电工电子期末复习资料2讲解.docx
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电工电子期末复习资料2讲解
机械系统设计
一,填空题(每空1分,共30分)
1、整体性,相关性,目的性,环境适应性
2、技术性能、经济指标和外观造型
3、计划,外部系统设计,内部系统设计,制造销售
4、载荷5、载荷—时间历程
6、编谱7、等效法8、柴油机9、工作循环图
10、传动系统11、电力传动12、液力传动13、操纵系统
14、拨叉15、机械系统的干扰,操作者的干扰,自然环境的影响
16、视野17、经典控制理论18、功能原理设计,结构总体设计19.声压
二,选择题(每题2分,共20分)
1、C2、A3、C4、B5、B6、D7、D8、B9、A10、A
三,名词解释(共10分)
1、研究给定的设计任务,构思实现功能的原理和方法,选择工艺原理,确定技术过程,引进技术系统,分析结构布局,拟定设计方案并进行设计方案评价,确定能实现预定设计目标的最佳方案。
2、为模拟人耳听觉对不同频率的声音有不同灵敏度的特性,在噪声测试仪内设计的一种特殊的滤波器。
3、根据系统的某种输入及要求获得某种输出的功能要求,从中寻找出某种物理效应或原理来实现输入-输出之间的转换,得到相应的解决方法,从而推求出“黑箱”的功能结构,使“黑箱”逐渐变成“灰箱”、“白箱”的一种方法。
4、超速现象是指当一条传动路线工作时,另一条不工作的传动路线出现传动件高速空转的现象,这种现象在两对齿轮传动比悬殊时更严重。
四,简答题(共25分)
1.机械系统设计的基本原则包括:
需求原则,信息原则,系统原则,优化、效益原则。
2、答:
执行系统是直接完成系统预期工作任务的部分,有执行构件和与之相连的执行机构组成。
执行构件是执行系统中直接完成工作任务的的零部件,或是与作业对象直接接触并携带完成一定的动作,或是在作业对象上完成一定的动作。
执行构件是执行机构中的一个或几个构件,采用不同的执行机构驱动,传递和变换运动与动力,即把传动系统传递过来的运动与动力进行必要的变换,,满足执行构件的要求。
实现的各种功能有:
夹紧,搬运,运输,分度与转位,检测,施力,完成工艺性复杂动作。
3、答:
传动系统通常由变速装置、起停和换向装置,制动装置及安全保护装置等
几个基本部分组成。
传动系统是机械系统的组成部分,其功能是连接动力机与执行机构,并把动力机的运动和动力经适当变换,以满足执行机构的作业要求。
机械系统中有级变速常用的变速方式有塔轮传动,滑移齿轮传动,折回机构传动,背轮机构传动,离合器变速传动,交换齿轮变速传动。
4.经典控制理论是基于传递函数对系统的数学描述(输入输出描述),以根轨迹法和频率法为研究方法,目的在于研究系统的稳定性以及在给定输入和给定指标情况下的系统综合。
现代控制理论是针对多变量系统、非线性系统、时变系统、大系统以及智能控制系统,基于状态空间分析法对系统的状态进行分析和综合,能方便地利用数字计算机进行运算和求解。
包括:
系统辨识、最优控制、最优估计(最佳滤波)。
五、计算题(15分)
特种加工
一.填空题
1.脉冲宽度
2.磨料在超声振动作用下的机械撞击和抛磨液压冲击空化现象
3.石墨
4.放电间隙的大小工具电极的损耗
5.穿孔成形加工线切割加工
6.多电极更换法
7.圆锥形
8.光学系统
9.浓差极化阳极电化学极化阴极
10.离子溅射离子注入
11.钝化处理浓差极化
二.选择题
1.D
2.A
3.C
4.A
5.A
6.C
7.C
8.A
9.C
10.D
11.D
12.D
13.B
14.C
15.A
16.AD
17.ABD
18.CD
19.ABCD
20.ACD
三.判断题
1.X
2.T
3.T
4.X
5.T
6.X
7.X
8.T
9.X
10.T
四.编程题
AB段:
B4B2B40000GxL1
BC段:
BBB20000GxL1
CD段:
B0B20000B20000GySR1
DE段:
BBB30000GyL4
EF段:
BBB80000GxL3
FA段:
BBB30000GyL2
五.计算题
解:
设η=100%,vl=h/t=40/10=4mm/min
I=iA=A·vl/(ηω)=30×80×4/(2.22×100%)=4324A
若电源最大容量为3000A,则改用的最大进给速度为
vl=ηωi=1×2.22×3000/(30×80)=2.775mm/min
此时需加工时间t=h/vl=40/2.775=14.41min
六.简答题
1、答:
电火花加工原理:
电火花加工是通过工件和工具电极相互靠近时极间形成脉冲性火花放电,在电火花通道中产生瞬时高温,使金属局部熔化,甚至气化,从而将金属腐蚀下来,达到按要求改变材料的形状和尺寸的加工工艺。
火花放电过程大致可分为如下四个阶段:
①极间介质的电离、击穿,形成放电通道。
②介质热分解、电极材料融化、气化,热膨胀。
③电极材料的抛出。
④极间介质的消电离。
2、
(1)极性效应;在电火花加工中,相同材料(如用钢电极加工钢)两电极的腐蚀量是不同的。
其中一个电极比另一个电极蚀除量大,这种现象叫做极性效应。
(2)充分利用极性效应:
在窄脉冲宽度加工时,电子对正极的轰击作用大于正离子对负极的轰击作用,正极的电蚀量大于负极的电蚀量,此时应采用正极性加工;在宽脉冲宽度加工时,正离子对负极的轰击作用大于电子对正极的轰击作用,负极的电蚀量大于正极的电蚀量,此时,应采用负极性加工。
最大限度地提高工件的蚀除量,降低工具电极的损耗。
3、答:
激光加工是利用光能经过透镜聚焦后达到很高的能量密度,依靠光热效应下产生高温熔融,来加工各种材料;(2分)
激光加工时,把光束聚集在工件的表面上,由于区域小、亮度高,其焦点处的功率密度极高,温度可以达到一万多度;在此高温下,可以在瞬间熔化和蒸发任何坚硬的材料,并产生很强的冲击波,使熔化物质爆炸式地喷射去除。
(4分)
4、答:
当两铜片接上约10v的直流电流并插入CuCl2的水溶液时,即形成通路,在金属片和溶液的界面上,必定会产生电化学反应,溶液中的Cu+2移向阴极,在阴极上析出为铜;同时,在阳极上的Cu原子因失去电子而成为Cu+2,进入溶液;这便是电解(电镀)液中的电化学反应;(4分)
这种以电化学反应为基础,对金属进行加工(阳极溶解、阴极沉积)的方法称为电化学加工;(2分)
现代设计方法
一、[15分]
1、设计产品,人-机-环境2、对称性、奇异性3、边界约束、性能约束、不等式约束、等式约束4、搜索方向、步长因子、收敛准则5、目标函数值准则、梯度准则6、学习、记忆7、可靠性预计、可靠性指标分配
二、[20分]
1、D2、A3、C4、B5、D6、B7、B8、D9、A10、C
(DACBDBBDAC)
三、[25分]
1.答:
1)结构离散化:
建立单元和整体坐标系,对单元节点进行合理编号。
2)确定单元位移模式:
即将单元中任意一点的位移近似的表示为该单元节点位移的函数。
3)单元特性分析:
建立单元刚度矩阵
4)整体分析:
建立整体刚度矩阵
5)输出结果分析
2、
3、可靠性是指在规定的时间内,产品或系统无故障的完成其设计要求及功能的可能性。
可靠性工程中常用概念有可靠度、故障率、平均寿命等。
4、惩罚函数法是将目标函数和约束条件构造成一个新的目标函数,将约束最优化问题转化为无约束最优化问题,然后利用各种有效的无约束最优化解法求解而得到约束最优化的近似解。
内点法的特点:
1.初始点必须为严格内点;2.不适于具有等式约束的数学模型;3.迭代过程中各个点均为可行设计方案;4.一般收敛较慢;5.初始罚因子要选择得当;6.罚因子为递减,递减率c有0 外点法的特点: 1.初始点可以任选,但应使各函数有定义;2.对等式约束和不等式约束均可适用;3.仅最优解为可行设计方案;4.一般收敛较快;5.初始罚因子要选择得当;6.惩罚因子为递增,递增率c有c>1。 四、计算题[40分] 1、(6分) 2、(8分) 3、(10分) 解: 事件M1发生的概率为: P(M1)=P(X1)P(X2)=0.04×0.02=0.0008 顶事件发生的概率为: P(Top)=1–(1–0.0008)×(1–0.01)=0.010792 系统的可靠度为: Rs=1–P(Top)=1–0.010792=0.989208 4、(16分) 机械优化设计 一、[20分] 1、设计变量目标函数约束条件2、 建立搜索方向计算最佳步长因子3、有约束无约束4、 5、点距准则、目标函数值准则、梯度准则6、负梯度梯度法慢 7、海赛矩阵正定 8、[-2.3610] 9、由小到大趋于无穷 二、[20分] 1、C2、B3、D4、C5、B6、C7、C8、C9、D10、A 三、[20分] 1、a、对于约束优化问题 若 、 都为凸函数,则称此问题为凸规划。 b、满足所有约束条件的设计点,它在设计空间中的活动范围称作可行域。 2、黄金分割法也称0.618法,是通过对黄金分割点函数值的计算和比较,将初始区间逐次进行缩小,直到满足给定的精度要求,即求得一维极小点的近似解 。 3、梯度法的基本原理是搜索沿负梯度方向进行,其特点是搜索路线呈“之”字型的锯齿路 线,从全局寻优过程看速度并不快。 4、1)内点惩罚函数法是将新目标函数定义于可行域内,序列迭代点在可行域内逐步逼近约束边界上的最优点。 内点法只能用来求解具有不等式约束的优化问题。 内点惩罚函数法的惩罚因子是由大到小,且趋近于0的数列。 相邻两次迭代的惩 在可行域之外,序列迭代点从可行域之外逐渐逼近约束边界上的最优点。 外点法可以用来求解含不等式和等式约束的优化问题。 外点惩罚函数法的惩罚因子,它是由小到大,且趋近于 的数列。 惩罚因子按下式递增 ,式中 为惩罚因子的递增系数,通常取 四、计算题[38分] 1、 2、解: 把点 代入约束条件,得: , , , 所以,点 的起作用约束是 和 。 在点 ,有: , 将以上各梯度值代入k-t条件式: 得: 解得: 由于 满足k-t条件,故点 就是所求约束问题的极小点。 3、解: 由 ,则 ,其逆矩阵为 因此可得: ,从而经过一次迭代即求得极小点 , 4、解: (1)构造外点罚函数的无约束优化问题: (2)用极值条件求解: 在可行域内,因 , ,知可行域内无极值点。 在可行域外,令 解得: , 当 时,得 , 故所求得的最优解为: ,
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