现代机械设计方法及应用

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：minF(X)=(x1-6)2+(x2-2)2

s．t． 0．5x1+x2≤4

3x1+x2≤9 x1+x2≥1 x1≥0, x2≥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：

Y>0安全状态；Y<0安全状态；Y=0极限状态

f (Y)

f (s)

f (r)

强度r与应力s的差可用一个多元随机函数Y=r-s=f (x1,x2,…,xn)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：

R?p (Y?0)? f(Y) dY

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-

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：minF(X)=(x1-6)2+(x2-2)2

s．t． 0．5x1+x2≤4

3x1+x2≤9 x1+x2≥1 x1≥0, x2≥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：

Y>0安全状态；Y<0安全状态；Y=0极限状态

f (Y)

f (s)

f (r)

强度r与应力s的差可用一个多元随机函数Y=r-s=f (x1,x2,…,xn)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：

R?p (Y?0)? f(Y) dY

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-

现代机械设计论述题

参赛选手：****

5.

谢友柏院士这几年一直倡导“设计科学”的概念，试述设计

科学之我见

人类社会的发展本质上是设计科学所成就，人类走出自在的每一步都是设计实践的成就——人化环境建设的实现。20世纪末，人类进入知识经济时代，创新力已然让位于计算力与设计力，世界进入计算力竞争与设计力竞争的新的发展阶段。人类社会已经从自在发展到了高度的自为，也必将越来越多地赢得发展的自由。人类的自为壮大着人工科学——设计科学的高度发展。让设计驱动创新，让设计引领可持续发展社会的建设，让设计助力和谐社会发展。所谓的后科学社会（post-scientific society）并非科学的终结，而是以形式科学、解释科学为主的近现代科学走过／到其科学生命周期的拐点，迎来了新的科学——设计科学发展的时代。

从科学的分类学讲，“设计科学（design science）”是相对于“形式科学（formal science）”、“解释（经验）性科学（experimental science）”而言的。形式科学解决的是高度抽象的问题，如哲学、逻辑学、数学、语言学、伦理学等，一般可以形成公理化体系。解释性科学也称为实证科学，是探索事物规律性的科学，典型如物理、化学、

第一部分 课程内容总结 ................................................................................................... 3 第一章 绪论 .................................................................................................................... 4

1.1现代设计 ............................................................................................................. 4

1.1.1设计及其内涵............................................................................................. 4 1.1.2设计发展的基本阶段 ...............................................

1. 下图为某零件的许用极限应力图，A’G’C为疲劳极限曲线，M为工作应力点，下列3种情况下的极限应力点分别为：

1）应力比r为常数时，（ ）点。 2）?m为常数时，（ ）点。 3）?min为常数时，（ ）点。

2.如一零件的应力比r=0.6，?a =80MPa，则此时的?m=（ ），?nim=（ ），?xa。 m=（ ）

3.某零件的?s =500MPa，??1 =220MPa，工作应力?m =300MPa，?a =100MPa，工作点位于塑性安全区，则该零件的安全系数为： A.1.78 B.5.0 C.1.25 D.1.67

4.某受稳定弯曲变应力作用的轴类零件，最大工作应力?max =400MPa，最小工作应力?min =-100MPa。已知材料的对称循环疲劳极限??1 =450MPa，脉动循环疲劳极限?0 =700MPa，屈服极限为?s =800MPa。 1）试绘出材料的极限应力图。

2）在极限应力图中表明工作应力点M，以及极限应力点M1。 3）说明该零件可能的失效形式。

题一、图示为一气缸螺栓联接预紧时的受力—变形图。当螺栓再承受F=1000~2000N的工作

一、填空题及选择填空题（27分，每空1分）

1．当动压润滑条件不具备，且边界膜遭破坏时，就会出现 、 和 同时存在的现象，这种摩擦状态称为 。 2. 一公称直径为d=16mm的螺纹副，螺纹头数n=2,螺距p=4mm, 螺 纹中径d2=D2=14mm,牙侧角β=15o,螺纹副材料的当量摩擦系数 f ′ =0.08~0.10, 经计算该螺纹副 自锁性要求。 a. 满足 b. 不满足

3. 导向平键连接的主要失效形式是 ，设计时通过 限制 来进行耐磨性计算；半圆键的缺点 是 ，所以主要适用于轴端。

4. 作为标准普通V带工作面的两侧面夹角为φ=40o，相应的V带轮 轮槽的两侧面夹角则 。 a.大于40o b.小于40o c. 等于40o。

5. 传动带所能传递的最大有效圆周力Fmax与 、 、 等因素有关，它们的值越大，Fmax就越大。 当传递的外载荷超过

1．在疲劳曲线上，以循环基数N0为界分为两个区：当N≥N0时，为（ 无限寿命区 ）区；当N＜N0时，为（ 有限寿命区 ）区。

2．刚度是指机械零件在载荷作用下抵抗（ 弹性变形 ）的能力。零件材料的弹性模量越小，其刚度就越（ 小 ）。

3．润滑油的（ 油 ）性越好，则其产生边界膜的能力就越强；（ 粘度 ）越大，则其内摩擦阻力就越大。

4．为改善润滑油在某些方面的性能，在润滑油中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为（ 添加剂 ）。

5．正是由于（ 弹性滑动 ）现象，使带传动的传动比不准确。带传动的主要失效形式为（ 打滑 ）和（ 带的疲劳破坏 ）。

6．蜗杆传动的主要缺点是齿面间的（ 相对滑动速度 ）很大，因此导致传动的（ 效率 ）较低、温升较高。

7．链传动水平布置时，最好（ 紧边 ）边在上，（ 松边 ）在下。

8．设计中，应根据被联接轴的转速、（ 转矩 ）和（ 直径 ）选择联轴器的型号。

9．径向滑动轴承的半径间隙与轴颈半径之比称为（ 相对间隙 ）；而（ 偏心距 ）与（ 半径间隙 ）之比称为偏心率?。

10．对于普通平键，考虑到载荷分布的不均匀性，双键联接的强度按（ 1.5 ）个键计算。 1．当所受轴向载荷通过（ 螺栓组形心 ）时，

机械设计（一）试题1

1-1．是非题：（对的用“√”表示，错的用“×”表示。）每小题1分，共10分。 1．变应力不一定只由变载荷产生。 （ ）

2．增大零件过渡曲线的圆角半径可以减少应力集中。 （ ）

3．减少螺栓和螺母的螺距变化差可以改善螺纹牙间的载荷分配不均的程度。 （ ） 4．被联接件是锻件或铸件时，可将安装螺栓处加工成小凸台或沉头座，其目的是易拧紧。（ ）

5．与渐开线花键相比，矩形花键的强度低，且对中性差。 （ ） 6．切向键联接是靠工作面上的挤压力和轴与轮毂之间的摩擦力来传递转矩。 （ ） 7．为了使普通V带和带轮的工作槽面相互紧贴，应使带轮的轮槽角与带的楔角相等。 （ ） 8．带传动中打滑和弹性滑动都会引起带传动的失效，只要设计合理，都可以避免。 （ ） 9．齿轮传动中，经过热处理的齿面称为硬齿面，而未经热处理的齿面称为软齿面。 （ ） 10．影响齿轮动载荷系数Kv大小的主要因

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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 得分 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 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 B ）。

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（ ABD ）。

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（ BCE ）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，（ B ）在形式上比较简单、直观，可

《机械设计》

一、选择填空

1. 当被联接件之一的厚度较大，且零件需要经常拆卸的场合，应采用 。

(a)普通螺栓联接；(b)螺钉联接；(c)双头螺柱联接；(d) 紧定螺钉联接。

1 2. 用公式T?hl?d?p验算平键联接的挤压强度时，许用挤压应力[?p]应按 的材料确

4??定。

(a)键；(b) 轴；(c) 轮毂；(d) 键、轴、轮毂中的弱者。

3.齿轮传动中，轮齿的齿面点蚀通常首先发生在 表面。 (a) 齿顶顶部；(b) 靠近节线的齿顶；(c) 靠近节线的齿根；(d) 齿根根部。

4. 以Z表示齿轮的齿数，在查取齿形系数YFa时，斜齿轮按ZV = 查取；锥齿轮按ZV = 查取。

(a) Z/cos?；(b) Z/cos2?；(c) Z/cos3?；(d ) Z/cos?；(e)Z/cos2?；(f)Z/cos3?。 5. 直齿圆锥齿轮传动强度计算一般按 的当量园柱齿轮传动进行。

(a) 大端；(b) 距大端0.4b处；(c) 齿宽中点处；(d) 小端。

6. 两轴交错角为900的阿基米德蜗杆传动，在 上蜗杆与蜗轮