2025年大学产品设计(产品设计学)试题及答案

2025年大学产品设计(产品设计学)试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分。每题只有一个正确答案，请将正确选项字母填入括号内）1.在Kano模型中，当产品具备某项功能时用户满意度大幅提升，但不具备时用户也不抱怨，该功能属于（）A.基本型需求 B.期望型需求 C.魅力型需求 D.无差异需求答案：C2.采用TRIZ理论解决“杯子盛热水烫手”的物理矛盾时，最适合选用的发明原理是（）A.分割 B.动态化 C.复合材料 D.热膨胀答案：C3.在SolidWorks中，对已有实体进行“抽壳”操作时，若壁厚输入负值，系统将（）A.报错并终止 B.自动取绝对值 C.向外增厚 D.向内增厚答案：C4.下列关于CMF设计的表述，错误的是（）A.C指Color B.M指Material C.F指Finish D.流程通常在结构设计之后答案：D5.在FMEA中，严重度S=9、频度O=2、探测度D=5，则风险顺序数RPN为（）A.16 B.90 C.45 D.18答案：B6.对同一批ABS注塑件进行三点弯曲测试，若跨距增加一倍，则测得的弯曲强度（）A.增大一倍 B.减小一半 C.基本不变 D.增大四倍答案：C7.在ArduinoUNO中，引脚5输出PWM信号，analogWrite(5,128)产生的占空比为（）A.25% B.50% C.75% D.100%答案：B8.产品生命周期曲线中，当销量增长率首次出现下降且市场趋于饱和，产品处于（）A.导入期 B.成长期 C.成熟期 D.衰退期答案：C9.采用六顶思考帽法进行头脑风暴时，负责提出风险与障碍的帽色是（）A.白 B.黑 C.黄 D.绿答案：B10.在Rhino7中，执行“FlowalongSurface”命令时，必需的先决条件是（）A.建立曲面法线 B.建立UV方向 C.建立基准平面 D.建立参考曲面与目标曲面答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分。每题有两个或两个以上正确答案，多选、少选、错选均不得分）11.以下哪些属于“以用户为中心”的可用性评估方法（）A.认知走查 B.启发式评估 C.A/B测试 D.卡片分类 E.眼动追踪答案：A、B、C、D、E12.在可持续设计策略中，关于“DesignforDisassembly”需重点考虑（）A.卡扣结构替代螺丝 B.材料兼容性 C.标准化紧固件 D.易损件模块化 E.表面喷涂厚度答案：A、B、C、D13.下列关于3D打印SLA工艺的描述，正确的有（）A.采用紫外激光固化光敏树脂 B.成型过程需支撑结构 C.表面层纹较FDM明显 D.成型件可二次热弯 E.成型精度通常±0.1mm答案：A、B、E14.在价值工程分析中，提高产品价值的途径包括（）A.功能提升、成本不变 B.功能不变、成本下降 C.功能大幅提升、成本略升 D.功能略降、成本大幅下降 E.功能下降、成本上升答案：A、B、C、D15.以下属于服务设计核心工具的有（）A.服务蓝图 B.用户旅程地图 C.商业模式画布 D.利益相关者图 E.SWOT答案：A、B、C、D三、填空题（每空2分，共20分）16.在SolidWorksSimulation中，对装配体进行静应力分析时，若两个零件接触面设置为“Bonded”，则该接触类型在有限元模型中等效为________连接。答案：刚性17.按照ISO924111标准，可用性被定义为“特定用户在特定使用情境下，达到________、________和满意度目标的程度”。答案：有效性；效率18.在色彩管理中，若显示器色温设定为6500K，其对应的标准白点为________。答案：D6519.采用铝材6061T6进行CNC加工时，若主轴转速为6000rpm，刀具直径6mm，则切削速度vc约为________m/min（π取3.14）。答案：11320.在Arduino程序中，使用millis()函数可实现非阻塞延时，该函数返回值为自开机起的________，单位________。答案：毫秒数；ms21.根据《中国专利法》，外观设计专利权的期限为自________起________年。答案：申请日；1522.在Rhino中，将NURBS曲面转换为网格物体的命令为________。答案：Mesh23.当采用DFMA方法时，零件数量减少带来的成本下降通常遵循“________曲线”规律。答案：渐进24.在用户体验度量中，系统可用性量表SUS的总分为________分。答案：10025.若某产品包装需通过ISTA3A跌落测试，其跌落高度由________质量决定。答案：包装件四、简答题（每题10分，共30分）26.（封闭型）简述Kano模型中“魅力型需求”转化为“基本型需求”的市场演化机制，并举出智能手机领域的实例说明。答案：随着技术扩散与竞品普及，用户对该功能的新鲜感消失，魅力属性逐渐被视为理所当然。当大部分品牌都提供该功能时，用户满意度基准被抬高，缺失将导致强烈不满，完成从魅力型到基本型的迁移。实例：2012年iPhone5s引入指纹识别，初期为魅力型需求；至2016年国产千元机全面普及指纹，用户已将其视为基本配置，缺失则抱怨。27.（开放型）结合“设计思维”五阶段模型，说明如何在乡村留守儿童学习灯项目中开展“共情”阶段，并列举三种可落地的数据收集方法及其优缺点。答案：共情阶段的核心是站在用户视角理解其真实需求与情境。针对乡村留守儿童学习灯项目，可采用：1.影子观察法：研究者入住留守儿童家庭，晚间跟随其写作业过程，记录用光行为。优点为获得真实场景数据，缺点为耗时、样本少。2.参与式摄影：给孩子一次性相机，请其拍摄“最暗的学习角落”。优点为低成本、易建立信任，缺点为图像质量不可控。3.情绪卡片访谈：使用绘有表情符号的卡片引导孩子表达对现有灯具的情绪。优点为降低语言障碍，缺点为可能受主持人暗示。综合三种方法可交叉验证，形成用户洞察报告，为后续定义问题提供依据。28.（封闭型）写出采用BiSS准则进行图标可用性测试的四个核心指标，并给出每个指标的可接受阈值。答案：BiSS四项指标及阈值：1.寻找时间≤5s；2.识别准确率≥90%；3.主观满意度≥4分（5分制）；4.学习轮次≤2次。五、计算与分析题（共25分）29.（计算类，10分）一款电动滑板车车架采用6061T6铝管，外径40mm，壁厚3mm，跨距600mm，受中点集中载荷F。若要求最大挠度不超过跨距的1/300，材料弹性模量E=69GPa，求最大允许载荷F。答案：惯性矩I=π(D^4−d^4)/64=π(0.04^4−0.034^4)/64=1.45×10^7m^4最大挠度公式：δ=FL^3/(48EI)≤L/300代入：F≤(L/300)·48·E·I/L^3=48·E·I/(300L^2)=48·69×10^9·1.45×10^7/(300·0.6^2)=2224N最大允许载荷F≈2.22kN30.（分析类，15分）某公司计划推出一款面向Z世代的模块化键盘，需决策是否采用热插拔轴体。已知：1.热插拔版本BOM成本增加12元；2.预期生命周期销量50万件；3.采用后退货率可由3%降至1.5%，单次退货平均损失80元（含物流与翻新）；4.因口碑提升，预计带来额外5%销量。若企业毛利率为30%，请进行成本—收益分析并给出决策建议。答案：1.增量成本=12元×50万=600万元2.退货节省：原退货损失=50万×3%×80=1200万元；新退货损失=50万×1.5%×80=600万元；节省600万元3.额外销量收益：新增销量=50万×5%=2.5万件；假设售价199元，毛利30%，则单件毛利=199×0.3=59.7元；新增毛利=2.5万×59.7=1492.5万元4.净收益=节省+新增毛利−增量成本=600+1492.5−600=1492.5万元＞0结论：采用热插拔轴体方案可带来约1492.5万元净收益，建议实施。六、综合设计题（30分）31.题目：为“城市独居老人”设计一款“防跌倒+紧急呼叫”融合的智能穿戴设备。要求：a.完成用户画像（至少包含3个典型角色模型，给出姓名、年龄、生活场景、关键痛点）；b.基于FMEA方法，列出3个关键失效模式，给出S、O、D评分及改进措施；c.给出产品系统架构图（文字描述即可），并说明传感器选型理由；d.用故事板（文字脚本）描述一次跌倒—报警—救助的完整用户旅程；e.从可持续角度提出两项可落地策略。答案：a.用户画像角色1：王福泉，男，78岁，退休教师，住6层无电梯老小区，每日早上下楼买菜。痛点：曾两次轻微跌倒，不愿告诉子女，怕被迫搬家。角色2：李秀英，女，82岁，糖尿病20年，夜间频繁起夜。痛点：夜间黑暗通道无扶手，跌倒后无法起身。角色3：赵志刚，男，75岁，丧偶，喜欢公园遛弯。痛点：使用智能手机困难，记不住解锁步骤，担心突发情况无法呼救。b.FMEA片段失效模式1：跌倒算法误报→老人受惊、产生“狼来了”效应。S=7，O=4，D=6，RPN=168；改进：引入多传感器融合（加速度+陀螺+气压），设置10s延迟确认，误报率可降至0.5%，新RPN=35。失效模式2：电池耗尽未提醒→关键时刻无法开机。S=9，O=3，D=5，RPN=135；改进：低电量时每日上午9点通过家庭网关语音提醒，并短信通知子女，新RPN=27。失效模式3：表带断裂设备遗失。S=6，O=2，D=7，RPN=84；改进：采用医用级硅胶+双保险扣，通过10kg拉力测试，新RPN=18。c.系统架构传感器层：三轴加速度计ADXL345、陀螺仪L3G4200、气压计BMP280、PPG心率传感器、温度传感器；边缘计算层：nRF52840SoC（CortexM4）运行TinyML跌倒模型；通信层：BLE5.0连接家庭网关，网关通过4GCat1上传云端；电源层：200mAh锂聚合物电池+磁吸充电；执行层：微型振动马达、LED环形灯、75dB蜂鸣器。选型理由：ADXL345低功耗且内置活动/非活动中断，适合老年人长时间佩戴；nRF52840支持浮点运算，可在本地运行经TensorFlowLite量化的跌倒模型，降低云端延迟。d.故事板脚本镜头1（早晨客厅）：王福泉戴好手表，语音播报“今日步数目标5000”。镜头2（小区花坛）：被小狗冲撞，重心不稳后仰跌倒。镜头3（设备感知）：加速度>3g、倾角>60°、气压突变，模型置信度0.92，触发报警。镜头4（10s倒计时）：手