机械设计学习题及答案

机械设计学习题及答案

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”思想的提岀：1947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岀

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。

16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岀一些原理性的构思。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，

试分别画岀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？

S 换币机总功能对懐箱描述

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。

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。

未加热 空

气、水

操作指令 ~220V

未加热

空气、水 家用 =>

S 显示

M ，热风 蒸汽

噪聲.笈対*•理示

噪声、发热 操作指令

~220V

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，其中必定有一个工作头〔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 : 45〜47

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。

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。