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1、精密机械设计基础课后习题简答全天津大学出版社C22-1 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。2-2 常用的硬度指标有哪些？解：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）。2-3 低碳钢，中碳钢，高碳钢的含碳量范围是多少？解：低碳钢（C0.25%）；中碳钢（0.25%C0.6%）；高碳钢（C0.6%）2-4 什么是合金钢？钢中含合金元素 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

2、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。2-5 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。2-6 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。2-7 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

3、良好的综合机械性能，即好的强度、韧性和塑性。2-8 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。2-9 选择材料时应该满足哪些基本要求？解：选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和经济要求。C44-1 何谓运动副和运动副要素？运动副如何进行分类？ 解：由两个构件直接接触而组成的可动的连接称为运动副。两个构件上参与接触而构成运动副的点、线、面等元素被称为运动副要素。 运动副有多种分类方法： 按照运动副的接触形式分类：面和面接触的运动副在接触部分的压强较低，被称为低副，而点、线接触的运动副称为

4、高副。 按照相对运动的形式分类：构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则为平面运动副，若为空间运动则称为空间运动副，两个构件之间只做相对转动的运动副被称为转动副，两个构件之间只做相对移动的运动副称为移动副。4-2 机构运动简图有何用处？能表达原机构哪些方面的特征？解：作用：表示机构的结构和运动状况；作为运动分析和动力分析的依据。能表达运动副间的相对位置和机构各构件间相对运动关系。4-3 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构自由度时机构的运动将发生什么情况？解：条件：机构自由度F0;原动件数目等于机构自由度。原动件数少于机构自由度时机构运动不确定。原动件数多于机构

5、自由度时机构将遭到破坏。4-4 在计算机构自由度时，应注意哪些事项？解： 复合铰链：若有m个机构用复合铰链连接时，则应含有（m-1）个转动副；局部自由度：某些构件所产生的局部运动，并不影响其他构件的运动，计算机构自由度时应除去局部自由度；虚约束：有些运动副的约束可能与其他运动副的约束重复，因而这些约束对机构的活动实际上并无约束作用，计算机构自由度时应除去虚约束。4-5 为何要对平面机构“高副低代”？“高副低代”时，应满足的条件是什么？解： 为了便于对含有髙副的平面机构进行研究，也使平面低副机构的运动分析方和动力分析方法，能适用于一切平面机构。条件：为了使机构的运动保持不变，代替机构和原机构的自

6、由度、瞬时速度和瞬时加速度必须完全相同。4-6 画出所示机构的运动简图，计算其自由度解：F = 3n-2PL-PH = 33-24-0 = 1F = 3n-2PL-PH = 33-24-0 = 14-7 计算平面机构的自由度解：F = 3n-2PL-PH = 37-210-0 = 1F = 3n-2PL-PH = 37-210-0 = 1 4-8 计算平面机构的自由度解： F = 3n-2PL-PH = 33-23-2 = 1F = 3n-2PL-PH = 36-28-1 = 14-9 计算平面机构的自由度。将其中高副化为低副。确定机构所含杆组的数目和级别以及该机构的级别。解：髙副低代 F =

7、 3n-2PL-PH = 38-211-1 = 1 F = 3n-2PL-PH = 36-28-1 = 1C55-1 四杆机构的基本型式有哪几种？A:曲柄摇杆机构，双曲柄机构，双摇杆机构，曲柄滑块机构，异杆机构。5-2 四杆机构存在的条件是什么？A:最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和，以最短杆为机架，则构成双曲柄机构，以最短杆相对的杆为机架，则构成双摇杆机构，以最短杆任一相邻杆为机架，则构成曲柄摇杆机构。5-3 何谓四杆机构的压力角和传动角？A:若不考虑各构件的重力，惯性力及运动副中摩擦力的影响，当主动件为曲柄时，力通过连杆作用与从动件上，连杆与从动件交点的力沿连杆方向，交点的

8、速度与力作用线之间所其锐角称压力角；以连杆与从动轴线之间所其锐角为传动角。5-4 四杆机构中可能产生死点位置的机构有哪些？它们发生死点位置的条件是什么？A:机构：曲柄摇杆机构，以摇杆为主动件；曲柄滑块机构，以滑块为主动件。 死点位置：连杆与从动件曲柄处于其线位置时。5-5 当给定连杆两个位置时，设计的四杆机构可以有无穷多，若要唯一确定解，可以附加哪些条件？A:附加条件：曲柄与摇杆长度：固定铰链A或D的位置；AD间距离；主、从动件的转角。5-6 写出正弦机构和正切机构的传动特性式，从结构上如何区别正弦机构和正切机构？A:正弦机构 传动特性 s=a(sin -sin 0) 传动比 i=d /ds=

9、1/cos 正切机构 传动特性 s=a(tan -tan 0) 传动比 i=d /ds=(1/a)*(1/cos 2) 区别：正弦机构的从动机构件与主动构件的接触点到转轴的距离是固定的。正切机构从动机构件与主动构件的到转轴的距离随主动构件位移变化。5-7 何谓机构的原理误差？如果推杆行程和摆杆长度均相同，正弦机构和正切机构的原理误差各为多少？若正弦机构的原理误差比正切机构小，为什么在高精度的比较仪中却采用正切机构？A:正弦机构 s= a-a(-3/6)=a3/6 正切机构 s=-a3/3 原因：由于两级放大，第一级将线位移转换为角位移，即s=a tan ,对于线性刻度标尺，示值小于实际值；第二

10、级光学放大，将角位移转换为线位移，,对于线性刻度标尺，示值大于实际值。二者原理误差方向相反，可以抵消。C66-1 凸轮与从动件有几种主要型式？各具有什么特点？A:凸轮按从动件类型分三种。a.光底从动件：能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可以完成任意运动规律。缺点是光头易磨损，用于低速小载件；b.滚子从动件：耐磨损，承载大，常用；c.平底从动件：可以保持从动件的受力方向不变，接触部分易于形成楔形油膜，常用于高速凸轮机构中。6-2 什么是凸轮的基圆，升程，回程，停程？A:基圆是以凸轮轮廓最小向径rb为半径的所作的圆；升程是凸轮以角速度转动，从最低位置以一定运动规律到达最高位置的运动过程；回程是凸轮以

11、角速度转动，从最高位置以一定运动规律到达最低位置的运动过程；停程是凸轮经升程继续转动轮廓向径不变，从动件停止不动的过程。6-3 常用的从动件运动规律有哪几种？各有什么特点？A: a.等速运动规律：产生刚性冲击，适用于低速凸轮机构；b.等加速等减速运动规律：产生柔性冲击，适用于中、低速凸轮机构；c.简谐运动：产生柔性冲击，只适用于中速传动。6-4 绘制平面凸轮轮廓的基本定理是什么？A:反转法。以凸轮为参照系，从动件按规律反转绘出凸轮轮廓线。反转法原理：设想凸轮固定不动，从动件一方面随导路绕凸轮轴心反向转动，同时又按给定的规律在导路中作相对运动，从动件尖底的运动轨迹就是凸轮的轮廓曲线。6-5 叙述

12、凸轮机构压力角定义。要使凸轮机构受力良好，运转灵活，对压力角的要求如何？A:压力角是不考虑摩擦时，凸轮对从动件的正压力与从动件上力作用点的速度方向所夹的锐角。 压力角越小，效率越高。6-7 在滚子从动件凸轮机构中，确定滚子半径时应考虑哪些因素？A:滚子半径必须小于外凸轮两轮轮廓曲线的最小曲率半径，否则会失真；同时小于基圆半径。还要考虑滚子结构，强度及凸轮轮廓曲线的形状等多方面因素。C77-1 渐开线有哪些重要性质？研究渐开线齿轮啮合的哪些原理用到这些性质？A: 1.相等性质：发生线在基圆上滚动过的一段弧长NK= ?AN 2.发生线上k点速度方向与NK垂直，NK为渐开线在k点法线，NK为曲率半径

13、，渐开线的法线必与基圆相切 3.渐开线离基圆越远的部分，其曲率半径愈大，曲率愈小，渐近线愈平直。 4.渐开线形状取决于基圆大小，k相同时，rb越大，曲率半径越长，rb趋于，渐开线垂直于Nsk所在直线 5.基圆内无渐开线7-2 渐开线齿轮传动有哪些优点？A: 1.传动平稳，振动小 2.输出转速恒定无波动 3.两轮中心距允许有一定的安装误差，不会导致转速的波动7-4 节圆与分度圆，啮合角与压力角有何区别？A:分度圆是齿轮上具有标准模数和标准压力角的圆；压力角是某点k所受正压力的方向与k点速度方向线之间夹角；节圆是节点在两齿轮运动平面上的轨迹；啮合角是两基圆圆心连线的垂线与理论啮合线所夹的锐角7-6

14、 如图，一渐开线标准直齿圆柱齿轮，用齿厚游标卡尺测量其三个齿和两个齿的公法线长度为W3=61.83mm和W2=37.55mm，齿顶圆直径da=208mm，齿根圆直径df=172mm，齿数z=24.要求确定齿数的模数m，压力角，齿顶高系数ha*和径向间隙系数c*已知： (也可以)，由于，将已知数据代入得：，查表8-2取标准值m=8mm7-7 何谓重合度？影响其大小有哪些因素？A:啮合弧与齿距之比值称为重合度；两齿轮的齿顶压力角，齿数z1，z,ha*正相关。7-8 有一对外啮合标准直齿圆柱齿轮，主要参数：z1=24，z2=120,m=2 mm,= 20,ha*=1,c*=0.25。试求传动比i12

15、，两轮分度圆直径d1 d2，齿顶圆da1 da2，全齿高h，标准中心距a及分度圆齿厚s，和槽宽e，并求齿轮的实际啮合线B1B2，基圆齿距pb，以及重合度的大小A: i12=w1/w2=_o2_p/_o1_p=rb2/rb1 m=p/ d=mz cos = rb/r ha*=ha /m hf=m(ha*+c*)当模数m1时，ha*=1, c*=0.25 分度圆直径d1=mz1 d2=mz2 ;齿顶圆直径da1 =m(z1+2ha*) da2 =m(z2+2ha*)全齿高h: 当m1时 hf=1.25mm标准中心距a= (1/2)*(d2+d1)=m(z2+z1)/2齿厚s=m/2 槽宽e=m/2

16、重合度 =(1/2)z1(tan a1 -tan )+z2(tan a2 -tan )=B1B2/pb1Pb1 = pb2 =m2=cos 2 B1B2=cos ?cp7-9 何谓根切？有何危害？如何避免？A:根切：用展成法加工齿轮时，当刀具齿顶线或齿顶圆与啮合线的交点超过被切齿轮的极限啮合点N时，刀具齿顶将切去被切齿轮齿根的渐开线齿廓一部分。 危害是是齿轮的弯曲强度削弱，破坏了正确齿形，重合度也有所降低，影响传动的平稳性，对传动质量不利。为避免根切现象，标准齿轮的齿数应有一个最小的限度；刀具的齿顶线不得超过N点。7-19 一个大传动比的减速器，已知各齿轮的轮数z1=100,z2=101,z2

17、=100,z3=99,求原动件H对从动件1的传动比iH1，当z1=99其他轮数不变，求传动比iH1。试分析该减速器将有何变化。A: i13H =(w1-wH)/(w3-wH) = (-1)2 * (z2z3)/(z1z2)(w1-wH)/(w3-wH) = (101*99)/(100*100),即(w1-wH)/(-wH)= (101*99)/(100*100)iH1 = wH/w1 =10000 当z1=99，i13H =(w1-wH)/(w3-wH) = (101*99)/(99*100) 即-w1/NH+1=101/100即iH1 =wH/w1 = -100所以该减速器速度减小，方向相反

18、。7-20 双螺旋浆飞机的减速器中z1=26，z2=20,z4=30,z5=18及n1=15000r/min，求np，nq的大小和方向A:此轮系为2个轮组系串联合而成。 z3=2z2+z1=66 z6=2z5+z4=66 i13H =(n1-np)/(n3-np)=(-1)1 * (z3/z1) 其中n3 =0，即(n1-np)/(-np)= -66/26 np 4239.5r/min 即n4=np = 4239.5r/min I46H =(n4-np)/(n6-np)=(-1)1 * (z6/z4) 其中n6 =0 (n4-nq)/(-nq)= -66/26 np 4239.5r/min,转

19、向与n1相同 ；Nq 1324.7r/min，转向与n2相同7-23 在图示车床尾架的套筒的微动进给机构中，已知z1=z2=z4=16,z3=48及丝杠螺距p=4mm。慢速进给时齿轮1与齿轮2啮合，快速退回时齿轮1插入内齿轮4。求慢速进给和快速退回过程中，手轮回转一周时套筒移动距离各为多少？A: （1）快进时， 1，4为整体，nh=n4=n1=1 S=nh*L=4mm(2)慢进时1-2-3-H为行星轮系 i1h = 1 - ibH =1 - (1-z3/z1)= 4 hH = h1/4移动距离S=nH*L = 1mmC88-1 带传动所能传递的最大有效圆周力与哪些因素有关？为什么？A:所能传递

20、的最大有效圆周力Ft= 2F0(efv-1)/(efv+1) 与张紧力F0，包角和当量摩擦fv有关8-2 带传动工作时，带内应力变化情况如何？max 在什么位置？由哪些应力组成？研究带内应力变化的目的何在？A:（1）离心拉力处处相等，小轮弯曲应力大于大轮，张紧拉力由紧边到松边减小（2）max 发生在带紧边进入小带轮处（3）组成：张紧拉应力， 离心拉应力 ，弯曲应力（4）目的：若最大应力超过带的许用应力，带将产生疲劳破坏，研究带内应力的变化，控制最大应力。8-3 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？A:同步带中，带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

21、准确的传动比。 适用于：要求传动比准确的中小功率传动中。如家用电器，计算机，仪器及机床，化工，石油等机械。C99-1 螺距与导程有何区别？两者之间有何关系？A:螺距t：相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离 导程Ph：同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上对应两点间的轴向距离 关系：Ph=nt（n为线头数）n=1时 Ph=t9-2 何谓示数螺旋传动？设计时应满足哪些基本要求？A:示数螺旋传动是用以精确地传递相对运动或相对位移的螺旋传动。要求：a.传动精度高 b.空回误差小 c.运动灵活9-3 滑动螺旋传动的主要优缺点是什么？A:优点：a.降速传动比大 b.具有增力作用 c.能自锁

22、缺点：效率低，磨损快，寿命短。9-5 影响滑动螺旋传动精度的因素有哪些？如何提高螺旋传动的精度？A：影响因素：a.螺纹参数误差 b.螺杆轴向窜动误差 c.偏斜误差 d.温度误差 方法：为了提高传动精度，应尽可能减小或消除上述误差，为此，可通过提高螺旋副零件的制造精度来达到，还可采取某些机构措施来提高其传动精度。如：采用螺旋误差修正装置，消除螺旋传动空回误差的径向调节法和轴向调节法，单项接触法。9-6 何谓螺旋传动的空回误差？消除空回的方法有哪些？A:当螺旋机构中存在间隙，若螺杆的转动方向改变，螺母不能立即产生反向运动，只有螺杆转动某一角度后才能使螺母开始反向运动，这种现象叫空回消除空回，即保证

23、螺旋副相对运动要求的前提下消除螺杆螺母之间的间隙方法：1.径向调节法 a.开槽螺母 b.锥形开槽螺母 c.对开螺母 2.轴向调节法 a.开槽螺母 b.刚性螺母结构 c.弹性双螺母结构 3.单向接触法9-7 滚珠螺旋传动有哪些主要优点？多用于何种场合？A：优点： a.传动效率高 b.传动精度高，经调整预紧后，可得到无间隙传动，具有较高的定径精度和轴向刚度； c.磨损小，寿命长，维护简单。应用：把回转运动变成直线运动时用，用在传动精度要求高的地方，电子行业自动化设备、机械手、车床等。9-8 A:(1)当两部分螺纹均为右旋时，滑板相对于导轨移动的距离为 Y= p1 -p2 = 1.5mm -1mm

24、=0.5 mm(2)M16*1.5为左旋，M12*1为右旋时，滑板相对于导轨移动的距离为 Y= p1 -p2 = 1.5mm +1mm =2.5 mmC1010-1 轴的功能是什么？按照所受载荷和应力的不同，轴可分为几种类型？有何特点？A:轴是组成精密机械的重要零件之一。一切作回转运动的零件，必须装在轴上才能实现其运动。心轴：工作时只承受弯矩而不传递转矩的轴 转轴：工作时既承受弯矩又承受转矩的轴传动轴：工作时只承受转矩或主要承受转矩的轴10-2 10-7 减速器的输出轴，分析图中各部分结构的作用和设计时所依据的原则，检查该轴的结构，轴上零件定位，安装，固定等有哪些不合理之处，如何修改，说明原因

25、，最后画出正确结构图C1111-1 圆柱面支承适用于什么场合？A:（1）要求很高的旋转精度（通过精密加工达到） （2）在重载，振动，有冲击的条件下工作 （3）必须具有尽可能小的尺寸和要求有拆卸的可能性 （4）低速，轻载和不重要的支承11-2 滑动支承的轴瓦材料应具有什么性能？试举几种常用的轴瓦材料A:主要是具有低摩擦系数，良好的耐磨性，抗胶合性，顺应性；还要有足够的抗压强度和疲劳强度。常用的轴瓦材料 a.铸铁 b.铜合金 c.陶瓷合金 d.非金属材料 e.轴承合金11-3 滚动轴承基本元件有哪些？各起什么作用？A:滚动轴承通常由外圈，内圈，滚动体和保持架组成。外圈：装在机架或机械的零部件上。一

26、般起支承作用，有时也可旋转内圈：装在轴颈上，随轴一起旋转，有时可起支承作用滚动体：在内、外圈之间的轨道上滚动，形成滚动摩擦保持架：把滚动体均匀地相互隔开，以避免滚动体的摩擦和磨损。11-4 轴承的代号6210/P63 , NN3012K/P5 , 32209 , 7307AC/P2 和 23224，指出它的类型，精度等级，内径尺寸。A:6210/P63 ：深沟球轴承 公差等级6 d=10*5=50mm NN3012K/P5 ： 双列或多列圆柱滚子轴承 公差等级5 d=12*5=60mm 32209 ： 圆锥滚子轴承 公差等级0 d=9*5=45mm 7307AC/P2： 角接触轴承 公差等级2

27、 d=7*5=35mm 23224： 调心滚子轴承和推力滚子轴承 公差等级0 d=24*5=120mm11-5 球轴承和滚子轴承各有什么特点？适用于什么场合？A:球轴承：转速快，低噪音，承载能力小 适用于小载荷 滚子轴承：转速相对较低，承载能力大 适用于大载荷11-6 滚动轴承的寿命和额定寿命是什么含义？何谓基本额定动载荷？何谓当量动载荷？A:轴承的寿命：轴承中任一元件首次出现疲劳点蚀之前所运转的总转数，或在一定转速的工作小时数 额定寿命：指90%可靠度，常用材料和加工质量，常规运转条件下的寿命。用L10（）或L10h（h）表示。通常作为轴承的寿命指标 基本额定动载荷：指基本额定寿命恰好为一个

28、单位（106）时，轴承所能承受的最大载荷 当量动载荷：指轴承同时承受径向和轴向复合载荷时，经过折算后的某一载荷11-7 角接触轴承的内部轴向力是怎样产生的？A:是由径向载荷产生。当轴承受径向载荷F时，载荷区内各流动体将产生附加轴向分力Fsi ，并可近似认为各分力Fsi的合力Fs通过轴承的中心线11-8 轴在工作中会产生热胀冷缩，为此两端轴承应采取何种措施？A:（1）采用一端固定，一端游动的方式（对于温度较高长轴） （2）两端固定，但在外圈留出少量膨胀量（对于温度不高的短轴）11-9 为什么要调整轴承游隙？如何调整？A:轴承游隙过大，将使承受载荷的滚动提数量减少，轴承的寿命降低，同时还会降低轴承

29、的旋转精度，引起振动和噪声；轴承游隙过小，轴承容易发热和磨损，也会降低轴承的寿命 调整：使轴承内外圈作适当的相对轴向位移。如调整端盖处垫片的厚度11-10 预紧滚动轴承起什么作用？预紧方法有哪些？A:作用：可使轴承既无游隙又产生较小的接触弹性变形，从而提高轴承的旋转精度，也提高轴承的刚度 方法：a.在两个轴承的内圈之间和外圈之间分别安装四个不同长度的套筒 b.控制轴承端盖上垫片的厚度 c.安装时调整螺母或使间隙为零11-11 滚动轴承的润滑和密封方式有哪些？各有什么特点？A:润滑脂：不易渗漏，不需要经常添加补充，密封简单，维护保养较方便，有防尘防潮能力，但其内摩擦大，稀稠程度受温度变化的影响大

30、 润滑油：内摩擦小，高速高温下仍具有良好的润滑性能。缺点是易渗漏，需要良好的密封装置 固体润滑剂：可用作润滑脂的添加剂，可形成固体润滑膜。可制成有自润滑性能的轴承零件。11-12 一滚动轴承型号为6210，受径向力Fr=5000N，转速n=970r/min，工作中有轻微冲击，常温下工作，计算轴承寿命A:型号为6210，查表可知它为深沟球轴承。 寿命指数=3 ，查表可知C=C =35kN 对单列深沟球轴承F = 5000N Fa=0 Fa/F e 查表可知X=1，Y=0 有轻微冲击，查表可取fp=1 , 0 P=fp (XF+YFa)= 5000N L10h = (106/60n)*(c/p)=

31、 (16670/n)*(c/p) 5894.65h11-13 Fa1=Fs1=952N (图内最后一行)Fa2=Fs1+Fa=952+300=1252NC1313-1 什么是弹性元件特性？影响弹性元件特性的因素是什么？A:作用在弹性元件上的力，压力或温度等工作载荷与变形量之间的关系，称为弹性元件特性 影响因素：几何尺寸参数，温度，弹性滞后和弹性后效13-2 由若干个弹性元件组成的串联或并联系统，其系统刚度如何求出？A:当弹性元件具有线性特性时，其刚度为常数 F=F/如果若干个线性弹性元件并联使用，在载荷F作用下，同时进入工作状态，且变形均为，设各弹性元件上单独承受的载荷为Fi 则有F = F/ =； 并联弹性元件组成的系统，其刚度等于每个元件刚度之和。 如果若干