1 / 6东 北 大 学 继 续 教 育 学 院现代机械设计理论与方法 复习题 一、 选择题 1. 在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计，属于（ A ）。 A) 开发性设计 B) 适应性设计 C) 变型性设计2. 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3. 机械设计学强调（ D ）来看机器的组成，因为这更有利于和设计过程中的工作特点相协调。 A) 从机构学的观点 B) 从结构学的观点C) 从专业的角度 D) 从功能的观点4. 布置传动系统时，一般把链传动安排在传动链的（ B ）。A) 低速端 B) 高速端5. 考虑到加工和装配工艺性时，（ C ）图的设计比较合理。A) (a) B) (b) C) (c)6. 下图中的 x1点为（ ），x2点为（ ），x3点为（ C ）。A) 极限设计点 B) 非可行设计点 C) 可行设计点课程名称: 现代机械设计理论与方法 2 / 6二、 判断题1. 机械系统方案设计中的关键内容是原理方案设计。 （ F ）2. 机械产品的功能是一个抽象化的描述，它的具体表现是形形色色的机械动作。 （ T）3. 总体布局设计一般先布置动力系统和传动系统，然后再布置执行系统等。（ F ）4. 如果一个结构在几何上具有对称性，但是载荷不对称，则无法利用对称性将问题的规模缩小。 （ F ）5. 结构离散化就是将复杂结构划分成通过节点相连的若干个单元。 （ T ）6. 并联系统的可靠度是各单元可靠度之和。 （ F ）三、 简答题1. 机械系统一般由几个子系统组成？较为复杂的机械系统基本上是由图 1-1 所示的子系统构成。（1） 动力系统 包括动力机及其配套装置，是机械系统的动力源。（2） 执行系统 包括执行机构和执行构件，它的功能主要是利用机械能来改变作业对象的性质、状态、形状和位置，或对作业进行检测度量等。总之，它是进行生产或达到其他预定要求的装置。执行系统通常处于机械系统的末端，直接与作业对象接触，其输出也是机械系统的主要输出。（3） 传动系统 把动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。（4） 操纵和控制系统 使动力机、传动系统和执行系统间彼此协调运动，并准确完成整机功能的装置。课程名称: 现代机械设计理论与方法 图 1-1 机械系统的组成 3 / 6（5） 架体支承系统 用于安装和支承动力系统、传动系统和操纵系统等的构件或部件。（6） 其它 根据机械系统的功能要求还可有冷却、润滑、计数、行走等系统2. 在原理方案设计过程中应解决哪些主要问题？（1）确定系统的总功能对设计任务的抽象化是认识所要设计的机械功用的最好途径。通过抽象化确定系统的总功能，使设计者认清系统的设计目标，开阔设计思路。（2）进行总功能分解将总功能分解为若干分功能，是实现功能工作原理方案的最好办法。使设计者易于构思各种各样工作原理方案。（3）选择分功能的功能载体分功能的功能载体的选择，是原理方案设计的一个重要步骤，建立起完整的功能载体目录是机械系统设计的重要手段。（4）构思功能载体的组合将各功能载体按系统总功能要求加以组合可以得到多个工作原理方案，供设计者选择决策。（5）方案的评价与决策针对不同的机械，确定评价指标体系和评价方法，对多个方案进行综合评价和决策。3. 对机械系统的总体布局有哪些基本要求？【答案】（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；课程名称: 现代机械设计理论与方法 4 / 6（4） 充分考虑产品系列化的发展要求；（5） 结构紧凑，层次分明；（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。4.．有限元方法中常用的单元类型有哪些？（1）杆状单元；（2）平面单元；（3）薄板弯曲单元和薄板单元；（4）多面体单元；（5）等参数单元；（6）轴对称单元。5.常用的机械结构设计原理有哪些？（1） 等强度原理（2） 合理力流原理（3） 变形协调原理（4） 力平衡原理（5） 任务分配原理（6） 自补偿原理（7） 稳定性原理6. 详细说明机械结构设计应遵循的三项基本原则。（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。课程名称: 现代机械设计理论与方法 5 / 6（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。四、 计算题1. 有一边长为 8cm 的正方形铁皮，在四角剪去相同的小正方形，折成一个无盖的盒子，确定剪去小正方形的边长为多少时能使铁盒的容积最大。试建立该优化问题的数学模型。设计变量：小正方形边长为x 目标函数：铁盒的容积 约束条件： 数学模型描述： 2. 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。答：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≤ 0课程名称: 现代机械设计理论与方法 6 / 6g2( x)=−x2<0g3(x )=−x3<03. 若在m=n=5的串－并联系统与并－串联系统中，单元可靠度均为R(t)=0 .75，试分别求出这两个系统的可靠度。答：（1）对于串－并联系统，由式（3-25）得Rs 1(t)={1−[1−R(t)]m}n={1−[1−0 .75]5}5=0 . 99513（2）对于并－串联系统，由式（3-27）得Rs 2(t)=1−[1−Rn(t)]m=1−(1−0 .755)5=0 . 74192课程名称: 现代机械设计理论与方法