机械设计学

《机械设计学》总复习一、填空题1．机械设计学的学科由功能原理设计、实用化设计和商品化设计三大部分组成。2．任何一台机器都是由原动机、传动机、工作机和控制器四部分组成。3．机械的功能原理基本上可以分为动作功能和工艺功能两大类。4．求解工艺功能很有效的求解思路是运用物场分析法。5．按照所传递的能量流动路线将机械传动系统分为单流传动、分流传动、汇流传动和混流传动。6.机械传动链的类型分为外联传动链和内联传动链。7.机械零件在机械结构中的基本功能是承担载荷和传递运动和动力。8．零件的相关关系分为直接相关关系和间接相关关系。9．零件的结构要素分为工作要素和连接要素。10.机械结构设计中常用的设计原理有等强原理、变形协调原理、自助原理、稳定性原理和任务分配原理。11、结构设计中引起精度问题的误差来源有原始误差、原理误差、工作误差和回程误差。12.机械结构方案设计中一般应遵循简单、明确和安全可靠原则。13.一切传热的共性是：只有存在温度差时才可能发生传热过程，通常温差越大，传热过程越强烈。14.运动循环图可以清楚地了解各执行机构在完成总功能中的作用和次序。15.人机工程学主要研究人、机器和环境所组成系统的三要素及其相互关系。16.整机总体参数的确定方法有理论计算法、经验公式法、相似类比法和实验法。二、判断题1.顾客购买的不是产品本身，而是产品所具有的功能。（T）2.对于单流传动，传动级数越多，传动效率就越高。（F）3.功能原理设计的主要工作内容是构思能实现功能目标的新的解法原理。（T）4.关键技术就是核心技术。（F）5.如果齿轮轴结构相同，轴的跨距及支持情况相同，轴的直径相同，则空心轴比实心轴的刚度大。（F）6.对于轴类零件，材料分布距离轴心线越近，则承担载荷的贡献越小。（T）7.不同材料的线膨胀系数相同。（F）8.通常材料的温度上升，线膨胀系数减小。（F）9.低熔点金属比高熔点金属有更大的线膨胀系数。（T）10.工程塑料的线膨胀系数比金属材料高很多。（T）11.了将零件的相对膨胀减至最小，应尽量使温度相等或者选择有不同膨胀系数的材料。（F）12.在同一等温线图中，等温线密集区温度梯度越小，则等温线稀疏区温度梯度较大。（F）13.减小机器噪声的本质在于控制机器的振动。（T）14.静态施力愈大，肌肉内部压力愈大，血流量愈小，则肌肉越易疲劳。（T）15.在截面积相同的情况下，分布在远离中性轴位置的材料越多，则梁的强度和刚度都显著提高。（T）三、简答题1．试分别举例说明日常生活中那些机械产品能够实现简单动作功能、复杂动作功能和工艺功能。答:简单动作功能:拉链，圆珠笔的伸缩双动功能，魔方。复杂动作功能:硬币机的卷边功能是采用一组六杆机构，硬币计数包卷机驱动工作头的执行机构和传动机构。工艺功能:犁，刮削器，绞肉机，水刀切割，切碎机。2．家用缝纫机的矩形轨迹生成机构和矩形轨迹生成的控制机构分别可以通过那些机构来实现。答:矩形轨迹生成机构:四杆低副机构，全铰链五杆机构，全铰链四杆机构，用带有高副的四杆机构，用椭圆轨迹代替矩形轨迹。矩形轨迹生成的控制机构:凸轮机构，四连杆铰链机构，多杆铰链机构。3．简单举例说明怎样才能创造出新的机械运动系统。答:改变机构中的某些尺寸参数，使机构出现一种新的功能。运用机构的串联组合，改变机构的运动特性。运用机构的并联组合，得到某种特殊的运动规律或轨迹。13.选择机构类型和拟定机构简图应该注意哪些问题？答:①使机构最简单，传动链最短。②使机构具备有利的传力条件。③使机构有尽可能好的动力性能。④使机器操纵方便，调整容易，安全耐用。14.机构能实现那些动作功能？答:利用机构实现运动形式或运动规律变换的动作功能。利用机构实现开关，联锁和检测等动作功能。利用机构实现程序控制或手动控制的功能。16.如何提高产品的价值？17.分别对千斤顶、金属切削机床进行功能分析。答:千斤顶的基本功能:支撑和顶起重物。其辅助功能:动力和传动功能，千斤顶的升降定位功能，自锁功能。金属切削机床的基本功能:对金属材料进行切削。其辅助功能:动力和传动功能，实现刀具进给运动的功能，刀具装夹功能，工件装夹功能，冷却液开停功能和排屑功能。18.机械结构设计中常用的设计原理有哪些？答:等强原理，变形协调原理，自助原理，稳定性原理，任务分配原理。五、简述题1.试对家用缝纫机或者点钞机作功能分析。一、填空（20分，每空1分）1．任何一台机器，除具有为实现总功能的主要功能外，同时还存在很多低一层次的，起支持和保证的功能，称为辅助功能。2．对设计要求而言，直接关系到产品功能、性能、技术经济指标所提出的要求为主要设计要求；间接关系到产品质量所提出的要求是其它设计要求。3．疲劳破坏必须经历一定的载荷循环次数；零件在整个疲劳过程中不出现宏观塑性变形，而发生瞬间的脆性断裂。4．可靠性设计法认为作用在零部件上的应力和零部件的强度都不是定值，而是随机变量，在数学上必须用分布函数来描述。应力分布和强度分布的干涉部分在性质上表示零件的失效概率。5．在人体运动过程中，肌肉施力产生两种效应：①动态肌肉效应；②静态肌肉效应。6．在造型设计的三要素中，功能基础体现了产品的实用性，物质技术基础体现了产品的技术性，而艺术形象则体现了产品的艺术性。7．产品性能的适用性变化可从三个方面考虑：①适用性改变；②开发新用途；③增添附加功能，拓宽使用面。8．对单件或小批生产的机械产品，常常进行样机试验，而对于转入成批生产的机械产品，则需进行综合性能检测试验。二、简答（40分，每题8分）1．关键技术功能的求解思路是什么？能否直接给出解法？试举例说明。参考答案：从分析技术矛盾到构思出解法原理的过程，是求解关键技术功能的原理解法的一般规律，即技术矛盾分析法并不能直接给出解法，而是帮助人们找出解决问题的途径。如，在数控机床发展的初期，为了实现工作台的精密定位和精密进给，必须使传动丝杠和工作台导轨的摩擦阻力尽量小，于是滚珠丝杠和静压导轨成了关键技术。2．试述结构方案设计中的直接安全技术、间接安全技术和提示性安全技术（定义和应用举例）。参考答案：在结构中直接满足安全要求，使用中不存在危险性的称为直接安全技术。如基于有限损坏的易于剪断的安全销和采用冗余配置的备用发电机等；通过采用防护系统或保护装置来保证安全的称为间接安全技术。如机床中的安全离合器、液压系统的安全阀等；既不能直接保证安全可靠，又没有保护或防护措施，仅能在发生危险之前进行预报和报警的，称为提示性安全技术。如声、光报警等。3．举例说明结构件的三种主要功用。参考答案：①承受载荷。机床的主轴箱除了承受装在其中的零件的重力外，还要称呼艘被加工件的重力、夹紧力和切削力等；②传递运动和动力。牛头刨床的摆杆就是把运动和动力传给滑枕，以便使刨刀实现直线往复运动并切下金属；③保持有关零部件之间的相对位置或运动轨迹关系。车床主轴箱和床身之间有严格的相对位置关系，即主轴中心线与床身上的导轨平行，保证沿导轨移动的刀架上所装刀具的尖端走出与主轴轴线相平行的轨迹，以车削出准确的圆柱体。4．说明预应力工字梁同时包含的弹性强化（预应力和工作应力？）和自平衡原理（初始效应和辅助效应？）。参考答案：预应力工字梁装有螺纹拉杆，通过拉杆两端的螺纹将其拉紧，使工字梁产生一个与工作时相反的预应力，即上半部受拉，下半部受压。当梁工作时，工作载荷所产生的应力恰与预应力相反，故可部分地被抵消掉，从而显著地降低梁的最大应力，也减少受力变形。此为弹性强化原理的应用。从自平衡原理来说，拉杆拉紧产生的预应力是初始效应，工作载荷所产生的应力为辅助效应，从而正常载荷下的辅助效应同初始效应相反并达到部分平衡状态。5．是否可以说，只要产品的功能强，就一定价值高？为什么？参考答案：不可以说，只要产品的功能强，就一定价值高。因为价值是产品功能与成本、社会效益与经济效益的综合反映，通常定义为产品的功能与实现该功能所耗成本的比值，即V=F/C。显然，若得到的产品功能大，投入的寿命周期费用少，则产品的价值就高；若产品的功能相同而成本不同，则成本低的产品价值高；若成本相同，则功能大的产品价值高。三、（10分）试用“黑箱”描述家用鼓风式蒸汽电熨斗的功能，并画出功能结构图。参考答案：四、（10分）对“垂直引上法”和“浮法”两种平板玻璃制造方法，试据物——场分析原理分别说明其优缺点，并列举它们的主体、客体和场（画图表示相互关系）。参考答案：“垂直引上法”是把半流体的玻璃从熔池中不断向上引，开始时通过轧辊控制厚度，以后边向上引边凝固。这种方法中，主体S1为重力，玻璃S2是客体，场F是重力场。由于重力提供的力场效果不好，所以制造出的玻璃表面总是有波纹且厚度不均。“浮法”是让液态玻璃漂浮在低熔点金属的液面上，边向前流动边凝固。浮法工艺补充了低熔点合金的液面作为主体S1，又利用该合金液体的表面张力作为一种特殊的力场F，既浮起了玻璃S2又使玻璃表面保持水平、光滑和均匀。分档控制加热能量转换风扇旋转操作指令~220V未加热空气、水热风蒸汽噪声、发热显示家用电熨斗操作指令S~220VEM未加热空气、水S显示显示显示显示显示M，热风蒸汽噪声、发热