现代机械设计方法答案

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、

学习中心： 院校学号： 姓名

东 北 大 学 继 续 教 育 学 院

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

（一）

6.紧键联接与松键连联接的主要区别在于：前者安装后，键与键槽之间就存在有（C）。 (A) 压紧力 (B) 轴向力 (C) 摩擦力

7.链“B18X80”的含义是（B型键宽度b=18mm，长度L=80mm）。

8.螺纹联接是指（利用螺纹零件把需要固定在一起的零件固连起来),螺旋传动是指（利用螺纹零件实现回转运动转换成直线运动）。

9.螺纹的公称直径是指它的（外径），螺纹“M12X1.5”的含义为（细牙螺纹外径12mm，螺距1.5）。

10.采用螺纹联接时，若被联接件总厚度较大，切材料较软，在需要经常装卸的情况下,宜采用(B),用于薄壁零件联接的螺纹，宜采用（D）。

(A) 螺栓联接 (B) 双头螺栓联接 (C) 螺钉联接 (D) 三角形细牙螺纹

11.某调整螺纹，采用双头粗牙螺纹，螺距为3mm，为使螺母相对螺杆沿轴向移动12mm，则螺杆应转（2）圈。

12.国标规定，三角带有（Y Z A B C D E）七种类型，代号‘B2240’表示（B型基准长度2240mm）。

13.带传动的主动轮直径d1=180mm，转速n1=940r/min，从动轮的直径为d2=710，转速n2=233r/min,则其弹性滑动系数ε

第三章 机械零件的疲劳强度设计

1，机械零件的疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？

答：a安全-寿命设计：在规定的工作期间内，不允许零件出现疲劳裂纹，一旦出现，即认为失效。b破损-安全计算：允许零件存在裂纹并缓慢扩展，但须保证在规定的工作周期内，仍能安全可靠地工作。

2,机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

答：第一阶段是零件表面上应力较大处的材料发生剪切滑移，产生初始裂纹，形成疲劳源，可以有多个或数个；第二阶段是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲劳断裂。

4 什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？ 答：应力循环基数（No），即在疲劳试验曲线上对应于接触强度极限的应力循环次数。一般碳钢：10*6—10*7 高硬度合金钢：10X10*7—25X10*7.

5按疲劳曲线（σ—N）设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N<10*4时，（σ—N）曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？

答：在循环特征r下的变应力，经过N次循环后，材料不发生破坏。不适用。疲劳极限较高，接近屈服极限，几乎与循环次数的变化无关。一般可按照静应力强度计算。

7 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？

答：1）应力集中，零

《机械设计基础》作业答案

第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1

1－2

1－3

1－4

1－5

自由度为：

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?7?(2?9?1?0)?1?21?19?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?1 ?11－6

自由度为

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?9?(2?12?1?0)?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?8?2?11?1?24?22?1?11－10

自由度为：

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?10?(2?14?1?2?2)?1?30?28?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?1?2?27?24?2?11－11

F?3n?2PL?PH?3?4?2?4?2 ?21－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

?1?P14P13??3?P34P13

?1P34P134?? ?3P14P131

1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设?1?10rad/s，求构件3的速度v3。

v3?vP13??1P14P13?10?200?2000mm/s

1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持

第三章 机械零件的疲劳强度设计

1，机械零件的疲劳强度的计算方法有哪两种？其计算准则各是什么？

答：a安全-寿命设计：在规定的工作期间内，不允许零件出现疲劳裂纹，一旦出现，即认为失效。b破损-安全计算：允许零件存在裂纹并缓慢扩展，但须保证在规定的工作周期内，仍能安全可靠地工作。

2,机械零件在变应力条件下工作发生疲劳断裂而失效的过程怎样？

答：第一阶段是零件表面上应力较大处的材料发生剪切滑移，产生初始裂纹，形成疲劳源，可以有多个或数个；第二阶段是裂纹尖端在切应力下发生反复塑性变形，使裂纹扩展直至发生疲劳断裂。

4 什么是应力循环基数？一般碳钢和高硬度合金钢的循环基数是多少？ 答：应力循环基数（No），即在疲劳试验曲线上对应于接触强度极限的应力循环次数。一般碳钢：10*6—10*7 高硬度合金钢：10X10*7—25X10*7.

5按疲劳曲线（σ—N）设计零件时，适用的条件是什么？当循环次数N<10*4时，（σ—N）曲线是否适用？为什么？在这种情况下应如何处理？

答：在循环特征r下的变应力，经过N次循环后，材料不发生破坏。不适用。疲劳极限较高，接近屈服极限，几乎与循环次数的变化无关。一般可按照静应力强度计算。

7 影响机械零件疲劳强度的主要因素有哪些？提高机械零件疲劳强度的措施有哪些？

答：1）应力集中，零

《机械设计基础》作业答案

第一章 平面机构的自由度和速度分析 1－1

1－2

1－3

1－4

1－5

自由度为：

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?7?(2?9?1?0)?1?21?19?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?6?2?8?1 ?11－6

自由度为

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?9?(2?12?1?0)?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?8?2?11?1?24?22?1?11－10

自由度为：

F?3n?(2PL?PH?P')?F'?3?10?(2?14?1?2?2)?1?30?28?1?1或：

F?3n?2PL?PH?3?9?2?12?1?2?27?24?2?11－11

F?3n?2PL?PH?3?4?2?4?2 ?21－13：求出题1-13图导杆机构的全部瞬心和构件1、3的角速度比。

?1?P14P13??3?P34P13

?1P34P134?? ?3P14P131

1－14：求出题1-14图正切机构的全部瞬心。设?1?10rad/s，求构件3的速度v3。

v3?vP13??1P14P13?10?200?2000mm/s

1－15：题1-15图所示为摩擦行星传动机构，设行星轮2与构件1、4保持

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