shè)計機(jī)械系統(tǒng)時，選用任何形式的動力機(jī)，主要應(yīng)從以下三個方面進(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）分析動力機(jī)本身的機(jī)械特性，包括動力機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性，以及動力機(jī)所能 適應(yīng)的工作環(huán)境。使動力機(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)同時可用多種類型的動力機(jī)進(jìn)行驅(qū)動時，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，動力機(jī)的制造、運行和維修成本的比較等。除上述三方面外，有些動力機(jī)的選擇還要考慮對環(huán)

10、境的影響，如對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）傳遞運動和動力（3）保持有關(guān)零部件之間的相對位置或運動軌跡關(guān)系（4）其他公用，如潤滑、密封等5. 有限元分析時，為減小解題規(guī)模，常用哪些措施？答：有限元分析時，為減少解題規(guī)模，常用的措施有：（1）對稱性和反稱性（2）周期性條件（3）降維處理和幾何簡化（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)點編號的優(yōu)化6說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)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力產(chǎn)品：指作為單獨研究和分別試驗對象的任何元件、設(shè)備或系

11、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，其確切含義應(yīng)加以說明。例如汽車板簧、汽車發(fā)動 機(jī)、汽車整車等。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、腐蝕等，也包括操 作技術(shù)、維修方法等條件。規(guī)定時間：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 量都是時間的函數(shù)。這里的時間概念不限于一般的年、月、日、分、秒，也可以是與時間成 比例的次數(shù)、距離。例如應(yīng)力循環(huán)次數(shù)、汽車行駛里程。規(guī)定功能：道德要明

12、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) 定功能稱為失效，對可修復(fù)產(chǎn)品通常也稱為故障。怎樣才算是失效或故障，有時很容易判定， 但更多情況則很難判定。當(dāng)產(chǎn)品指的是某個螺叢，顯然螺栓斷裂就是失效；當(dāng)產(chǎn)品指的是某 個設(shè)備，對某個零件損壞而該設(shè)備仍能完成規(guī)定功能就不能算失效或故障，有時雖有某些零 件損壞或松脫，但在規(guī)定的短時間內(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，有時要涉及廠商與用戶不同看法的協(xié)商，有時要涉 及當(dāng)時的技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)政策等而作出合理的規(guī)定。能

13、力：只是定性的理解是比較抽象的，為了衡量檢驗，后面將加以定量描述。產(chǎn)品的失效或故障均具有偶然性，一個產(chǎn)品在某 段時間內(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，因此對能力的定量需用概率和數(shù) 理統(tǒng)計的方法。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。固有可靠性是通過設(shè)計、制 造賦予產(chǎn)品的可靠性；使用可靠性既受設(shè)計、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)計的目標(biāo)函數(shù)為：S=2(ab+