现代设计方法试题及答案
现代设计方法试题
一、单项选择题（本大题共20小题。每小题1分。共20分）1 . CAD一词已经成为世界通用的名词，它是指（A）A ?计算机辅助工程B ?计算机辅助制造
C计算机辅助设计D ?计算机辅助工艺规程设计
2 ?实验测试了自变量为3, 4, 5, 6, 7, 8时的函数值，现要用抛物线插值法计算
5.3处的函数值，选择下列哪组自变量及其对应的函数值进行插值计算较为合理（ C ）
A. 3, 4, 5 B ? 4, 5, 6 C ? 5, 6, 7 D ? 6, 7, 8 3 ?设备坐标系的维数一般为（B ）
A .一维
B .二维
C 三维
D .四维
4 ?将平面图形沿X方向平移10个单位，沿Y方向平移15个单位，其坐标变换矩阵为（A ）
10000 100
A ?
1 1000
010 B ?010 C ?0150 D.
0150
10151 10 151 1001
100
1
5 ?在消阴处理中，进行极大/极小检验，如果两个物体的投影不满足极大/极小条件，则两个物体之间（D ）
A ?相互完全遮挡
B ?部分相互遮挡
C ?相互不遮挡
D ?遮挡关系不确定
6 ?若函数F（x）在Dl上具有连续二阶导数（D是Dl内部的凸集），则F（x）为D上的凸
函数的充分必要条件是F（x）的Hessian矩阵（A.半正定
B ．正定
C ．半负定
D ．负定
7 ．对约束优化问题，设计变量的选择（C ）A ．可以在可行域中B ．不允许在可行域中
C .只允许在可行域中
D .不一定在可行域中8 .要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（C）A ?复合形法B ?简约梯度法C ?罚函数法
D.共轭梯度法9 ?在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（B）
A ?外点罚函数法
B ?单纯形法
C ?拟牛顿法
D ?变尺度法
10 ?当目标函势沩凸函数，约『束函彭嘣黜函数时，K—T条件是约束优化问题取得极
值的（ D ）
A ?必要条件
B ?充分条件
C ?一般条件
D ?充分必要条件11 ?有限元分析中，下列单元属于二维单元的是（D ） A .六面体单元B .四面体单元C .杆单元D.三角形单元12 .用有限元方法求解问题获得的解属于（ A ）
A .近似解
B .精确解
C .解析解
D .半解析解13 .采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（ B ）
A .两个自由度
B .三个自由度
C .四个自由度
D .六个自由度
14 .某刚架单元两节点对应的总体编码为 5 和3，则局部座标系下的单元刚度系数k
在总体刚度矩阵中的位置为（ D ） A .第5行第3列B .第14行第3列C .第5行第14
列D .第14行第14列1 5 .在平面应变问题中，沿轴线方向（ C ） A .应变、应力都为零B .应力为零，但应变不为零 C .应变为零，但应力不为零 D .应变、应力都不为零16．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ C ）
A .正态分布
B .泊松分布
C .指数分布
D .二项分布17 .在平均安全系数不变的情况下，由于强度（或应力）的分散度增大会使零件的可靠度（ A ） A .降低B .提高 C.不变D .无法确定18 .当系统中任何一个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（A ） A .串联系统B .冗余系统C .表决系统D .非工作冗余系统19 .并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（ B ）A .底B.高
C .相等
D .不确定20 .产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率称为
（ D ） A ．平均寿命
B ．平均失效密度
C ．平均可靠度
D ．平均失效率
二、多项选择题（本大题共5小题。每小题2分?共10分）21 .下列设备属于CAD勺输入设备的，有（BCE）A ?显示器B ?扫描仪C ?键盘D.绘图仪E ?光笔
22 ?通过矩形窗口与矩形视区勺匹配，可以实现图形勺（ABD ）
A ?放大
B ?缩小
C ?锗切
D ?摇视E平移
23 .下列方法中属于利用目标函数的导数构造搜索方向的优化方法有（BE ）A .坐
标轮换法
B ．梯度法
C ．单纯形
D ．Powell 法
E ．变尺度法
24 ．单元刚度矩阵具有（ACE ）
C ）
A ．奇异性
B ．正定性
C ．分块性
D ．稀疏性
E ．对称性
（ABCDE ）
25 ．如图所示的2／4 表决系统，下列情况系统可以正常工作的是A．a、b 失效c、d 正常
B ．a 失效b、c、d 正常
C ．a、b、c、d 正常
D ．a、c 正常b、d 失效
E ．a、d 失效b、 c 正常
三、填空题（本大题共10 小题，每小题 1 分，共10 分） 26 ．可靠度是对产品可靠性
27 ?系统的可靠度取决于组成系统的零部件的可靠度和零部件的方式。
28 ? CAD系统的软件根据其用途可分为三类，它们是：系统软件、支撑软件和专用
29 ?在实体的边界表面表示法(B--re : p)中，实体外表面信息数据可分为两类，它们
是几何信息数据和信息数据。30 ?优化问题按目标函数的性质和约束的性质分为无约束
优化问题和有约束优化
31 ?对于一种优化算法，如果从理论上讲经过有限步搜索可求出二次目标函数的极值点，则这种算法具有次收敛性。32 ?工程数据采用程序化方法处理时，一般有两种方法，
一种为查表、插值的方法，另一种为将数据和线图拟合成经验公式。33 ?梯度方向是
指函数值增长最快的方向。
34 .对结构进行有限元分析时，结构所受的载荷可以分为节点载荷和非节点载荷，对于载荷需要进行载荷的移置处理。35 ?用有限元法求解汽车在路面谱激励下的响应，该
问题属于问题。四、简答题(本大题共5小题，每小题6分，共30分)36 ?在进行图形
处理时，为什么要引入规格化设备坐标系？
答：(1)由于用户的图形是定义在世界坐标系里，而图形的输出是定义在设备坐标系里。不同的图形设备具有不同的设备坐标系且其工作范围也不相同。
(2)为了便于图形处理，有必要定义一个标准设备，引入与设备无关的规格化设备坐标系，采用一种无量纲的单位代替设备坐标，当输出图形时，再转化为具体的设备坐标。
(3)规格化设备坐标系的取值范围是左下角( 0, 0),右上角(1,1),其工作范
围为0?1。37 ?迭代法的基本思想是什么？常用的终止准则有哪些？
答?( 1)迭代法的基本思想是“步步逼近”，最后达到目标函数的最优点。
首先选择一个尽可能接近极值点的始点，从初始点出发，按照一定的原则寻找可行方向和初始步长，向前跨出一步，得到新点，再把新点作为初始点重复进行。每次迭代都必须使目标函数值向最优值靠近。(2)常用的终止规则有 (a) (b)
用相邻两点的矢量差的模作为终止迭代规则。
x(k 1) x(k)
用两次迭代的目标函数值之差作为终止迭代规则。
F(k 1) F(k) 或
F(k 1) F(k)
用梯度的模作为终止迭代规则。
F(k 1)
38. 在有限元分析中，对结构划分的单元数是否越多越好？为什么？答?不是。
单元的数量取决于要求的精度、单元的尺寸和自由度数。
虽然一般单元的数量越多精度越高，但也有一个界限，超过这个值，精度的提高就不明显。
39.系统的可靠分配按分配原则不同，有哪些分配方法？各自分配原则是什么？答?( 1)系统的可靠度分配方法有：等同分配法、加权分配法和动态规划最优分配法。
(2)( a)等同分配法按系统中各元件(子系统或零部件)的可靠相等的原则进行可靠度分配。
(b)加权分配法按各子系统在整个系统中的重要度以及各子系统的复杂度作为权重的原则来分配可靠度。
(c)动态规划最优分配法可以把系统的成本等因素为最小作为目标函数，而把可靠度不小于某给定值作为约束条件的原则分配可靠度；也可以把系统的可靠度尽可能大作为目标函数分配可靠度。
40. 试简述编码剪裁(Cohen-Sutherland )算法的基本原理。
答?将窗口的四个边界向两边延伸，把平面分成9个区域，每个区域用四位二进制表示；线段的端点落在哪个区域则端点的编码就与该区的编码相同；
如果线段两端点的编码都为“ 0000”，则线段位寺窗口内；如果线段两端点编码的逻辑乘不为“ 0000”，则线段位于窗口外；如果线段不能用上述方法测试决定，则将线段分割，然后用上述方法判断。
五、计算题(本大题共4小题，41、42题各5分，43、44题各10分，共30分)
41 ?已知某零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且应力的均值为480Mpa,标准差为36Mpa
，材料强度的均值为，标准差为，试确定零件
的可靠度。
答?零件的工作应力和材料强度均服从正态分布，且
r 78MPa, r 600MPa, s 36MPa, s 480MPa
2s
600 48078 36
2 2
1.39686
查表得,该零件的可靠度为：R=0.91924 (0)T22x
[0,0]x x x1x2 4x2
10 的最优解。 求无约束问题 MinF (x)=(计算两步)
答(1)求初始点梯度 F(x)
{2x1
x2,2x2 x1 4}T
F(x(10)) {0,4}T F(x(10))
4
(2) 第一次搜索 S(0) F(x(10))/4 {0,1}T a(0) 2 x(1)
x(0)
aS(0) {0,0}T
2{0,1}T
{0,
2}T
(1)
(3) 第二次搜索 F (x ) 2 S(1) F(x(1))/2
{0,1}T
a(1) 1 x(2)
x(1)
aS(1)
{0,
2}T 2{1,0}T
{
1, 2}T
43 .一组合变换如下，先将图形绕(3, 4)点旋转60°,然后放大一倍
1242.用梯度法，从起始点开始,
(1) (2)
1001
020 1.7320.50
0.5981 001
9.928
0.866
10 1.1961
1.732
(2) 三角形顶点坐标矩阵为:
ABC 10201 0201
变换后三角形的坐标:
ABC
ABC T
试求该组合变换的变换矩阵;
三角形各顶点的坐标为 A （ 10，0）、B （ 10, 20）、C 后三角形各顶点坐标。
(0, 20), 试求经过上述变换
答?（ 1）将图形绕（3, 4）点旋转60°的变换矩阵: 00
cos(60 )si n(60 )0 100 0.5
1 001 sin (60
)cos(60
)0 010 0.866T1 010
3 41
4.9643
341
0.50 0.5981
0.866
200
将图形放大一倍T2 020
001
该组合变换的变换矩阵:
0.5 T T1 T2
0.866 4.96430 200 1
考试科目:《现代设计方法》 （总分100分） 时间：90分钟 __________学习中心（教学点） 批次： 层次： 专业： 学号： 身份证号： 姓名： 得分： 一、单项选择题（每小题1.5分，共27分） 1.试判别矩阵1111???? ? ?，它是（ ） A 、单位矩阵 B 、正定矩阵 C 、负定矩阵 D 、不定矩阵 2.约束极值点的库恩——塔克条件为：-?=?=∑F X g X i i q i ()()* * λ1 ，当约束函数是g i (X)≤0和 λi >0时，则q 应为（ ） A 、等式约束数目 B 、不等式约束数目 C 、起作用的等式约束数目 D 、起作用的不等式约束数目 3.在图示极小化的约束优化问题中，最优点为（ ） A 、A B 、B C 、C D 、D 4.下列优化方法中，不需计算迭代点一阶导数和二阶导数的是（ ） A 、可行方向法 B 、复合形法 C 、DFP 法 D 、BFGS 法 5.内点罚函数Φ(X,r (k) )=F(X)-r (k) 1 01g X g X u u u m () ,(())≤=∑，在其无约束极值点X ·(r (k))逼近原 目标函数的约束最优点时，惩罚项中（ ） A 、r (k) 趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 不趋向零 B 、r (k) 趋向零，11g X u u m ()=∑ 趋向零 C 、r (k) 不趋向零， 11 g X u u m ()=∑ 趋向零 D 、④r (k) 不趋向零，11g X u u m ()=∑ 不趋向零 6.0.618法在迭代运算的过程中，区间的缩短率是（ ）
A 、不变的 B 、任意变化的 C 、逐渐变大 D 、逐渐变小 7.对于目标函数F(X)受约束于g u (X)≥0(u=1,2,…，m)的最优化设计问题，外点法惩罚函数的表 达式是（ ） A 、Φ(X,M (k) )=F(X)+M (k) {max[(),]},() g X M u u m k 012=∑为递增正数序列 B 、Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){max[(),]},() g X M u u m k 012 =∑为递减正数序列 C 、Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){min[(),]},()g x M u u m k 01 2 =∑为递增正数序列 D 、Φ(X,M (k))=F(X)+M (k){min[(),]},() g x M u u m k 01 2 =∑为递减正数序列 8.标准正态分布的均值和标准离差为（ ） A 、μ=1,σ=0 B 、μ=1,σ=1 C 、μ=0,σ=0 D 、μ=0,σ=1 9.在约束优化方法中，容易处理含等式约束条件的优化设计方法是（ ） A 、可行方向法 B 、复合形法 C 、内点罚函数法 D 、外点罚函数法 10.若组成系统的诸零件的失效相互独立，但只有某一个零件处于工作状态，当它出现故障后， 其它处于待命状态的零件立即转入工作状态。这种系统称为（ ） A 、串联系统 B 、工作冗余系统 C 、非工作冗余系统 D 、r/n 表决系统 11.对于二次函数F(X)=1 2 X T AX+b T X+c,若X *为其驻点，则▽F(X *)为（ ） A 、零 B 、无穷大 C 、正值 D 、负值 12.平面应力问题中(Z 轴与该平面垂直)，所有非零应力分量均位于（ ） A 、XY 平面内 B 、XZ 平面内 C 、YZ 平面内 D 、XYZ 空间内 13当选线长度l ，弹性模量E 及密度ρ为三个基本量时，用量纲分析法求出包含振幅A 在内的 相似判据为(E 的量纲为（ ）［ML -1T -2 ］ A 、A=l E 1 1212- ρ B 、A=l E -- 1 121 2 ρ C 、A=l E 100ρ D 、A l E =-11 12ρ 14.平面三角形单元内任意点的位移可表示为三个节点位移的（ ） A 、算术平均值 B 、代数和车员 C 、矢量和 D 、线性组合 15.已知F(X)=(x 1-2)2+x 22,则在点X (0)=00???? ??处的梯度为（ ） A 、?=?????? F X ()()000 B 、?=-?????? F X ()() 020
《现代设计方法》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有 习题 【说明】：本课程《现代设计方法》（编号为09021）共有单选题,计算题,简答题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题,单选题]等试题类型未进入。 一、计算题 1. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 342)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε。 2. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 32)(m in 2+=x x f ，给定[][],1,2a b =-，取1.0=ε 3. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 432+=x )x (f min ，给定[][]40,b ,a =，取10.=ε。 4. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 12)(m in 3+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取5.0=ε 5. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 107)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε 6. 用梯度法求解无约束优化问题： 168)(m in 22221+-+=x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(= ，计算精度1.0=ε。 7. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(= ，1.0=ε。 8. 用梯度法求解44)(m in 22221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。 9. 用梯度法求解无约束优化问题：1364)(m in 222 121+-+-=x x x x X f ，取初始点
3.用梯度法求下列无约束优化问题：MinF(X)=x12+4x22，设初始点取为X(0)={2,2}T，以梯度模为终止迭代准则，其收敛精度为5。 1)求初始点梯度▽F(X) ▽F(X)={2x1,8x2}T▽F(X(0))={4,16}T (2)第一次搜索 |▽F(X(0))|=16.5,S(0)=- ▽F(X(0))/16.5=-{0.243,0.97}T α(0)=2.157 X(1)=X(0)+α(0)S(0)={1.476,-0.923}T ▽F(x(1))={2.952,-0.738}T |▽F(x(1))|=3.043<5.0 故满足要求，停止迭代。 最优点X*={1.476,-0.0923}T 最优值F(X*)=2.21 4.
5.
6. 用外点法求解约束优化问题： ()()12211221min ..0()0 f X x x s t g X x x g X x =+=-≤=-≤ ， 收敛准则：(1) ()0.10.01k k X X εδ+-≤=，约束容限＝ 解：（1）利用外点法惩罚法构造无约束优化问题 () ( ) 12()22()212121(min ,()() k k k x x X r x x r x x r x +??Φ=?++-+-??可行域内）（可行域外） （2）此例只是为了说明外点法的思路，用微分法求解上述无约束优化问题。 用极值条件求解： 在可行域内：偏导数不可能等于0，即可行域内无极值 在可行域外，令： ()2()11211 ()2122 14()2012()0k k k r x x x r x x r x x x ?Φ =+-+=??Φ =--=?
1. 软件设计一般分为总体设计和详细设计，它们之间的关系是（B）。 A. 全局和局部 B. 抽象和具体 C. 总体和层次 D. 功能和结构 2. 软件结构使用的图形工具，一般采用（C）图。 A. DFD B. PAD C. SC D. E-R 3. 下列中属于软件设计的基本原理的是（D）。 A. 数据流分析设计 B. 变换流分析设计 C. 事务流分析设计 D. 模块化 4. 在软件结构的后处理中，下列说法错误的是（E）。 A. 为模块写的处理说明及接口说明可采用IPO图 B. 数据结构的描述可用Warnier图或Jackson图 C. 给出设计约束或限制。如数据的边界值、数据类型、格式、内存容量及时间的限制 D. 在概要设计评审中，应着重评审软件需求是否得到满足及软件结构的质量等 E. 设计的优化工作主要放在软件结构设计的后处理阶段 5. 在分层数据流图映射成软件结构的设计中，下列说法错误的是（D）。 A. 分层的数据流图映射成软件结构图也应该是分层的 B. 软件结构图的物理输入与输出部分放在主图中较为合适 C. 分层DFD图的映射方法：主图是变换型，子图是事务型；或主图是事务型，子图是变换型 D. 变换型通常用于高层数据流图的转换，而事务型通常用于较低层数据流图的转换 6. 软件设计阶段一般又可分为（B）。 A. 逻辑设计与功能设计 B. 概要设计与详细设计 C. 概念设计与物理设计 D. 模型设计与程序设计 7. 结构图中，不是其主要成分的是（C）。 A. 模块 B. 模块间传递的数据 C. 模块内部数据 D. 模块的控制关系 8. 好的软件结构应该是（B）。 A. 高耦合、高内聚 B. 低耦合、高内聚 C. 高耦合、低内聚 D. 低耦合、低内聚 9. 结构分析方法就是面向（B）自顶向下逐步求精进行需求分析的方法。 A. 目标 B. 数据流 C. 功能 D. 对象 10. 程序内部的各个部分之间存在的联系，用结构图表达时，最关心的是模块的内聚性
课程名称：机电产品现代设计方法 上课时间：2014年春季 雷达底座转台设计 姓名： 学号： 班级：1108103 所在学院：机电工程学院 任课教师：金天国张旭堂
1．设计任务 雷达底座转台设计：一个回转自由度，如下图1.1所示。 图1.1 承载能力：500kg 被测件最大尺寸： 台面跳动：0.02mm 台面平面度：0.02mm 台面布置T型槽，便于安装负载 方位转角范围： 具有机械限位和锁紧机构 角度位置测量精度： 角度位置测量重复性： 角速范围： 2．设计流程 根据机电产品现代设计方法，其设计流程大致如下图2.1所示。 图2.1
根据上图所示，整个设计过程可分为四个阶段：功能设计、总体方案设计、详细设计和设计。 功能设计部分，是在结合所给出的重要性的要求及用户可能的功能目标需求的前提下，对转台的功能进行定义分析，将每一个功能细化为一个个的功能元，利用QFD图对实现各种功能的所对应的技术的相对重要性进行分析，相对重要性较高的功能技术便是设计的重点所在。 总体方案设计部分，通过利用SysML语言来明确各部分之间的功能参数和参数约束关系，并完成草图的设计。 详细设计部分，需要使得零件实现其预定的功能，并保证其精度和强度的设计要求。在详细设计阶段主要是利用cad等三维建模软件，完成系统的3D图，并生产对应的2D图，完成整个设计。对于重要的零部件需要利用有限元软件进行仿真分析，保证其可靠性。最后还需要应用动力学和运动学仿真软件进行相关的动力学和运动学分析，确定设计系统满足功能目标要求。 设计总结部分，是对整个设计过程进行反思和总结，考虑整个设计过程中存在的不足和所运用的相关知识。 3.QFD需求-功能-技术分析 QFD(全称Qualification Function Deployment)，是用来对所设计的系统进行总体设计规划的工具。QFD主要功能是能够实现工程设计与消费者或用户需求之间的紧密连接，根据消费者需求和用户目标实现对设计过程的实时修改和控制，把用户的功能目标在整个设计过程中得以体现，并根据需求的重要性对整个系统做出相应的设计规划，有重点的进行设计。 本设计根据用户对于雷达底座转台的功能重要性的需求，首先给出其需求和功能之间的联系，如下图3.1所示的质量屋，屋顶为系统的功能，包括驱动元件的转速、体积、重量，及传动元件和传感器的可靠性等，左侧围用户对于系统的功能目标的需求，由用户直接给出的功能，如角度位置测量精度：、角度位置测量重复性：、角速范围： 等和用户潜在的功能需求，如人机交互、成本、节能等方面的需求组成。 图 3.1中各功能需求后面的数字代表着这些功能的相对重要性，即importance of whats，其数字越大代表其重要性越高，用户对于这些需求的重要性之和应该等于100。质量屋屋顶代表各部分功能之间的相互联系，分为positive、negative和不明确三种情况。
现代设计方法试卷1及答案 一、单项选择题 1.属于无约束优化问题求解算法中的直接法是（ C ） A. 梯度法 B.牛顿法 C.POWELL法 D.变尺度法 2.按类型划分，惩罚函数法属于（ D ） A.一维优化方法 B.无约束优化方法 C.直接法 D.约束优化方法 3.对于只含有不等式约束的优化问题，满足每一个设计约束的设计点，称为 （D） A.边界点 B.非可行点 C.外点 D.内点 4.坐标轮换法以为搜索方向。（C） A.梯度方向 B.共轭方向 C.坐标轴方向 D.负梯度方向 5.一个多元函数F（X）在点X*附近偏导数连续，则该点为极小值点的充分条件是（ B ） A.▽F（X*）=0 B. ▽F（X*）=0,H（X*）正定 C. H（X*）=0 D. ▽F（X*）=0,H（X*）负定 6.在有限元分析中，将构件分割成单元的方法称之为( C ) A.有限化 B.单元化 C.网格化 D.分割化 7.平面问题的弹性矩阵与材料的（ D） A.弹性模量有关，泊松比无关 B.弹性模量无关，泊松比有关 C.弹性模量和泊松比都无关 D.弹性模量和泊松比都有关 8.当零件材料的强度均值小于应力均值时，零件的平均安全系数为n，等效概率为F，则（A ） A.n<1，F>50% B. n>1，F>50% C. n<1，F<50% D. n>1，F<50% 9.串联系统的失效模式大多服从（ D ）
A.正态分布 B.对数正态分布 C.指数分布 D.威布分布 10.抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小 时又有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度为（ C ） A. 0.006 B. 0.004 C. 0.01 D. 0.12 二、填空题 11.单元刚度矩阵具有对称性、 分块 性和奇异性。 12.机电产品零件失效曲线分为三个区域，分别为： 早期失效区域 、正常工 作区域和功能失效区域。 13.函数()223212221+-+=x x x x x F 在点（1，0）处的梯度为 [6,-2]T 。 14.组成并联系统的零件的可靠度与该并联系统的可靠度相比较， 并联系统 的可靠度高。 15.一批产品从投入运行到发生失效的平均时间称为 平均寿命 。 16.可靠度是对产品可靠性的 概率 度量。 17.设某系统由10个零件串连组成，每个零件的可靠度均为0.95，系统的可靠度为 0.599 。 18.根据处理约束条件的方式不同，求解约束优化问题的方法分为 直接法 和间接法。 19.根据是否满足约束条件可以将设计点分为：可行点和 不可行点 。 20.利用目标函数的一阶导数或二阶导数信息构成搜索方向的方法称为 导数法 。 三、名词解释 21、（定义）可靠度：指产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的概率，用R 表示。 22、（定义）失效率：又称故障率，产品工作t 时刻时尚未失效（或故障）的产品，在该时刻
2009-2010学年第二学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目：现代设计方法及理论 学生所在院（系）：机电学院 学生所在学科：机械制造及其自动化 题目：机械产品方案的现代设计方法及发展趋势 第 1 页（共 6 页）机械产品方案的现代设计方法及发展趋势
科学技术的飞速发展，产品功能要求的日益增多，复杂性增加，寿命期缩短，更新换代速度加快。然而，产品的设计，尤其是机械产品方案的设计手段，则显得力不从心，跟不上时代发展的需要。目前，计算机辅助产品的设计绘图、设计计算、加工制造、生产规划已得到了比较广泛和深入的研究，并初见成效，而产品开发初期方案的计算机辅助设计却远远不能满足设计的需要。为此，作者在阅读了大量文献的基础上，概括总结了国内外设计学者进行方案设计时采用的方法，并讨论了各种方法之间的有机联系和机械产品方案设计计算机实现的发展趋势。 根据目前国内外设计学者进行机械产品方案设计所用方法的主要特征，可以将方案的现代设计方法概括为下述四大类型。 1、系统化设计方法 系统化设计方法的主要特点是：将设计看成由若干个设计要素组成的一个系统，每个设计要素具有独立性，各个要素间存在着有机的联系，并具有层次性，所有的设计要素结合后，即可实现设计系统所需完成的任务。 系统化设计思想于70年代由德国学者Pahl和Beitz教授提出，他们以系统理论为基础，制订了设计的一般模式，倡导设计工作应具备条理性。德国工程师协会在这一设计思想的基础上，制订出标准VDI2221“技术系统和产品的开发设计方法。 制定的机械产品方案设计进程模式，基本上沿用了德国标准VDI2221的设计方式。除此之外，我国许多设计学者在进行产品方案设计时还借鉴和引用了其他发达国家的系统化设计思想，其中具有代表性的是： (1)将用户需求作为产品功能特征构思、结构设计和零件设计、工艺规划、作业控制等的基础，从产品开发的宏观过程出发，利用质量功能布置方法，系统地将用户需求信息合理而有效地转换为产品开发各阶段的技术目标和作业控制规程的方法。 (2)将产品看作有机体层次上的生命系统，并借助于生命系统理论，把产品的设计过程划分成功能需求层次、实现功能要求的概念层次和产品的具体设计层次。同时采用了生命系统图符抽象地表达产品的功能要求，形成产品功能系统结构。 (3)将机械设计中系统科学的应用归纳为两个基本问题：一是把要设计的产品作为一个系统处理，最佳地确定其组成部分(单元)及其相互关系；二是将产品设计过程看成一个系统，根据设计目标，正确、合理地确定设计中各个方面的工作和各个不同的设计阶段。
大学生活动中心设计分析 正如老师所说，建筑作为历时艺术与共时艺术均有的艺术，其设计应是在一定的基础、区域、城市以及特定的人文传统气候环境中，再加上“时间”的概念。建筑作为一种艺术，是要设计者通过创造实体来反映社会的以及个人的情感，所以建筑设计应是随着设计者的阅历的变化而变化的。 作为一名刚刚开始学习建筑设计的学生，我在进行大学生活动中心设计时便展现出学生作业的气息。此次的大学生活动中心设计旨在对旧工业试验厂房进行改建，在设计中有好的地方，也有很多不足之处，下面从基地与环境、空间与功能、建筑形式构成形态手法三个方面，结合老师课上讲解的设计方法来分析我的大学生活动中心方案设计。 一、基地与环境 建筑的基地与环境受到城市、区域、场地三方面因素的影响。而建筑外部空间的建立重点在从外部建立秩序向心式地修建建筑上，减法创造空间。 从场地因素上来说，在考虑场地对建筑外部空间设计的影响时，应特别关注基地内及周边影响设计的因素。例如：人流疏散方向，树木建筑景观，带有文脉色彩的构筑形及地段原有状态的保留和利用等。若场地上原有旧建筑，在设计时需要注意新建筑与老建筑环境的关系。 1、基地内新、旧环境分析 大学生活动中心设计方案中，基地性质为方形广场地，广场地在其南北轴线上有底景建筑——旧的工业试验厂房，“L”形旧厂房南北向对称轴线与基地南北向对称轴线几乎重合，旧厂房占据基地主导位置。所以在设计时充分利用旧厂房进行功能布置，而将有特殊设计要求的观演厅独立出来进行设计，将观演厅作为改建方案中一个新的注入元素放在基地东侧，既谦虚的后退作为侧面建筑来烘托广场建筑主体——旧厂房东西向高低跨部分，又围合了形成内部集散广场，融入老环境的同时又创造了新的环境氛围。（如图——“体块演变”） 在对新、旧建筑处理上采用“拉缝”的手法。将旧建筑与新建筑拉开，用玻璃体连接，并在高度上进行呼应。 2、基地人流疏散分析 基地位于校区东北侧，其东南侧为人流量很大的学生宿舍和“中和”食堂，西南侧为人流量很大的篮球场，人流主要来自这两个方位，所以建筑主入口朝南来迎合东南、西南两个方向的人流。除此之外，办公区、学生会工作区以及观演厅还有其独立的疏散流线以便与公共群众流线分开。（如图——“总平面环境分析”） 3、历史建筑借用 从环境因素上来说，方案设计时考虑到了对中国古典四合院建筑的应用。对四合院的应用意
环境变量 一．用牛顿法求函数 2214121)2()2(),(x x x x x f -+-= 的极小值点坐标（迭代二次）。 解 初始点T x ]2,3[0 = 则初始点处的函数梯度、海森矩阵及其逆矩阵为 ?? ????=??????---+-=?42)2(4)2(2)2(4)(21213 1 0x x x x x x f ????? ?--=??????--+-=?844148442)2(12)(21 02x x f ???? ??? ???=?=487241241121 )]([1 02x f 代入牛顿法迭代公式，得 T x f x f x x ? ? ? ???=??-=34,38)()]([0 1 2 1 - ??? ?????=??????---+-=?02732)2(4)2(2)2(4)(212 1311x x x x x x f 代入牛顿法迭代公式，得
?? ? ???=??-=26.152.2)()]([1 1 12 1 2 x f x f x x - 二、分析比较牛顿法、阻尼牛顿法、共轭梯度法、变尺度法和鲍威尔法的特点，找出前四种方法的相互联系。 比较牛顿法：牛顿法收敛很快，对于二次函数只需迭代一次便达到最优点，对非二次函数也能较快迭代到最优点，但要计算二阶偏导数矩阵及其逆阵，对维数较高的优化问题，其计算工作和存储量都太大。 阻尼牛顿法：可以看出原始牛顿法就相当于阻尼牛顿法的步长因子取成固定值1的情况。阻尼牛顿法每次迭代都在牛顿方向上进行一维搜索，避免了迭代后函数值上升的现象，从而保持了牛顿法二次收敛的特性，而对初始点的选取并没有苛刻的要求。 这类方法的主要缺点计算复杂，工作量大，要求计算机存储量大 共轭梯度法：共轭方向主要是针对二次函数的，但也可以用于一般非二次函数。共轭方向法是二次收敛的，计算程序简单，存储量相对较少 变尺度法：只需用到函数的一阶梯度；下降算法，故收敛全局；计算量小（不需要求矩阵逆）；一般可以达到超线性收敛（速度快） 鲍威尔法：多维无约束优化算法是在无约束优化算法之一，首先选取一组共轭方向，从某个初始点出发，求目标函数在这些方向上的极小值点，然后以该点为新的出发点，重复这一过程直到获得满意解，其优点是不必计算目标函数的梯度就可以在有限步内找到极值点。 三、已知约束优化问题minf(x)=(x 1-2)2+(x 2-x 1)2
初中数学作业的设计方法 摘要：初中数学对于初中学生来说是一门相当重要的课程，数学作业作为数学 教学必不可少的组成部分与教学效果密切相关，它既能反映教师教学成果的好坏，又能帮助学生形成数学思维和解题策略，巩固所学到的数学知识。作为初中数学 教育工作者，我们必须顺应新课程改革的发展趋势，在实践教学中不断促进数学 作业的改革与创新，促进素质教育的实施。 关键词：新课改初中数学作业设计 一、基于有效性的初中数学作业设计及实践策略 1.作业设计必须有明确的教学目标，注重学生的认知特点。初中数学教学作 业设计并不是毫无目的性的设计，而是建立在一定的目标基础上的，初中数学教 学作业设计要同国家初中数学教学计划与目标相一致。另外，初中数学教学作业 设计应该根据数学课本内容要求，对一些最基本的数学基础知识进行巩固与复习。除此之外，初中数学教学作业设计还应该与初中生的数学学习能力相联系，避免 因为设计不合理导致学生数学学习受挫，影响学生在数学学习上的进一步发展。 初中数学教学作业设计应建立在原先知识基础之上，对新的知识进行预习和练习，促进学生数学基础知识的更新与进步。 2.多样化设计，激发学生学习兴趣。兴趣是学生学好数学最好的老师，学生 只有在兴趣的引导下才能够进行有效的数学学习，多样化的数学作业设计就是为 了提高学生学习兴趣而采取的策略方法。因此，老师要想进行有效性数学作业设计，就要根据数学各部分的重难点，进行有效性数学作业设计，充分发挥数学作 业在数学教学中课外补充的作用。 3.层次化设计，让不同的学生在数学上得到不同的发展。不同的学生数学基 础是不一样的，不同的学生应该得到不同的发展，层次化作业设计的目的就是为 了满足不同学生的学习水平和需求设计的。因此，老师在进行数学作业设计时应 该面向全体学生，设计出不同层次的作业，方便不同水平与能力的学生进行选择 性学习。 4.实践化设计，发展学生探究数学的综合能力。数学学科是一门实践性、探 究性都很强的学科，老师进行有效性数学作业设计的目的并不是为了考查学生记 忆与模仿的能力，而是帮助学生将数学知识运用于实践的能力，这才是有效性数 学作业设计的目的与归宿。实践化数学作业设计能够培养学生的创新实践能力， 在激发学生数学学习兴趣的同时，促使学生将更多的时间和精力投入到数学实践 当中，在数学实践过程中发展学生探究数学的综合能力。 二、克服传统作业布置的弊端表现 1.作业来源单向。作业大多来源于课本，由老师布置给学生，学生必须被动 接受，这种“齐步走”、“一刀切”的作业布置方法不利于学生的发展，必然会出现 两极分化现象。 2.问题答案绝对化。传统作业过于强调答案，不注重过程，作业本上只有“√” 和“×”。这种作业的评价方式不利于学生的发展。 3.作业形式单调划一。形式多为书面答题，内容统一，答案一致。 4.作业内容机械重复。传统的初中数学作业就是将课后练习或配套练习中的 计算题或证明题全部写在作业本上。这样乏味、单调、重复的作业不利于学生灵 活性、创造性的发挥，成为学生心理的一种“只有压力，没有动力”的负担。 5.作业过程封闭郁闷。现代教育强调合作，而传统的初中数学作业则片面强
最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word 文本 --------------------- 方便更改 赠人玫瑰，手留余香。 《现代设计方法》课程习题集 西南科技大学成人、网络教育学院 版权所有 习题 【说明】：本课程《现代设计方法》（编号为09021）共有单选题,计算题,简答题, 填空题等多种试题类型，其中，本习题集中有[ 填空题,单选题]等试题类型未进入。 一、计算题 1. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 342)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε。 2. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 32)(m in 2+=x x f ，给定[][],1,2a b =-，取1.0=ε
3. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次） 432+=x )x (f min ，给定[][]40,b ,a =，取10.=ε。 4. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 12)(m in 3+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取5.0=ε 5. 用黄金分割法求解以下问题（缩小区间三次）。 107)(m in 2+-=x x x f ，给定初始区间[][]3,0,=b a ，取1.0=ε 6. 用梯度法求解无约束优化问题： 168)(m in 22221+-+=x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(= ，计算精度1.0=ε。 7. 用梯度法求解96)(m in 12221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(= ，1.0=ε。 8. 用梯度法求解44)(m in 22221+-+=x x x X f ，[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。 9. 用梯度法求解无约束优化问题：1364)(m in 222 121+-+-=x x x x X f ，取初始点[]T X 1,1)0(=，计算精度1.0=ε。 10. 用梯度法求解1212221422)(m in x x x x x X f --+=,[]T X 1,1)0(=，1.0=ε 。（请迭代两次） 11. 有三个可靠度均为0.9的子系统组成的并联系统，试比较纯并联及2/3[G]表决系统的可靠度。 12. 一个由2个子系统组成的系统，其可靠度指标为0.85，试按等同分配法分配子系统的可靠度：（1）组成串联系统，（2）组成并联系统。 13. 已知某零件的应力和强度均呈正态分布，零件强度：MPa 516=δμ（均值），MPa S 2.24=δ（标准差），应力：MPa 378=σμ（均值），Mpa S 5.41=σ（标准差），试计算零件的可靠度与失效概率。 14. 由应力分析表明，某零件所承受的应力是拉应力，可用正态分布来描述，MPa T 3500=μ，标准差MPa S T 400=。该零件在制造过程中所引起的残余应力也可用正态分布来描述，其均值MPa C 1000=μ，标准差MPa S C 150=。由强度分析表明，该零件的强度也服从正态分布，其均值MPa 5000=δμ。现要求出当保证该零件的可靠度不低0.999时，零件强度的标准差的最低值应为多少?
课程名称： 现代设计方法 一、 单选题 ( 每题1分，共10题，共10分，下列各小题备选答案中，只有一个符合题意的答案。多选、错选、不选均不得分 ) 1. 参数化绘图在定义图形时关键是利用了图形的（ ） A ．相似性 B ．多样性 C ．个别性 D ．特殊性 2. 下列设备不属于CAD 作业输入设备的，有（ ） A ．绘图仪 B ．键盘 C ．数字化仪 D ．光笔 3. 二维图形比例变换矩阵中?? ????=d a T 00，可有（ ） A.a=0,d=1 B. a=1,d=0 C. a=d=1 D. a=d=0 4. 内点罚函数法的特点是（ ） A.能处理等式约束问题 B.初始点必须在可行域内 C. 初始点可以在可行域外 D.后面产生的迭代点序列可以在可行域外 5. 对于极小化F(x)，而受限于约束g μ(x)≤0(μ= 0,1,2,…,m)的优化问题，其内点罚函数表达式为（ ） A.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ B.∑=+=Φm k k X g r X F r X 1)()()(/1)(),(μμ C.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0m ax[)(),(μμ D.∑=-=Φm k k X g r X F r X 1)()()](,0m in[)(),(μμ 6. 设F (X )为区间(0,3)上的单峰函数，且F (1)=2、F (2)=1.5，则可将搜索区间(0,3)缩小为（ ） A ．(0,2) B ．(1,2) C ．(2,3) D ．(1,3) 7. 标准正态分布是定义为（ ） A.μ＝1，σ＝0.5的正态分布 B.μ＝1，σ＝1的正态分布 C.μ＝0，σ＝1的正态分布 D.μ＝0.5，σ＝1的正态分布 8. 抽取100只灯泡进行实验，灯泡工作到50小时有12只损坏，工作到70小时有20只损坏，从50小时到70小时这段时间内灯泡的平均失效密度是（ ） A.0.006 B.0.004 C.0.01 D.0.12 9. 当转换开关的可靠度为1时，非工作冗余系统的可靠度为R1, 工作冗余系统的可靠度为R2，则R1与R2之间的关系为（ ） A. R1＜R2 B. R1＞R 2 C. R1= R2 D. R1≤R2 10. 设试验数为N 0，累积失效数为N f (t)，仍正常工作数N s (t)，则存活频率是指（ ） A ．0) (N t N f B ．0)(N t N s C ．)()(t N t N f s D ．) ()(t N t N s f
作业设计的技巧与方法 作为课堂教学不可或缺的延伸部分——作业，是对课程意义重建与提升的创造过程，是学生对课堂教学的深化过程。小学语文作业的有效性，设计是前提，服务课程改革，提高学生语文能力是目的。经过近几年的探索与实践，我认为：我们的作业设计，必须紧扣文本特点，充分发挥文本的示范性，必须立足广泛积累，着眼于学生语文能力的发展，才能提高作业的实效性，使作业成为提高学生语文素养的一个生长点。 一、作业设计要紧扣文本特点 在教学过程中，教材是我们最好的“标本”，根据文本的特点，充分挖掘文本中的知识源，以其为平台，即使是最简单的词语理解，也有知识和能力、过程和方法、情感态度和价值观的交融。因此，充分挖掘文本特点，释放文本内部张力是实现教学内容优化与课堂教学高效的主要途径，也是影响课堂作业最优化的重要条件。 1．为凸显单元主题设计作业 根据整单元块状结构，从整体上把握课文内容，理解文本所表达的思想、观点和感情，根据不同单元的特点阐发文本内容、研究表达形式等等，挖掘出教材内在的规律，真正体现单元整组教学的内涵和价值。通过深入探究，反复实践，进行单元整组要求与特点，设计有效作业，优化了语文课堂教学,提高了课堂教学效率。通过有效的作业设计,有目的地让学生结合单元主题进行更深入的思考,使学生的思维不囿于单独的一篇课文,提升学生对课文的理解,加深对单元整体的感悟,提高了单元习作能力,并为更好的学习课文增添了无限精彩。 2．为品析语言特色设计作业 教材文本的语言规范、优美，经常在阅读中模仿、借鉴、运用这些语句、段落、行文方式，就能逐渐体悟到其中的表达规律，并内化为学生自身的语言表达能力，由“仿”境抵达“化”境。所以，教师要善于发掘那些典范的语言表达范式，引导学生阅读、体会，进而设计“仿化”“迁移”等作业，进行有效适时模仿写话。仿拟现成的章、句、语、词，把它融化为自己的语言。 3．为揣摩写作技巧设计作业 “听说读写能力”是“语文素养”的重要组成部分。其中，读和写的能力显得尤为重要。这是评价学生语文素养的重要方面。这就需要教师细心解读文本，指导教以写作技巧，精心设计作业。 二、作业设计要致力能力发展
现代设计方法试题 一、单项选择题(本大题共20小题。每小题1分。共20分) 1．CAD 一词已经成为世界通用的名词，它是指（ A ） A ．计算机辅助工程 B ．计算机辅助制造 C 计算机辅助设计 D ．计算机辅助工艺规程设计 2．实验测试了自变量为3，4，5，6，7，8时的函数值，现要用抛物线插值法计算处的函数值，选择下列哪组自变量及其对应的函数值进行插值计算较为合理（ C ） A ．3，4，5 B ．4，5，6 C ．5，6，7 D ．6，7，8 3．设备坐标系的维数一般为（ B ） A ．一维 B ．二维 C 三维 D ．四维 4．将平面图形沿X 方向平移10个单位，沿Y 方向平移15个单位，其坐标变换矩阵为（ A ） A ．??????? ???11510010001 B ．??????????--11510010001 C ．???? ? ?????101001500010D ．???? ??????10 10015000 1 5．在消阴处理中，进行极大／极小检验，如果两个物体的投影不满足极大／极小条件，则两个物体之间（ D ） A ．相互完全遮挡 B ．部分相互遮挡 C ．相互不遮挡 D ．遮挡关系不确定 6．若函数F(x)在Dl 上具有连续二阶导数(D 是Dl 内部的凸集)，则F(x)为D 上的凸函数的充分必要条件是F(x)的Hessian 矩阵（ C ） A ．半正定 B ．正定 C ．半负定 D ．负定 7．对约束优化问题，设计变量的选择（ C ） A ．可以在可行域中 B ．不允许在可行域中 C ．只允许在可行域中 D ．不一定在可行域中 8．要将一个有约束问题的求解转化为一系列无约束问题的求解，可以选择（ C ） A ．复合形法 B ．简约梯度法 C ．罚函数法 D ．共轭梯度法 9．在解决线性规划问题时，首选的优化方法为（ B ） A ．外点罚函数法 B ．单纯形法 C ．拟牛顿法 D ．变尺度法 10．当目标函势沩凸函数，约『束函彭嘣黜函数时，K —T 条件是约束优化问题取得极值的（ D ） A ．必要条件 B ．充分条件 C ．一般条件 D ．充分必要条件 11．有限元分析中，下列单元属于二维单元的是（ D ） A ．六面体单元 B ．四面体单元 C ．杆单元 D ．三角形单元 12．用有限元方法求解问题获得的解属于（ A ） A ．近似解 B ．精确解 C ．解析解 D ．半解析解 13．采用杆单元进行平面刚架有限元分析，杆单元的一端具有（ B ） A ．两个自由度 B ．三个自由度 C ．四个自由度 D ．六个自由度 14．某刚架单元两节点对应的总体编码为5和3，则局部座标系下的单元刚度系数k 在总体刚度矩阵中的位置为（ D ） A ．第5行第3列 B ．第14行第3列 C ．第5行第14列 D ．第14行第14列 1 5．在平面应变问题中，沿轴线方向（ C ） A ．应变、应力都为零 B ．应力为零，但应变不为零 C ．应变为零，但应力不为零 D ．应变、应力都不为零 16．若产品的平均寿命等于失效率的倒数则产品的寿命服从（ C ） A ．正态分布 B ．泊松分布 C ．指数分布 D ．二项分布 17．在平均安全系数不变的情况下，由于强度(或应力)的分散度增大会使零件的可靠度（ A ） A ．降低 B ．提高 C ．不变 D ．无法确定 18．当系统中任何—个零件发生故障都会导致整个系统失效，该系统是（ A ） A ．串联系统 B ．冗余系统 C ．表决系统 D ．非工作冗余系统 19．并联系统的可靠度比组成该系统的零件的可靠度（ B ） A ．底 B ．高 C ．相等 D ．不确定 20．产品工作到t 时刻后的单位时间内发生失效的概率称为（ D ） A ．平均寿命 B ．平均失效密度 C ．平均可靠度 D ．平均失效率 二、多项选择题(本大题共5小题。每小题2分．共10分) 21．下列设备属于CAD 的输入设备的，有（ BCE ） A ．显示器 B ．扫描仪 C ．键盘 D ．绘图仪 E ．光笔 22．通过矩形窗口与矩形视区的匹配，可以实现图形的（ ABD ） A ．放大 B ．缩小 C ．锗切 D ．摇视 E 平移 23．下列方法中属于利用目标函数的导数构造搜索方向的优化方法有（ BE ） A ．坐标轮换法 B ．梯度法 C ．单纯形 D ．Powell 法 E ．变尺度法 24．单元刚度矩阵具有（ ACE ） A ．奇异性 B ．正定性 C ．分块性 D ．稀疏性 E ．对称性
东北大学继续教育学院 现代设计方法试卷（作业考核线上） A 卷 学习中心：山西潞安职业技术培训学校奥鹏学习中心 院校学号：C93550111090079 姓名王勇 （共页） 一．选择题（可多选，各2分，共20分） 1. 机械设计主要应体现哪些特点（BDE ）。 A) 整体性B) 系统性C) 相关性 D) 多解性E）创新性 2. 机械系统的总体设计中不包括以下哪些内容（BE ）。 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 3. 室内工作的机械选择（B ）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 4. 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 ）。 A) 黑箱法B) 列举法C) 移植法D) 筛选法 5. （A ）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 6. 考虑到强度问题时，（C ）图的设计比较合理。
A) (a) B) (b) C) (c) 7. 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 A) （b）图 8. A) 设计空间B) 设计维数C) 设计可行域 9. 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5×10-4/小时，那么在工作时间100小时的可靠度水平是：（C ） A) 0.05 B) 0.85 C) 0.95 10. 对野外工作的机械及移动式机械，其动力机一般不选择（A ）。 A）电动机B）内燃机C）液压马达D）气动马达 二．判断题：（正确：T；错误：F，各2分，共20分） 1. 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。（ F ） 2. 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。（T ） 3. 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。
机电工程学院 现代设计方法大作业基于汽车噪声的TRIZ分析 学号：S314070064 专业：机械工程 学生姓名：*** 任课教师：*** 教授 2015年1月
基于汽车噪声的TRIZ分析 一对技术系统进行初步分析 1.选择系统。 我所选择的系统是汽车。 2.系统的三维图，如图1所示。 图1 汽车的三维图 汽车工作原理：汽车的行驶主要靠发动机来带动，以四冲程汽油机为例，四冲程汽油机是将空气与汽油或柴油以一定的比例混合成良好的混合气，在吸气冲程被吸入汽缸，混合气经压缩点火燃烧而产生热能，高温高压的气体作用于活塞顶部，推动活塞作往复直线运动，通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机在进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程内完成一个工作循环。汽油机简图及其具体运动过程如图2所示。 图2 四冲程汽油机工作循环图 （1）进气行程 化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器中进行混合，然后再吸入气缸。进气行程中，进气门打开，排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移
动，活塞上方的气缸容积增大，从而气缸内的压力降低到大气压力以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可燃混合气便经进气管道和进气门被吸入气缸。 （2）压缩行程 为使吸入气缸内可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使其容积缩小、密度加大、温度升高，即需要有压缩过程。在这个过程中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个行程称为压缩行程。 （3）作功行程 在这个行程中，进、排气门仍旧关闭。当活塞接近上止点时，装在气缸盖上的火花塞即发出电火花，点燃被压缩的可燃混合气。可燃混合气被燃烧后，放出大量的热能，因此，燃气的压力和温度迅速增加，所能达到的最高压力约为3-5Mpa，相应的温度则为2200-2800K。高温高压的燃气推动活塞从上止点向下止点运动，通过连杆使曲轴旋转并输出机械能，除了用于维持发动机本身继续运转而外，其余即用于对外作功。 （4）排气行程 可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进行下一个进气行程。当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的压力进行自由排气，活塞到达下止点后再向上止点移动时，继续将废气强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。 汽车的执行机构：轮胎。 作用对象：路面。 3.汽车系统的黑箱图。 汽车的黑箱图如图3所示。 图3 汽车系统黑箱图 4.确定系统主要有益功能和其它功能。 汽车主要有益功能：载运客、货物和牵引客、货挂车。