东北大学《现代设计方法》期末考试必备真题集(含答案)71

现代设计方法

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) = 1

B) R(t) – F(t) = 1

C) R(t) + F(t) = 1

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. 举例说明执行系统的主要计算参数如何决定。

根据功能原理方案，由执行系统的功能来决定。

例：功能为分度或转位，则计算周期、分度角等；功能为抓取，则计算抓取物的尺寸、抓取力等；利用杆机构，则各杆长的计算等等。（举例部分非标准答案，可举你最熟悉的设备的计算实例）

3. 详细说明机械结构设计应遵循的三项基本原则。

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。

4. 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。