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习题总汇一选择题 （可多选）第1章1. 以下关于设计的概念正确的是（ ）。 A) 设计是从思维到实现的过程。 B) 设计是一种思维活动。C) 设计就是创造性的劳动。D) 设计可以提供人们所需求的产品。 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. 机械设计主要应体现哪些特点（ ）。 A) 整体性 B) 系统性C) 相关性 D) 多解性E）创新性4. 在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计，属于（ ）。 A) 开发性设计B) 适应性设计C) 变型性设计 5. 在主功能的实现原理或者结构方案保持基本不变的情况下，增补或减少产品的某些功能，或局部更改某些功能的原理或结构，使产品适应特定的使用条件或者用户特殊要求所进行的设计，属于（ ）。A) 开发性设计B) 适应性设计C) 变型性设计 6. 在功能原理和结构都保持不变的情况下，变动产品部分零部件的技术性能和结构尺寸参数，扩大规格或补齐系列，以满足更大范围功能参数需要的设计，属于（ ）。A) 开发性设计B) 适应性设计C) 变型性设计 7. 机械设计的一般程序，应该是（ ）。A) 设计规划、技术设计、方案设计、施工设计B) 技术设计、设计规划、方案设计、施工设计C) 设计规划、方案设计、技术设计、施工设计D）设计规划、方案设计、施工设计、技术设计8. 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9. 机械产品的方案设计阶段，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10. 机械产品的技术设计阶段，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11. 机械产品的施工设计阶段，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答案：1. A、 D2. A、B、D3. B、D、E4. A5. B6. C7. C8. A、B9. C、D10. E11. F第2章1. 机械系统的总体设计中不包括以下哪些内容（ ）。 A) 功能原理方案设计 B) 技术可行性报告 C) 总体布局设计 D) 系统主要参数计算E）结构草图设计 2. 利用对未知系统的外部观测，分析该系统与环境之间的输入和输出，通过输入和输出的转换关系确定系统的功能、特性所需具备的工作原理与内部结构，这种方法称为（ ）。 A) 黑箱法 B) 列举法C) 移植法 D) 筛选法 3. 以现有功能类似的机械作对象，列举其优点，在新方案中保留；列举其缺点，以便避免； 列举其不足（或不同）之处，以便作必要的补充，这种方法称为（ ）。 A) 黑箱法 B) 列举法C) 移植法 D) 筛选法 4. 受其它事物（也许与本设计毫无直接关系的事物）的启迪，触发灵感，运用联想将其原理合理地应用到自己的设计上，这种方法称为（ ）。 A) 黑箱法 B) 列举法C) 移植法 D) 筛选法 5. 将有可能实现该功能要求的工作原理、工艺动作及实现该运动的基本机构和组合机构尽可能按层次罗列出来，进行排列组合；再按可行性、先进性、方便性、经济性逐个分析审查，淘汰不适合的。这种设计方法称为（ ）。 A) 黑箱法 B) 列举法C) 移植法 D) 筛选法 6. 机械设计学强调（ ）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。 A) 从机构学的观点B) 从结构学的观点C) 从专业的角度D) 从功能的观点7. 机械产品的功能指一个机械系统所具有的应用特性，它包括产品的（ ）。A) 用途B) 能力C) 性能D) 功用8. 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9. 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10. 利用形态学矩阵进行功能原理设计具有以下中的哪些特点？（ ）A) 能得到所有的方案解B) 能得到具体的设计方案C) 所得到的解具有形式化的性质D）所得到的解皆为可行解11. 功能原理设计的结果可以用（ ）表达出来。A) 装配图B) 示意图C) 总体布局图D）零件图12. 系统总体布局的一般过程为以下哪一种？（ ）A) 执行系统、传动系统、操纵系统及支承形式B) 传动系统、执行系统、操纵系统及支承形式C) 操纵系统、传动系统、执行系统及支承形式D）操纵系统、执行系统、传动系统及支承形式E）执行系统、操纵系统、传动系统及支承形式13. 布置传动系统时，一般把转变运动形式的机构（如凸轮机构、连杆机构等）布置在传动链的（ ），与执行机构靠近，这样安排可使传动链简单，且可减小传动系统的惯性冲击。A) 低速端B) 高速端14. 布置传动系统时，一般把带传动安排在传动链的（ ），由于在传递同样大小功率时，转速高则转矩小，传动带所受拉力减小，外廓尺寸也随之减小，对减小带传动的弹性滑动和速度损失及提高传动带的寿命均有利A) 低速端B) 高速端15. 链传动在高速时产生的振动、冲击及噪声较大，因此在布置传动系统时，宜布置在（ ）。A) 低速级B) 高速级16. 操纵系统基本设计问题是（ ）以及（ ）等问题。A）人工操作方面的问题B）人与机器之间的分工问题C）人与机器相互交流的问题D）机器的工作效率问题17. 动力机的容量通常是指其（ ）的大小。A）转矩B）功率C）转速D）传动比18. 对野外工作的机械及移动式机械，其动力机一般不选择（ ）。A）电动机B）内燃机C）液压马达D）气动马达19. 室内工作的机械选择（ ）作为动力机不太合适。A）电动机B）内燃机C）液压马达D）气动马达20. 反抗性转矩负载特性的作用方向（ ）随转动方向的改变而变化的。位能性恒转矩负载的作用方向（ ）转动方向而变。A）不随B）随21. 在功率较大并要求调速范围较宽的机械上，一般选用（ ）。A）交流电动机B）直流电动机C）控制用电动机22. 图示三种电动机的工作制，分别对应哪一种？a) ( ) ； b) （ ）；c）（ ） A）短时工作制B）断续周期性工作制C）连续工作制23. 内燃机有两类性能指标：一类是（ ），它是以内燃机实际输出的有效功率为计算基准的性能指标；另一类是（ ），它是以气缸内工质对活塞作功所发出的指示功率为计算基准的性能指标。A）有效性能指标B）指示性能指标24. 在内燃机铭牌上规定的功率称为（ ）A）有效功率B）标定功率C）升功率25. 内燃机的实际输出功率称为（ ）A）有效功率B）标定功率C）升功率26. 内燃机每升气缸工作容积所发出的有效功率称为（ ）A）有效功率B）标定功率C）升功率答案：1. B、E2. A3. B4. C5. D6. D7. A、B、C、D8. B、C、E9-1. B9-2. A10. A、D11. B12. A13. A14. B15. A16. B、C17. B18. A19. B20-1. B20-2. A21. B22-a. C22-b. A22-c. B 23-1. A23-2. B24. B25. A26. C第3章1. 执行系统中直接完成工作任务的零部件是（ ）。A. 执行构件B. 执行机构2. （ ）执行系统，要求执行系统能克服较大的生产阻力，做一定的功，因此对执行系统中各构件的强度、刚度有严格要求，但对运动精度无特殊要求。A. 动作型B. 动力型C. 动作动力型3. （ ）执行系统，要求执行系统实现预期精度的动作（位移、速度、加速度等），而对执行系统中各构件的强度、刚度无特殊要求。A. 动作型B. 动力型C. 动作动力型4. （ ）执行系统，要求执行系统既能实现预期精度的动作，又要克服较大的生产阻力，做一定的功。A. 动作型B. 动力型C. 动作动力型5. （ ）执行系统，在进行设计师必须进行工作分析，必要时循环图的设计。A. 单一型B. 相互独立型C. 相互联系型答案：1. A2. B3. A4. C5. C第4章1.（ ）的作用是改变动力机的输出转速和转矩以适应执行机构的需要。 A) 变速装置B) 起停和换向装置C) 制动装置D) 安全保护装置2. （ ）的作用是用来控制执行机构的起动、停车以及改变运动方向。A) 变速装置B) 起停和换向装置C) 制动装置D) 安全保护装置3. （ ）的作用是使执行机构的运动能够迅速停止。A) 变速装置B) 起停和换向装置C) 制动装置D)安全保护装置4. （ ）的作用是避免损坏传动机构。A) 变速装置B) 起停和换向装置C) 制动装置D)安全保护装置答案：1. A2. B3. C 4. D 第5章1. 以下的结构设计中，哪些结构比较合理？（ ）。A) B) C) D) 2. 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3. 考虑力流的合理性时，以下的结构设计中（ ）比较好。A) B) 4. 考虑轴的强度时，以下的结构设计中（ ）比较好。A) B) 5. 图示的偏心夹紧装置设计应用了结构设计中的（ ）。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6. 考虑到强度问题时，（ ）图的设计比较合理。A) (a)B) (b)C) (c)7. 考虑到加工工艺性时，（ ）图的设计比较合理。A) (a)B) (b)C) (c)8. 以下的结构设计中，哪些结构比较合理？（ ）。A) B) 9. 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10. 从防腐蚀的角度出发，（ ）图的设计比较合理。A) B) C) D) E）答案：1. A、D2. B3. B4. A5. E6. C7. B8. B9. C10. B、C、D第6章1. 平面应力问题的几何和受力特点是（ ）。 A) 薄板问题、应力是平面的。 B) 薄板问题、应变是平面的。C) 坝体问题、应力是平面的。D) 坝体问题、应变是平面的。 2. 平面应力变问题的几何和受力特点是（ ）。 A) 薄板问题、应力是平面的。 B) 薄板问题、应变是平面的。C) 坝体问题、应力是平面的。D) 坝体问题、应变是平面的。 3. 平面梁单元的每个节点有（ ）个自由度。 A) 1 B) 3C) 64. 平面单元每个节点有（ ）个自由度。 A) 2B) 3C) 5 5.平面薄板单元每个节点有（ ）个自由度。A) 2B) 3C) 5 6. 薄板单元相当于平面单元和薄板弯曲单元的总和，每个节点有（ ）个自由度。A) 2B) 3C) 5 7. 多面体单元的每个节点有（ ）个位移自由度。A) 1B) 2C) 38. 如下4种三维刚架的约束支座，哪一种是不合理的（ ）。 A) aB) bC) cD) d9. 图示平面问题，满足（ ）。A) 对称性条件B) 反对称性条件10. 图示平面问题，满足（ ）。A) 对称性条件B) 反对称性条件11. 欲对实心结构进行有限元分析，可选用如下哪种单元？（ ）A) 平面单元B) 多面体单元C) 薄板单元12. 对（a）图所示的轴对称模型进行有限元分析时，必须施加约束支座以消除刚体位移。下面的（b）图和（c）中哪种约束是错误的？（ ）A) （b）图B) （c）图答案：1. A2. D3. B4. A5. B6. C7. C8. D9. A10. B11. B12. B第7章1. 机械产品设计中，需要设计确定的参数称为（ ）。 A) 目标函数 B) 设计变量C) 约束条件 2. 设计问题中所要追求的最优指标与需要确定的参数之间的函数关系称为（ ）。 A) 目标函数 B) 设计变量C) 约束条件 3. 优化问题中对设计变量取值的各种限制称为（ ）。A) 目标函数 B) 设计变量C) 约束条件 4. 图中由各种约束条件所包围的区域D称为（ ）。 A) 设计空间B) 设计维数C) 设计可行域 5. 上图中的x1点为（ ），x2点为（ ），x3点为（ ）。A) 可行设计点B) 非可行设计点C) 极限设计点 6. 梯度法的基本迭代公式是下面的哪一个？（ ）A) B) C) D） 7. 牛顿法的基本迭代公式是下面的哪一个？（ ）A) B) C) D） 8. 阻尼牛顿法的基本迭代公式是下面的哪一个？（ ）A) B) C) D） 9. 变尺度法的基本迭代公式是下面的哪一个？（ ）A) B) C) D） 10. 以下优化方法中，那些方法不需要对函数求导？（可多选）（ ）A) 最速下降法B) 阻尼牛顿法C）变尺度法D) Powell法E）坐标轮换法11. 求解变量数较多的无约束优化问题，采用下面的那种优化方法比较合适？（ ）A) 最速下降法B) 阻尼牛顿法C）变尺度法D) Powell法E）外点惩罚函数法F) 内点惩罚函数法G）混合惩罚函数法12. 求解只带有不等式约束的优化问题，采用下面的那种优化方法比较合适？（ ）A) 最速下降法B) 阻尼牛顿法C）变尺度法D) Powell法E）外点惩罚函数法F) 内点惩罚函数法G）混合惩罚函数法13. 求解只带有等式约束的优化问题，采用下面的那种优化方法比较合适？（ ）A) 最速下降法B) 阻尼牛顿法C）变尺度法D) Powell法E）外点惩罚函数法F) 内点惩罚函数法G）混合惩罚函数法答案：1. A2. D3. C4. C5. A、B、C6. A7. B8. C9. D10. D、E11. C 12. F13. E第8章1. 某批电子器件1000个，开始工作至100h内有50个损坏，工作至200h内有150个损坏，求该批电子器件工作到200h的可靠度。（ ）A) 950/1000B) 900/1000C) 850/1000D) 其它2. 可靠度R(t)与不可靠度F(t)之间的关系通常是（ ）A) R(t) + F(t) = 1B) R(t) F(t) = 1C) R(t)F(t) = 13. 已知某零件的失效时间随机变量服从指数分布，其故障率是510-4/小时，那么在工作时间100小时的可靠度水平是：（ ）A) 0.05 B) 0.85C) 0.954. 零件的失效时间随机变量服从指数分布，其故障率为510-4/小时。要求的可靠度为0.95时，问对用户承诺的保用时间应多少小时？（ ）A) 1000（小时）B) 100（小时）C) 10（小时）5. 某种产品的寿命T服从参数为l 的指数分布，其平均寿命为200小时，则连续工作10小时的可靠度R (10)为（ ）。A)0.95B)0.85C)0.75D)0.656. 设有100个三极管，在头50个小时内无一个失效，在5051小时内失效1个，则这种三极管在50小时时的失效率为（ ）。A）0.25/hB）0.02/hC）0.15/hD)0.01/h7. 设某种设备的寿命T服从指数分布，其失效率l 为10-4/h，则可靠度为0.90时的工作寿命为（ ）。A)1000hB)1054hC)1200hD)1500h答案：1. C2. A3. C4. B5. A6. D7. B第9章1. 将研究对象的各个部分、各个方面和各种因素联系起来加以考虑，从整体上把握事物的本质和规律，从而寻求新的创造的原理是（ ）。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2. （ ）是把某一创造对象进行科学的分解或离散，使主要问题从复杂现象中暴露出来，从而理清创造者的思路，便于人们抓住主要矛盾或寻求某种设计特色。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3. 吸取、借用某一领域的科学技术成果，引用或渗透到其他领域，用以变革或改进已有事物或开发新产品，这是应用了（ ）。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4. 创造者回到“创造原点”进行创新思考的一种创造模式是（ E ）。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5. （ F ）可以通过分析产品的功能与成本的相对关系，以最低的费用提供用户所需要的功能。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6. 借助信息反馈，反复征求专家书面意见来获得新的创意的创新技法称为（ ）。A)智力激励法 B)书面集智法 C)函询集智法7. （ ）要遵循自由思考原则、延迟评判原则、以量求质原则、综合改善原则。A)智力激励法 B)书面集智法 C)函询集智法8. 比较分析两个对象之间某些相同或相似之点，从而认识事物或解决问题的方法称为（ ）。A)联想法B) 类比法C)仿生法D)综摄法9. 提问能促使人们思考，设计产品时主动提出一系列问题，从而激发人们产生大量的思考，有可能产生新的设想或创意。这种创新技法属于（ ）。A) 设问探求法B) 缺点列举法C) 希望点列举法D) 特性列举法10. ( ) 是比较分析两个对象之间某些相同或相似之点，从而认识事物或解决问题的方法。A) 联想法B) 类比法C) 仿生法11. 将新技术、新工艺、新原理应用到各种可能应用的领域，这样的创新技法属于（ ）。A)系统分析法B) 联想类比法C) 转向创新法D) 组合创新法答案：1. A2. B3. C 4. E5. F 6. C7. A8. B9. A10. B11. D二判断题：（正确：T；错误：F） 第1章1. 机械设计过程就是绘制机械产品图纸的过程。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. 一个机械系统可能有多个不同的动力、执行或其他系统。4. 设计要体现时代性和创造性，因此机械产品的设计都是开发性设计。5. 开发性设计、适应性设计和变形性设计均属于创新性设计。6. 机械产品的设计原则就是物美价廉。7. 机械设计的特点就是它的系统性和创新性。8. 机械产品的设计规划阶段应完成产品的需求分析报告和技术可行性报告。9. 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。10. 机械产品的技术设计阶段要完成全部图纸资料。11. 机械产品的施工设计阶段要完成全部图纸资料和相关的技术文件。答案：1. F2. F3. T4. F5. T6. F7. F8. T9. F10. F11. T第2章1. 机械设计的总体方案设计就是进行功能原理设计和总体布局设计。2. 机械系统方案设计中的关键内容是原理方案设计。3. 机械系统方案设计中的关键内容是总体布局和参数计算。4. 受其它事物（也许与本设计毫无直接关系的事物）的启迪，触发灵感，运用联想将其原理合理地应用到自己的设计上。这种常用的方案构思方法称为列举法。5. 利用对未知系统的外部观测，分析该系统与环境之间的输入和输出，通过输入和输出的转换关系确定系统的功能、特性所需具备的工作原理与内部结构，这种方法称为黑箱法。6. 机械设计学强调从结构学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。7. 机械设计学强调从机构学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。8. 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。9. 机械产品的功能指产品的用途。10. 机械产品的功能指一个机械系统所具有的应用特性。11. 机械产品的功能是一个抽象化的描述，它的具体表现是形形色色的机械动作。12. 明确了机械产品的设计目标，即意味着明确了机械产品的功能。13. 功能原理设计中的形态学矩阵具有全解系和形式化的特点。14. 总体布局设计就是要合理配置机器的有关零、部件在整机中的相对空间位置。 15. 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。16. 布置包括齿轮和蜗杆的两级传动系统时，对于以传递动力为主的传动系统，应优先考虑蜗杆布置在低速级的方案；对于以传递运动为主，尤其是要求传动精度较高的系统，才考虑蜗杆传动布置在高速级的方案。17. 布置操纵系统时，不应使操作人员经常处在工作最集中、操纵最频繁、容易出现故障和便于观察的部位。18. 在设计机械时，一般需预先给定机械的工作载荷。该工作载荷必须由设计者自行确定。19. 在设计机械时，一般需预先给定机械的工作载荷，该工作载荷必须由需求方提供。20. 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。21. 在设计机械时，预先设定的工作载荷在设计过程中可以改变。22. 交流电动机适用于不需要频繁起动、制动、反转以及在宽广范围内平滑调速的机械。23. 直流电动机适用于不需要频繁起动、制动、反转以及在宽广范围内平滑调速的机械。24. 内燃机的有效性能指标，是以内燃机实际输出的有效功率为计算基准的性能指标。25. 内燃机的有效性能指标，是以气缸内工质对活塞作功所发出的指示功率为计算基准的性能指标。26. 内燃机的机械效率是其有效功率与指示功率之比。答案：1. F2. T3. F4. F5. T6. F7. F8. T9. F10. T11. T 12. F13. T14. T15. F16. F17. F18. F19. F20. T21. T22. T23. F24. T25. F26. T第3章1. 执行系统由执行构件和执行机构组成，其中执行构件往往是执行机构中的一个构件。2. 执行构件的作用是传递和变换运动和动力。3. 设计执行系统时必须先设计系统的工作循坏图。4. 在执行系统设计中，需要对执行机构的运动进行分析。5. 执行系统的运动分析一定要通过建立复杂的运动方程才能进行。6. 同一机械系统中，不同执行机构的工作循环周期也不同。答案：1. T2. F3. F4. T5. F6. F第4章1. 变速装置的根本作用是改变传动系统的传动比。2. 机械传动系统的设计通常是在动力机选型和执行机构运动设计完成后进行。答案：1. F2. T第5章1. 每一个零部件都有单一固定明确的功能。2. 结构设计时应优先考虑结构件的主要功能展开设计，再尽量满足其它功能。答案：1. F2. T第6章1. 有限元法的基础是离散化。2. 有限元分析过程分为前处理和后处理两个阶段。3. 三角形单元和矩形单元的每个节点均有两个位移自由度。4. 常用的平面单元中，三角形单元采用双线性位移模式，计算精度差；矩形单元采用线性位移模式，计算精度高。5. 双线性位移模式灵活性较好，而线性位移模式则灵活性较差。6. 矩形薄板单元的计算精度比三角形薄板单元高。7. 单元刚度矩阵具有对称性，但是结构刚度矩阵不具有对称性。8. 如果一个结构在几何上具有对称性，但是载荷不对称，则无法利用对称性将问题的规模缩小。9. 应用有限元法求解复杂的实际问题，可以得到精确解。10. 应用有限元法求解复杂的实际问题，得到的不是精确解。11. 单元刚度矩阵具有对称性、奇异性和稀疏性。12. 总体刚度矩阵具有对称性、奇异性和稀疏性。13. 总体刚度矩阵具有对称性、奇异性和分块性。14. 单元刚度矩阵具有对称性、奇异性和分块性。15. 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。答案：1. T2. F3. T4. F5. F6. T7. F8. F9. F10. T11. F12. T13 . F14. T15. T第7章1. 优化设计的数学模型中，、和应是某几个或全部设计变量的线性或非线性函数，如果一个函数与任何一个设计变量无关，则应该将它删掉。2. 在建立优化设计的数学模型时，其不等式约束的个数u必须小于设计变量的维数。3. 当目标函数乘以一个正的常数，如变为，其优化结果（指设计方案）会增大倍。4. 对于不等式约束函数和等式约束函数乘以任何正常数，不会改变设计的可行域及其最优解。5. 构成一项设计方案的全部参数均为设计变量。6. 设计变量取值点的集合构成设计空间。7. 设计变量取值点的集合构成设计可行域。8. 设计变量的个数即为设计空间的维数。9. 设计可行域指设计空间中满足所有等式约束条件的空间。10. 由于最速下降法是以负梯度方向作为搜索方向，使函数值在该点附近的范围内下降最快，因此收敛最快。11. 牛顿法进行优化问题求解的过程中，其步长由海赛矩阵给出。12. 当设计变量比较多、优化问题复杂时，变尺度法被认为是优化问题中最好的求解方法之一。13. 设计变量较多时，不宜采用坐标轮换法。14. 混合惩罚函数法的惩罚因子与内点法相同，在迭代过程中递增。15. 优化设计中，设计变量的个数小于优化设计空间的维数。16. 优化设计中，设计空间的每一个点代表了一个设计方案。17. 对于约束和无约束优化设计问题，都存在设计可行域和非可行域。18. 函数的梯度方向就表示函数值下降最快的方向，梯度的反方向就是函数值增长最快的方向。19. 内点惩罚函数法的惩罚因子在迭代过程中递增。20. 外点惩罚函数法的惩罚因子在迭代过程中递增。21. 混合惩罚函数法的惩罚因子在迭代过程中递减。答案：1. T2. F3. F4. T5. F6. T7. F8. T9. F10. F11. T12. T13. T14. F15. F16. T17. F18. F19. F20. T21. T第8章1. 可修复产品的平均寿命用MTTF表示。2. 可修复产品的平均寿命用MTBF表示。3. 可靠性设计中，强度和应力都是随机变量。应力指机械零件承受的应力，强度则指制造机械零件的材料强度。4. 一个由独立单元组成的串联系统的故障率是所有单元故障率之和，单元数越多，系统故障率越高，可靠度也就越高。5. 设由n个部件组成的系统，其中任一部件不发生故障，系统即正常工作，这样的系统称为串联系统。6. 并联系统的可靠度是各单元可靠度之积。7. 并联系统的可靠度是各单元可靠度之和。8. 对较简单的单元，组成该单元零部件数量少，组装容易保证质量或故障后易于修复，可分配给较低的可靠度。9. 对较简单的单元，可分配给较高的可靠度；对较复杂的单元，则应分配较低的可靠度。10. 一个由独立单元组成的串联系统的故障率是所有单元故障率之和，单元数越多，系统故障率越高，可靠度也就越低。答案：1. F2. T3. F4. F5. F6. T7. F8. F9. T10. T第9章1. 设问探求法被称为“创造技法之母”。2. 从社会需要或个人愿望出发，通过列举希望来形成创造目标或课题的方法称为特性列举法。3. 设问探求法是一种系统搜索和程式化求解的创新技法。4. 函询集智法指的是以笔代口的默写式智力激励法。5. 按照一定的技术原理，通过将两个或多个功能元素合并，从而形成一种具有新功能的新产品、新工艺、新材料的创新方法称为组合创新法。6. 所谓仿生法，就是模仿自然界中动植物的组织结构进行创新性设计。7. 在发明创新活动中，在发明中必须采用全新的技术原理。8. 采用已有的技术并进行重新组合，同样是发明创造。答案：1. T2. F3. F4. F5. T6. F7. F8. T三名词解释与简答题第1章 1什么是设计？ 2什么是机械设计？3什么是机械系统？4. 机械系统一般由几个子系统组成？5. 机械系统具有哪些基本特性？6. 机械设计具有哪些特点？7. 机械设计按创新程度可分为哪三类？8. 在进行机械设计时应遵循哪些基本原则？9. 阐述机械设计的一般过程。10. 机械设计的学科体系是如何构成的？11. 现代设计方法较之传统设计方法具有哪些显著的特点和先进性？答案：1什么是设计？【答案】设计是为提供社会所需的产品进入市场所必要的一系列创新思维和活动。2什么是机械设计？【答案】机械设计是设计者为满足社会和人们对机械产品功能的需要，运用基础知识、专业知识、实践经验和系统工程等方法，进行设想和构思、计算和分析，最后以技术文件的形式，提供产品制造依据的全过程工作。3什么是机械系统？由若干零件、部件和装置组成的，并具有特定功能的、有确定的质量、刚度和阻尼的特定系统称为机械系统。在设计机械系统时，常把机械本身构成的系统称为内部系统，把人和环境构成的系统称为外部系统。4. 机械系统一般由几个子系统组成？【答案】较为复杂的机械系统基本上是由图1-1所示的子系统构成。图1-1 机械系统的组成（1） 动力系统 包括动力机及其配套装置，是机械系统的动力源。（2） 执行系统 包括执行机构和执行构件，它的功能主要是利用机械能来改变作业对象的性质、状态、形状和位置，或对作业进行检测度量等。总之，它是进行生产或达到其他预定要求的装置。执行系统通常处于机械系统的末端，直接与作业对象接触，其输出也是机械系统的主要输出。（3） 传动系统 把动力机的动力和运动传递给执行系统的中间装置。（4） 操纵和控制系统 使动力机、传动系统和执行系统间彼此协调运动，并准确完成整机功能的装置。（5） 架体支承系统 用于安装和支承动力系统、传动系统和操纵系统等的构件或部件。（6） 其它 根据机械系统的功能要求还可有冷却、润滑、计数、行走等系统。5. 机械系统具有哪些基本特性？【答案】（1） 整体性 整体性是系统所具有的最重要和最基本的特性。一个机械系统总是由许多基本单元和子系统组成，构成机械系统的零部件虽然各具有不同的性能，但它们是根据整体性要求而构成的机械整体。（2） 相关性 机械系统内部各零部件之间都是有机联系的，互相相关的，它们之间相互作用、相互影响形成了特定的关系。（3） 层次性 系统作为一个相互作用的诸要素的总体，可以分解为一系列的子系统，并存在一定的层次结构，这是系统空间结构的特定形式。（4） 目的性 任何机械都应有明确的目的和功能，机械系统中各零部件的布局和组合方式都决定于机械系统的目的和功能，应尽量实现机械的要求功能，去除或减少有害或无用功能。（5） 环境适应性 任何机械都是在一定的物质环境中工作的，任何外部环境的变化都可能对机械系统产生影响，引起系统的功能变化。6. 机械设计具有哪些特点？【答案】（1） 多解性 在许多情况下，一个设计方案不可能同时满足所有用户的要求，而能满足同一用户需求的设计方案一般来说也不止一个，因此设计具有多解性。（2） 系统性 机械设计既要满足用户对产品技术性、经济性和社会性的追求，又必须满足各方面的约束条件，如加工和制造条件、使用和操作条件、保养和维修条件、运输条件等；机械设计还需考虑机械本身的系统性，（3） 创新性 各种机械设计都是程度不同的创新活动。科技成果不断以产品形式转化为生产力，设计是实现这一转化的关键环节。每一个开发性设计都意味着有新的科技成果被应用，每一次产品的改进都是一次创新，设计过程体现了设计者的创造性劳动。7. 机械设计按创新程度可分为哪三类？【答案】（1） 开发性设计 在全部功能或主要功能的实现原理和结构未知的情况下，运用成熟的科学技术成果所进行的新型的机械产品设计。这类设计具有较强的创新性，它要求产品的主功能、主功能的工作原理、主功能载体的结构，这三者中至少有一项是首创的。（2） 适应性设计 在主功能的实现原理或者结构方案保持基本不变的情况下，增补或减少产品的某些功能，或局部更改某些功能的原理或结构，使产品适应特定的使用条件或者用户特殊要求所进行的设计。（3） 变型性设计 在功能原理和结构都保持不变的情况下，变动产品部分零部件的技术性能和结构尺寸参数，扩大规格或补齐系列，以满足更大范围功能参数需要的设计，又称变参数设计。8. 在进行机械设计时应遵循哪些基本原则？【答案】（1） 实用性原则 又称功能明确原则。主要表现为机器应具有明确合理的功能。（2） 创造性原则 创造性设计是机械设计最基本的特点。任何一个机械产品的设计都包含继承和创新的成分，仅是程度不同而已。（3） 优化原则 设计者初步判定的设计方案或模型常是原始的，并且有经验性的，必须经过推理、分析和计算，使设计成果达到当代科学技术的先进水平和该产品制造及使用条件的最佳水平，在技术、经济等方面，经全面分析和计算而达到最优化的结果。（4） 可靠性原则 可靠性是衡量机械产品质量好坏的一个重要指标。目前，可靠性设计方法已为机械产品设计所运用，它能保证产品在规定的工作条件下、在规定的服役时间内、完成规定功能的能力。（5） 安全性原则 机械产品的不安全因素常会导致机械和人身事故，甚至造成重大的经济损失和严重的社会影响。在机械产品设计中必须贯彻安全性设计原则，其主要包括产品应具有足够的强度、刚度和必要的安全防护措施等；应根据人机工程学原理使机器和人互相适应，创造舒适和安全的工作环境，从而提高工作效率；还应考虑机械与环境的关系，防止对环境的污染，即目前所提倡的绿色设计等。（6） 经济性原则 产品的经济性好坏是产品具有市场竞争力的一个重要方面，主要表现为在确保产品功能的前提下，尽力降低产品成本，提高经济效益。（7） 评价审核原则 机械设计是一个复杂的工作过程，涉及到很多因素和方面，因而设计过程也是一种信息加工、处理分析、判断决策和修正的过程。为减少设计失误，实现高效、优质、经济地设计，必须对每一设计程序获得的结果随时进行评价和审核，决不允许不良的甚至是错误的信息流入下一个设计程序。在设计进程中，应使评价审核做到规范化和制度化。（8） 及时性原则 机械设计必须满足市场需求，而市场是有时效性的。因此，必须确保设计是及时的，满足当前市场的需要。9. 阐述机械设计的一般过程。【答案】根据机械设计的进程，其基本程序可以分为设计规划、方案设计、技术设计和施工设计四个阶段。（1） 设计规划阶段：在深入调查研究的基础上，对所开发的产品进行需求分析、市场预测和可行性分析，提出进行产品开发性设计的可行性报告；经对可行性报告充分论证后，决定产品可以进行开发设计时，随即要提出设计任务书，列出产品要求实现的功能和各项设计要求。（2） 方案设计阶段：在功能分析的基础上，通过创新构思、优化筛选，最后获得较为理想的功能原理方案，并绘制产品的原理方案图或初步总体方案图。考虑不同的思维方式和设计手段，方案设计阶段又可以分为原理方案设计和结构方案设计。（3） 技术设计阶段：将功能原理方案和结构方案具体化，全面考虑产品的总体布置、加工工艺、装配工艺、人机工程、工艺美术造型、包装运输等因素，寻求机器及其零部件的合理结构。此阶段要完成产品的总体设计、部件的结构设计（包括构形、确定材料和尺寸等），并绘制装配草图。（4） 施工设计阶段：完成产品制造所需的全部图样和技术文件，其中包括由总装草图分拆的零件图，根据加工和装配要求，标注公差、配合及技术要求，绘制全部生产图样；再经审核后的零件图和部件图，完善绘制出总装图；编制各类技术文件，如设计说明书和计算书，标准件、外购件、备用件和专用工具明细表，产品试车大纲和验收大纲，包装和运输设计等。10. 机械设计的学科体系是如何构成的？【答案】机械设计学科体系是以机械设计学为核心构成的，其学科体系主要包括以下三个方面。（1） 设计理论和设计方法学 主要针对机械设计所涉及的共同的、通用的设计理论和方法，如机械设计方法学、可靠性设计、优化设计、摩擦学设计、动态设计、计算机辅助设计、试验和测试技术等；这方面还包括了设计工具的开发和研究，如设计手册、工程数据库等。设计理论和设计方法学是机械设计学科的基础。（2） 基础零件的设计理论与方法 主要针对机械中一些基础零部件设计涉及的理论和方法，如联接设计、传动设计、轴承设计、润滑和密封设计等。基础零部件包括通用零部件（如齿轮、离合器、制动器等）和标准件（如螺栓、螺母、轴承等）。基础零部件在机械中的使用是普遍的、大量的，对机械产品的好坏，机器的使用性能、效率寿命和可靠性等有着重要的影响，因此有必要对它们的设计理论和方法进行专门的研究。（3） 专业机械的设计理论与方法 主要针对各类专业机械设计所涉及的设计理论和方法，如矿山机械设计、机床设计、内燃机设计、轻工机械设计等。由于各产业部门所采用的机械产品要求具有不同的工作原理，实现不同的功能，因此各专业机械的设计有其特殊性，必须依据各有关专业的生产工艺和技术，进行专门的深入研究。工程设计中存在着门类繁多的专业机械设计分支学科。11. 现代设计方法较之传统设计方法具有哪些显著的特点和先进性？【答案】 在设计指导思想上，由过去的经验类比方法提高到逻辑的、理性的和系统的新设计方法； 在设计对象上，考虑了人机环境的相互协调，从而发挥产品的最大潜力或最大可能地提高系统的有效性； 在设计方法上，广泛采用了CAD、优化设计、可靠性设计、工业艺术造型设计、价值工程和创造性设计等方法，使设计水平有了一个质的飞跃； 在设计手段上，充分采用电子计算机，自动绘图和数据库管理等新技术，大大提高了数据的准确性、稳定性和数据使用效率，使修改设计变得十分方便，分析工具的改进使设计采用尽可能精确的模型成为可能； 在试验和测试技术上，采用频谱分析、激光全息摄影和计算机数据处理等先进技术，可对整个机械系统或零部件的性能进行科学的试验和分析，并可进行计算机仿真。目前，随着以计算机和信息为标志的高科技时代的到来，机械设计已步入设计科学化和设计自动化的阶段，产品的技术经济指标不断得以优化，产品的设计周期不断缩