机械设计学复习题

机械设计学复习题一、名词解释：1、功能原理设计2、简单动作功能3、复杂动作功能4、机械创新设计5、机械协调性设计6、核心技术7、关键技术8、弹性强化9、塑性强化二、简答题：机械设计学课后习题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：P333- 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。

噪声、发热操作指令 ~220V未加热空气、水家用 电熨斗S 显示M ， 热风 蒸汽未加热空气、水操作指令~220V 风扇旋转3-6 、按功能进行分类，其基本类型主要有哪两类？答：可分为：工艺功能和动作功能两大类。

3-7 、动作功能的含义？答：动作功能是指那些只完成动作，不同时进行对物体的加工的功能，属于非工艺类机械。

按其是否是一次性动作，还是进行连续运动可分为“简单动作功能”和“复杂动作功能”两类。

3-8 、工艺功能的含义？答：工艺类机器是对被加工对象（某种物料）实施某种加工工艺的装置，其中必定有—个工作头〔如机床的刀具、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：45~474- 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。

3）利用楔块原理进行传动（例如：螺旋传动、偏心轮传动等）。

螺旋传动主要由螺杆、螺母、机架组成。

螺旋传动的优点是增力效果大，可用较小的转矩得到较大的轴向力。

结构简单，传动精度高，平稳无噪声等。

4）利用流体作用原理进行传动（例如：液压、气动传动等）。

液体可以看作是一种不可压缩物体。

因而液压传动能传动较大的力，经常用于传动比不需十分精确但载荷很大的情况下．但液压传动速度较慢，例如液压千斤顶、液压挖掘机的推杆等。

而气动传动机构一般用于传递较小的力，但作用速度快。

4- 3 、执行机构基本类型有哪些？答：带动工作头进行工作并使之获得工作力或力矩的机构称为执行机构。

基本类型主要有：夹持、搬运、输送、分度与转位、检测与分类、施力等4-4 、执行机构的主要作用？答：执行机构的主要作用有：1）满足特定运动规律：主要指那些输出中有速度的规律变化要求。

2）满足特定的运动轨迹：在生产实际中，需要机构完成某种特定的运动轨迹，如直线、圆弧等等。

当运动轨迹要求比较复杂时，一般通过连杆机构或通过组合机构来完成。

3)满足某种特殊的信息传递：利用机构不仅能完成机械运动和动力的传递，还能完成诸如检测、计数、定时、显示或控制等功能。

4-5 、通过一系列机构和电气电子装置实现。

机构一般能实现下列动作功能：进行构件运动形式变换，例如：(1)匀速运动(平动、转动) 与非匀速运动(平动转动或摆动) 的变换(2)连续转动与间歇式的转动或摆动的变换。

(3 )实现预期的运动轨迹。

2)利用机构实现开关、联锁和检测等动作功能(1 )用来实现运动离合或开停。

(2 )用来换向、超越和反向止动。

(3 )用来实现联锁、过载保护、安全制动(4) 实现锁止、定位、夹压等。

(5) 实现测量、放大、比较、显示、记录、运算等。

3)利用机构实现程序控制或手动控制的功能(1) 利用时间的序列进行控制(2) 利用动作的序列进行控制(3)利用运动的变化等进行控制5- 1 、简述产品设计的核心问题和外围问题。

答：设计理解为一个“空间”。

整个设计“空间”分为两部分：“硬件”以满足需求，这也是设计的最终目的，故称内部空间为设计核心工作。

2）外部空间：所列举的问题为对设计的各种要求和应用的技术方法，是设计的外围问题。

由销售反馈信息，进行市场分析，改进技术要求，再进行设计的循环，是一个相互作用不断完善的迭代过程，使产品不断地发展。

产品设计过程中的各种设计要求，是设计的依据和前提，它们就是设计的外围问题。

5- 2 、整机总体参数主要指哪些？答：整机总体参数主要指：总体参数是表明机器技术性能的主要指标，包括机器性能参数和结构参数两方面：（1）性能参数是指生产率、功率和重量等；（2）结构参数是指主要结构尺寸，它由整机外形尺寸、主要部件的外形尺寸及工作机构作业位置尺寸等组成。

5- 3 、在机器设计中如何区别核心技术和关键技术两个不同概念？答：核心技术是指实现总功能和主要要求的技术，对不同的机械其核心技术是不相同的。

关键技术是实现某种功能过程中需要解决的技术难题。

它与核心技术是两个不同的概念，在核心技术中也有关键技术问题。

并请举例说明：836- 1 、机械结构件一般应具有哪些功能? 答：承受载荷、传递运动和动力、保证或保持有关零件或部件之间的相对位置或运动轨迹关系等。

6- 2 、何谓零件的相关?何谓直接相关和间接相关？答：每个零件都与一个或几个零件有装配关系或相互位置关系，可以称这种关系为相关．称有这种关系的两个零件互为相关零件。

零件的相关分为直接相关和间接相关两类：（1）直接相关：凡是两零件有直接装配关系的。

（2）间接相关：没有直接装配关系的相关。

间接相关又分为位置相关和运动相关两类：位置相关是指两零件在相互位置上有要求。

运动相关是指一零件的运动轨迹与另一零件有关。

要满足运动相关条件，一般需要一个或几个位置相关的中间件来达到。

6- 3 、结构件通常具有哪些结构要素?在结构设计中应如何区别对待？答：分为：工作部分、联结部分和安装部分；安装部分又分为固定安装和活动安装（一般保留了一个或一个以上的移动或转动自由度，可按工作部分进行设计）。

工作部分的设计主要考虑工作面的形状、尺寸、精度、表面质量等，而联结部分主要考虑强度、刚度等要求。

6-4 、举例说明何谓直接安全技术?何谓间接安全技术?答：P116直接安全技术：是指在结构设计中充分满足安全可靠要求，保证在使用中不出现危险。

如采用安全销、安全阀和易损件等。

对于可能松脱的零件加以限位，使其不致脱落造成机器事故。

间接安全技术：通过防护系统和保护装置来实现技术系统的安全可靠。

其类型是多种多样的。

如液压回路中的安全阀、电路系统中的保险丝等，都是当设备出现危险或超负荷时，自行脱离危险状态。

6- 5 、结构设计中常用的设计原理有哪些? 答：在结构设计中常应用下述各项原理：1）等强度原理对于同一个零件来说，各处应力相等，各处寿命相等，叫等强度。

2）合理力流原理可以认为力在其传递路线上形成所谓力线，这些力线汇成力流。

力在构件中的传递轨迹就像电场中的电力线、磁场中的磁力线、水流中的流线一样，按力流路线传递。

3）变形协调原理所谓变形协调，就是使相联接的两零件在外载荷的作用下所产生的变形的方向相同，并且使其相对变形尽可能小。