机械设计学习题及答案

一、名词解释：

1、功能原理设计:针对产品的主要功能所进行的原理性设计

2、简单动作功能：仅完成简单的一次性动作的功能

3、复杂动作功能：能实现连续的传动的动作功能

4、机械创新设计：在功能结构图中，有的分功能比较复杂，不可能用一个已知的机构来完成。这就需要根据分功能的特点，挑选几个机构组成一个机械运动系统，由这些机构共同完成这个分功能的机械动作。

5、机械协调性设计：当功能结构图中的各机械分功能均已根据分功能的要求选择好相应的机构后，怎样使这些分散的机构组成一个协调运动的整体，只是这个系统比较大，其综合后完成的机械功能，就是整个机械产品的总功能中的全部机械功能。

6、核心技术：产品实现总功能和主要技术要求的技术。

7、关键技术：实现某种功能过程中需要解决的技术难题。

8、弹性强化：使构件在受工作载荷之前预受一个与工作载荷相反的载荷，产生一个相应的预变形，以及一个与工作应力相反的预应力，工作时该预加载荷部分抵消工作载荷，预变形部分抵消工作变形，从而降低了构件的最大应力。

9、塑性强化：使构件在工作状态下应力最大那部分材料预先经塑性变形而产生一个与工作应力符号相反的残留应力，用以部分抵消工件应力。

二、简答题：

1-1机械产品设计的三个基本环节是什么？

答：机械产品设计的三个基本环节是：“功能原理设计，实用化设计和商品化设计”

1-2、机械设计具有哪些主要特点：

答：机械设计具有如下主要特点:(1)多解性(2)系统性(3)创新性

1-3、近代“机械设计学”的核心内容

1）“功能”思想的提出：l947年、美国工程师麦尔斯创立了“价值工程“。他真正重要的贡献在于他提出的关于‘功能”的思想。

2）“人机工程’’学科的兴起：“宜人”的宗旨已经成为现代机械设计的基本观念。

3）“工业设计”学科的成熟。工业产品设计的原则是：“技术第一，艺术第二”。工业设计师应该首先是一个工业技术专家，而不首先是一个艺术家。

1-4、从设计构思的角度机械产品设计可归纳为三大步：

创意、构思和实现。

创意：重点在于新颖性，且必须具有潜在需求。

构思：重点在于创造．即要构思一种新的技术方向或功能原理来实现某创意。

实现：重点在于验证构思的合理性，可以通过模型或原理样机来检查构思的合理性。

1-5、机械设计按其创新程度可分为以下三种类型：

1)适应性设计仅改变某些尺寸、外形或局部更改某些结构，使产品适应特定的使用条件或者用户特殊要求。

2）变型设计功能原理保持不变，变动产品部分结构尺寸参数，扩大规格，以满足更大范围功能参数需要的设计。

变型性设计是产品系列化的手段。

3)创新设计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。

3-1、什么是功能原理设计？

答：机械产品设计的最初环节，是先要针对该产品的主要功能提出一些原理性的构思。这种针对主要功能的原理性设计，可以简称为“功能原理设计”。

3-2、构思一种将钞票逐张分离的工作原理。说明其物理效应，并用sketch描述之。

答：P33

3-3、任何一种机器的更新换代都存在哪三个途径？

答：任何一种机器的更新换代都存在三个途径:

一是改革工作原理；

二是通过改进工艺、结构和材料提高技术性能；

三是加强辅助功能使其更适应使用者的心理。

3-4、功能原理设计的工作特点是什么？

答：功能原理设计有如下三个工作特点：

1)功能原理设计往往是用一种新的物理效应来代替旧的物理效应，使机器的工作原理发生根本的变化的设计。

2)功能原理设计中往往要引入某种新技术(新材料、新工艺、……)，但首先要求设计人员有一种新想法(New Idea)、新构思。没有新想法，即使新技术放到面前也不会把它运用到设计中去。

3)功能原理设计使机器品质发生质的变化。

3-5、硬币分选计数机的总功能如下图所示，试分析要实现总功能，必须要有哪些分功能单元，试分别画出功能分解图和功能结构图，并简要说明计数功能如何实现的？

答：P38~39

或 试用“黑箱”描述家用鼓风式蒸汽电熨斗的功能，并画出功能结构图。

操作指令 ~220V 未加热 空

气、水 S 显示M ，热风 蒸汽 噪声、发热

机床的刀具、挖掘机的挖斗等〕，用这个动作头去完成对工作对象的加工处理。在这里，工件头和工作对象相互配合，实现一种功能，叫做“工艺功能”，这里“工艺”是指加工“工艺”。工艺功能考虑的两个重要因素：一是采用哪种工艺方法，二是工作头采用什么形状和动作，而归根结底是确定工作头的形状和动作。

工艺功能的特点是：工作头的形状、运动方式和作用场是完成工艺功能的三个主要因素。

3-9、简单动作功能的求解思路

求解思路：几何形体组合法,即：针对功能目标，对几个构件的几何形体进行构思、组合。3-10、复杂动作功能的求解思路

求解思路：基本机构组合法。

3-11、完成工艺功能的三个主要因素：1）工作头的形状；2）运动方式；3）作用场

3-12、举例说明物一场分析法(S-Field法)？

答：P：45~47

4-1、常用的传动机构有哪些？

答：常用的传动机构有齿轮机构、连杆机构、凸轮机构、螺旋机构、楔块机构、棘轮机构、槽轮机构、摩擦轮机构、挠性件机构、弹性件机构、液气动机构、电气机构以及利用以上一些常用机构进行组合而产生的组合机构。

4-2、常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有哪些？并简要说明。

答：常见的用于运动速度或力的大小变换的传动机构主要有以下几种：

1)通过啮合方式进行传动(例如；齿轮、蜗轮蜗杆、链传动、同步齿形带等)。其中：齿轮传动可以在平行轴或交错轴间实现准确的定传动比传动，适用功率和速度范围广，结构紧凑，传动效率高，工作可靠，寿命长，互换性好，因而得到广泛应用。

2)通过摩擦方式进行传动(例如：摩擦轮传动、摩擦式无级变速器、带传动、滑轮传动等)。这类机构结构简单，维修方便，成本低廉，由于带具有柔软性、吸收振动的特性，且有缓冲和安全保护的作用特性，使带传动适用于两轴中心距较大的传动。