设计方法学试题1
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机械设计方法学试题答案
1.机械产品研究开发的程序
（1）第一阶段为计划阶段，包括市场调查，可行性研究，产品计划开发等
（2）第二阶段包括原理方案设计、结构方案设计、总体设计和施工设计
（3）第三阶段为试制阶段，包括样机试验和样机鉴定评价
（4）第四阶段为批量生产阶段，包括修改图纸，验证工艺、批量生产
（5）第五阶段为销售阶段，包括技术服务和用户访问
2.原理方案设计的主要步骤
（1）设计任务抽象化，通过黑箱法确定总功能，抓住本质，扩展思路，寻找解决问题的多种方法；
（2）逐级将总功能分解为子功能直至功能元；
（3）通过创造性方法、目录法、调查分析法等方法寻求子功能（功能元）的解；
（4）可以通过形态学举证发进行原理解组合，形成多种原理设计方案；
（5）采用各种评价方法进行方案评价与决策，得出最佳原理方案。
3.产品研究开发过程中的设计原则
（1）创新原则：设计本身就是创造性思维活动，只有大胆创新才能有所发明，有所创造。
但是，今天的科学技术已经高度发展，创新往往是在已有技术基础上的综合。
有的新产品是根据别人研究试验结果而设计，有的是博采众长，加以巧妙的组合。
因此，在继承的基础上创新是一条重要原则。
（2）可靠原则：产品设计力求技术上先进，但更要保证使用中的可靠性，即无故障运行的时间长短，是评价产品质量优劣的一个重要指标。
所以，产品要进行可靠性设计。
（3）效益原则：在可靠的前提下，力求做到经济合理，使产品“价廉物美”，才有较大的竞争能力，创造较高的技术经济效益和社会效益。
也就是说，在满足用户提出的功能要求下，有效地节约能源，降低成本。
（4）审核原则：设计过程是一种设计信息加工、处理、分析、判断决策、修正的过程。
为减少设计失误、实现高效、优质、经济地设计，必须对每一设计程序的信息，随时进行审核，决不允许错误的信息流入下一道工序。
4.创造法则
所有的创造技法都是根据基本法则加以实现，有的是几个法则的组合运用。
主要创造法则包括以下十二种：综合法则、还原法则、对应法则、移植法则、离散法则、强化法则、换元法则、迂回法则、组合法则、逆反法则、造型法则、群体法则。
5.结构设计的内容与步骤
结构设计内容包括：设计零部件形状、数量、相互空间位置、选择材料、确定尺寸、进行各种计算、按比例绘制结构方案总图。
若有几种方案时需进行评价决策，最后选择最佳方案。
在进行计算时，采用优化设计、可靠性设计、有限元设计、计算机辅助设计等多种现代设计方法。
结构设计的步骤如下：设计任务书对结构设计的要求、初步确定主要功能载体的结构、初步确定辅助功能载体结构、检查主辅助功能载体结构相互影响及配合性、详细设计主辅功能载体结构、对设计的进一步完善、技术和经济评价。
6.总体设计的内容
各种具体机器总体设计内容虽然有所不同，但纵观全局，总体设计内容包括：确定机器的总体参数、总体布置设计、计算整机的平衡和稳定、动力源特性分析、人一机一环境系统设计、附属装置设计、机器造型设计、产品故障分析和对策、明确易损件、外购件、标准件、
明确产品包装和运输要求、画出机器总装配图、零件施工图及编写全部设计文件。
7. 系列产品的设计步骤
系列产品的设计步骤是：基型设计、确定相似类型、确定尺寸及参数的级差公比、求系列中各扩展型产品的尺寸及参数、确定全系列产品结构尺寸及参数、完成系列设计。
8. 建立评价目标树时需要满足哪些要求，如何确定目标重要性系数
建立目标树时需要满足下列要求：
（1） 把起决定作用的设计要求和条件，作为主要目标，避免面面俱到和主次不分；
（2） 各目标之间必须是相互独立的，不能互相矛盾；
（3） 目标的相应特性可以绝对或相对地给出定量值，对于那些难以定量的目标，可以用定性指标表示，但要具体化；
（4） 在目标树中，高一级子目标只同低一级中相关联的子目标联系.
目标重要性系数即为加权系数，是反映评价目标重要程度的量化系数，加权系数越大，重要程度越高；为了便于分析计算，一般取各评价目标加权系数 g i ＜1且∑g i =1（即加权系数归一化），加权系数的确定方法有两种：
（1） 经验法：根据以往或他人的经验，人为地给定各评价目标的加权系数g i ＜1，并满足∑g i =1 。
（2） 判别表计算法 该法是根据评价目标的重要程度两两加以比较，并给分进行计算。
两目标同等重要各给2分；某一项比另一项重要分别给3分和1分；某一项比另一项重要得多，则分别给4分和0分，将各评价目标的分值列于表中，并分别计算出各加权系数：1i
i n i
i k g k
==∑ 式中：k i ——各评价目标的总分：
N ——评价目标数。
2214n n n i i k -==
⨯∑
9. 试述设计方案技术—经济评价的内容及其特点
技术一经济综合评价，包括三方面内容：求总价值；作优度图；作价值剖面图.
技术评价：性能指标、可靠性、有效性、安全性、操作性、保养性、能源消耗等 经济评价：成本、利润、实施费用、经营周期（方案的适用周期）、资金回收期等
10. 机械产品设计上如何降低生产成本、运行成本和维修成本
生产成本又分为设计成本、生产准备成本、材料成本、加工成本和装配成本。
降低生产成本从以下方面着手：
1、降低设计成本主要从节约和减少设计时间着手。
①采用计算机辅助设计（CAD ）和计算机辅助制造（CAM ）等技术，提高产品生产效率②系列设计可节约设计时间③相同图采用剪贴复制制图，一图多用以节省制图时间
2、减少材料成本的结构设计
（1）在满足功能前提下，构形简单、零件数量少、尺寸小、重量轻、体积小的结构，是节省材料费用的根本途径。
（2）采用廉价材料（3）采用节约材料的结构
3.降低生产准备成本
（1）尽量使类似零件的尺寸相同，在同一产品或不同产品上采用同样的零件。
（2）建立相似零件的零件族，采用成组加工工艺。
机械产品虽千差万别，但零件有属于几
何结构类似的相似件，按其相似性进行分类并建立相应零件族，可以大面积提高标准化程度，按相似工艺组织生产。
（3）尽量采用标准件或批量生产的外购件。
（4）采用模块化组合结构，将零件模块化，可大量生产并多次使用。
4、降低加工成本
（1）采用整体结构或一个结构多功能，使其零件数量少，加工面少，缩短加工时间。
（2）根据加工条件设计合理结构
（3）无屑加工代机加工
（4）以焊代铸
（5）采用合理的公差要求
5、降低装配成本
（1）选用便于装卸的结构（2）便于自动装配（3）采用组合结构（4）采用集成结构
6、重复利用
①通过修理或更换配件重复使用②通过功能转换另作它用③易于解体，便于材料分类。
产品的运行成本在很大程度上决定着产品的生命力。
降低运行成本主要考虑以下几方面：①减少输入能量的设计②提高机械效率的设计③回收剩余能量的设计④降低润滑油损失的设计。
维护和修理是产品工作周期内不可缺少的阶段。
所谓维修是指对于一个已出现故障的产品，从诊断、拆卸、更换、调整，直至最后验证产品确实恢复到原工作状态为止的全过程。
修复产品所需的时间称为维修性。
降低维修成本主要考虑以下几个方面：
1、提高产品维修性的结构设计，包括：①结构上的可达性②拆装上的便利性③修理上的简易性。
2、提高产品维修性的维修周期设计，包括：①零件的寿命分类②确定维修间隔周期③平衡零件寿命。
3、提高产品维修性的软件设计，它主要指的是维修技术文件的编制，包括：①编写使用说明书②编制维修技术指南和维修技术指标③确定维修备件的储备指标。
