一、名詞解釋：
1、功能原理設計
2、簡單動作功能
3、複雜動作功能
4、機械創新設計
5、機械協調性設計
6、核心技術
7、關鍵技術
8、彈性強化
9、塑性強化
二、簡答題：
機械設計學課後習題
1-1機械產品設計的三個基本環節是什麼？
答：機械產品設計的三個基本環節是：「功能原理設計，實用化設計和商品化設計」
1-2、機械設計具有哪些主要特點：
答：機械設計具有如下主要特點 :(1)多解性 (2)系統性 (3)創新性
1-3、近代「機械設計學」的核心內容
1）「功能」思想的提出：l947年、美國工程師麥爾斯創立了「價值工程「。他真正重要的貢獻在於他提出的關於『功能」的思想。
2）「人機工程』』學科的興起：「宜人」的宗旨已經成為現代機械設計的基本觀念。
3）「工業設計」學科的成熟。工業產品設計的原則是：「技術第一，藝術第二」 。工業設計師應該首先是乙個工業技術專家，而不首先是乙個藝術家。
1-4、從設計構思的角度機械產品設計可歸納為三大步：
創意、構思和實現。
創意：重點在於新穎性，且必須具有潛在需求。
構思：重點在於創造．即要構思一種新的技術方向或功能原理來實現某創意。
實現：重點在於驗證構思的合理性，可以通過模型或原理樣機來檢查構思的合理性。
1-5、機械設計按其創新程度可分為以下三種型別：
1)適應性設計僅改變某些尺寸、外形或區域性更改某些結構，使產品適應特定的使用條件或者使用者特殊要求。
2）變型設計功能原理保持不變，變動產品部分結構尺寸引數，擴大規格，以滿足更大範圍功能引數需要的設計。
變型性設計是產品系列化的手段。
3)創新設計在全部功能或主要功能的實現原理和結構未知的情況下，運用成熟的科學技術成果所進行的新型的機械產品設計。
3-1、什麼是功能原理設計？
答：機械產品設計的最初環節，是先要針對該產品的主要功能提出一些原理性的構思。這種針對主要功能的原理性設計，可以簡稱為「功能原理設計」。
3-2、構思一種將鈔票逐張分離的工作原理。說明其物理效應，並用sketch描述之。
答：p33
3-3、任何一種機器的更新換代都存在哪三個途徑？
答：任何一種機器的更新換代都存在三個途徑:
一是改革工作原理；
二是通過改進工藝、結構和材料提高技術效能；
三是加強輔助功能使其更適應使用者的心理。
3-4、功能原理設計的工作特點是什麼？
答：功能原理設計有如下三個工作特點：
1)功能原理設計往往是用一種新的物理效應來代替舊的物理效應，使機器的工作原理發生根本的變化的設計。
2)功能原理設計中往往要引入某種新技術(新材料、新工藝、……)，但首先要求設計人員有一種新想法(new idea)、新構思。沒有新想法，即使新技術放到面前也不會把它運用到設計中去。
3)功能原理設計使機器品質發生質的變化。
3-5、硬幣分選計數機的總功能如下圖所示，試分析要實現總功能，必須要有哪些分功能單元，試分別畫出功能分解圖和功能結構圖，並簡要說明計數功能如何實現的？
答：p38~39
或試用「黑箱」描述家用鼓風式蒸汽電熨斗的功能，並畫出功能結構圖。
3-6、按功能進行分類，其基本型別主要有哪兩類？
答：可分為：工藝功能和動作功能兩大類。
3-7、動作功能的含義？
答：動作功能是指那些只完成動作，不同時進行對物體的加工的功能，屬於非工藝類機械。按其是否是一次性動作，還是進行連續運動可分為「簡單動作功能」和「複雜動作功能」兩類。
3-8、工藝功能的含義？
答：工藝類機器是對被加工物件(某種物料)實施某種加工工藝的裝置，其中必定有—個工作頭〔如工具機的刀具、挖掘機的挖鬥等〕，用這個動作頭去完成對工作物件的加工處理。在這裡，工件頭和工作物件相互配合，實現一種功能，叫做「工藝功能」，這裡「工藝」是指加工「工藝」 。
工藝功能考慮的兩個重要因素：一是採用哪種工藝方法，二是工作頭採用什麼形狀和動作，而歸根結底是確定工作頭的形狀和動作。
工藝功能的特點是：工作頭的形狀、運動方式和作用場是完成工藝功能的三個主要因素。
3-9、簡單動作功能的求解思路
求解思路：幾何形體組合法,即：針對功能目標，對幾個構件的幾何形體進行構思、組合。
3-10、複雜動作功能的求解思路
求解思路：基本機構組合法。
3-11、完成工藝功能的三個主要因素：1）工作頭的形狀；2）運動方式；3）作用場
3-12、舉例說明物一場分析法(s-field法)？
答：p：45~47
4-1、常用的傳動機構有哪些？
答：常用的傳動機構有齒輪機構、連桿機構、凸輪機構、螺旋機構、楔塊機構、棘輪機構、槽輪機構、摩擦輪機構、撓性件機構、彈性件機構、液氣動機構、電氣機構以及利用以上一些常用機構進行組合而產生的組合機構。
4-2、常見的用於運動速度或力的大小變換的傳動機構主要有哪些？並簡要說明。
答：常見的用於運動速度或力的大小變換的傳動機構主要有以下幾種：
1)通過嚙合方式進行傳動(例如；齒輪、蝸輪蝸桿、鏈傳動、同步齒形帶等)。其中：齒輪傳動可以在平行軸或交錯軸間實現準確的定傳動比傳動，適用功率和速度範圍廣，結構緊湊，傳動效率高，工作可靠，壽命長，互換性好，因而得到廣泛應用。
2)通過摩擦方式進行傳動(例如：摩擦輪傳動、摩擦式無級變速器、帶傳動、滑輪傳動等)。這類機構結構簡單，維修方便，成本低廉，由於帶具有柔軟性、吸收振動的特性，且有緩衝和安全保護的作用特性，使帶傳動適用於兩軸中心距較大的傳動。
3)利用楔塊原理進行傳動(例如：螺旋傳動、偏心輪傳動等)。螺旋傳動主要由螺桿、螺母、機架組成。
螺旋傳動的優點是增力效果大，可用較小的轉矩得到較大的軸向力。結構簡單，傳動精度高，平穩無雜訊等。
4)利用流體作用原理進行傳動(例如：液壓、氣動傳動等)。液體可以看作是一種不可壓縮物體。
因而液壓傳動能傳動較大的力，經常用於傳動比不需十分精確但載荷很大的情況下．但液壓傳動速度較慢，例如液壓千斤頂、液壓挖掘機的推桿等。而氣動傳動機構一般用於傳遞較小的力，但作用速度快。
4-3、執行機構基本型別有哪些？
答：帶動工作頭進行工作並使之獲得工作力或力矩的機構稱為執行機構。
基本型別主要有：夾持、搬運、輸送、分度與轉位、檢測與分類、施力等
4-4、執行機構的主要作用？
答：執行機構的主要作用有：
1）滿足特定運動規律：主要指那些輸出中有速度的規律變化要求。
2）滿足特定的運動軌跡：在生產實際中，需要機構完成某種特定的運動軌跡，如直線、圓弧等等。當運動軌跡要求比較複雜時， 一般通過連桿機構或通過組合機構來完成。
3）滿足某種特殊的資訊傳遞：利用機構不僅能完成機械運動和動力的傳遞，還能完成諸如檢測、計數、定時、顯示或控制等功能。
4-5、通過一系列機構和電氣電子裝置實現。機構一般能實現下列動作功能：
1）實現運動形式或運動規律變換的動作功能
原動機的轉動通過機構進行構件運動形式變換，例如：
(1)勻速運動(平動、轉動)與非勻速運動(平動轉動或擺動)的變換
(2)連續轉動與間歇式的轉動或擺動的變換。
(3）實現預期的運動軌跡。
2)利用機構實現開關、聯鎖和檢測等動作功能
(1）用來實現運動離合或開停。
(2）用來換向、超越和反向止動。
(3）用來實現聯鎖、過載保護、安全制動
(4) 實現鎖止、定位、夾壓等。
(5) 實現測量、放大、比較、顯示、記錄、運算等。
3)利用機構實現程式控制或手動控制的功能
(1)利用時間的序列進行控制
(2)利用動作的序列進行控制
(3)利用運動的變化等進行控制
5-1、簡述產品設計的核心問題和外圍問題。
答：設計理解為乙個「空間」。整個設計「空間」分為兩部分：
1）內部空間：設計應遵循的主要階段，其任務是使設計要求轉化為「硬體」以滿足需求，這也是設計的最終目的，故稱內部空間為設計核心工作。
2）外部空間：所列舉的問題為對設計的各種要求和應用的技術方法，是設計的外圍問題。
由銷售反饋資訊，進行市場分析，改進技術要求，再進行設計的迴圈，是乙個相互作用不斷完善的迭代過程，使產品不斷地發展。產品設計過程中的各種設計要求，是設計的依據和前提，它們就是設計的外圍問題。
5-2、整機總體引數主要指哪些？
答：整機總體引數主要指：
總體引數是表明機器技術效能的主要指標，包括機器效能引數和結構引數兩方面：
（1）效能引數是指生產率、功率和重量等；
（2）結構引數是指主要結構尺寸，它由整機外形尺寸、主要部件的外形尺寸及工作機構作業位置尺寸等組成。
5-3、在機器設計中如何區別核心技術和關鍵技術兩個不同概念？
答：核心技術是指實現總功能和主要要求的技術，對不同的機械其核心技術是不相同的。
關鍵技術是實現某種功能過程中需要解決的技術難題。它與核心技術是兩個不同的概念，在核心技術中也有關鍵技術問題。並請舉例說明：83
6-1、機械結構件一般應具有哪些功能?
答：承受載荷、傳遞運動和動力、保證或保持有關零件或部件之間的相對位置或運動軌跡關係等。
6-2、何謂零件的相關?何謂直接相關和間接相關？
答：每個零件都與乙個或幾個零件有裝配關係或相互位置關係，可以稱這種關係為相關．稱有這種關係的兩個零件互為相關零件。
零件的相關分為直接相關和間接相關兩類：
（1）直接相關：凡是兩零件有直接裝配關係的。
（2）間接相關：沒有直接裝配關係的相關。
間接相關又分為位置相關和運動相關兩類：
位置相關是指兩零件在相互位置上有要求。
運動相關是指一零件的運動軌跡與另一零件有關。要滿足運動相關條件，一般需要乙個或幾個位置相關的中介軟體來達到。
6-3、結構件通常具有哪些結構要素?在結構設計中應如何區別對待？
答：分為：工作部分、聯結部分和安裝部分；安裝部分又分為固定安裝和活動安裝（一般保留了乙個或乙個以上的移動或轉動自由度，可按工作部分進行設計）。
工作部分的設計主要考慮工作面的形狀、尺寸、精度、表面質量等，而聯結部分主要考慮強度、剛度等要求。
6-4、舉例說明何謂直接安全技術?何謂間接安全技術?
答：p116
直接安全技術：是指在結構設計中充分滿足安全可靠要求，保證在使用中不出現危險。如採用安全銷、安全閥和易損件等。對於可能鬆脫的零件加以限位，使其不致脫落造成機器事故。
間接安全技術：通過防護系統和保護裝置來實現技術系統的安全可靠。其型別是多種多樣的。如液壓迴路中的安全閥、電路系統中的保險絲等，都是當裝置出現危險或超負荷時，自行脫離危險狀態。
6-5、結構設計中常用的設計原理有哪些?
答：在結構設計中常應用下述各項原理：
1）等強度原理
對於同乙個零件來說，各處應力相等，各處壽命相等，叫等強度。
2）合理力流原理
可以認為力在其傳遞路線上形成所謂力線，這些力線匯成力流。力在構件中的傳遞軌跡就像電場中的電力線、磁場中的磁力線、水流中的流線一樣，按力流路線傳遞。
3）變形協調原理
所謂變形協調，就是使相聯接的兩零件在外載荷的作用下所產生的變形的方向相同，並且使其相對變形盡可能小。
4）力平衡原理
所謂力平衡就是指採取結構措施，部分或全部平衡掉無用的力，以減輕或消除其不良影響。這些結構措施主要有採用平衡元件、採取對稱布置等。
5）任務分配原理
分配有三種可能：
（1）一載體承擔多種功能：功能集中於一載體，可簡化結構、降低成本；（2）一載體承擔一種功能：功能與載體一一對應，便於做到「明確」、「可靠」，便於實現結構優化及準確計算；（3）多載體共同承擔一種功能：
多載體承擔同一功能可以減輕零件負載，延長使用壽命。
6）自補償原理
通過選擇系統元件及其在系統中的配置來自行實現加強功能的相互支援作用，稱為自補償。
7）穩定性原理
所謂系統的結構穩定是指當出現干擾，使系統狀態發生改變的同時，會產生一種與干擾作用相反的、使系統恢復穩定的效應。
6-6、結構設計中有哪些措施可以使構件降低工作時的應力
答：1）合理確定截面形狀。傳動軸一般採用圓形截面。小直徑：實心軸便於製造；大直徑：常做成空心軸。
2）合理確定軸向尺寸
改變截面形狀降低截面上各點的應力，可以提高零件本身抗破壞和抗變形的能力，但不能改變其所受彎矩的大小，通過合理地確定零件軸向尺寸，可以減少彎矩。
3）合理選擇支承形式
4）合理利用材料特性
材料的抗彎、抗拉和抗壓特性差別較大，結構設計時應充分利用這一特點，盡量揚長避短。
6-7、比較彈性強化、塑性強化、預緊的概念和區別。
答：強化：以減小應力為目的的預加載荷方法稱為強化，強化分彈性強化和塑性強化兩類。
預緊：以提高剛度、減小工作時再變形為目的的頂加載荷方法稱為預緊。
1．彈性強化
1）彈件強化是使構件在受工作載荷之前預受乙個與工作載荷相反的載荷，產生乙個相應的預變形，以及乙個與工作應力相反的預應力，工作時該預加載荷部分地抵消工作載荷，預變形部分抵消工作變形，從而降低了構件的最大應力。
2）塑性強化是使構件在工作狀態下應力最大那部分材料預先經塑性變形而產生乙個與工作應力符號相反的殘留應力，用以部分地抵消工件應力。塑性強化的特點是預加載荷與工作載荷方向一致，而且在構件工作時預加數荷已經撤出，靠殘留應力而不是靠預加載荷本身來抵消工作應力。故要求材料必須具有足夠的塑性，構件的塑性變形量不得超過一定限度。
3）預緊是通過乙個與工作載荷方向相同的預加載荷。使零件產生一定的與工作時同方向的彈性變形、以減少工作時的進一步變形，從而提高剛度的有效措施。
力。7-1、減小雜訊的主要措施有哪些？
答：減小機器雜訊的本質在於控制機器的振動。可從降低激振力和提高機器抗振性兩方面採取措施：
1）降低激振力：減少或避免運動部件的衝擊和碰撞；提高運動部件的平衡精度；用連續運動代替間歇運動；減小運動件的重量和速度。
2）提高機器的抗振效能：關鍵在於提高機器結構的動剛度。
3）其它方法：在雜訊傳播途徑中採取隔聲、吸聲、消聲（採用消聲器消聲）等措施，以降低雜訊。
隔聲方法：利用隔聲罩、隔聲板、隔聲門防止雜訊外傳
吸聲方法：在雜訊源周圍安裝由吸聲材料製成的裝置。
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