17年12月考试《现代机械设计理论与方法》考核作业
现代机械设计方法复习题【答案2】
现代机械设计方法试题-----复习使用考试形式：闭卷（带计算器与尺）一、图解题1．图解优化问题：min F(X)=(x1-6)2+(x2-2)2s．t． 0．5x1+x2≤43x1+x2≤9x1+x2≥1x1≥0, x2≥0求最优点和最优值。
最优点就是切点坐标：X1=,x2=最优值：【带入公式结果】2．若应力与强度服从正态分布，当应力均值μs与强度均值μr相等时，试作图表示两者的干涉情况，并在图上示意失效概率F。
参考解：3．已知某零件的强度r 和应力s 均服从正态分布，且μr >μs ,σr <σs ，试用图形表示强度r 和应力s 的分布曲线，以及该零件的分布曲线和可靠度R 的范围。
参考解：强度r 与应力s 的差可用一个多元随机函数Y =r -s =f (x 1,x 2,…,x n )表示，这又称为功能函数。
设随机函数Y 的概率密度函数为f (Y )，可以通过强度r 与应力s 的概率密度函数为f (r )和f (s )计算出干涉变量Y =r-s 的概率密度函数f (Y )，因此零件的可靠度可由下式求得：Y Y f Y p R ⎰∞=>=0d )( )0( 从公式可以看出，因为可靠度是以Y 轴的右边对f (Y )积分，因此可靠度R 即为图中Y 轴右边的阴影区域。
而失效概率F =1-R ，为图中Y 轴左边的区域。
4．用图表示典型产品的失效率与时间关系曲线，其失效率可以分为几个阶段，请分别对这几个阶段进行分析。
失效率曲线：典型的失效率曲线。
失效率（或故障率）曲线反映产品总体寿命期失效率的情况。
图示为失效率曲线的典型情况，有时形象地称为浴盆曲线。
失效率随时间变化可分为三段时期：f (s) f (r)Y >0安全状态；Y <0安全状态；Y =0极限状态 f (Y)(1) 早期失效期，失效率曲线为递减型。
产品投于使用的早期，失效率较高而下降很快。
主要由于设计、制造、贮存、运输等形成的缺陷，以及调试、跑合、起动不当等人为因素所造成的。
《现代设计方法》试题题库
现代设计方法试题题库1.无约束优化方法有（）法。
A.梯度B.0.618C.牛顿法D.坐标轮换法E.鲍威尔法答案:A|C|D|E2.单元刚度矩阵元素的值与单元（）有关。
A.形状B.节点数C.节点自由度D.物理性质E.化学性质答案:A|B|C|D3.提高有限元计算精度的方法有（）。
A.提高单元阶次B.增加单元数量C.规则单元形状D.接近实际的边界条件E.减小计算规模答案:A|B|C|D|E4.元件之间连接的基本方式有（）等。
A.串联B.并联C.待机D.表决E.混合答案:A|B|C|D5.余度技术可以采用（）。
A.并联方式B.表决方式C.备用方式D.交叉方式E.直接方式答案:A|B|C6.能处理含等式约束条件的有约束设计优化方法有( )。
A.Powell法B.变尺度法C.内点罚函数法D.外点罚函数法E.混合罚函数法答案:D|E7.下面给出的数学模型中，属于线性规划的有( )。
A.B.C.D.E.答案:A|B|E8.下面关于梯度法的一些说法，正确的是( )。
A.只需求一阶偏导数B.在接近极小点位置时收敛速度很快C.在接近极小点位置时收敛速度很慢D.梯度法开始时的步长很小，接近极小点时的步长很大E.当目标函数的等值线为同心圆时，任一点处的负梯度都是全域的最速下降方向答案:A|C|E9.下述矩阵中，正定矩阵为( )。
A.B.C.D.E.答案:A|B|E10.当零件强度和应力均为正态分布时，提高零件可靠度的措施有( )。
A.提高强度的标准差B.降低强度的标准差C.提高应力的标准差D.降低应力的标准差E.增加强度的均值答案:B|D|E11.在描述机电设备中因局部失效而导致整体失效时，一般用（）。
A.正态分布B.指数分布C.威布尔分布D.泊松分布答案:C12.对于二次函数，若为其驻点，则为（）。
A.无穷大B.零C.正值D.负值答案:B13.已知，则在点处的梯度为（）。
A.B.C.D.答案:C14.Powell改进算法是一种（）。
2017机械试题及答案
2017机械试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 机械设计中，通常所说的“三面投影图”是指（）。
A. 正视图、侧视图、俯视图B. 正视图、侧视图、左视图C. 正视图、侧视图、轴测图D. 正视图、俯视图、轴测图答案：A2. 根据材料力学，下列哪种材料的弹性模量最大？A. 木材B. 钢材C. 塑料D. 橡胶答案：B3. 在机械加工中，车床主要用于加工（）。
A. 孔B. 轴C. 平面D. 螺纹答案：B4. 机械传动中，齿轮传动的效率通常（）。
A. 低于皮带传动B. 高于皮带传动C. 与皮带传动相同D. 无法确定答案：B5. 机械制图中，尺寸线通常使用（）绘制。
A. 虚线B. 实线C. 点画线D. 双点画线答案：B6. 机械设计中，为了减少摩擦和磨损，通常采用（）。
A. 润滑B. 抛光C. 硬化处理D. 热处理答案：A7. 根据机械原理，下列哪种机构可以实现间歇运动？A. 连杆机构B. 齿轮机构C. 凸轮机构D. 螺旋机构答案：C8. 机械设计中，轴承的主要作用是（）。
A. 支撑B. 连接C. 传动D. 密封答案：A9. 在机械加工中，铣床主要用于加工（）。
A. 孔B. 轴C. 平面D. 螺纹答案：C10. 机械制图中，尺寸标注的基本原则是（）。
A. 清晰B. 准确C. 完整D. 以上都是答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 机械设计中，常见的传动方式包括（）。
A. 齿轮传动B. 皮带传动C. 链传动D. 液压传动答案：ABCD2. 机械加工中，常见的加工误差来源包括（）。
A. 刀具磨损B. 机床误差C. 操作失误D. 材料硬度答案：ABC3. 机械制图中，常见的图线类型包括（）。
A. 实线B. 虚线C. 点画线D. 双点画线答案：ABCD4. 机械设计中，常见的材料性能指标包括（）。
A. 强度B. 硬度C. 韧性D. 塑性答案：ABCD5. 机械加工中，常见的加工方法包括（）。
2017机械试题及答案
2017机械试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 机械设计中，通常采用哪种方法来确定零件的尺寸？A. 经验法B. 理论计算法C. 试验法D. 概率法答案：B2. 在机械制造过程中，下列哪项不是精度控制的基本要素？A. 尺寸精度B. 形状精度C. 材料强度D. 位置精度答案：C3. 下列哪个不是机械运动的基本形式？A. 旋转运动B. 平移运动C. 振动D. 摆动运动答案：C4. 材料力学中，下列哪个参数不是描述材料弹性的？A. 弹性模量B. 屈服强度C. 泊松比D. 硬度答案：B5. 机械传动中，哪种传动方式的效率最高？A. 齿轮传动B. 皮带传动C. 链传动D. 液压传动答案：A6. 机械零件的疲劳寿命主要取决于什么？A. 材料的强度B. 零件的尺寸C. 工作条件D. 表面处理答案：A7. 机械加工中，哪种加工方式可以实现高精度的表面加工？A. 车削B. 铣削C. 磨削D. 钻削答案：C8. 在机械设计中，哪种连接方式的刚性最强？A. 焊接B. 螺栓连接C. 铆接D. 粘接答案：A9. 机械系统中，下列哪个因素不是引起振动的原因？A. 非平衡力B. 非对称结构C. 材料不均匀性D. 温度变化答案：D10. 机械零件的热处理目的是什么？A. 提高硬度B. 改变形状C. 增加重量D. 降低成本答案：A二、简答题（每题10分，共20分）1. 简述机械零件的失效模式有哪些？答案：机械零件的失效模式主要包括：疲劳失效、磨损失效、腐蚀失效、塑性变形失效、断裂失效等。
2. 描述机械加工中的切削三要素。
答案：机械加工中的切削三要素包括：切削速度、进给量和切削深度。
三、计算题（每题15分，共30分）1. 已知一轴的直径为50mm，材料为45钢，其许用应力为120MPa，请计算该轴的最大许用扭矩。
答案：首先计算轴的极惯性矩J，J = πd^4/32，代入直径d=50mm，得到J的值。
然后根据扭矩公式τ = J/σ，代入许用应力σ=120MPa，计算出最大许用扭矩τ。
现代机械设计理论和方法大作业
现代机械设计理论和方法大作业要求：（1）调查研究，制作简单可行性报告。
（2）确定主要的设计参数和技术指标。
（3）对主功能进行分解，绘制功能系统图和功能结构图。
（4）找到作用原理实现功能要求，建立形态力学矩阵，选择最优方案。
（5）绘制各子功能的结构简图。
（6）绘制设备的总体布局简图，体现各子系统的位置与相互联系。
（7）绘制各执行机构的运动循环图。
复合多功能衣架这学期的《现代机械设计理论和方法》这门课，确实受益匪浅，尤其是在两位老师的引导下，我开始留意生活，留意生活中得不便之处，然后提出一些解决的想法。
我觉得这个思想对我的影响很大，正如现在我想介绍的这个衣架，正是由于我在家庭生活中获得的灵感。
一、简单可行性报告在大多数农村地区，房屋中没有专门的阳台，很多人都在空地上晒衣物，当人们外出时，突然起风或下雨的时候没办法收衣服，回家后衣服不是掉地上就是洗好得衣服又给淋湿了，于是我便萌生了设计一个能防风防雨的多功能衣架的想法。
1.1市场调查分析1.1.1市场描述一些较老的宿舍或者农村家庭，一般会把衣服晾在外边，这就免不了会受到风吹雨淋。
尤其是在没人看的时候，比如在学校学生们上课顾不上看，晾在宿舍有晾不好，再如就是每天上班的人也没有时间去看管晾在外边的衣服。
我们的产品将填补这一项市场空白，他们的生活带来便利，也为所有在室外晾衣服的人群带来了福音。
这个市场是巨大的，不论在乡村还是在城市，无论在学校还是工厂，虽然该产品属于一项新的发明，而且在市场上也没发现同类产品，这就更加提升了我的这种产品的实用性和竞争力。
尤其是将防风防雨两种功能集成在一起，使其具有多功能性：1)能避免被风刮下来。
2)不怕雨淋3)加上衣架上特殊的设计，使得该种衣架能晾多种类型的东西而不仅仅是衣服。
1.1.2 目标市场我们将目标市场定义为：农村家庭、没阳台的宿舍、室外晾衣服的人群等，我们的产品拥有以下优势；填补这个市场防风防雨组合衣架的空白，产品的多功能性，产品的便利性，产品的组合性，以及产品的不同组合形成的不同价位更使得这款产品拥有了广泛的人群支持和广泛的选择性。
现代机械设计方法考试试卷(doc 9页)
现代机械设计方法考试试卷(doc 9页)f(L)f(S)L.S f(S)f(L)L.Sf(S)f(L)S Lf(L)f(S)f(S)f(L)L.Sf(L)f(S)f(S)f(L)S L L.Sf(S)f(L)A B ＣＤ8. 建立某软件管理系统有多个方案，投资控制在30万元以内，15万元为中，低于5万元为优，即投资评价集为{优、中、差}，若其中一个方案需投资12万元，则该方案对投资评价集的隶属度为（）。
A R={0，0.13，0.87}B R= {0.3，0.7，0}C R={0.9，0.1，0}D R={0.4 ，0.5，0.2}二、填空题（共7题，每空1分，共18分）1. 设计的本质是。
2．现代制造业的生产必须满足时间（T）、、、服务（S）和的要求。
3．成本估算的方法有、、。
4. 列举三种面向Ｘ的设计：、、。
5. 优化问题数学模型的三要素：、、。
6. K-T条件是一般约束非线性规划优化问题中确定某点是否为极值点的条件。
对于凸规划问题也是极值点存在的条件。
7. 已学的一种确定初始单峰区间的搜索方法是，该法分、两大步。
三、简答题（共4题，共26分）1.价值的数学表达式、选择价值分析对象的原则及方法。
（6分）2.创造性思维从不同角度可划分为哪些类型，举例说明2～3个创造法则。
（5分）3.简述约束优化问题数值迭代法的基本思想，并写出其迭代格式？（5分）4.以图1中的二维无约束优化问题为例，简述powell 基本算法一轮迭代的过程？（10分） 1X x x 图1 四、分析与计算题（共3题，共40分） 1． 用黄金分割法求解数学模型2min ()69f x x x =-+。
已知初始单峰区间 [1，7]，经过两次缩短区间后问：1）新区间是什么？ 2）此时区间缩短率为多少？（15分） 2．某厂生产洗衣机欲从甲、乙、丙三种方案中选择一种，已知各方案的技术评价指标集为{使用、噪音、寿命、洁净度、加工}，加权系数如图2所示。
现代机械设计方法复习题【答案2】
现代机械设计方法试题-----复习使用考试形式：闭卷（带计算器与尺）一、图解题1．图解优化问题：min F (X)=(x 1-6)2+(x 2-2)2s ．t ． 0．5x 1+x 2≤43x 1+x 2≤9x 1+x 2≥1x 1≥0, x 2≥0求最优点和最优值。
最优点就是切点坐标：X1=2.7,x2=0.9 最优值：12.1【带入公式结果】2．若应力与强度服从正态分布，当应力均值μs 与强度均值μr 相等时，试作图表示两者的干涉情况，并在图上示意失效概率F 。
参考解：3．已知某零件的强度r 和应力s 均服从正态分布，且μr >μs ,σr <σs ，试用图形表示强度r 和应力s 的分布曲线，以及该零件的分布曲线和可靠度R 的范围。
参考解：f (s) f (r)Y >0安全状态；Y <0安全状态；Y =0极限状态f (Y)强度r 与应力s 的差可用一个多元随机函数Y =r -s =f (x 1,x 2,…,x n )表示，这又称为功能函数。
设随机函数Y 的概率密度函数为f (Y )，可以通过强度r 与应力s 的概率密度函数为f (r )和f (s )计算出干涉变量Y =r-s 的概率密度函数f (Y )，因此零件的可靠度可由下式求得：Y Y f Y p R ⎰∞=>=0d )( )0( 从公式可以看出，因为可靠度是以Y 轴的右边对f (Y )积分，因此可靠度R 即为图中Y 轴右边的阴影区域。
而失效概率F =1-R ，为图中Y 轴左边的区域。
4．用图表示典型产品的失效率与时间关系曲线，其失效率可以分为几个阶段，请分别对这几个阶段进行分析。
失效率曲线：典型的失效率曲线。
失效率（或故障率）曲线反映产品总体寿命期失效率的情况。
图示13.1-8为失效率曲线的典型情况，有时形象地称为浴盆曲线。
失效率随时间变化可分为三段时期：(1) 早期失效期，失效率曲线为递减型。
产品投于使用的早期，失效率较高而下降很快。
《现代机械综合设计理论与方法及应用》考试试卷11.doc
东北大学研究生考试试卷评分考试科目：现代机械综合设计理论与方法及应用课程编号：阅卷人：考试日期：姓名：学号：注意事项1．考前研究生将上述项目填写清楚2．字迹要清楚，保持卷面清洁3．交卷时请将本试卷和题签一起上交东北大学研究生院.1、简要分析现代产品设计理论与方法的发展状况？答：产品设计是一种建立在知识和经验基础上的创造性劳动，设计的目的就是寻求一种满足用户、企业及社会所提出的质量要求的最佳方案，这是一种复杂的思维过程。
（1）在20世纪60年代初，人们已将设计过程明确划分为方案设计、技术设计、工艺设计阶段，基本上属于经验设计体系。
20世纪70年代，德国学者Pahl和Beitz提出了最具代表性、权威性和系统性的产品设计方法学，将工程设计过程主要分为4各阶段：明确任务阶段、概念设计阶段、具体化设计阶段和详细设计阶段。
近20年来，产品设计又引入了系统科学、信息科学理论和方法，更广泛地借助于现代数学方法和计算技术，产品设计进入了系统工程、系统优化和计算机辅助设计的阶段。
多年来各国学者对产品设计理论和方法进行了研究，提出了许多设计理论与方法，比较著名的设计理论与方法还有发明问题解决理论（Theory ofInventive Problem Solving）(TRIZ（拉丁文字首，即TeorijaReshenija Izobretatel Zadach）、公理化设计理论（Axiomatic design，AD）、三次设计法、面向对象的设计、并行设计、优化设计、绿色设计、虚拟设计、数字化设计等等。
到目前为止还没有一种被公认的最好或最适合于工业界应用的设计理论和方法。
这些理论与方法多是在不同的条件下相互独立地提出的，各有优缺点。
正如MIT公理性设计组的Tate 博士通过对世界著名流派的设计理论进行分析时所指出的：“尽管设计理论的研究已有100多年的历史，很多研究成果已在工业界得到应用，但设计理论并未成熟，目前仍处于准理论阶段”。
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现代机械设计理论与方法 试 卷（作业考核 线下） B 卷（共 4 页） 总分 题号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十
得分
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一．选择题 （可多选，每題2分，共20分）
1. 机械产品的设计规划阶段，应完成如下主要工作（ ）。
A) 产品的市场需求分析 B) 产品设计的可靠性报告 C) 产品的功能原理设计
D ）产品的结构方案设计
E ）产品的装配草图绘制
F ）产品的零件图和其他技术文件 2. 以下有关机械系统特点的描述哪些是正确的（ ）。
A) 整体性 B) 系统性 C) 独立性 D) 相关性
3. 机械产品的功能是对（ ）进行传递和变换的程序、功效和能力的抽象化描述。
A) 机械流 B) 能量流 C) 物质流 D) 电流 E ）信息流 F ）控制流 4. 功能分解的结果有两种表达方式，其中，（ ）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（ ）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 5. 布置传动系统时，一般把带传动安排在传动链的（ ）。
A) 低速端 B) 高速端
6. 以下的结构设计中，哪些结构比较合理？（ ）。
A) B)
C) D)
7. 上一题目中选择的依据是遵循哪种结构设计原理？（ ）
A) 等强度原理 B) 合理力流原理 C) 变形协调原理 D) 任务分配原理 E ）自补偿原理 8. 图示平面问题，满足（ ）。
x
x
O
y A B u=0v=0（a ）
B
y A A
v=0
（b ）
O
x
O
x
ｖ=0
y
B C
D
A) 对称性条件 B) 反对称性条件
b）图和
A) 综合创造原理B) 分离创造原理C) 移植创造原理
D) 物场分析原理E) 还原创造原理F) 价值优化原理
二．判断题：（正确：T；错误：F，各2分，共20分）
1. 机械产品的方案设计阶段就是要完成产品的原理方案设计。
（）
2. 一个机械系统必须由动力系统、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。
（）
3. 机械设计学强调从功能的观点来看机器的组成，因为这更有利于和设计过程中的工作特点相协调。
（）
4. 总体布局设计一般先布置动力系统和传动系统，然后再布置执行系统等。
（）
5. 在设计机械时，一般需预先给定机械的工作载荷。
该工作载荷可以由设计者自行确定，也可以由需求方提供。
（）
6. 执行构件的作用是传递和变换运动和动力。
（）
7. 三角形单元和矩形单元的每个节点均有两个位移自由度。
（）
8. 结构离散化就是将复杂结构划分成通过节点相连的若干个单元。
（）
9. 设计变量的个数即为设计空间的维数。
（）
10. 并联系统的可靠度是各单元可靠度之和。
（）
三．简答题（各6分，共36分）
1. 机械设计具有哪些特点？
2. 进行原理方案构思时常用哪些方法？
3. 图示两种传动方案，假设各零件的参数和制造精度完全相同，试分析哪一种布局比较合理，说明理由。
（a）齿轮–蜗杆传动减速（b）蜗杆–齿轮减速传动
题3图两种减速方案
4. 机构运动循环图有哪三种表达形式？试绘图说明。
5. 常用的机械结构设计原理有哪些？
6．说明应用有限元法解题的一般过程。
四、某厂生产一个容积为8000cm 3的平底、无盖的圆柱形容器，要求设计此容器消耗原材料最少。
（1）试建立该优化问题的数学模型。
（9分） （2）试构造求解该优化数学模型的惩罚函数。
（5分）
五、若在5==n m 的串－并联系统与并－串联系统中，单元可靠度均为()75.0=t R ，试分别求出这两个系统的可靠度。
（10分）。