现代设计方法练习题及答案（4套）第1章-第4章

【参考答案】www.ap5u.com

一．         选择题

1.  A、 D

2.  A、B、D

3.  B、D、E

4.  A

5.  B

6.  C

7.  C

8.  A、B

9.  C、D

10.  E

11.  F

二．判断题：（正确：T；错误：F）

1.  F

2.  F

3.  T

4.  F

5.  T

6.  F

7.  F

8.  T

9.  F

10.  F

11.  T

三．名词解释与简答题

1．什么是机械设计？机械设计具有哪些特点？

【答案】

机械设计是设计者为满足社会和人们对机械产品功能的需要，运用基础知识、专业知识、实践经验和系统工程等方法，进行设想和构思、计算和分析，最后以技术文件的形式，提供产品制造依据的全过程工作。

机械设计具有以下特点：

（1）       多解性  在许多情况下，一个设计方案不可能同时满足所有用户的要求，而能满足同一用户需求的设计方案一般来说也不止一个，因此设计具有多解性。

（2）       系统性  机械设计既要满足用户对产品技术性、经济性和社会性的追求，又必须满足各方面的约束条件，如加工和制造条件、使用和操作条件、保养和维修条件、运输条件等；机械设计还需考虑机械本身的系统性，

创新性  各种机械设计都是程度不同的创新活动。科技成果不断以产品形式转化为生产力，设计是实现这一转化的关键环节。每一个开发性设计都意味着有新的科技成果被应用，每一次产品的改进都是一次创新，设计过程体现了设计者的创造性劳动。

2．什么是机械系统？机械系统一般由几个子系统组成？

【答案】

由若干零件、部件和装置组成的，并具有特定功能的、有确定的质量、刚度和阻尼的特定系统称为机械系统。

在设计机械系统时，常把机械本身构成的系统称为内部系统，把人和环境构成的系统称为外部系统。

较为复杂的机械系统基本上是由图1-1所示的子系统构成。

（1）       动力系统  包括动力机及其配套装置，是机械系统的动力源。

（2）       执行系统  包括执行机构和执行构件，它的功能主要是利用机械能来改变作业对象的性质、状态、形状和位置，或对作业进行检测度量等。总之，它是进行生产或达到其他预定要求的装置。执行系统通常处于机械系统的末端，直接与作业对象接触，其输出也是机械系统的主要输出。

（3）       传动系统  把动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。

（4）       操纵和控制系统  使动力机、传动系统和执行系统间彼此协调运动，并准确完成整机功能的装置。

（5）       架体支承系统  用于安装和支承动力系统、传动系统和操纵系统等的构件或部件。

（6）       其它  根据机械系统的功能要求还可有冷却、润滑、计数、行走等系统。

3. 机械系统具有哪些基本特性？

【答案】

（1）       整体性  整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。一个机械系统总是由许多基本单元和子系统组成，构成机械系统的零部件虽然各具有不同的性能，但它们是根据整体性要求而构成的机械整体。

（2）       相关性  机械系统内部各零部件之间都是有机联系的，互相相关的，它们之间相互作用、相互影响形成了特定的关系。

（3）       层次性 系统作为一个相互作用的诸要素的总体，可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构，这是系统空间结构的特定形式。

（4）       目的性  任何机械都应有明确的目的和功能，机械系统中各零部件的布局和组合方式都决定于机械系统的目的和功能，应尽量实现机械的要求功能，去除或减少有害或无用功能。

（5）       环境适应性  任何机械都是在一定的物质环境中工作的，任何外部环境的变化都可能对机械系统产生影响，引起系统的功能变化。

（3）       6.

4. 机械设计按创新程度可分为哪三类？

【答案】

（1）       开发性设计  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。这类设计具有较强的创新性，它要求产品的主功能、主功能的工作原理、主功能载体的结构，这三者中至少有一项是首创的。

（2）       适应性设计  在主功能的实现原理或者结构方案保持基本不变的情况下，增补或减少产品的某些功能，或局部更改某些功能的原理或结构，使产品适应特定的使用条件或者用户特殊要求所进行的设计。

（3）       变型性设计  在功能原理和结构都保持不变的情况下，变动产品部分零部件的技术性能和结构尺寸参数，扩大规格或补齐系列，以满足更大范围功能参数需要的设计，又称变参数设计。

5. 在进行机械设计时应遵循哪些基本原则？

【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。

6. 阐述机械设计的一般过程。

【答案】

根据机械设计的进程，其基本程序可以分为设计规划、方案设计、技术设计和施工设计四个阶段。

（1）              设计规划阶段：在深入调查研究的基础上，对所开发的产品进行需求分析、市场预测和可行性分析，提出进行产品开发性设计的可行性报告；经对可行性报告充分论证后，决定产品可以进行开发设计时，随即要提出设计任务书，列出产品要求实现的功能和各项设计要求。

（2）              方案设计阶段：在功能分析的基础上，通过创新构思、优化筛选，最后获得较为理想的功能原理方案，并绘制产品的原理方案图或初步总体方案图。考虑不同的思维方式和设计手段，方案设计阶段又可以分为原理方案设计和结构方案设计。

（3）              技术设计阶段：将功能原理方案和结构方案具体化，全面考虑产品的总体布置、加工工艺、装配工艺、人机工程、工艺美术造型、包装运输等因素，寻求机器及其零部件的合理结构。此阶段要完成产品的总体设计、部件的结构设计（包括构形、确定材料和尺寸等），并绘制装配草图。

施工设计阶段：完成产品制造所需的全部图样和技术文件，其中包括由总装草图分拆的零件图，根据加工和装配要求，标注公差、配合及技术要求，绘制全部生产图样；再经审核后的零件图和部件图，完善绘制出总装图；编制各类技术文件，如设计说明书和计算书，标准件、外购件、备用件和专用工具明细表，产品试车大纲和验收大纲，包装和运输设计等。