作业

模拟测试一一．选择题（可多选，各2分，共20分）1.机械设计主要应体现哪些特点（）。A)整体性B)系统性C)相关性D)多解性E）创新性2.机械系统的总体设计中不包括以下哪些内容（）。A)功能原理方案设计B)技术可行性报告C)总体布局设计D)系统主要参数计算E）结构草图设计3.室内工作的机械选择（）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4.系统总体布局的一般过程为以下哪一种？（）A)执行系统、传动系统、操纵系统及支承形式B)传动系统、执行系统、操纵系统及支承形式C)操纵系统、传动系统、执行系统及支承形式D）操纵系统、执行系统、传动系统及支承形式E）执行系统、操纵系统、传动系统及支承形式5.（）执行系统，要求执行系统实现预期精度的动作（位移、速度、加速度等），而对执行系统中各构件的强度、刚度无特殊要求。A.动作型B.动力型C.动作——动力型6.以下的结构设计中，哪些结构比较合理？（）。A)B)C)D)7.上一题目中选择的依据是遵循哪种结构设计原理？（）A)等强度原理B)合理力流原理C)变形协调原理D)任务分配原理E）自补偿原理8.平面应力变问题的几何和受力特点是（）。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。9.多面体单元的每个节点有（）个位移自由度。A)1B)2C)310.设计问题中所要追求的最优指标与需要确定的参数之间的函数关系称为（）。A)目标函数B)设计变量C)约束条件二．判断题：（正确：T；错误：F，各2分，共20分）1.一个机械系统必须由动力系统、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。2.机械产品的施工设计阶段要完成全部图纸资料和相关的技术文件。3.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。4.执行系统由执行构件和执行机构组成，其中执行构件往往是执行机构中的一个构件。5.双线性位移模式灵活性较好，而线性位移模式则灵活性较差。6.单元刚度矩阵具有对称性、奇异性和稀疏性。7.设计可行域指设计空间中满足所有等式约束条件的空间。8.从社会需要或个人愿望出发，通过列举希望来形成创造目标或课题的方法称为特性列举法。9.函询集智法指的是以笔代口的默写式智力激励法。10.采用已有的技术并进行重新组合，同样是发明创造。三．简答题（各6分，共36分）1.在进行机械设计时应遵循哪些基本原则？2.试说明功能原理设计的内容和一般步骤。3.图示两种传动方案，假设各零件的参数和制造精度完全相同，试分析哪一种布局比较合理，说明理由。（a）齿轮–蜗杆传动减速（b）蜗杆–齿轮减速传动题14图两种减速方案4.结构件有哪些主要功用？5.有限元分析时，为减小解题规模，常用哪些措施？6．说明可靠性的定义及其基本含义。四、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。（15分）五、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。（9分）答案：模拟测试一一．选择题（可多选，各2分，共20分）1.B、D、E2.B、E3.B4.A5.A6.A、D7.B8.D9.C10.D二．判断题：（正确：T；错误：F，各2分，共20分）1.F2.T3.T4.T5.F6.F7.F8.F9.F10.T三．简答题（各6分，共30分）1.在进行机械设计时应遵循哪些基本原则？【答案】（1）实用性原则又称功能明确原则。主要表现为机器应具有明确合理的功能。（2）创造性原则创造性设计是机械设计最基本的特点。任何一个机械产品的设计都包含继承和创新的成分，仅是程度不同而已。（3）优化原则设计者初步判定的设计方案或模型常是原始的，并且有经验性的，必须经过推理、分析和计算，使设计成果达到当代科学技术的先进水平和该产品制造及使用条件的最佳水平，在技术、经济等方面，经全面分析和计算而达到最优化的结果。（4）可靠性原则可靠性是衡量机械产品质量好坏的一个重要指标。目前，可靠性设计方法已为机械产品设计所运用，它能保证产品在规定的工作条件下、在规定的服役时间内、完成规定功能的能力。（5）安全性原则机械产品的不安全因素常会导致机械和人身事故，甚至造成重大的经济损失和严重的社会影响。在机械产品设计中必须贯彻安全性设计原则，其主要包括产品应具有足够的强度、刚度和必要的安全防护措施等；应根据人——机工程学原理使机器和人互相适应，创造舒适和安全的工作环境，从而提高工作效率；还应考虑机械与环境的关系，防止对环境的污染，即目前所提倡的绿色设计等。（6）经济性原则产品的经济性好坏是产品具有市场竞争力的一个重要方面，主要表现为在确保产品功能的前提下，尽力降低产品成本，提高经济效益。（7）评价审核原则机械设计是一个复杂的工作过程，涉及到很多因素和方面，因而设计过程也是一种信息加工、处理分析、判断决策和修正的过程。为减少设计失误，实现高效、优质、经济地设计，必须对每一设计程序获得的结果随时进行评价和审核，决不允许不良的甚至是错误的信息流入下一个设计程序。在设计进程中，应使评价审核做到规范化和制度化。（8）及时性原则机械设计必须满足市场需求，而市场是有时效性的。因此，必须确保设计是及时的，满足当前市场的需要。2.试说明功能原理设计的内容和一般步骤。【答案】基于产品的功能分析，构思能够实现产品功能目标的新的解法原理，即为产品的功能原理设计。功能原理设计的任务是：针对某一确定的“功能目标”，寻求一些“物理效应”并借助某些“作用原理”来求得一些实现该功能目标的“解法原理”。功能原理设计步骤包括：（1）明确的给出设计的功能目标，该目标既是设计的依据，也是产品验收的依据；（2）明确任务之后用黑箱法分析系统的总功能；（3）总功能确定之后，通过功能分析的方法，画出系统的功能结构图或功能树；（4）从功能分析中得到的个功能单元，寻求各分功能的作用原理；（5）对各功能单元求解后可列出形态学矩阵，从多个方案中求得可行的功能原理方案来；（6）经评价优选出最佳功能原理方案来。3.图示两种传动方案，假设各零件的参数和制造精度完全相同，试分析哪一种布局比较合理，说明理由。（a）齿轮–蜗杆传动减速（b）蜗杆–齿轮减速传动题14图两种减速方案【答案】若从精度上来分析，设齿轮副和蜗杆副的传动误差分别为g和w，齿轮传动比为312zzig，蜗杆传动比为3034zziw。得两个方案最后一级的传动总误差分别为：图2-3a所示方案的总误差a，wgwwgi30a图2-3b所示方案的总误差b，gwggwi3b若g和w接近相等，则ba，可见齿轮传动布置在高速级的传动精度较高。但齿轮传动布置在高速级时噪声较大，且因小齿轮z1往往不得不采用悬臂结构，使传动性能和承载能力下降。同时，蜗杆传动的齿面相对滑动速度大，发热和胶合常为限制其承载能力的决定因素。故若蜗杆传动布置在低速级会增加其负载和总体结构尺寸，降低传动效率。因此，对于以传递动力为主的传动系统，应优先考虑蜗杆布置在高速级的方案；对于以传递运动为主，尤其是要求传动精度较高的系统，才考虑蜗杆传动布置在低速级的方案。4.结构件有哪些主要功用？【答案】①承受载荷②传递运动和动力③保持有关零部件之间的相对位置或运动轨迹关系④其它功用，如润滑、密封等。5.有限元分析时，为减小解题规模，常用哪些措施？【答案】（1）对称性和反对称性（2）周期性条件（3）降维处理和几何简化（4）子结构技术（5）线性近似化（6）多工况载荷的合并处理（7）节点编号的优化6．说明可靠性的定义及其基本含义。【答案】可靠性指产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。有5各方面的含义：明确研究对象；给出规定条件；规定工作时间；规定功能；以及完成功能的能力。四、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。（15分）【答案】要使货箱的质量最轻，优化设计的目标函数为：)(2bhahabS取设计变量为：x=（x1x2x3）T=（abh）T优化设计的数学模型：min)(2)(323121xxxxxxxf..ts6)(321xxxxh03)(11xxg0)(22xxg0)(33xxg五、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。（9分）【答案】指数分布的可靠度函数为82.0)1000(98.0)100()(5000/10005000/100/eReRetRt