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%＜C≤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

3.计算图示机构的自由度

4.计算图示机构的自由度

5.计算图示机构的自由度

3.图示铰链四杆机构中，=55mm,=40mm，=50mm,=25mm,试说明分别以构件AB，BC，CD和AD为机架时，各得到何种机构

5-8.1）该机为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，则AB应为最短杆。

其中已知BC杆为最长杆50。

∴lAB+lBC≤lAD+lCD∴lAB≤15

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AD为机架，则只能最短杆即为AD＝３０，则最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆。

 若AB杆为最长杆：

lAD+lAB≤lBC+lCD∴lAB≤55即５０＜lAB≤５５

若ＢＣ杆为最长杆：

lAD+lBC≤lAB+lCD∴lAB≥45即４５≤lAB＜５０

∴若该机构为双曲柄机构，则ＡＢ杆杆长的取值围为：

45≤lAB≤55

３） 欲使该机构为双摇杆机构，则最短杆与最长杆之和应大于另外二杆之和。

现在的关键是谁是最短、最长杆？

若AB杆最短，则最长杆为BC：

∴lAB+lBC＞lCD+lAD∴lAB＞15

若AD杆最短，BC杆最长：

lAD+lBC＞lAB+lCD∴lAB＜45

AB杆最长：

lAD+lAB＞lBC+lCDlAB＞55

lAB＜lAD+lCD+lBClAB＜115

综上分析：

AB杆的取值为：

15＜lAB＜45或者55＜lAB＜115

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C≤9，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d。

若Ｃ杆为最长杆：

a+c≤b+d,c+d=25∴c=13,d=12

同理,若d杆为最长杆,则c=12,d=13

一铰链四杆机构ABCD，已知，AD为固定件。

（1）如果该机构能成为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求的值；

（2）如果该机构能成为双曲柄机构，求的值；

（3）如果该机构能成为双摇杆机构，求的值；

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

（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，则

　　　　　所以

2）若AB为最长杆，即则

所以　　

综上，AB的值应在以下围选取，即

（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,AB为最短杆，BC为最长杆，

　　　　即　　　

2）当时，AD为最短杆，BC为最长杆，则

即　　

　　3）当时，AB为最长杆，AD为最短杆，则

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

　　则　　

综上，可得AB的取值围为

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？

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？

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F0＝1125N，试求紧边拉力F1和松边拉力F2。

（1）有效圆周力

（2）紧边拉力和松边拉力

（3）

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C0r=15.2KN,C=25.5KN

当量动载荷计算

Fa/C0r=700/15200=0.046e=0.246

Fa/Fr=700/1700=0.412>e

X=0.56Y=1.81fp=1

当量动载荷:

p=fp（XFr+YFa）=2219N

计算额定动载荷Cj=P=25052<25500

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

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

工作中有轻微冲击，常温下工作，试计算轴承的寿命。

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Z1=24、Z2=110，模数m=3mm，压力角α=20°，正常齿制。

试求：

1）两齿轮的分度圆直径d1、d2；2）两齿轮的齿顶圆直径da1、da2；3）齿高h；4）标准中心距a。

解:

1）d1=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。

10、所示的轮系中，已知各轮的齿数为：

Z1=20，Z2=40，Z2’=20，Z3=30，Z4=80，试求传动比i1H。

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：

（a）对行星轮系有：

因为

所以（b）

3）（c）

将式（c）代入式（b）可得：

从而求得：

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i1H2。

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