2017年6月西南大学继续教育学院0936〈现代设计方法〉大作业答案
现代设计方法大作业
简介TRIZ法是由前苏联人GenrichAltschuller创建的。
从小就有发明思想，14岁时申请过专利。
第二次大战期间在专利机构工作，从1946年起因一项成功的专利被安排在海军专利局工作。
他分析数以万计的专利，1956年开始提出专利按技术水平可分为5级，1969年提出专利中解决的问题只涉及到39个通用工程参数之间的矛盾，可应用40条发明创新原理中的若干项来解决，等等。
TRIZ法迅速在全球传播，在欧洲建有TRIZ协会，即Europaeische TRIZ Association,简称ETRIZ。
德国的斯图加特工业大学，卡塞尔工业大学和伊尔玛瑙工业大学都已开设TRIZ法的课程。
自动化公司Rockwell在一位TRIZ法咨询师的帮助下成功地把一个刹车系统的零件由12件减为4件，同时造价下降50%。
Ford公司从1995年起举办TRIZ 法培训，已培养掌握TRIZ法的工程师800人。
Ford发动机公司为一种传动轴承探索问题的解决办法，在有载负时，该轴承经常会偏离正常工作位置。
应用TRIZ 法后产生了28个新的设计方案，其中一种设计很有意思的显示，这种轴承具有很小的热膨胀系数，在较高载荷而产生高温时其优点很明显，载荷越大，轴承的位置越稳定，从而解决了这个难题。
一．系统初步分析1.系统选择及问题阐述随着科技的迅猛发展，体积巨大的货物进行远距离的运输成了大问题，如果无法解决这个问题，会阻碍经济的发展，影响科技的进步。
如今在运输货物时，如果运输数量很大或体积巨大的东西而且运输距离很远，目前只能利用大型的货轮进行输送，但是轮船的运输速度很慢，需要很长时间才能到达，如果是急需品就会耽误很多重要的事；并且当货物运输到港口以后，还要转到汽车上，这个过程又会浪费大量的时间。
2.系统组成及原理分析执行机构：动力系统（发动机、螺旋桨、传动装置、推进器等）作用对象：船体、水有益功能：对货物或人进行运输其他功能：进行水上工作3.绘制相应功能图1）通过分析得出系统的黑箱图，确定出系统的主要有益功能以及其他功能；2)通过分析过程，得出系统的结构模型图，组件模型图以及功能模型图；结构模型图组件模型图子系统子子系统功能模型图3）通过分析子系统以及超系统得出所选系统的九屏幕图4.设计准则及可持续发展水上运输，从古至今都是不可缺少的运输方式，在一定程度上解决了陆路运输困难的问题。
2019年6月西南大学网络教育大作业答案-0936 《现代设计方法》.doc
制定要求明细表；
设计任务抽象化；
明确总功能，抓住本质，扩展思路，寻找解决问题的多种方法；
将总功能分解为分功能直至功能元；
寻找实现分功能(功能元)的解；
方案评价与决策；
确定原理解，进行技术设计。
六、反求工程的特点是什么？(20分)
答：反求工程是按照产品引进、消化、吸收与创新的思路，以“实物→原理→功能→三维重构→再设计”框架模型为工作过程。其中，最主要的任务是将院士物理模型转化为工业设计概念或者CAD模型。一方面为提高工程设计、加工、分析的质量和效率提供充足的信息；另一方面为充分利用先进的CAD/CAE/CAM技术对已有的产品进行再创新工程服务
西南大学网络与继续教育学院课程考试试题卷
类别：网教2019年6月
课程名称【编号】：现代设计方法【0936】A卷
大作业满分：100分
总共6题，一、二题必选，三至六题任选3题，总做5题，满分100分。
一、用拉格朗日乘子法求解等式约束优化问题(25分)
二、人机工程学在现代生中的作用是什么？(15分)
答：作用是：(1)扩大了全面机械化和自动化的综合运用。
(2)扩大操作距离。(3)加快现代化的生产过程。
三、列举出6种创造性设计方法。(20分)
四、写出常用的实体造型特征。(20分)
答：拉伸特征、旋转特征、扫掠特征、放样特征、钻孔特征、过渡圆角特征、倒角特征、加强肋特征、镜像特征、抽壳特征、拔模斜度特征、矩形阵列特征、圆周阵列特征。
五、方案设计阶段的工作步骤是什么？(20分)
[0936]《现代设计方法》试题
![[0936]《现代设计方法》试题](https://img.taocdn.com/s3/m/afd13620bb4cf7ec4bfed0c2.png)
1、当膜厚比λ = 4 时，处于（）1. C. 混合润滑状态2.边界摩擦(润滑)状态3.干摩擦状态4.流体摩擦(润滑)状态2、某产品的寿命服从指数分布，若已知产品的平均寿命为1000，则其失效率为（）1. A. 0.0012. 0.3683. 0.014. 0.13、设串联系统3个单元的可靠度分别为R1,R2和R3且3个单元的失效互相独立，则由3个单元组成的串联1. D. (R1+r2)*R32. R1*R2*R3（连乘）3. R1+R2+R34. R1*(R2+R3)4、根据CAD软件的分类，下列软件不属于CAD支撑软件的是( )。
1. Solidwork2. FoxBASE3. ANSYS4. UG5、函数F(X)为在区间[0, 30]内有极小值的单峰函数，进行一维搜索时，取两点12和26，若F(12)>F(26)，1. [0 26]2. [12 30]3. [12 26]4. [26 30]6、下列不是绿色设计的主要方法的是( )。
1.模块化设计2.循环设计3.可拆卸设计4.可靠性设计7、在约束优化方法中，容易处理含等式约束条件的优化设计方法是( )。
1.可行方向法2.内点惩罚函数法3.复合形法4.外点惩罚函数法8、下列不属于创造性设计原理的是（）。
1.聚合创新原理2.还原创新原理3.逆向创新原理4.正向创新原理9、若强度r的概率密度函数为，则其分布为1.正态分布2.指数分布3.对数正态分布4.威布尔分布判断题10、绿色消费是一种追求健康，崇尚自然，有益于环境保护的消费方式，是人们为了生产和生活的需要，购1. A.√2. B.×11、最速下降法不需计算一阶偏导数，方法简单，可靠性较好，可稳定地使函数值下降，对初始点要求不严1. A.√2. B.×12、与IGES相比，STEP将对产品模型的支持推广到了产品的整个生命周期，提供了包括零部件或机构设计1. A.√2. B.×13、机械类产品的失效形式主要有疲劳、磨损、腐蚀及塑性变形等，属于典型的损伤累积失效。
现代设计方法大作业
TRIZ理论在风力发电中的应用当今社会面临着各种能源危机，石油、煤炭、天然气将会枯竭, 人类将如何去应对？风能是一种环保型能源, 加大风能的利用, 将会大大改善能源的危机感, 利用风能发电是现在利用程度最广泛的方式。
虽然风力发电给人们带来了环保能源, 但是在风力发电过程中, 也存在大量的问题, 本文就风车发电叶片容易断裂及折断，结合TRIZ理论及创新软件Creax Innovation Suite 对其进行分析, 得出改进解决方案。
1、TRIZ的主要理论与方法TRIZ的含义是发明问题解决理论, TRIZ理论是由前苏联发明家G. S. Altshuller在1946年创立的。
现代TRIZ理论的核心思想主要体现在3个方面: 首先，无论是一个简单产品, 还是复杂的技术系统, 其核心技术的发展都是遵循着客观的规律发展演变的, 即具有客观的进化规律和模式。
其次, 各种技术难题、冲突和矛盾的不断解决是推动这种进化过程的动力。
再就是技术系统发展的理想状态是用尽量少的资源实现尽量多的功能。
TRIZ理论的解题模式与思路如下: 将待解决的问题转化为问题模型（利用39个工程参数）, 然后利用技术矛盾, 根据矛盾矩阵表从40条创新原理中抽取可利用的原理, 得出解决方案模型, 最终结合现实技术来解决实际问题。
Creax Innovation Suite是一套简单、结构化、系统化及可预测性的创新流程分析软件, 可用来处理问题及找出创新方案, 让使用者更系统地处理工程方面的问题, 其对扩大产品研发、产品的制程改进和预防缺陷及其处理方式上有着重要的贡献。
1.1冲突解决理论冲突是创新设计中经常要遇到的一类问题, 又是最难解决的一类问题, 可以说创新就是在解决冲突中产生的。
发明问题的核心就是解决冲突, 而解决冲突所应遵循的规则是：改进系统中的一个零部件或性能的同时, 不能对系统或相邻系统中的其他零部件或性能造成负面影响。
冲突可分为三类：即管理冲突、技术冲突和物理冲突。
《现代设计方法》考题及答案
《现代设计方法》考题及答案机械与自动化学院普通硕士研究生《现代设计方法》考试试题姓名：专业：研究方向：成绩：一、填空题(每题1分,共15分)1、现代设计所指的新兴理论与方法包括（现代设计方法学、计算机辅助设计技术、可信性设计技术）等等。
2、优化设计是(以数学规划理论为基础，以计算机为工具，优化设计参数)的一种现代设计方法。
3、功能设计法的基本过程包括（任务抽象、功能分解、功能载体、载体组合、方案评价）。
4、功能分解的常用方法有（按解决问题的因―果关系，或手段―目的关系分解；、按产品工艺过程的空间顺序或时间顺序分解；）。
5、解决供求矛盾的措施有（互换性原理、组合机床、系列化、通用化、标准化）。
6、模块化设计可分类成（横系列模块化、纵系列模块化、跨系列、全系列模块化、跨类模块化）。
7、模块的划分将影响（模块通用性、产品性能、产品外观、产品成本）。
8、遗传算法是一种（模拟生物进化过程）的搜索算法。
9、遗传算法最常用和基本的选择方法（选择算子）是（适应度比例选择）。
10、遗传算法中采用罚函数法的目的是（对违背约束条件的情况给予惩罚，并将此惩罚体现在目标函数设计中。
2.2）。
11、遗传算法常用的编码方法有(二进制编码二进制编码方法、格雷码编码方法、实数编码、多参数级联编码)等等。
12、神经网络的样本数据应包括（训练样本数据和检验样本数据）。
13、当神经网络的样本数据不在[0～1]范围内时，应对数据进行（归一化）处理。
14、前馈型人工神经网络包括（1、线性阈值单元组成的前馈网络2、非线性单元组成的前馈网络输入层、隐层和输出层）3章。
15、神经网络的学习规则有（Hebb学习规则、感知器（perceptron）学习规则、Delta学习规则、Widrow-Hoff 学习规则）2章。
二、选择题(每题1分,共10分)1、在遗传算法中，若两个个体的二进制编码为01111、*****，以这两个个体为双亲，随机地选一个交叉点（如第二点），交叉点后的基因链码相互交换，从而产生两个新个体作为后代。
现代设计方法参考答案
现代设计方法参考答案1．凸规划对于约束优化问题。
2．可行搜索方向是指当设计点沿该方向作微量移动时，目标函数值下降，且不会越出可行域。
3．设计空间：n个设计变量为坐标所组成的实空间，它是所有设计方案的组合7. 黄金分割法：是指将一线段分成两段的方法，使整段长与较长段的长度比值等于较长段与较短段长度的比值。
8.可行域：满足所有约束条件的设计点，它在设计空间中的活动范围称作可行域一、与文件系统相比，数据库系统的主要特征有哪些？关于数据库系统对比文件系统的优点有：1、提高了数据的共享性，使多个用户能够同时访问数据库中的数据。
2、提高了数据的一致性和完整性。
3、提供数据与应用程序的独立性。
二、常用的可靠度分配方法有哪三种各自的分配原则是什么答：常用的可靠度三种分配方法和各自的分配原则如下：（1）等同分配法：按照系统中各单元（子系统或零部件）的可靠度均相等的原则分配。
（2）加权分配法：把各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重来分配可靠度。
（3）最优分配法：全面考虑各种殷素的影响，采用优化方法分配可靠度。
三、在有限元分析时，什么情况下适合选择一维、二维、三维单元（1）当几何形状、材料性质及其它参数能用一个坐标描述时，选用一维单元。
（2）当几何形状、材料性质及其它参数需要用两个相互独立的坐标描述时，选用二维单元。
（3）当几何形状、材料性质及其它参数需要用三个相互独立的坐标描述时，选用三维单元。
四、简述梯度法的基本原理和特点梯度法的基本原理：梯度法又称最速下降法，基本原理是在迭代点附近采用使目标函数值下降最快的负梯度方向作为搜索方向，求目标函数的极小值。
梯度法的特点：迭代计算简单，只需求一阶偏导数，所占用存储单元少，对原始点要求不高，在接近极小点位置时收敛速度很慢。
五、什么是可靠性、可靠度二者有何关系可靠性是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的能力；可靠度是指产品在规定的时间内，在规定的条件下，完成规定功能的概率；两者的联系就在于，可靠度是对产品可靠性的概率度量。
2017年6月西南大学继续教育学院0601〈设计初步〉大作业答案
答：1．明末计成所著的《园冶》，作是一本真正意义的造园理论书。这一著作是明代江南一带造园艺术的总结，该书比较系统地论述了园林中的空间处理、叠山理水、园林建筑设计、树木花草的配置等许多具体的艺术手法，为我国的造园艺术提供了理论基础。《园冶》内容可以分为：1、兴造论2、园说3、十篇—即造园的基本工序与技巧，包括相地、立基、屋宇、装折、栏杆、门窗、墙垣、铺地、掇山、选石(1)、塔司干柱：a、柱身：无槽。b、柱头：由方块和圆盘组成。c、柱高：H=7D。(2)、立克柱：a、柱身：柱身有20个尖齿凹槽。b、柱头：由方块和圆盘组成。c、柱高：H=8D。d、柱式造型粗壮浑厚有力。
(3)、爱奥尼柱式爱奥尼柱：a、柱身：24个平齿凹槽。b、柱头：带有两个涡卷。c、柱高：H=9D。d、柱式造型优美典雅。它的主要特征是有柱础，柱头的正面和背面各有一对涡卷，柱高与柱径的比例增大，柱身凹槽也增多，给人以柔美的感觉，近乎女性人体的美。
(4)、科林斯柱科林斯柱：a、柱身：24个平齿凹槽。b、柱头：由毛茛叶饰组成。c、柱高：H=10D。d、柱式造型纤巧华丽。
(5)、复合柱：a、柱身：24个平齿凹槽。b、柱头：上为四个涡卷，下为毛茛叶饰，是爱奥尼柱和科林斯柱的组合。
7、请论述“风景园林是一门多学科交叉的综合性学科”。
答：风景园林是一门涉及艺术、建筑、工程、生态、生物、文学等多学科的综合性应用学科，在自然科学方面涉及生物学、生态学、农学、林学、园艺学、地理学、建筑学、城市规划学、土木工程学、地质学、气象学、水文学、土壤学等学科；在社会科学方面涉及政治学、社会学、经济学、心理学、法学以及文学、美学、绘画等文化领域的学科，当前更拓展到地理信息系统、航空遥感、卫星定位等多个学科领域。因此风景园林专业学生应将各类自然与人文科学知识进行高度的综合，并融会贯通于风景园林之中，和谐处理自然、建筑和人类活动之间的复杂关系。（一）历史、艺术、表现类知识园林是以人为中心的环境感知，是基于视觉的所有形态及其感受的风景审美和美学艺术。文学是时间的艺术，绘画是空间的艺术，故园林是时空综合的艺术。风景园林专业的核心是规划设计，而规划设计成果的表现方式是图文（图纸和文本、说明书），因而扎实的文字功底、较强的手绘表现能力、熟练的绘图软件操作技能以及制图的规范化训练，是风景园林专业教育中必不可少的重要内容。（二）农学、园艺学、生态类知识风景园林与农学、林学及园艺学也有密切的关系。风景园林以土地为载体进行规划设计和建造，是经营大地的艺术，注重空间的塑造和精神满足，风景园林在某种程度上说是农业和农学发展的结果。风景园林以利用园艺植物、美化土地为主，进行庭院、公园、公共绿地及规模更大的风景园林的规划设计。应用生态学原理解决人类所面临的资源环境问题，已成为当前风景园林学科的时代特征，把风景园林设计与生态学完美地融合起来的趋势，开辟了生态化风景园林设计的科学时代，也产生了更为广泛意义上的生态设计。（三）景观规划设计、管理类知识风景园林的应用范围已扩展到多种多样的景观类型和领域。从类型上看，现代风景园林师已广泛参与了国土规划、资源保护规划、风景名胜区规划、旅游区规划、城市规划、城市绿地系统规划、生态整治与恢复等规划设计领域；从尺度上看，现代风景园林包括宏观尺度的国土综合规划，中尺度的旅游区、风景名胜区以及城市市域空间，小尺度的城市公园、居住区、和街区以及更小尺度的场地设计等领域，形成了大尺度、中尺度与微观尺度三个宏观与微观相补充的尺度体系。对于不同尺度的景观规划设计与管理类专业知识的学习与积累是风景园林专业学科的核心范畴。（四）建筑、工程建造类知识风景园林建设不仅需要规划、设计，还需要施工、养护、植物培育等各个环节，因而风景园林专业学科体系也离不开工程、管理、维护等知识的支撑，如：工程测量、土木工程、施工与养护、工程材料学、工程造价与预决算、给排水、水利、管线工程等。园林工程要求工程人员既要有精深的园林工程管理知识，又要具备丰富的指导和控制现场施工，较高的艺术审美水平等方面的经验和能力，只有这样才能在保证工程质量、成本、进度的前提下，把园林工程的科学性、技术性、艺术性等有机地结合起来。（五）新技术手段类知识风景园林建设需要有一种与自然系统、自然演变进程和人类社会发展密切联系的特殊的新知识、新技术和新经验，如：雨水收集、灰水回用、生态绿色建筑、废弃物资源化处理、湿地净化、清洁能源、再生材料应用等新型可持续景观技术。再者，随着大尺度景观生态规划领域的拓展，许多源于地统计学、地理学、生态学的研究方法和手段被应用到景观规划设计领域，如：图像处理、三维模型模拟与虚拟现实技术、3S技术（遥感、地理信息系统、全球定位系统）等，对风景园林师提出了更高的素养要求。概括来说，风景园林是综合利用科学和艺术手段，营造美好人居环境的一个行业和一门学科。
现代设计方法课后习题答案第三章
3.1 可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。
可靠度：产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率。
可靠度计算方法：R(t)=(N-n(t))/N3.2失效率：产品工作t 时刻尚未失效（或故障）的产品，在该时刻t 以后的下一个单位时间内发生失效（或故障）的概率。
λ（t ）=0lim N t →∞∆→()()[()]n t t n t N n t t+∆--∆ 关系: R(t)= ()t t dt o e λ-⎰ 3.3早期失效期：失效率开始由很高的数值急剧地下降到一个稳定的数值。
正常运行期：失效率低且稳定，近似为常数。
损耗失效期：失效率随工作时间增加而上升。
常用分布函数：二项分布 F(r ≤k)=0k r n r c =∑r n r p q -泊松分布 F(t ≤k) =0!r k r r e μμ-=∑指数分布 F(t)=1-t eλ- 正态分布F(x)= 22()2()x x dx x e μσ---∞-∞<<∞⎰对数正态分布F(x)=21()20(0)1y y y dx x μσ-->⎰ 威布尔分布 F(x)=1-()x e βγη--3.4(1)可靠性设计和常规设计的主要区别在于，可靠性设计把一切设计参数都视为随机变量（1）传统设计方法是将安全系数作为衡量安全与否的指标，但安全系数的大小并没有同可靠度直接挂钩，这就有很大的盲目性，可靠性设计与之不同，她强调在设计阶段就把可靠度直接引进到零件中去，即由设计直接确定固有的可靠度。
（2）传统设计方法是把设计变量视为确定性的单值变量并通过确定性的函数进行运算，而可靠性设计则把设计变量视为随机变量并运用随机方法对设计变量进行描述和运算。
（3）在可靠性设计中，由于应力s 和强度c 都是随机变量，所以判断一个零件是否安全可靠，就以强度c 大应力s 的概率大小来表示。
（4）传统设计与可靠性设计都是以零件的安全或失效作为研究内容，两者兼有密切的联系，可靠性设计是传统设计的延伸与发展3.5 (1)最大可能的工作应力都要小于零件的可能的极限强度。
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西南大学网络与继续教育学院课程考试试题
卷
类别： 网教 专业： 机械电子工程 2017年6月 课程名称【编号】： 现代设计方法 【0936】 A 卷 大作业 满分：100 分
一、用拉格朗日乘子法求解等式约束优化问题(12分)
()()22
12121212min 23648568
..210
f x x x x x x s t
h x x =+---+=+-=x x
二、人机工程学在现代生产中的作用是什么？(10分)
三、列举出6种创造性设计方法。
(12分)
四、写出常用的实体造型特征。
(12分)
五、方案设计阶段的工作步骤是什么？(10分)
六、绿色设计主要包括哪些设计方法？(12分)
七、磨损按表面外观描述可分为哪三种？根据磨损机理可分为哪六种？(10分)
八、软件反求设计的一般过程是什么？(10分)
九、列举出6种以上现代设计方法。
(12分)
一、
二、
(1)扩大了全面机械化和自动化的综合运用。
(2)扩大操作距离。
(3)加快现代化的生产过程。
三、智力激励型创造性方法，逻辑推理型创造性方法，检核提示型创造性方法，列举分析型创造性方法，观察发现型创造性方法，综合思考型创造性方法。
四、拉伸特征、旋转特征、扫掠特征、放样特征、钻孔特征、过渡圆角特征、倒角特征、加强肋特征、镜像特征、抽壳特征、拔模斜度特征、矩形阵列特征、圆周阵列特征 五、
1.制定要求明细表；
2.设计任务抽象化；
3.明确总功能，抓住本质，扩展思路，寻找解决问题的多种方法；
4.将总功能分解为分功能直至功能元；
5.寻找实现分功能(功能元)的解；
6.方案评价与决策；
7.确定原理解，进行技术设计。
七、
磨损按表面外观描述可分为：点蚀磨损、胶合磨损、擦伤磨损。
根据磨损机理可分为：黏着磨损、磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损、气蚀磨损和微动磨损。
八、(1)论证软件反求设计的必要性。
(2)论证软件反求设计成功的可能性。
(3)分析原理方案的可行性、技术条件的合理性。
(4)分析零部件设计的正确性、可加工性。
(5)分析整机的操作、维修的安全性和便利性。
(6)分析整机综合性能的优劣。