1 / 6东 北 大 学 继 续 教 育 学 院现代设计方法 复习题 一、 选择题 1. 机械设计的一般程序，应该是（ C ）。A) 设计规划、技术设计、方案设计、施工设计B) 技术设计、设计规划、方案设计、施工设计C) 设计规划、方案设计、技术设计、施工设计D）设计规划、方案设计、施工设计、技术设计2. 功能分解的结果有两种表达方式，其中，（ B ）在形式上比较简单、直观，可以清晰地表达各分功能的层次关系，而（ A ）则能够更充分地表达各分功能之间的相互配合关系。A) 功能结构图 B) 功能树C) 功能元 D）核心功能3. 布置传动系统时，一般把转变运动形式的机构（如凸轮机构、连杆机构等）布置在传动链的（ ），与执行机构靠近，这样安排可使传动链简单，且可减小传动系统的惯性冲击。A) 低速端 B) 高速端4. 室内工作的机械选择（ B ）作为动力机不太合适。A）电动机 B）内燃机C）液压马达 D）气动马达5. 执行系统中直接完成工作任务的零部件是（ A ）。A. 执行构件 B. 执行机构6. 考虑力流的合理性时，以下的结构设计中（ A ）比较好。A) B) 7. 平面应力问题的几何和受力特点是（ D ）。 A) 薄板问题、应力是平面的。 B) 薄板问题、应变是平面的。C) 坝体问题、应力是平面的。 D) 坝体问题、应变是平面的。 8. 可靠度 R(t)与不可靠度 F(t)之间的关系通常是（A ）A) R(t)·F(t) = 1B) R(t) – F(t) = 1C) R(t) + F(t) = 1课程名称: 现代设计方法 2 / 69. 以下关于设计的概念正确的是（ AD ）。 A) 设计是从思维到实现的过程B) 设计是一种思维活动C) 设计就是创造性的劳动。D) 设计可以提供人们所需求的产品。二、 判断题： 1. 一个机械系统通常由动力系统、执行系统、传动系统、操纵控制系统、架体支撑系统几部分组成。（ F ）2. 利用对未知系统的外部观测，分析该系统与环境之间的输入和输出，通过输入和输出的转换关系确定系统的功能、特性所需具备的工作原理与内部结构，这种方法称为黑箱法 。（ T ）3. 应用有限元法求解复杂的实际问题，得到的不是精确解。（ F ）4. 在建立优化设计的数学模型时，其不等式约束的个数 u 必须小于设计变量的维数n。（ ）5. 设计可行域指设计空间中满足所有等式约束条件的空间。（ F ）6. 可修复产品的平均寿命用 MTTF 表示。（ T ）三、 简答题1. 试论述机械系统总体方案设计的概念、基本内容和一般过程。机械系统总体设计是指从全局的角度，以系统的观点，所进行的有关整体方面的设计。基本内容：机械系统功能原理方案设计、总体布局、系统的主要参数确定及系统的精度等内容。总体设计程序为：明确设计思想→分析综合要求→决定性能参数→调研同类机械→拟定总体草图→方案对比定型→编写总体设计论证书。2. 详细说明机械结构设计应遵循的三项基本原则。答案机械系统总体设计是指从全局的角度，以系统的观点，所进行的有关整体方面的设计。基本内容：机械系统功能原理方案设计、总体布局、系统的主要参数确定及系统的精度等内课程名称: 现代设计方法 3 / 6容。总体设计程序为：明确设计思想→分析综合要求→决定性能参数→调研同类机械→拟定总体草图→方案对比定型→编写总体设计论证书。3. 对有限元计算模型的简化应注意哪些方面？【答案】（1）判别实际结构是属于哪一种类型，是属于一维问题、二维问题还是三维问题。如果是二维问题，要分清是平面应力问题还是平面应变问题，若能简化成平面问题的就不要用三维实体单元去分析；（2）注意实际结构的对称性，如果对称，可以利用结构的对称性进行计算简化；（3）对实际结构建模时可以去掉一些不必要的细节，比如倒角等；（4）简化后的力学模型须是静定结构或是超静定结构。4. 机械系统具有哪些基本特性？答：（1）整体性 整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。一个机械系统总是由许多基本单元和子系统组成，构成机械系统的零部件虽然各具有不同的性能，但它们是根据整体性要求而构成的机械整体。（2）相关性 机械系统内部各零部件之间都是有机联系的，互相相关的，它们之间相互作用、相互影响形成了特定的关系。（3）层次性 系统作为一个相互作用的诸要素的总体，可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构，这是系统空间结构的特定形式。课程名称: 现代设计方法 4 / 6（4）目的性 任何机械都应有明确的目的和功能，机械系统中各零部件的布局和组合方式都决定于机械系统的目的和功能，应尽量实现机械的要求功能，去除或减少有害或无用功能。（5）环境适应性 任何机械都是在一定的物质环境中工作的，任何外部环境的变化都可能对机械系统产生影响，引起系统的功能变化。5. 详细说明机械结构设计应遵循的三项基本原则。答：（1）明确；所谓明确是指对产品设计中所应考虑的问题都应在结构方案中获得明确的体现与分担。包括：功能明确、工作原理明确、使用工况及承载状态明确、其它技术说明明确。（2）简单：在确定结构方案时，应使其所含零件数目和加工工序数量与类型尽可能减少，零件的几何形状力求简单，尽量减少零件的机械加工面、机械加工次数及热处理程序，减少或简化与相关零件的装配关系及调整措施。（3）安全可靠：主要从构件的可靠性、功能的可靠性、工作安全性和环境安全性等方面来衡量。6. 对机械系统的总体布局有哪些基本要求？答：（1） 要保证工艺过程的连续和流畅；（2） 尽量降低质心高度、减小偏置；（3） 要保证精度、刚度及抗振性等要求；（4） 充分考虑产品系列化的发展要求；（5） 结构紧凑，层次分明；课程名称: 现代设计方法 5 / 6（6） 操作、维修、调整简便；（7） 造型合理，实用美观；（8） 提高人机系统整体的效能7．常用的产品可靠性指标有哪些？答:可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。不可靠度（累积失效概率）：产品在规定的条件下和规定的时间内，不能完成规定功能的概率失效率：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。平均寿命：产品寿命的平均值。对于不可修复的产品，指产品从开始使用到失效这段有效工作时间的平均值（MTTF）；对于可修复的产品，平均寿命指的是平均无故障工作时间（MTBF）。可靠寿命：可靠度为给定值 R 时的工作寿命。四、 分析计算题1. 欲用薄板制造一个体积为 6m3的封闭货箱，设货箱的长、宽、高分别为 a、b、h，要求其长度 a 不小于 3m。为确定长、宽、高，试以质量最轻为目标，建立优化设计的数学模型。要使货箱的质量最轻，优化设计的目标函数为：S=2( ab+ah+bh)取设计变量为： x=（x1 x2 x3）T=（a b h）T优化设计的数学模型：min f (x )=2( x1x2+x1x3+ x2x3)s .t . h( x )=x1x2x3=6g1( x )=3−x1≤0g2( x )=−x2<0g3(x )=−x3<02. 某设备的失效率λ=10−4/h，求其平均寿命，中位寿命和可靠度为 0.95 的可靠寿命。【答案】课程名称: 现代设计方法 6 / 6平均寿命是寿命的平均值。对不可修复产品指失效前的平均时间，一般记为 MTTF；对可修复产品则指平均无故障工作时间，一般记为 MTBF。可靠寿命是指定的可靠度所对应的时间。当指定 R=0.5，即 R(t)=F(t)=0.5 时的寿命称为中位寿命。¯t =1λ=10000 htR=−1λln Rt0. 5=−10. 0001ln0 . 5=6931. 5 ht0. 95=−10 . 0001ln 0 . 95=512 . 93 h3. 已知某零件的寿命服从指数分布，平均寿命 5000 小时，试求该零件使用 100 小时和 1000小时的可靠度。答: 指数分布的可靠度函数为课程名称: 现代设计方法