《現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法》2014考題及答案

1、貴州大學(xué) 機(jī)械與自動(dòng)化學(xué)院普通碩士研究生現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法考試試題姓名：專業(yè)：研究方向:成績(jī):一、填空題（每題1分，共15分）1、 現(xiàn)代設(shè)計(jì)所指的新興理論與方法包括（現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)、可信性設(shè)計(jì) 技術(shù)）等等。2、 優(yōu)化設(shè)計(jì)是（以數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)）的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。3、 功能設(shè)計(jì)法的基本過(guò)程包括（任務(wù)抽象、功能分解、功能載體、載體組合、 方案評(píng)價(jià)）。4、功能分解的常用方法有（按解決問(wèn)題的因 一果關(guān)系，或手段一目的關(guān)系分解；、按產(chǎn)品工藝過(guò)程 的空間順序或時(shí)間順序分解；）。5、 解決供求矛盾的措施有（互換性原理、組合機(jī)床、系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化）。6模塊

2、化設(shè)計(jì)可分類成（橫系列模塊化、縱系列模塊化、跨系列、全系列模塊化、跨類模塊化）7、 模塊的劃分將影響（ 模塊通用性、產(chǎn)品性能、產(chǎn)品外觀、產(chǎn)品成本）。8、遺傳算法是一種（模擬生物進(jìn)化過(guò)程。的搜索算法。9、 遺傳算法最常用和基本的選擇方法（選擇算子）是（適應(yīng)度比例選擇）。10、遺傳算法中采用罰函數(shù)法的目的是（ 對(duì)違背約束條件的情況給予懲罰，并將此懲罰體現(xiàn)在目 標(biāo)函數(shù)設(shè)計(jì)中。2.2 ）。11、遺傳算法常用的編碼方法有（二進(jìn)制編碼 二進(jìn)制編碼方法、格雷碼編碼方法、實(shí)數(shù)編碼、多參數(shù)級(jí)聯(lián)編 碼）等等。12、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)應(yīng)包括（訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)和檢驗(yàn)樣本數(shù)據(jù)）。13、當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樣本數(shù)據(jù)不在01范圍內(nèi)時(shí)，

3、應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行（ 歸一化。處理。14、 前饋型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)包括（1、線性閾值單元組成的前饋網(wǎng)絡(luò) 2、非線性單元組成的前饋網(wǎng)絡(luò) 輸入層、隱層和輸出層。3章。15、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)規(guī)則有（Hebb學(xué)習(xí)規(guī)則、感知器（perceptron）學(xué)習(xí)規(guī)則、Delta學(xué)習(xí)規(guī)則、Widrow-Hoff學(xué)習(xí)規(guī)則）2章。1、選擇題（每題1分,共10分）在遺傳算法中，若兩個(gè)個(gè)體的二進(jìn)制編碼為01111、11001，以這兩個(gè)個(gè)體為雙親，隨機(jī)地選一個(gè)交叉點(diǎn)（如第二點(diǎn)），交叉點(diǎn)后的基因鏈碼相互交換，從而產(chǎn)生兩個(gè)新個(gè)體作為后代。兩個(gè)新個(gè)體為:A. 01001，11111 B. 01101，111011 C. 01111, 111

4、001D.01001,1111012、A. 0B. 1C. 2D. 3在遺傳算法中，若四個(gè)個(gè)體的初始適應(yīng)度分別為99, f 0218.45, f 0377.88, f91.39 ，在遺傳算法中，若群體規(guī)模為 N=50,變異概率為Pm =0.02,變異的個(gè)體數(shù)為:則第1個(gè)個(gè)體在新一輪選擇中被選中的概率為:A. 34.53B. 38.53C. 31.3 2D. 39.534、在遺傳算法中，將極小化問(wèn)題轉(zhuǎn)換成極大化問(wèn)題采用的變換是:D AA. Cmax-f(X)B. Cmax+f(X)C. Cmi n-f(X)D. Cmi n+f(X)5、A.越小B.越大C.不變D.不一定人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的隱層神經(jīng)元數(shù)

5、目越多，貝恠一定的訓(xùn)練次數(shù)下，訓(xùn)練誤差一般:6、7、8、9、A.越小B.越大C.不變D.不一定單層前饋網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移函數(shù)采用線性閾值函數(shù)時(shí)稱為:A.單層感知器B.多層感知器人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)的目的是:A.調(diào)整權(quán)值B.調(diào)整網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差指:C.單層BP網(wǎng)絡(luò)C.調(diào)整輸出結(jié)點(diǎn)數(shù)A當(dāng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)含有噪聲時(shí)，當(dāng)訓(xùn)練誤差越小時(shí)，泛化誤差一般:A. 輸出的實(shí)際與理想值之差B. 權(quán)值在相鄰兩次調(diào)整前后的差值C. 輸入的實(shí)際與理想值之差 10、全局誤差最合理的定義是:AVV*第二早A.Erms pmP m4 yjp )2p 1 j 1P 1 P 2B.E全Ep2(djp yjp )p 12

6、p 1 j 1C.Emsrelm(djp1yjp)23.概念設(shè)計(jì)與方案設(shè)計(jì)是否指同一個(gè)設(shè)計(jì)？試舉一例說(shuō)明(5分)三、簡(jiǎn)答題（55分）1 .優(yōu)化設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)模型通常表示為何種形式？（5分）答：優(yōu)化設(shè)計(jì)，就是以數(shù)學(xué)規(guī)劃理論為基礎(chǔ)，以計(jì)算機(jī)為工具，優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)的一種現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法是一種規(guī)格化的設(shè)計(jì)方法，它要求1將設(shè)計(jì)問(wèn)題按優(yōu)化設(shè)計(jì)所規(guī)定的格式建立數(shù)學(xué)模 型2然后選擇合適的優(yōu)化方法及計(jì)算機(jī)程序，3最后再通過(guò)計(jì)算機(jī)的計(jì)算獲得最優(yōu)解標(biāo)準(zhǔn)格式：min.s.t.求 X X1，X2,XnT,m).,pF(X) X D Rn gi(X) 0(i 1,2,.hj(X) 0(j 1,2,.2. 什么是概念

7、設(shè)計(jì)？其重要性何在？為什么新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都需要概念設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)？（6分）在確定任務(wù)之后，通過(guò)抽象化，擬定功能結(jié)構(gòu)，尋求適當(dāng)?shù)淖饔迷砑捌浣M合等， 確定出基本求解 途徑，得出求解方案，這一部分設(shè)計(jì)工作叫做概念設(shè)計(jì)。特點(diǎn)：由粗到精、由模糊到清晰、由抽象 到具體、最具創(chuàng)造性的的工作。重要性：概念設(shè)計(jì)階段確定的原理方案，不僅決定了設(shè)計(jì)的成敗， 也確定了機(jī)器成本高低，而這種成本，是無(wú)法通過(guò)詳細(xì)設(shè)計(jì)階段加以糾正的。指產(chǎn)品形狀、功能和特性的描述及實(shí)現(xiàn)，描述了設(shè)計(jì)目標(biāo)的基本方向和輪廓；各原理部件在空間或 結(jié)構(gòu)上的組合形式；強(qiáng)調(diào)原理層面上反映功能，但不是直接用于生產(chǎn)、營(yíng)銷、服務(wù)的最終產(chǎn)品。如：概念汽車，就是用樣車的

8、形式體現(xiàn)汽車的形狀、功能和特性，同時(shí)傳遞了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)理念。從發(fā)現(xiàn)和分析用戶需求開(kāi)始，到獲得產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)方案的整個(gè)過(guò)程，包含四個(gè)模塊需求設(shè)計(jì)：市場(chǎng)調(diào)查-需求分析-需求分類-設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 功能設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 功能定義原理設(shè)計(jì)：功能功能載體方案設(shè)計(jì)：功能載體-載體組合-組合評(píng)價(jià)-最佳組合 概念設(shè)計(jì)的前階段重點(diǎn)進(jìn)行創(chuàng)新思維，決定創(chuàng)新性：概念設(shè)計(jì)的后階段重點(diǎn)進(jìn)行收斂思維，也就是方 案設(shè)計(jì)、決定了可行性。概念設(shè)計(jì)的過(guò)程包括確定設(shè)計(jì)目標(biāo)、構(gòu)思設(shè)計(jì)理念、形成實(shí)施方案。概念設(shè)計(jì)與方案設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的創(chuàng)造性思維活動(dòng)過(guò)程，它們的本質(zhì)是創(chuàng)新。通過(guò)概念設(shè)計(jì)與方案 設(shè)計(jì)可以創(chuàng)造性地滿足人們的需求，甚至創(chuàng)造出新的需求、從而極

9、大地增強(qiáng)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)能力。概念 設(shè)計(jì)處于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)程的初期階段。這一階段工作很大程度上決定著產(chǎn)品的性 能、質(zhì)量、價(jià)格、市場(chǎng)響應(yīng)速度和效益等。概念設(shè)計(jì),包括確定設(shè)計(jì)的目標(biāo)、構(gòu)思設(shè)計(jì)的理念、形成實(shí)施方案等的工作過(guò)程。概念設(shè)計(jì)的過(guò)程 是一個(gè)從無(wú)到有、從模糊到清晰、從抽象到具體的創(chuàng)新過(guò)程。方案設(shè)計(jì)是概念設(shè)計(jì)后階段的重要設(shè)計(jì)過(guò)程，它的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)理念、工作原理、功能的設(shè)計(jì)方 案4.根據(jù)功能定義的方法與技巧，給出核桃殼果仁取出機(jī)的兩種功能定義，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)述。（6分）參照第二篇例，核桃殼取出果仁的機(jī)器產(chǎn)品功能定文功能區(qū)配組合功能載體*外部加壓Y擊擊 砸?jiàn)A壓沖射 廠 利用重力杠桿施壓（核桃

10、夾子）螺旋壓力機(jī)施壓:水力沖擊:把核桃作為.子彈力射向硬靶分離殼與桃仁側(cè)向思維使殼變脆1把殼溶解讓殼變脆易碎溶殼而不溶核桃內(nèi)仁逆向思維鉆孔加壓：向殼內(nèi)充氣撐破外殼 整體加壓：外壓聚減，內(nèi)壓撐破外殼技巧：功能定義盡量抽象化功能定義一主要揭示功能最本質(zhì)的東西。功能定6模塊化設(shè)計(jì)的一般流程是什么？（5分）義越抽象創(chuàng)造思維的空間越大。2功能定義盡量定量化功能定義中的名詞部分盡可能具體,有利于定量分析.5通用化與模塊化的區(qū)別是什么？試舉一例說(shuō)明 （5分）。第三篇1可以說(shuō)，系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化育了模塊化一一共同出發(fā)點(diǎn)都是用較少的產(chǎn)品、零部件，滿足市 場(chǎng)對(duì)品種和規(guī)格的要求。其中：通用化孕育了模塊化的思想

11、但：通用化工模塊化通用化強(qiáng)調(diào)共用概念；模塊化強(qiáng)調(diào)共用概念、替換概念模塊結(jié)構(gòu)具有通用性或兼容性，并可構(gòu)成系列。這正是模塊與一般部件的區(qū)別，或者說(shuō)模塊具有標(biāo)準(zhǔn) 化的屬性，它是標(biāo)準(zhǔn)化的、通用化的4-1模塊化設(shè)計(jì)的一般流程準(zhǔn)備與規(guī)劃基型產(chǎn)品設(shè)計(jì)*修改飛丁基型產(chǎn)品試制疔變形產(chǎn)品設(shè)計(jì)變形產(chǎn)品試制1jf1x2v3v 1 4、5.6V7.產(chǎn)品的原理方案設(shè)計(jì)* 產(chǎn)品的總體布局設(shè)計(jì)* 功能分解與模塊劃分 模塊參數(shù)計(jì)算與優(yōu)化( 模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 模塊間接口設(shè)計(jì) 模塊組合及評(píng)估/第四童 模塊化設(shè)計(jì)的一般流程及應(yīng)用舉例市場(chǎng)調(diào)查與用戶霍求分析 產(chǎn)品系列型譜制定 參數(shù)范圍制定市場(chǎng)調(diào)查與分析，模塊化設(shè)計(jì)成功的前提；(2) 對(duì)產(chǎn)品

12、進(jìn)行系統(tǒng)描述和功能分析，擬定產(chǎn)品系列型譜(3) 確定參數(shù)范圍；(4) 確定模塊化設(shè)計(jì)類型，劃分模塊；(5) 建立模塊，包括基本模塊，替換模塊等，形成模塊庫(kù)；(6) 選擇模塊，組合成產(chǎn)品，評(píng)價(jià)模塊化產(chǎn)品。簡(jiǎn)述功能模塊與功能部件之差異。(5分)第三篇21、 功能部件是能夠完成一定功能的可獨(dú)立裝配的部件，是機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中由分解的產(chǎn)品功能對(duì)應(yīng)的相對(duì)獨(dú)立的單元2、模塊強(qiáng)調(diào)功能的獨(dú)立性，而部件強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)的完整性3、模塊比部件更容易細(xì)化這是由于模塊的層次化決定的。8.在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練中，已知一訓(xùn)練樣本集為：X=1 2 3 4 ； 4 5 6 8； 7 8 9 6，T=4 7 9 3。請(qǐng)回答(6分):輸

13、入輸出各為幾個(gè)變量？該訓(xùn)練樣本集中共有幾個(gè)樣本對(duì)？并指出輸入輸出的對(duì)應(yīng)關(guān)系三個(gè)輸入，一個(gè)輸出9遺傳算法中，有一整型變量，其上下界為Xmax, Xmin=5, 1。計(jì)算二進(jìn)制編碼時(shí)串位長(zhǎng)L。請(qǐng) 給出兩種處理多余碼或不足碼的方案。（6分）答:例如，Unun 1. Cinax5，求因?yàn)槭强兞浚瑒t編碼精度1,由20 化 -匸I ）37 =人有心，即表示的數(shù)直個(gè)數(shù)更用3位長(zhǎng)的二透制串才就表示但注意到2f =23=8-即3位長(zhǎng)的二進(jìn)制串為共可表示8個(gè)埶 而實(shí)際只有5個(gè)數(shù) 需要表示.這就出現(xiàn)了個(gè)券余碼，換言之.有于個(gè)二餅制串裕蠱余出來(lái)。解決的方袪有兩個(gè)=調(diào)整上界*對(duì)整型變罰二1”代入公式2乏少3 二込）沖

14、1求出.1 = 3 .現(xiàn)在由現(xiàn)在.由P3. Xminl.反求出Xnax-E因此將上界調(diào)到務(wù)方能保址 二、用L=3的二進(jìn)制表示時(shí)無(wú)多余碼.桓這樣處理征It使獲魯?shù)慕獬隽嗽?題御定的可荷區(qū)間。調(diào)整對(duì)應(yīng)關(guān)委既要底保證j=h !勺的二進(jìn)制表示時(shí)無(wú)多余礙，又雯保證上T界不吏，只有人為士把問(wèn)題空間的變量可選揮數(shù)增加到2=2? =8個(gè)，或者說(shuō)將3個(gè)表達(dá)空間的多余碼在冋題空間內(nèi)找3個(gè)可選擇的數(shù)與之對(duì)應(yīng)，這樣處理意 味著有些點(diǎn)可重復(fù)選擇.表2-1是一種對(duì)應(yīng)關(guān)系。耘2-1渭命章軒殆矜一対時(shí)應(yīng)美孚席対向關(guān)系各點(diǎn)代寫(xiě)UtujiUluki-5Uwn-25Uixni-35UmaxU1UHLUni in-6冋趣空間可迭

15、點(diǎn)工1、3斗5122表詁主閭對(duì)應(yīng)率000m010Oil100101)011110遺傳算法中進(jìn)行二進(jìn)制編碼時(shí)，對(duì)離散變量及連續(xù)變量，二進(jìn)制數(shù)的串位長(zhǎng)L均采用下列公式計(jì)算2l(Xu Xl)1簡(jiǎn)述公式可以通用的理由。（611 有一函數(shù)為f（x） x2，群體規(guī)模為N=4，假設(shè)隨機(jī)生成的4個(gè)初始個(gè)體的二進(jìn)制碼為:X% 01111（15）”O(jiān)OIOIQI）,0 時(shí)01（渤,004 1001177），計(jì)算每個(gè)個(gè)體的初始適應(yīng)度及其再生概率。（6分）2f1 x 15 f2 x 13 xr292 f4 x 172Pi三、論述題（20分）1、一些企業(yè)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，時(shí)常在產(chǎn)品中設(shè)置一些多余功能。試分析其原因，并從技術(shù)、

16、經(jīng)濟(jì)、滿意度的角度分析多余功能的利與弊。（10分）多余功能可以滿足一部分消費(fèi)者的特殊功能要求， 把一些功能集成在同一個(gè)產(chǎn)品上，對(duì)于需要這些 功能的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，能節(jié)約資源，節(jié)約成本，但對(duì)一些只需要產(chǎn)品的主打功能的消費(fèi)者來(lái)說(shuō)， 就綁 架了他們的消費(fèi)選擇，逼迫他們選擇自己不需要的功能，為多余功能增加的成本買單。2、簡(jiǎn)述模塊化設(shè)計(jì)的意義。結(jié)合所在的企業(yè)研究開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品、或熟悉的產(chǎn)品，談?wù)勅绾芜M(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)。（10分）在追求個(gè)性和時(shí)尚的時(shí)代 ,人們對(duì)事物的要求都需要體現(xiàn)自己的個(gè)性 ,房子要依據(jù)自己的風(fēng)格去裝飾 對(duì)家具生產(chǎn)者來(lái)說(shuō)這是一個(gè)大的挑戰(zhàn)。在這種大環(huán)境下 ,家具的模塊化設(shè)計(jì)成為一個(gè)絕佳的選擇 ,生 產(chǎn)者制造出一些功能模塊和連接材料 ,客戶根據(jù)個(gè)人的風(fēng)格需求將標(biāo)準(zhǔn)組件組裝成適合自己性格特 征的家具。將家具設(shè)計(jì)成模塊 ,不僅可以滿足客戶多方面的要求 ,同時(shí)也加強(qiáng)了企業(yè)自身對(duì)市場(chǎng)的反 應(yīng)靈敏度 ,節(jié)約了成本詳