机械系统设计试题及答案

内蒙古民族大学2013-2014学年二学期
试卷答案（考查）
课程名称：机械系统设计考试时间：110分钟年级：11级
专业：机制、农机
一、简答题（6小题，共60分）
1、什么是专家系统？专家系统的作用是什么？简述现代虚拟样机仿真分析的目的与意义。

答：一个或一组能在某特定领域内，以人类专家水平去解决该领域中困难问题的计算机程序。

专家系统的作用：减少设计人员的负担；适用于常规方法和分析程序无能为力的地方；快速；防止设计人员出错及保留系统的知识和经验的领域。

虚拟样机仿真分析的目的与意义：化设计；缩短周期、降低成本；提高性安全性；提高产品开发效率及产品设计质量。

2、试从人机工程学观点分析汽车驾驶室的布置设计。

答：人机工程学是运用生理学、心理学和其他有关学科知识，使人和机器相互适应，创造舒适和安全的环境条件从而提高工效的学科。

驾驶座椅的设计，根据不同的体格可以调整高度和前后位置。

而且坐姿操作可减少疲劳。

显示装置的设计，如速度里程表、油表等的设计充分利用人体工程及人的视觉习惯，便于观察，警醒作用。

操纵装置设计，方向的大小以人施力最适宜的尺寸，而且活动灵活，长期驾驶不易疲劳。

档位杆的设计充分考虑人手生理学特点，手握舒适，不产生滑动，施力方便。

脚操纵的刹车，离合，油门等，与坐姿操作相适应。

踏板采用矩形或椭圆性。

转向按钮与方向盘一体便于操作。

照明灯及前后镜子的设计也充分考虑人的视觉规律。

汽车驾驶室的设计，充分运用人体工程学的原理，使人在最舒适最不易疲劳的最易观察的角度安全驾驶。

3、机械工作状态能量信息论；机械工作过程能量损失论；机械工作过程节能效益论。

曲柄压力机动力机容量的选择，根据压力机负载而确定的有效能+系统广义储能+系统损耗能的综合，在乘以安全系数，便是动力机容量。

4、典型闭环控制系统有哪些基本环节组成？各有什么作用？
答：给定环节、测量环节、比较环节、校正及放大环节和执行环节。

给定环节是给出与反馈信号同样形式和因次的控制信号。

测量环节用于测量被控变量，并将被控变量转换为便于传送和便于处理的另一物理量的环节。

比较环节是将来自给定环节的输入信号与测量环节发出的有关被控变量的反馈信号进行比较的环节。

校正及放大环节将偏差信号做必要的校正，并进行放大以便推动执行环节。

执行环节接受放大的控制信号，驱动被控对象按照预期的规律运行的环节。

5、结合机床的微量进给装置说明电热式微驱动装置工作原理
答：机床传动件与托架连接，运动件固定在托架上。

传动件内装有加热件和高频感应电圈。

当感应圈通以高频电流后使加热件加热，传动件由于热变形而伸长，经托架使运动件产生微量位移。

该装置可根据机床工作时的动态测试指令给出需要的热量。

当运动达到指定位置，输入冷却液，使传动件冷却而恢复原来的位置。

6、简述机械系统设计的一般过程。

答：
产品规划：1、根据产品发展规划和市场需要提出设计任务书，或由上级主管部门下达计划任务书；
2、调查研究，进行市场调查，收集技术情报和资料，掌握外部环境条件，
预测市场趋势；
3、进行可行性研究，包括技术研究和费用预测，对市场前景、投资环境、
生产条件、生产规模、生产组织、成本与效益等进行全面的分析研究，
提出可行性研究报告。

4、系统计划，明确设计任务、目的和要求，搞清外部环境的作用和影响，
制定系统开发计划。

系统技术设计：1、总体设计2、技术设计3、工作图设计4、鉴定和评审
制造营销：1、样机试制及样机试验2、样机鉴定和评审3、改进设计4、小批试制
5、定型设计
6、销售
7、产品使用
8、产品报废与回收
二、方案评价题（15分）
在某机器设计中，有两种备选方案，为了确定选择哪个方案，组织了一个由20位专家组成的评价小组用模糊综合评价法对两个方案进行评价。

已知：
1)评价指标：产品性能（B1）、可靠性（B2）、使用方便性（B3）、制造成本（B4）、使用成本（B5）；每个评价指标划分为优、良、中等、较差、很差5个等级：0.9，0.7，0.5，0.3，0.1；
2)评价指标B1、B2、B3、B4、B5的权分别为：0.25、0.2、0.2、0.2、0.15；
B58 6 4 2 0 6 4 4 6 0
答：评价尺度向量E=(0.9 0.7 0.5 0.3 0.1)
加权系数矩阵A=[0.25 0.2 0.2 0.2 0.15]
根据投票计算得隶属度矩阵分别为
R1=
[0.5 0.2 0.2 0.1 0 0.5 0.2 0.1 0.2 0
0.4 0.2 0.2 0.1 0.1 0.4 0.2 0.2 0.2 0 0.4 0.3 0.2 0.1 0 ]R2=
[
0.4 0.3 0.2 0.1 0
0.4 0.2 0.2 0.1 0.1
0.4 0.2 0.2 0.1 0.1
0.3 0.2 0.2 0.2 0.1
0.3 0.2 0.2 0.3 0 ]
计算评价方案的综合模糊评价隶属度矩阵
B1=A∙R1=[0.445 0.215 0.18 0.12 0.02 ]
B2=A∙R2=[0.365 0.225 0.2 0.15 0.06 ]
计算综合得分
z1=EB1T=0.667
z2=EB2T=0.64
从计算结果看方案A略高一些。

三、综合题（25）
图示为工厂中使用的虎钳，采用丝杆螺母机构，当需要较大距离移动钳口时非常不便。

请针对这一问题进行一种可实现快速进给的虎钳机构设计（原理方案设计），请用结构简图画出你的设计，并附有文字说明。

答：采用开合螺母机构，可实现了虎钳的快速进给加紧。

手柄不管从哪个位置开始逆时针转动，只要转到垂直方向会被自动阻止，这时螺杆与组合螺母轴向脱开，活动嵌体可以在固定钳体上自由推拉，实现虎钳对工件的快速装夹。

如果手柄按顺时针转动并对工件实施夹紧。

1.手柄
2.活动嵌体
3.固定钳体
4.组合螺母
5.螺杆。