现代机械设计方法(答案)

1、选定的文档一、导言1.设计活动的特点是什么？时空、物质性、需求、创造力和过程2.试着比较一下传统设计和现代设计的区别？传统的设计师在设计过程中使用静态的、经验丰富的和手动的方法来被动地分析产品的性能。然而，传统设计者的动态、科学和计算机化方法可以在设计过程中主动设计产品参数。3.简述现代设计方法的主要内容和基本特征。主要内容：设计理论是对产品设计原理和机制的科学总结。设计方法是使产品符合设计要求和判断产品是否符合设计原则的基础。现代设计方法的主要内容包括设计方法学、计算机设计、有限元方法、优化设计和可靠性设计。基本特征：程式化、创造性、系统性、最优性、综合性和计算能力第二，设计方法论1.设计过

2、程包括哪些阶段？规划阶段、设计阶段、样机试制阶段、批量生产阶段和销售阶段2.常用的创作技巧是什么？智力激励法、问题追踪法、联想类比法、组合创新法、逆向搜索法和系统搜索法是六大类。3.用功能分析设计系统原理方案的主要步骤是什么？三。相似理论与相似设计方法1.三个相似定理的内容和用途是什么？相似性定理是判断两种现象相似性的一个充要条件及其应遵循的规则。内容：第一定律：对于彼此相似的现象，相似性指数为1，相似性标准为不变量；第二定律：如果一个现象的物理量的总数为n，无因次独立物理量的总数为k，则该现象的相似准则数为n-k，描述该现象的物理量之间的关系可以表示为相似准则1、2、n-k之间的关系，即f1

3、，2，n-k=0第三定律：当单值条件相似并且由单值条件的物理量组成的相似性标准值相等时，由相同的完整方程组描述的任何相似现象都是已知的。目的：第一个原则：引入相似现象的属性；第二个定理：确定相似准则的数量和相似结果的外延，也称为；第三个定理，也称为建模规则，也是类似现象的必要和充分条件。2.相似性标准的推导方法和基本依据是什么？推导方法：方程分析和量纲分析基本基础：代表每个物理量之间关系的方程的每个维度必须是相同的3.相似性标准的特征和性质是什么？如果两种现象相似，则两者的无量纲方程和单值条件应该相同，并且具有相同的无量纲解。两者的无量纲方程和单值条件中的所有无量纲组合都相应地相等。4.白炽灯

4、的功率是其主要技术参数。目前要求按10 10 100瓦的几何级数设计六种型号.尝试确定其幂级数(将计算值四舍五入为0.5)解决方案：四.有限元法1.尝试简要描述有限元法的主要思想、具体步骤和基础。其核心思想是将复杂的结构分解成规则的单元，这些单元形状简单，方程描述容易，并列出方程的解基本想法：“fen”:有限数量的规则单元被用来代替原来的连续系统，每个单元的行为用近似方程来描述。“呵呵”:按照一定的规则，将单元方程组合成方程，并引入外部载荷和约束来求解。三个步骤：结构离散化、元素分析和整体分析2.单元刚度矩阵的物理意义是什么，它的主要特征是什么？单元刚度矩阵表示单元抵抗变形的能力，即节点位移和

5、节点力之间的关系。对称性、奇异性、块属性V.优化设计1.一家工厂生产了一批金属工具箱，要求工具箱的体积为0.5M2，高度不小于0.8M，三个2.20厘米宽的薄铁板。现在我们要把两边折叠起来支撑一个梯形截面的槽板，并试着写出一个优化设计的数学模型，如何确定梯形边的长度和底角的角度，以获得槽板最大的梯形截面面积。3.众所周知，跨度为L、横截面为矩形的简支梁的材料密度为，容许弯曲应力为w，容许挠度为f。集中载荷P施加在梁的中点，梁的横截面宽度B不应小于bmin。现在对梁进行了优化设计，使其质量最小化，并尝试了优化设计的数学模型。4.尝试寻找目标函数f(x1，x2)=x12x1x22-60x1-3x2的无约束极值点，并判断它是最大点还是最小值。5.尝试确定函数f(x)=3x2-8x 9的初始搜索单峰间隔。给定初始点x(0)=0，初始步长h0=1。6.尝试黄金分割法寻找函数f(x)=x(x 2)的最小点，将初始单峰区间设置为-3，5，迭代要求计算精度=0.1。六.可靠性设计1.例6.1一批中有1000个电子设备，100个在运行开始后500小时内出现故障，总共500个在1000小时内出现故障。试着找出该批电子设备在500小时内的可靠性，以及该批电子设备在1000小时内的不可靠性解决方案：从已知条件可知：N=1000，n(500)=100，n(1000)=500