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1、精品文檔，僅供學習與交流，如有侵權請聯(lián)系網(wǎng)站刪除 《現(xiàn)代設計理論與方法》試卷A 參考答案及評分標準 一、零件失效在不同失效期具有哪些特點？ （1）早期失效期 早期失效期一般出現(xiàn)在產(chǎn)品開始工作后的較早時期，一般為產(chǎn)品試車跑合階段。在這一階段中，失效率由開始很高的數(shù)值急劇地下降到某一穩(wěn)定的數(shù)值。引起這一階段失效率特別高的原因主要是由于材料不良、制造工藝缺陷、檢驗差錯以及設計缺點等因素引起。 （2）正常運行期 正常運行期又稱有效壽命期。在該階段內(nèi)如果產(chǎn)品發(fā)生失效，一般都是由于偶然的原因而引起的，因而該階段也稱為偶然失效期。其失效的特點是隨機的，例如個別產(chǎn)品由于使用過程中工作條件發(fā)生不

2、可預測的突然變化而導致失效。這個時期的失效率低且穩(wěn)定，近似為常數(shù)，是產(chǎn)品的最佳狀態(tài)時期。 （3）耗損失效期 耗損失效期出現(xiàn)在產(chǎn)品使用的后期。其特點是失效率隨工作時間的增加而上升。耗損失效主要是產(chǎn)品經(jīng)長期使用后，由于某些零件的疲勞、老化、過度磨損等原因，已漸近衰竭，從而處于頻發(fā)失效狀態(tài)，使失效率隨時間推移而上升，最終回導致產(chǎn)品的功能終止。 二、可靠性分布有哪幾種常用分布函數(shù)，試寫出它們的表達式。 （1）二項分布 （2）泊松分布 （3）指數(shù)分布 （4）正態(tài)分布 （5）對數(shù)正態(tài)分布 （6）威布爾分布 三、試述產(chǎn)品的正向設計和反求工程設計的基本過程。 正向工程與反求工程過程

3、兩者比較，最本質的區(qū)別在于： 　　正向工程是由抽象的較高層次概念或獨立實現(xiàn)的設計過渡到設計的物理實現(xiàn)，從設計概念至CAD模型具有一個明確的過程。 　　而反求工程是基于一個實物原型來構造它的設計概念，并且通過對重構模型特征參數(shù)的調整和修改來達到對實物原型的產(chǎn)品復制和創(chuàng)新，以滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代和創(chuàng)新設計的要求。在反求工程中，由離散的數(shù)字化點到CAD模型的建立是一個復雜的設計推理和數(shù)據(jù)加工過程。一般產(chǎn)品的正向設計與反求工程設計的的基本過程如圖所示。 一般產(chǎn)品正向設計過程 反求工程設計過程 4、 簡述綠色設計產(chǎn)生的背景意義及其內(nèi)涵。（10分） （1） 綠色設計的概念（4分）：在產(chǎn)品整個生命

4、周期內(nèi)，著重考慮產(chǎn)品的環(huán)境屬性（自然資源的利用，環(huán)境影響及可拆卸性、可回收性、可重復利用性等），并將其作為設計目標，在實現(xiàn)產(chǎn)品應有的基本功能、使用壽命、經(jīng)濟性和質量等的基礎上，同時使產(chǎn)品滿足生態(tài)環(huán)境目標要求。 （2） 背景意義：科技發(fā)展對生產(chǎn)方式的影響方面，包括一些極端的工業(yè)事件；綠色消費的需求；國際貿(mào)易的綠色壁壘，包含國際標準法規(guī)的方面的限制等；（6分） 5、 舉例說明“黑箱法”及其用途。（10分） （1）通過“黑箱”與輸入、輸出量及周圍環(huán)境的信息聯(lián)系，了解系統(tǒng)(產(chǎn)品)的功能、特性，進一步探索出系統(tǒng)的機理和結構，逐步使“黑箱”透亮，直至方案擬定。它擺脫了具體設計對象，而按系統(tǒng)(產(chǎn)

5、品)的功能和對三大流進行定性描述來進行思考，使問題簡化，以利于啟發(fā)設計人員構思出更新、更好的功能原理方案來。（4分） （2）實例范圍不做限制，只要明確表示出物料、能量、信息三種輸入輸出量及與外界環(huán)境之間的聯(lián)系，即能得到基本分（3分），將內(nèi)容能進行具體分析或簡單分解圖示。（3分） 《現(xiàn)代設計理論與方法》試卷B 參考答案及評分標準 一、可靠性設計與傳統(tǒng)設計方法相比具有哪些特點？ (1) 傳統(tǒng)設計方法是將安全系數(shù)作為衡量安全與否的指標，但安全系數(shù)的大小并沒有同可靠度直接掛鉤，這就有很大的盲目性?？煽啃栽O計與之不同，它強調在設計階段就把可靠度直接引進到零件中去，即由設計直接確定固有的可

6、靠度。 (2) 傳統(tǒng)設計方法是把設計變量視為確定性的單值變量并通過確定性的函數(shù)進行運算，而可靠性設計則把設計變量視為隨機變量并運用隨機方法對設計變量進行描述和運算。 (3) 在可靠性設計中，由于應力s和強度F都是隨機變量，所以判斷一個零件是否安全可靠，就以強度F大于應力s的概率大小來表示，這就是可靠度指標。 (4) 傳統(tǒng)設計與可靠性設計都是以零件的安全或失效作為研究內(nèi)容，因此，兩者間又有著密切的聯(lián)系。 可靠性設計是傳統(tǒng)設計的延伸與發(fā)展。在某種意義上，也可以認為可靠性設計只是傳統(tǒng)設計的方法上把設計變量視為隨機變量，并通過隨機變量運算法則進行運算而已。 二、設結構件的強度F、拉力P和桿的

7、直徑d都服從正態(tài)分布，且這些參數(shù)都是獨立的隨機變量，均值和標準差分別為：，，；，，，求可靠度R。 解： Q=0.01，R=1－Q=0.99% 三、簡述反求工程的基本特點以及反求工程設計的主要應用方面。 反求工程具有如下特點: (1)可以使企業(yè)快速響應市場，大大縮短產(chǎn)品的設計、開發(fā)及上市周期，加快產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度，降低企業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的成本與風險。 (2)適合于單件、小批量、形狀不規(guī)則的零件的制造，特別是模具的制造。 　 (3)對于設計與制造技術相對落后的國家和地區(qū)，反求工程是快速改變其落后狀況，提高設計與制造水平的好方法。 反求工程設計的應用： (1)在缺乏二維設

8、計圖紙或者原始設計參數(shù)情況下，需要將實物零件轉化為計算機表達的CAD模型，以便充分利用現(xiàn)有的計算機輔助分析(CAE)、計算機輔助制造(CAM)等先進技術，進行再創(chuàng)新設計。 (2)有些零件有較高的美學、空氣動力學要求，難以在計算機上直接造型。設計時往往需要首先制作黏土或油泥的比例模型，然后進行各種實驗，如風洞實驗、水池實驗等，一旦外形確定，就需要使用反求工程技術將其轉化為CAD模型。 (3)一些零件可能需要經(jīng)過多次修改，如在模具制造中，經(jīng)常需要通過反復試沖和修改模具型面，方可得到最終符合要求的模具。反求工程便成為制造-檢驗-修正-建模-制造這一環(huán)節(jié)中重要的快速建模手段。 (4)在生物醫(yī)學

9、工程領域，采用反求工程技術，擺脫原來的以手工或者按標準制定為主的落后制造方法。通過定制人工關節(jié)和人工骨骼，保證重構的人工骨骼在植入人體后無不良影響。如在牙齒矯正中，根據(jù)個人制作牙模，然后轉化為CAD模型，經(jīng)過有限元計算矯正方案，大大提高矯正成功率和效率。通過建立數(shù)字化人體幾何模型，可以根據(jù)個人定制特種服裝，如宇航服、頭盔等。 　 (5)應用反求工程技術，還可以對工藝品、文物等進行復制，可以方便的生成基于實物模型的計算機動畫等。 四、舉例說明機械產(chǎn)品生命周期內(nèi)的環(huán)境影響及環(huán)境性能改進設計思路。（10分） （1）分析某種機械產(chǎn)品的生命周期主要階段。（2分） （2）結合階段分析對該產(chǎn)品的材料、能源、排放等環(huán)境影響特性進行描述。分析清楚較全面即可得4分。 （3）針對前述分析問題，提出環(huán)境性能改進設計的幾點思路。思路基本可行、表述清楚得4分。 五、簡述運用系統(tǒng)化設計方法進行原理方案設計的主要步驟。（10分） （1）明確設計任務 （2）確定系統(tǒng)的整體目的性——總功能 （3）進行功能分解 （4）分功能求解 （5）將分功能解綜合為整體解——原理方案 （6）對方案進行評價，選優(yōu)。 回答出基本過程（步驟）得基本分7分，對步驟能簡單分析得3分。 【精品文檔】第 3 頁