精密机械设计基础总结与答案.doc

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 , = 40 mm ， = 50 mm , = 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+lBClAD+lCD lAB152）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，则最长杆可能为BC杆，也可能是AB杆。  若AB杆为最长杆：lAD+lABlBC+lCDlAB55 即lAB若杆为最长杆：lAD+lBClAB+lCDlAB45 即lAB若该机构为双曲柄机构，则杆杆长的取值围为：45lAB55）  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+lBClCD+lAD lAB15若AD杆最短，BC杆最长：lAD+lBClAB+lCD lAB45AB杆最长：lAD+lABlBC+lCD lAB55   lABlAD+lCD+lBC lAB115 综上分析：AB杆的取值为： 15lAB45 或者 55lAB1155-9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C9，即d16。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。若杆为最长杆：a+cb+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P7.5kW，带速v10m/s，现测得紧力F01125N，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。P273 11-15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=0.046 e=0.246Fa/Fr=700/1700=0.412>eX=0.56 Y=1.81 fp=1当量动载荷:p=fp(XFr+YFa)=2219N计算额定动载荷Cj=P=25052<2550011-4 6210/P63 深沟球轴承,精度6级 ，径50mmNN3012K/P5 双列圆柱滚子轴承, 精度5级 ，径60mm32209 圆锥滚子轴承, 精度0级 ，径45mm7307AC/P2 角接触球轴承, 精度2级 ，径35mm23224 调心滚子轴承, 精度0级 ，径120mm11-12一滚动轴承型号为 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=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=72mm d2=3*110=330mm Da1=72+3*2=78mm da2=330+3*2=336mm齿高h =3*2.25=6.75mm标准中心距a=(72+330)/2=201mm9、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Z134，Z222，Z378，Z418，Z535，Z688，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组成行星轮系由齿轮4、5、6和行星架H组成行星轮系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=408mm，a2=20°，试确定小齿轮的基本参数m、Z1、a1及分度圆和齿顶圆的直径。解：根据正确啮合条件可得：a1=20°m1=m2= Da2/(Z2+2)=408/102=4mm a=m(Z1+Z2)/2 Z1=2a/m-Z2=2*310/4-100=55D1=mZ1=4*55=220mmDa1=m(Z1+2)=228mm13、图示轮系，已知各齿数：Z1=27，Z2=18，Z2=20，Z3=65，Z4=20，Z5=18，Z5=1，Z6=80,n1=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：因为 所以 (a)3)对定轴轮系有： n4=72×n6 = =72×n6 将式(b)代入式(a)可得：从而求得： 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>3050mm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>1830mm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）孔50H8：基本偏差EI=0，ES=EI+IT8=+39um，轴50f7：基本偏差es=-25um， ei=es-IT7=-50um孔：Lmax=L+ES=50+0.039=50.039mm,Lmin=L+EI=50mm轴：lmax=l+es=50-0.025=49.975mm,lmin=l+ei=50-0.050=49.95mmXmax=ES-ei=+89um,Xmin=EI-es=+25umTf=Th+Ts=39+25=64um公差带见图基孔制间隙配合（2）孔30K7：基本偏差ES=6，EI=ES-IT7=6-21=-15um，轴30h6：基本偏差es=0um， ei=es-IT6=-13um孔：Lmax=L+ES=30+0.006=30.006mm,Lmin=L+EI=30-0.015=29.985mm轴：lmax=l+es=30mm,lmin=l+ei=30-0.013=49.987mmXmax=ES-ei=6+15=21um,Xmin=EI-es=-15umTf=Th+Ts=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：+ 0.0130.013 轴： 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： + 0.01300.013 轴：+0.034+0.0090.0254、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>50120mm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>3050mm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>5080mm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>1018mm围, 对称度公差等级对应的标准公差数值是IT9:0.04mm ;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= 15 mm 。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。