精密机械设计基础答案.pdf

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、高碳钢的含碳量范围是多少？ 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。 11.机构：由两个或两个以上构件通过活动联接形成的构件系统。 12.运动副是由 2 构件直接接触形成的一种可动联接 高副：面接触的运动副 低副：点或面 接触。低副容易加工制造，并且承载能力大。 13.机构具有确定运动条件是：机构的自由度大于 0，且机构的原动件数等于自由度数。 自由度大于原动件数，从动件运动不确定；大于 0 小于原动件数会破坏构件；小于等于 0 不能形成构件。 14.机构的自由度是指机构中个构件相对于机架所具有的独立运动数目。 应注意 复合铰链，局部自由度，虚约束 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+lBC lAD+lCD lAB15 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，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，则杆杆长的取值范围为：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 lAB45 AB 杆最长：lAD+lABlBC+lCD lAB55 lABlAD+lCD+lBC lAB115 综上分析：AB 杆的取值为： 15lAB45 或者 55lAB115 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 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 100,70,50 BCCDAD lmm lmm l=mm AB l的值； (2) 如果该机构能成为双曲柄机构，求 AB l的值； (3) 如果该机构能成为双摇杆机构，求 AB l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 , 20 ABBCCDAD AB llll lm + 代入各杆长，得m （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m，则 100 AB lm 80 ADBCABC AB llll lmm + D 所以80100 AB mmlmm 2) 若 AB 为最长杆，即m则 100, AB lm 120 ABADBCC AB llll lmm + D 所以 100120 AB mmlmm 综上，AB 的值应在以下范围内选取，即 80120 AB mmlmm （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m,AB 为最短杆，BC 为最长杆， 20 ABBCADC AB llll lmm + D 即 20100 AB l 120 ABADBCC AB llll lmm + D 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 () 220 ABBCCDA AB llll lmm + D 则 120 220 AB mm lmm 综上，可得 AB 的取值范围为 2080 120220 AB AB mm lmm mm lmm 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 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求是什么？ 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。 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=201mm 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，2=20，试确定 小齿轮的基本参数 m、Z1、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)/2 Z1=2a/m-Z2=2*310/4-100=55 D1=mZ1=4*55=220mm Da1=m(Z1+2)=228mm 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