精密机械设计基础总结与答案.docx

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精密机械设计基础总结与答案

1、表征金属材料的力学性能时，主要有哪几项指标？

解：

表征金属材料的力学性能时，主要指标有：

强度（弹性极限、屈服极限、强度极限），刚度、塑性、硬度。

2、金属材料在加工和使用过程中，影响其力学性能的主要因素是什么？

解：

钢材在加工和使用过程中，影响力学性能的主要因素有：

含碳量、合金元素、温度、热处理工艺。

3、常用的硬度指标共有哪些？

常用的硬度指标有三种：

布氏硬度（HBS）、洛氏硬度（HRC—洛氏C标度硬度）、维氏硬度（HV）。

4、列出低碳钢、中碳钢、高碳钢的含碳量围是多少？

解：

低碳钢（C<0.25%）;中碳钢（0.25%vC<0.6%）;高碳钢（C>0.6%）

5、什么是合金钢？

钢中含有合金元素Mn、Cr、Ni，对钢的性能有何影响？

解：

冶炼时人为地在钢中加入一些合金元素所形成的钢就是合金钢。

其中加入Mn可以提高钢的强度和淬透性;加入Cr可以提高钢的硬度、耐磨性、冲击韧性和淬透性;加入Ni可以提高钢的强度、耐热性和耐腐蚀性。

6、非铁金属共分几大类？

具有哪些主要特性？

解：

有色金属主要分为以下几类：

1）铜合金：

良好的导电性、导热性、耐蚀性、延展性。

2）铝合金：

比强度高，塑性好，导热、导电性良好，切削性能良好。

3）钛合金：

密度小，机械强度高、高低温性能好，抗腐蚀性良好。

7、常用的热处理工艺有哪些类型？

解：

常用的热处理工艺有：

退火、正火、淬火、回火、表面热处理和化学热处理。

8、钢的调质处理工艺过程是什么？

其主要目的是什么？

解：

钢的调质处理工艺指的是淬火加高温回火。

目的是为了获得良好的综合机械性能，即良好的强度、韧性和塑性。

9、镀铬和镀镍的目的是什么？

解：

镀铬的目的是为了使材料表层获得高的化学稳定性，并具有较高的硬度和耐磨性。

镀镍是为了获得良好的化学稳定性，并具有良好的导电性。

10、选择材料时，应满足哪些基本要求？

解：

选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和经济要求。

2.计算所示冲压机构的自由度

A

2.计算所示冲压机构的自由度。

M：

11=9,珂=2&二2,F=5X9-2X12-2-1

3.计算图示机构的自由度

X计算图示机构的自由度.

Win=7：

lPl=9.=2,F=5X7-2X9-2=1

4.计算图示机构的自由度

鶴除上B处局議自由度除去FG打歴梵引入的虚釣来注意DE处为更音牧链＞楓据b）團

n=8.^=lls&三1：

F=3X8-2X11-1=1

5.计算图示机构的自由度

时計算图示肌构的自曲度.

斛;B处畀部H由度

C为以合狡他

G.I之为虚约東

件AB，BC，CD和AD为机架时，各得到何种机构

解：

丁仃口+4=25+55=00<喀叭。

=40-50=90

符合杆长之和条件

当构件AB为机架，町得曲柄摇杆机构，半构件BC机架，町得双摇杆机构.

当构件CD为机架•町得曲柄摇杆机构,半枸件AD为机架，口得双曲柄机构」

5-8.1）该机为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，贝UAB应为最短杆。

其中已知BC杆为最长杆50。

二Iab+Ibc

WIad+Icd/.Iab<15

AD为机架，则只

2）该机构欲成为双曲柄机构，同样应满足曲柄存在的条件，且应以最短杆为机架。

现能最短杆即为AD=30，则最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆。

若AB杆为最长杆：

Iad+IabWIbc+Icd「.IabW55即50VIab<55若EC杆为最长杆：

Iad+|bcWIab+Icd.「Iab>45即45WIabv50

•••若该机构为双曲柄机构，则AE杆杆长的取值围为：

45WIabW55

综上分析：

AB杆的取值为：

15VIabV45或者55VIabV115

5-9该机构欲成为曲柄摇杆机构，应满足曲柄存在的条件，若C为最短杆，则CW9，即d>16。

不满足曲

柄存在的条件。

同理，d为最短杆，也不满足曲柄存在的条件。

只可能a为最短杆，若b为最长杆，不满足曲柄存在的条件。

•「最长杆只可能是c或do

若C杆为最长杆：

a+cWb+d,c+d=25•「c=13,d=12

同理，若d杆为最长杆，则c=12,d=13

⑵如果该机构能成为双曲柄机构，求Iab的值;

⑶如果该机构能成为双摇杆机构，求Iab的值;

解:

1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则满足杆长条件，且AB为最短杆，则

lABlBClCDlAD,

代入各杆长，得lAB20mm

2）如果该机构能成为双曲柄机构，则应满足杆长条件，且机架AD为最短杆。

则

1）若BC为最长杆即lAB100mm，则

lADlBClABlCD

lAB80mm

所以80mmlAB100mm

2）若AB为最长杆，即Iab100mm,则

lABlADlBClCD

IAB120mm

所以100mmIAB120mm

综上，AB的值应在以下围选取，即

80mmIAB120mm

3）如果该机构能成为双摇杆机构，则应分两种情况分析：

第一种情况，机构各杆长度满足杆长条件，但以最短杆的对边为机架，本题目AD为固定件，则第一种情况不存在。

第二种情况，机构各杆长度不满足杆长条件。

1）当lAB<50mm,AB为最短杆，BC为最长杆，

IABIBCIADICD

lAB>20mm

即20mm

2）当Iab[50,70）以及Iab[70,100）时，AD为最短杆，BC为最长杆，则

lADlBClABlCD

IAB<80mm

即50mmIAB<80mm

3）当lAB>100mm时，AB为最长杆，AD为最短杆，则

IABIAD>IBCICD

lAB>120mm

另外，考虑AB增大时，BC与CD成伸直共线时，需构成三角形的边长关系，即

1ABv（lBClCD）lAD

Iab<220mm

贝U120mm

综上，可得AB的取值围为

20mm

120mm

凸轮机构常用的从动件运动规律有哪几种？

各有什么特点？

解：

等速运动：

速度均匀，起点和终点有刚性冲击，适合低速轻载。

等加速等减速：

速度曲线连续，在加速度突变处有柔性冲击，适合中低速机构。

简谐运动：

速度曲线连续，在起末点有柔性冲击，适合高速运动

带传动工作时，带应力变化情况如何？

在什么位置？

由哪些应力组成？

研究带应力变化的目的何在？

成（紧边拉力产生的应力.高心力产生的应力、带在带徒匕弯曲产—I

的弯曲应力人

因为齐址人碍力超过带的许用应力，带将产生疲劳破坏，故需耍

研允内应力的变化.控制最大应爪

与一般带传动相比，同步带传动有哪些特点？

主要适用于何种工作场合？

骼同步带中，蒂与带轮之间无相对滑动，主动轮和从动轮能作同步「

传动，保持准确的传动出&同步带广泛应用于要求传动比准确的屮、

小功率传动中，如家用电器、计算机、仪器及机床s化和油等机械。

V带（三角带）传动所传递的功率P=7.5kW，带速v=10m/s，现测得紧力Fo=1125N，试求紧边拉力Fi和松边拉力F2。

（1）有效圆周力

FtW00P型口750N

v10

（2）紧边拉力和松边拉力

Ft

F1

F1F2

F22F0211252250N

影响螺旋传动精度的因素有哪些？

如何提高螺旋传动的精度？

解：

影响螺母传动精度的主要因素是：

螺纹参数误差；螺旋传动机构误差；温度误差；螺杆的变形误差提高精度的措施有：

采用误差校正机构提高螺距精度；改变螺杆结构，消除轴向窜动误差；

改变移动零件与滑板的连接方法，减小偏斜误差。

何谓螺旋传动的空回误差？

消除空回误差的方法有哪些？

解：

如果螺旋副存在间隙，当螺杆的转动向改变时，螺旋传动将产生空回。

消除空回的方法有：

利用单向作用力；利用调整螺母；利用塑料螺母。

1、心轴、传动轴和转轴各有什么特点？

解：

心轴可以随回转零件一起转动，也可不随回转零件转动，它在工作中只承受弯矩而不传递扭矩；转轴工作时既承受弯矩又承受转矩；传动轴工作时只承受转矩或主要承受转矩。

2、试举出轴的常用材料。

解：

轴的常用材料主要是碳素钢和合金钢。

常用的优质碳素钢有35、45、50号钢，最常用的是45号优质碳素钢。

常用的合金钢有20Cr、40Cr等。

3、轴的结构设计的基本要什么？

解：

轴的结构设计主要包括：

1）确定并绘出轴的全部结构和尺寸；2）制定出满足使用要求的技术条件。

轴的结构取决于轴上零件的结构和尺寸、布置和固定的方式、装配和拆卸工艺以及轴的受力状况等因素，一般没有一个标准的模式可循，但一般应使轴的结构满足如下条件：

1）轴和装在轴上的零件有准确的轴向工作位置，并便于装拆和调整；2）有良好的加工工艺性；3）有足够的强度、刚度、振动稳定性和回转精度。

指出图示轴上结构1、2、3、4处有哪些不合理地地方？

用文字说明

解：

1处错误为：

轴承定位高度超过圈厚度。

轴承无法拆卸；2处错误为：

齿轮无法拆卸、安装，且安装齿轮的轴段长度应比轮毂长度稍短。

3处错误为：

轴承没有实现轴向固定。

4处错误为：

联轴器没有轴向固定。

指出图中轴系部件的结构错误，用笔圈出错误处，简单说明错误的原因，齿轮箱齿轮为油润滑，轴承

为脂润滑。

1）弹性挡圈为多余零件；2）轴肩过高，不便于拆轴承；3）轴的台肩应在轮毂；

4）键太长；5）套筒外径太大，不应与外圈接触，不便轴承拆卸；

6）轴径太长，轴承装拆不便；7）联轴器孔应打通；8）联轴器没有轴向固定；

9）联轴器无周向固定；10）缺密封；11）箱体装轴承端盖面无凸出加工面，缺调整垫片；

12）缺挡油环。

P27311-15已知轴颈直径d=35mm,转速n=2000r/min。

径向载荷Fr=1700N,轴向载荷

Fa=700N。

要求寿命Lh=12000h,有轻微冲击，常温下工作，试选定深沟球轴承的型号

预选6207，由手册查得Cor=15.2KN,C=25.5KN

当量动载荷计算

e=O.246

Fa/Cor=7OO/152OO=O.O46

Fa/Fr=700/1700=0.412>e

X=0.56Y=1.81fp=1

当量动载荷：

p=fp（XF叶YFa）=2219N计算额定动载荷Cj=P3Lhn=25052<25500

V16670

11-46210/P63深沟球轴承，精度6级，径50mm

NN3012K/P5双列圆柱滚子轴承,精度5级，径60mm

32209圆锥滚子轴承,精度0级，径45mm

7307AC/P2角接触球轴承,精度2级，径35mm

23224调心滚子轴承,精度0级，径120mm

。

工作中有轻

11-12一滚动轴承型号为6210，受径向力Fr=5000N，转速为970r/min

微冲击，常温下工作，试计算轴承的寿命。

触：

当常动教荷P=XBr+YFS）=5DOOM讥二MOON讣・易为LCO

LwtiT6670/m（C/P）3=16670/970x（35000/5000）j*5895（Il

（ft农idC=35KN=35000N）

何谓精密轴系？

它有何特点?

解:

在精密机械中，当要求零部件精确地绕某一轴线转动时，常常通过滑动摩擦支承、滚动

摩擦支承、流体摩擦支承，以及它们之间的组合来实现，这种以支承为主体所形成的部件，称为精密轴系。

它具有旋转精度高、工作载荷小和转速低等特点。

渐开线圆柱直齿轮正确啮合的条件是什么？

满足正确啮合条件的一对齿轮是否一定能连续传

动？

答：

渐开线圆柱直齿轮正确啮合的条件是两轮的压力角与模数分别相等，等于标准值。

满足

正确啮合条件的一对齿轮不一定能连续传动。

还必须使重合度大于等于1。

8已知一对外啮合标准直齿轮传动，其齿数乙=24、乙二110，模数m=3mm压力角a=20°，正常齿制。

试求：

1）两齿轮的分度圆直径di、d2；2）两齿轮的齿顶圆直径dal、da2；3）齿高h；4）标准中心距a。

解:

1）d仁3*24=72mmd2=3*110=330mm

Da1=72+3*2=78mmda2=330+3*2=336mm

齿高h=3*2.25=6.75mm

标准中心距a=（72+330）/2=201mm

9、图中所示的轮系中，Z1=18,Z2=52,Z2'=14,Z3=36,Z3'=Z4=40,n1=800r/min,试求

齿轮4的转速和转向

3

1

2

2r

4

*

I

1

L

177^

3

3

r

1

|_|

L

解1）区分轮系：

齿轮1和2组成定轴轮系。

齿轮2'、3、4和系杆H组成行星轮系

2）分别列出各基本轮系传动比的计算式:

所以丿—4（b）

H

3）22'~~（C）

2

i

H

将式（c）代入式（b）可得：

一2=-4

H

从而求得：

iiH—10

H

11、在图示的轮系中，已知Z1=34,Z2=22,Z3=78,Z4=18,Z5=35,Z6=88,求传动比

i1H2o

解此轮系为复合轮系，由两个周转轮系组合而成

由齿轮1、2、3和行星架H组成行星轮系

由齿轮4、5、6和行星架H组成行星轮系

-,八Z6

‘88

53

I4H21

（1）

1

Z4

18

9

5653

1H2

I1H1

I4H2

19.4

17

9

12、一对按标准中心距安装的外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮，其小齿轮已损坏，需要配制。

今测得两轴中心距a=310mm大齿轮齿数Z2=100,齿顶圆直径Da2=408m，2=20°,试确定小齿轮的基本参数mZ1、1及分度圆和齿顶圆的直径。

解：

根据正确啮合条件可得：

1=20°

m1=m2=Da2/（Z2+2）=408/102=4mm

a=m（Z1+Z2）/2Z1=2a/m-Z2=2*310/4-100=55

D仁mZ1=4*55=220mm

Da1=m（Z1+2）=228mm

13、图示轮系，已知各齿数：

乙=27,乙=18,乙'=20,乙=65,4=20,5=18,乙'=1,6=80,m=200r/min,

试求n6的大小及转向。

解：

1）区分轮系：

齿轮1、2、2‘、3、系杆H组成行星轮系。

齿轮4、5、5’和6组成定轴轮系。

2）对行星轮系有：

诰

1H

Z2Z3

18

65

13

3H

Z1Z2‘

27

20

6

因为30所以

1H

13

I1H

1

-n119（a）

g6

H

6

H

3）对定轴轮系有：

I46

帀Z5Z6

%Z4Z5

1880

201

72

n

4=72xn

nH=n4二nH=72Xn6

n6:

顺时针方向旋转

计算确定下列2对孔、轴配合的极限间隙或极限过盈、配合公差，画出公差带图，并说明所属何种配合制及哪类配合。

已知：

基本尺寸在＞30〜50mm围，公差等级对应的标准公差数值是IT7=25um,IT8=39um,

f对应的基本偏差es=-25um;基本尺寸在＞18〜30mm围，公差等级对应的标准公差数值是IT7=21um,

IT6=13um,K对应的基本偏差ES=6um。

（1）50H8/f7;

（2）30K7/h6

（1）孑L50H8:

基本偏差EI=0,ES=EI+IT8=+39um

轴50f7:

基本偏差es=-25um,ei=es-IT7=-50um

孑L:

LmaX=L+ES=50+0.039=50.039mm,Ln=L+EI=50mm

轴：

ImaX=l+es=50-0.025=49.975mm,lmin=l+ei=50-0.050=49.95mm

XmaX=ES-ei=+89um,Xmin=EI-es=+25um

Tf=Th+Ts=39+25=64um

公差带见图

基孔制

间隙配合

（2）孑L30K7:

基本偏差ES=6EI=ES-IT7=6-21=-15um,

轴30h6:

基本偏差es=0umei=es-IT6=-13um

孑L:

Lmax=L+ES=30+0.006=30.006mm,Ln=L+EI=30-0.015=29.985mm

轴：

Imax=l+es=30mm,lmin=l+ei=30-0.013=49.987mm

XnaX=ES-ei=6+15=21um,Xnin=EI-es=-15um

Tf=Th+T5=21+13=34um

公差带见图

基轴制

过渡配合

试按下表中已知的数值，将适当的数值填入该表的各空格中（单位：

mm

孔或轴

最大极限尺寸

最小极限尺寸

上偏差

下偏差

公差

尺寸标注

孔：

20

+0.013

0.013

轴：

40

40.034

40.009

孔或轴

最大极限尺寸

最小极限尺寸

上偏差

下偏差

公差

尺寸标注

孔：

20

20.013

20

+0.013

0

0.013

20。

0.013

轴：

40

40.034

40.009

+0.034

+0.009

0.025

/C°.034

400.009

4、根据规定的形位公差等级：

圆跳动公差等级为7级；圆柱度公差等级为7级；对称度

公差等级为9级。

试在图中所标形位公差框格，填入相应的形位公差数值。

已知：

基本尺寸在＞50〜120mm围,圆跳动公差等级对应的标准公差数值是IT7:

0.025mm;

基本尺寸在＞30〜50mm围，圆柱度公差等级对应的标准公差数值是IT7:

0.007mm;基本尺寸在＞50〜80mm围，圆柱度公差等级对应的标准公差数值是IT7:

0.008mm;基本尺寸

在＞10〜18mm围，对称度公差等级对应的标准公差数值是IT9:

0.04mm;

/H—/_

1、带传动的主要失效形式是打滑和带的疲劳破坏。

设计准则是在保证带不打滑的条件下，带具有一定的疲劳强度和寿命。

2、在设计轴承组合时，应考虑轴承装拆，以至于进行该工作不会损坏轴承和其他零件。

3、带传动工作时由于存在弹性滑动，主、从动轮的转速比不能保持准确。

4、在变速齿轮传动中，若大、小齿轮材料相同，但齿面硬度不同，则两齿轮工作时产生的齿面接触应力相同，材料的许用接触应力不相同，工作时产生的齿根弯曲应力不相同，材料的许用弯曲应力不相同。

5、滚动轴承径代号02表示轴承径d=15mm。

6、当原动机的转速较高且发出的动力较不稳定时，其输出轴与传动轴之间应选用弹性联轴器来联接