机械创新设计试题及答案

机械创新竞赛试题与答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 机械设计中，下列哪个因素不是影响机械效率的主要因素？A. 摩擦B. 材料强度C. 载荷大小D. 机械结构答案：B2. 在机械传动中，齿轮传动的主要优点是什么？A. 结构简单B. 传动比准确C. 噪音大D. 维护方便答案：B3. 以下哪个不是机械创新设计的基本方法？A. 逆向思维B. 类比法C. 经验法D. 组合法答案：C4. 机械设计中，为了提高零件的疲劳强度，通常采用以下哪种方法？A. 增大零件尺寸B. 增加表面粗糙度C. 采用表面硬化处理D. 减少材料强度答案：C5. 机器人技术中，关节机器人的自由度是指什么？A. 机器人可以移动的方向数B. 机器人可以转动的轴数C. 机器人的传感器数量D. 机器人的控制复杂度答案：B二、简答题（每题10分，共20分）1. 请简述机械创新设计的重要性。

答案：机械创新设计是推动机械工程领域发展的关键。

它不仅能够提高机械设备的性能，降低成本，还能满足市场对新产品的需求，提升企业的竞争力。

创新设计包括对现有机械结构的改进、新材料的应用、新工艺的开发等，是实现技术进步和产业升级的重要途径。

2. 列举三种常见的机械传动方式，并简述其特点。

答案：常见的三种机械传动方式包括：- 齿轮传动：具有传动比准确、结构紧凑、效率高等优点，适用于传递较大功率和精确控制的场合。

- 皮带传动：结构简单，成本低廉，适用于远距离传动和需要柔性连接的场合。

- 链传动：承载能力强，传动稳定，适用于高速、大功率的传动场合。

三、设计题（每题30分，共30分）1. 设计一个简单的机械装置，用于将水平方向的力转换为垂直方向的力。

答案：可以设计一个杠杆装置，其基本原理是利用杠杆的力臂原理来转换力的方向。

具体设计可以包括一个支点、一个水平方向的力输入杆和一个垂直方向的力输出杆。

当水平方向的力作用于输入杆时，通过杠杆原理，输出杆将产生垂直方向的力。

四、分析题（每题40分，共40分）1. 分析机械创新设计过程中可能遇到的挑战，并提出解决方案。

创新设计题目伸缩式螺旋千斤顶是随着汽车大众化而出现的新式起重器，它具有结构新颖、体积小、重量轻、操作方便、省力等特点。

试按下述参数要求进行设计：承载10000N，全升程252mm（十）、窗玻璃擦洗装置设计一窗玻璃擦洗装置，工作人员只需站在室内操作，要求操作方便、安全、原理新颖、成本较低、适合家庭及办公楼房使用。

（十一）、多功能台虎钳设计一种新型台虎钳，要求其能够满足空间不同角度的定位需求。

（十二）、手动式汽车轮胎充气装置试设计一种手动式汽车轮胎充气装置，该装置能够在没有电力驱动的情况下，完全靠手动完成对汽车轮胎的充气过程。

要求体积小、重量轻、操作方便、成本较低、造型美观。

（十三）、手动金属钻孔工具设计一手动金属钻空装置，完全依靠手动的力量实现金属钻孔过程。

要求操作方便、省力、结构合理、体积小、外型美观。

（十四）、新型联轴器设计设计一新型联轴器，要求冲击小、缓冲能力好、适用的速度范围较广、结构简单、加工方便、有创新性。

（十五）、太空仓宇航员体重测量装置设计一台能够在太空失重状态下测量宇航员体重的装置，并考虑如何在地面重力作用下进行该设备的性能测量。

（十七）、硬币分拣装置设计一硬币分拣装置，该装置能将不同面值的硬币分拣并打包。

要求体积小、外形美观、操作方便，最好具有显示功能。

（十八）、电杆爬升装置设计一新型电杆爬升装置，用于帮助电力工人攀爬电杆，要求该机构具有结构简单、重量轻、操作方便、使用可靠、攀爬速度较快等优点。

（十九）、光滑壁面爬升清洗装置设计一种可以爬升光滑壁面（比如：玻璃墙面）并进行清洗的装置，要求体积小、重量轻、能遥控（或电控）自动换向、安全、可靠、操作方便。

（二十）、可折叠变升程梯设计一种可以折叠的新型梯子，要求具有变升程功能，最大高度可达6米，载重量可达200公斤，要求使用方便、可以实现完全折叠、强度可靠、攀爬方便、重量限定在人力可及的范围。

（二十一）、水果削皮器设计一种新型的水果削皮器，要求原理新颖、结构简单、外形美观、操作方便、效率高、具有市场竞争优势。

第一章测试1.国产大飞机的设计为机械创新设计的（）。

A:反求设计B:经验设计C:开发设计D:变异设计答案:C2.开发设计具有开创性和探索性，其设计风险较大。

A:错B:对答案:B3.机械的创造发明大多属于机械机构方案的创新设计。

A:错B:对答案:A4.机械创新设计有高低层次之分，这可用创新度来衡量。

A:对B:错答案:A5.机械创新设计的类型主要有，开发设计，变异设计，反求设计。

A:对B:错答案:A6.机械创新设计的特征是，独创性，实用性，多方案优选。

A:错B:对答案:B第二章测试1.从工作机理上来说潜水艇设计采用的思维方式为（）。

A:灵感思维B:抽象思维C:逆向思维D:类比思维答案:D2.分割原理包含以下几个部分：（）。

A:增加物体相互独立部分的程度B:把物体分成容易组装和拆卸的部分C:都是D:把一个物体分成相互独立的部分答案:C3.被誉为TRIZ之父的阿奇舒勒是（）科学家。

A:日本B:英国C:美国D:俄国答案:D4.“网球拍减轻总体重量，增加头部重量，以保持击球力量”体现了（）。

A:各性能参数的协调B:结构上的协调C:提高柔性法则D:工作节奏/频率上的协调答案:A5.发明原理1“分割”的效能是（）。

A:消除有害作用B:提高系统效率C:提高系统协调性D:改善操作和控制答案:C6.“炮管直径必须足够大以使一个个的炮弹容易射出，但同时又必须是足够小以免火药爆炸推力的泄露”属于（）。

A:基于条件的分离B:整体与部分的分离C:时间分离D:空间分离答案:D7.系统分析法包含以下哪几类方法（）A:设问探求法B:特性列举法C:形态分析法D:缺点列举法答案:ABCD8. TRIZ理论核心思想，主要有（）。

A:冲突B:40条创新原理C:专业理论基础D:技术系统进化法则答案:ABD9.冲突矩阵是由39个（）与39个( )构成的矩阵。

A:恶化参数B:负向参数C:正向参数D:改善参数答案:AD10.抽象思维的思维材料侧重于语言、思维推力、数字、符号。

1.什么是机构的演化或变异？什么是反求工程？机构的演化或变异是指以某机构为原始机构，在其基础上对组成机构的各个元素进行各种性质的改变或变换，而形成一种功能不同的机构。

把别的国家的科技成果加以引进，消化吸收，改进提高，再进行创新设计，进而发展自己的新技术，称这一过程为反求工程。

2. 什么是机械？机械的特点有哪些方面？传递能量、物料与信息。

其特点如下：12功。

3在拟定机械的功3.拟定功能目标要利于扩大设计思路 4.拟定功能目标要具有一定的超前意识 5.拟定功能目标要注意产品的生命周期循环问题4. 列举七种以上能够实现从连续转动到连续转动运动变换机构。

答：1．齿轮传动机构2．摩擦轮传动机构 3．瞬心线机构 4．连杆机构 5．带传动机构 6．链传动机构 7．绳索传动机构 8．液力传动 9．钢丝软轴传动机构 10．万向联轴器5. 什么是定向思维、逆向思维、形象思维和抽象思维？定向思维：基本上属于逻辑性思维一类。

其思维过程总是通过寻找合乎逻辑的、成熟的或常规的方法或途径，循序渐进地推断和认识事物。

逆向思维：是一种反逻辑和反常规的思维方式，其思维常摆脱正常的思考途径，以背逆正常思索途径来寻找解决问题的方法。

形象思维：EFG串联。

解：前置子机构为铰链四杆机构ABCD，后置子机构为摇杆滑块机构DCE。

若设连杆BC所受力为F，连杆CE所受力为PQ为：减小α和SL。

一、填空 1.维、横向思维、纵向思维。

2.理。

635法、头Triz理论即发明问题解决理论。

五大核心内容：1.创新思维方法与问题分析方法。

2.技术系统进化法则。

3.技术矛盾解决原理。

4.创新问题标准解法。

5.发明问题解决算法ARIZ。

6.基于物理、化学、几何学等工程学原理而构建的知识库 6. Triz理论中，冲突解决矩阵原理有39个工程参数和40个发明问题解决原理可供应用；物-场分析法提出了76种标准解。

二、名词解释 1. 逆其思维通常摆脱正常的思维途径，以背逆能正常思索途径来寻找解决问题的解决斱法，思维要点：不挥手段，反其道行之。

机械创新设计题目一．糕点切片机1．工作原理及工艺动作过程糕点先成形(如长方体、圆柱体等)，经切片后再烘干。

糕点切片机要求实现两个执行动作：糕点的直线间歇移动和切刀的往复运动。

通过两者的动作配合进行切片，改变直线间歇移动速度或每次间隔的输送距离，以满足糕点不同切片厚度的需要。

3．设计任务(1) 根据工艺动作顺序和协调要求拟定运动循环图；(2) 构思实现上述动作要求的间歇运动机构和切口机构；(3) 根据选定的原动机和执行机构的运动参数拟定机械传动方案；(4) 画出机械运动方案简图；(5) 控制程序设计(7)编写设计说明书二、自动打标机l．工作原理及工艺动作过程动打制钢印的要求。

送头1的前端(如图所示)，然后由将产品3推送到打印头2的下部，头2向下运动印操作。

在打印头退回3．设计任务(1)(2)(3) 进行打标机机构和推送机构的尺寸综合；(4) 绘制机构运动简图；(7)编写设计说明书。

三、插齿机设计1．工作原理及工艺动作过程插齿机是齿轮加工中常用的设备之一，它能用于加工内齿轮、多联齿轮、扇形齿轮以及一些特殊结构的齿轮。

插齿是利用范成法原理来加工齿轮。

插齿刀和工件的啮合关系相当于一对两轴线相互平行的圆柱齿轮啮合传动，插齿刀就像是一个磨有前、后角而具有切削刃的齿轮，它紧固在插齿机的主轴上，主辅其有往复运动，并围绕本身的轴线转动，插齿刀在每一工作行程中切去一定的金属，在范成运动中将轮坯切制成所需的齿形。

如图所示，插齿机有以下四运动：(1)切削运动：插齿刀相对齿坯上下移动完成切削加工。

(2)圆周运动：插齿时，插齿刀与被加工齿坯作无间隙啮合，可以认为，圆周进给运动就是插齿刀的转动速度。

插齿机主传动系统(3)径向进给运动，在插齿刀开始接触齿坯以后，在圆周进给的同时，插齿刀向齿坯作径向进给，当进到一定的深度时停止，而圆周进给继续进行，直至齿坯转一周时，齿轮加工完毕。

往往在加工一个齿轮时，整个齿需要分两次或多次径向进给，这一运动一般靠凸轮机构来完成。

机械创新设计试卷（2）
一、 利用发散思维的方法写出茶杯的可能用途。

（按用途的分类与总数量的结果评分）（10分）
二、 请尽量多的写出螺旋机构的实际应用功能及变异功能，以及可以再开发的新功能。

（10
分）
三、以凸轮机构和四连杆机构为基本机构，分别用串联组合、并联组合、封闭式组合方法进行组合，绘制出组合前后的机构运动简图，并简要说明各自组合功能。

（20分）
四、简述技术冲突解决原理的创新设计思路，并举一个工程实例说明之。

（12分）
五、图示为某种飞机起落架的机构运动简图。

请运用机构再生的创新技法创造一个新机构。

即包括：分析图示原始机构的结构组成特点；绘制一般化运动链；绘制一般化运动链图谱；将其中之一转化为再生创新机构。

满足下列约束条件：
（1） 杆的总数目与运动副的总数目保持不变；
（2） 必须有一个固定杆，即机架，用G r表示；
（3） 必须有一个提升缸，用g表示，并且g必须为二副杆；
（4） 必须有一个活塞杆，用s表示，s也必须为二副杆，同时还应为浮动杆，并且与g 组成移动副；
（5） 必须有一个带有轮的构件，该构件用符号a表示，并且a构件不能与g构件直接成副。

（28分）
六、请说明图示三环减速器的创新过程。

（20分）。

机械创新设计试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 机械创新设计中，以下哪项不属于创新设计的基本要素？A. 功能创新B. 结构创新C. 材料创新D. 工艺创新答案：D2. 在进行机械创新设计时，以下哪个步骤是不需要的？A. 需求分析B. 方案设计C. 性能测试D. 市场调研答案：C3. 创新设计中，以下哪项技术不属于现代设计方法？A. 计算机辅助设计B. 模块化设计C. 经验设计D. 优化设计答案：C4. 机械创新设计中，以下哪项是设计过程中最核心的环节？A. 创意构思B. 方案评估C. 原型制作D. 市场推广答案：A5. 在机械创新设计中，以下哪种方法不适用于提高设计效率？A. 采用模块化设计B. 使用计算机辅助设计软件C. 重复使用已有设计D. 进行大量手工绘图答案：D6. 创新设计中，以下哪项不属于创新思维的范畴？A. 逆向思维B. 联想思维C. 逻辑思维D. 发散思维答案：C7. 在机械创新设计过程中，以下哪项是评价创新成果的重要指标？A. 创新性B. 可行性C. 经济性D. 所有选项答案：D8. 机械创新设计中，以下哪项不属于设计原则？A. 功能优先原则B. 可靠性原则C. 经济性原则D. 复杂性原则答案：D9. 在机械创新设计中，以下哪种方法不适用于解决设计问题？A. 头脑风暴法B. 思维导图法C. 问题分解法D. 随机尝试法答案：D10. 机械创新设计中，以下哪项不属于设计评价的范畴？A. 性能评价B. 安全性评价C. 环境影响评价D. 市场调查答案：D二、填空题（每题2分，共20分）1. 机械创新设计的核心是_______。

答案：创新思维2. 机械创新设计过程中，_______是实现创新设计的关键。

答案：技术可行性3. 机械创新设计的评价指标包括_______、_______和_______。

答案：创新性、可行性、经济性4. 在机械创新设计中，_______是设计者进行设计思考的起点。

同济大学机械创新设计一、摆脱习惯性思维训练题1、某人的衬衣纽扣掉进了已经倒入咖啡的杯子里，他赶紧从杯子里拾起纽扣，不但手不湿，连纽扣也是干的，这是怎么回事？（只倒了咖啡没倒水）2、汽车司机的哥哥叫李强，可是李强并没有弟弟，这是怎么回事？（汽车司机是女的）3、如果你口袋里的火柴盒中只剩下一根火柴，黑夜里你走进房间，房间里有蜡烛、油灯及煤气灶，那么，你先点燃什么？（先点燃火柴）4、广场上有一匹马，马头朝东站立着，后来又向左转270°，请问，这时它的尾巴指向哪个方向？（指向下边）5、一天晚上，老王正在读一本很有趣的书，他的孩子把灯关了，尽管屋里一团漆黑，可老王仍在继续读书，这是怎么回事？（盲文书）6、天花板下悬挂两根相距5米的长绳，在旁边的桌子上有些小纸条和一把剪刀，你能站在两绳之间不动，伸开双臂，两手各拉住一根绳子吗？（先用一根绳子把剪刀缚住，推动剪刀使它移动，然后走过去用一只手抓住另一根绳，另一只手接过移动来的剪刀）发散性思维——GPS的功能1.确定移动物的确切位置；2.追踪小偷；3.测速；4.为盲人指路；5.研究地质（地质灾害预测）；6.找离家出走的人（小孩、痴呆老人，嫌疑人）7.测量湿度；8.监测路面施工状况，起重大件位移、速度控制；9.绘制地图；10.导航;11.考古。

针对以下信息，运用逆向思维提出新设想(填表)。

二、用缺点列举法、希望点列举法提出设想1.列举体温计诸缺点1)现有的体温计必须接触人体才能测量，在医院同一支体温计先后来测量不同人的体温，有时可能会引起疾病传染；2)体温计不能测量人体内脏的温度；3)体温计不便于儿童测量体温；4)体温计不便于测量人的额头温度；5)体温计不便随身携带，随时测量；6)体温计不能弯曲。

2.分析、鉴别缺点，确定创新主题，进行创新设计。

1)防传染，研制非接触体温计（红外辐射式）；2)为测内脏温度，设计微型肠道温度计；3)为便于儿童测量温度，设计汤匙型体温计；4)针对不能弯曲和测额头温度，开发出额头薄片温度计；5)为便于随身携带，研制戒指式温度计。