淮阴工学院精密机械基础试题主要复习内容

1、整理了老师大部分勾画的知识重点和内容，由于精密机械这门课考试不发题库，只能参照老师期末勾画的重点内容来复习，特为学弟学妹们重点整理了一下。 2016年1月12日绪论“机械”是机器和机构的总称特征：它们是人为的实物组合；各实物之间具有确定的相对运动；用来代替或减轻人类的劳动。机器由各种机构组合而成，而机构是由构件组成的。构件和零件是不同的概念，构件是“运动单元”，而零件是“制造单元”。第1章 受力分析和平衡力是物体间相互的作用，使得物体的运动状态发生变化，同时物体也发生了变形。使物体的运动状态发生变化成称为力的外效应，使物体产生变形称为力的内效应。力的三要素：大小、方向、作用点所谓“刚体”，就是

2、在任何力的作用下，物体的大小和形状都保持不变的物体。平衡：物体相对于地球静止或做匀速直线运动。平衡是物体机械运动的特殊形式。静力学公理：二力平衡理论、加减平衡力系理论、力的平行四边形法则、三力平衡汇交定理、作用与反作用定律约束与反约束力：把零件在某些方向的运动加以限制，就是约束；构成约束的周围物体称为约束体；约束体作用于研究对象上的力称为约束反力。常见约束类型：柔索约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链约束（固定教练制作、活动铰链支座、中间铰链）物体受力平衡的条件：力系中各力沿任一方向的分力的代数和应等于零；力系中各力对于任意一点的力矩的代数和应等于零。第2章 变形和应力分析强度：构件抵抗破坏的能

3、力刚度：构件抵抗变形的能力按力的来源分类主动力和约束反力按力的作用范围分类表面力和体积力按力与时间的关系分类静载荷和动载荷（交变载荷、冲击载荷）内力：弹性杆件在外力作用下发生变形，同时，杆件内部各部分之间产生相互作用力，这种力称为内力。拉伸或压缩时横截面正应力 = = 。拉伸取+，压缩取-胡克定律 = E，弹性模量E，应变杆中最大应力 = ，脆性材料达到强度极限b时会断裂，塑性材料达到屈服极限s时会塑性变形。剪切剪应力 = 。剪切强度条件 = 扭转剪应力max = ，Mn为横截面上扭矩，WT为圆轴抗扭截面模量圆轴WT = 。空心轴WT = (1-4)，其中 = 梁类弯曲最大正应力max = 。

4、令WZ = ，则max = M为横截面上的弯矩，IZ为横截面对中性轴Z的惯性矩，y为所求应力的点到中性轴Z的距离，WZ为梁的抗弯截面模量第3章 平面机构自由度机构是由构件组成的低副：通过面接触组成的运动副，2个约束高副：通过点或线接触的运动副，1个约束构件分类：固定件（机架）、原动件、从动件平面机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH只有当原动件数等于机构自由度时，机构才有确定的运动。计算平面机构自由度时应注意的几种情况：复合铰链、局部自由度、虚约束虚约束虽对运动不起独立的约束作用，但可改善机构受力情况和增加构件的刚性。第4章 铰链四杆机构铰链四杆机构三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双

5、摇杆机构急回运动特性可缩短非生产时间，提高生产率。如牛头刨床、往复式运输机械、锻冲机构行程速比系数K = 。极位夹角 = 180°，机构的极位夹角越大，K也越大，急回特征越显著压力角越小，有效分力F就越大，传动效率越高。传动角是压力角的余角。死点位置：从动件上压力角为90°时，连杆对从动件不产生力矩，因此不能使曲柄转动。消除死点：对从动曲柄施加外力、利用飞轮及构件自身的惯性作用。死点位置虽然对传动不利，但是对某些夹紧装置却可用于防松。铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，当最短杆是连架杆时，为曲柄摇杆机构；最短杆是机架时，为双曲柄机构；最短杆是

6、连杆时，为双摇杆机构。若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则不可能由曲柄，为双摇杆机构。曲柄存在条件是最短杆必为连架杆或机架，最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。曲柄滑块机构，分为对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构。可将曲柄的回转运动变换成滑块的往复直线运动。曲柄滑块机构的演化：导杆机构、摇块机构、定块机构。第5章 凸轮机构凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个构件组成。凸轮通常做连续等速转动，从动件则按预定运动规律做间歇/连续直线往复移动或摆动按凸轮形状分：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。按从动件形状分：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。尖顶从动件的尖顶能与复杂的凸轮轮

7、廓保持接触，故能实现任意预期的运动规律，但容易磨损，只适用于受力不大的低速凸轮机构。滚子从动件的尖顶处安装一个滚子，与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，耐磨损，可以承受较大载荷，因为应用较广。平底从动件与凸轮轮廓接触面为一平面，传动效率较高，且接触面间易形成油膜，利于润滑，减少磨损，故常用于高速凸轮机构，但只适用于外凸的凸轮轮廓。凸轮机构的优点为只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单，紧凑，设计方便。缺点是凸轮机构与从动件之间为点接触或面接触，易磨损，所以常用于传力不大的控制机构。从动件常用运动规律：等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律。等速运动规律有刚性冲击，

8、不适宜单独使用，在运动开始段和终止段应当用其他运动规律过渡，只适用于低速轻载凸轮机构。等加速等减速运动规律不会出现刚性冲击，但会有柔性冲击，只适用于中低速凸轮机构。简谐运动规律会引起柔性冲击，只适用于中速传动。基圆半径rb越小，压力角越大。滚子半径rT必须小于外凸理论轮廓曲线的最小曲率半径min第6章 齿轮机构渐开线性质：发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上被滚过的一段弧长；渐开线上任意一点的法线恒切于基圆；渐开线上各点的压力角不相等；渐开线的形状取决于基圆的大小；基圆以内无渐开线。渐开线齿廓的其他啮合特性：啮合线为一直线；啮合角为常数；渐开线齿轮传动的可分性。分度圆直径d=mz齿顶圆直径d

9、a=d+2ha=(z+2ha*)m齿根圆直径df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m基圆直径db=dcos全齿高h=ha+hf=(2ha*+c*)m齿顶高ha=ha*m齿根高hf=(ha*+c*)m顶隙c=c*m齿厚s=m/2齿槽宽e=m/2基圆节距pb=pcos中心距a= = 正常齿制m1正常齿制m1短齿制ha*1.01.00.8c*0.250.350.3直齿圆柱齿轮正确啮合条件标准安装：将分度圆与节圆重合（即两分度圆相切）啮合弧与齿距之比称为重合度，重合度越大，表示同时啮合的齿轮对数越多，则齿轮传动越平稳。应使1.2齿轮加工方法按切制原理可分为成型法和范成法根切现象：用范成法加工时，如

10、果齿轮的齿数太少，则刀具的齿顶会把根部已加工好的渐开线齿廓切去一部分。为避免根切，应使小齿轮齿数z17或使用变位齿轮。螺旋角越大，轮齿越倾斜，则重合度越大，传动平稳性越好，但轴向力也越大。一般设计时常取=8°20°端面模数mt = (mn为标准值)端面压力角tant = (n=20°)端面齿顶高系数hat* = han*cos，han*=1端面齿顶系数ct* = cn*cos齿顶高ha = han*mn = mn (han*为标准值)齿根高hf = (han*+cn*)mn = 1.25mn (cn*为标准值)全齿高h = ha+hf = 2.25mn顶隙c =

11、hf-ha = 0.25mn分度圆直径d = mt z = 齿顶圆直径da = d+2ha齿根圆直径df = d-2hf中心距a = = = 斜齿圆柱齿轮正确啮合条件 外啮合螺旋角取-，内啮合取+斜齿轮重合度随螺旋角和齿宽b的增大而增大，其值可以达到很大。这是斜齿轮传动平稳、承载能力较高的主要原因之一。斜齿轮当量齿数zv = 正常标准斜齿轮不发生跟切的齿数zmin = zvmin cos3=17cos3与直齿轮相比斜齿轮的优点：齿廓接触线是斜线，轮齿是逐渐进入啮合和逐渐脱离啮合的，故运转平稳，冲击的噪声小；重合度较大，随齿宽和螺旋角的增大而增大，故承载能力较强，运转平稳，适于高速传动；斜齿轮最

12、少齿数小于直齿轮的最小齿数zmin斜齿轮缺点：斜齿齿面受法向力时会产生轴向分力Fa，需要安装推力轴承，从而使结构复杂化。为了克服这一点，可以采用人字齿轮，人字齿轮的缺点是制造困难，成本较高。圆锥齿轮用于相交两轴之间的传动圆锥齿轮当量齿数与轮齿机构相比，蜗杆传动机构的特点：传动平稳，振动、冲击和噪声均很小；能获得较大的单级传动比，故结构紧凑；当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角v时，机构具有自锁性；由于啮合轮齿间的相对滑动速度较高，使得摩擦损耗较大，因而传动效率较低。涡轮齿数一般取z2=2880.若z2<28，传动的平稳性会下降，且易产生跟切；若z2过大，蜗轮的直径d2增大，与之相应的

13、蜗杆长度增加、刚度降低，从而影响啮合精度。第7章 轮系按轮系运动时齿轮轴线位置是否固定，轮系分为定轴轮系和周转轮系（差动轮系+行星轮系）惰轮：同时与两个齿轮啮合，既是前一级的从动轮，又是后一级的主动轮。不影响轮系传动比的大小，但能使外啮合次数改变，而改变了从动轮转向。轮系的功能：相距较远两轴之间的传动；可获得大的传动比；实现变速、换向传动；实现分路传动；实现运动的合成和分解第8章 精密机械设计精密机械设计的基本要求：（1） 功能要求。所谓功能，是指用户提出的需要满足的使用上的特性和能力，是精密机械设计的基本出发点。（2） 精度要求。精度是精密机械的一项重要技术指标，应根据实际需要来定，一般分为

14、中等精度、高精度、超高精度三类。（3） 可靠性和安全性要求。要使精密机械在规定的使用条件下，在规定的时间内有效地实现预期的功能，则要求其工作安全可靠、操作方便。（4） 经济性要求。经济性好体现在三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低。（5） 其他特殊要求。根据使用条件的不同，对精密机械提出的附加设计要求：产品外观要求美观大方、色泽柔和；航空航天仪表要求体积小、重量轻；恶劣环境中的仪表要求耐高温、耐腐蚀等。精密机械设计的一般程序：（1） 调查决策阶段。确定设计任务；调查研究；制定设计任务书（2） 研究设计阶段。方案设计；技术设计（3） 试制阶段。样机试制；样机试验；技术经济评价（4） 投产销

15、售阶段。生产设计；小批试制；正式投产精密机械设计方法：理论设计；经验设计；模型实验设计载荷：工作载荷：正常工作时零件所受的实际载荷；名义载荷：在稳定和理想条件下，作用在零件上的载荷；计算载荷：将名义载荷乘以某些影响系数，作为计算时采用的载荷。循环特征r = ，r=-1时，称为循环变应力；r=0时称为脉动循环变应力，r-1时，称为非对称循环变应力；r=1时为静应力。失效：机械零部件在载荷作用下可能会出现整体或表面断裂、过大塑性变形等，从而导致丧失正常工作能力，也称为失效。在静应力作用下，零件的主要失效形式是断裂或塑性变形在变应力作用下，零件的主要失效形式是疲劳断裂精密机械中，应用的材料按用途可分

16、为结构材料和功能材料。按材料的特点和性质可分为金属材料、非金属材料和复合材料。金属材料是精密机械中应用最广泛的的材料，又可分为黑色金属材料和有色金属材料，黑色金属材料是铁基金属合金，包括钢和铸铁。钢：碳素钢、合金钢。铸铁：灰铸铁、球墨铸铁。有色金属：铜和铜合金、铝合金、钛合金。非金属材料：橡胶、工程塑料、人工合成矿物。复合材料钢的热处理是通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的工艺方法。目的是提高零件的强度、硬度和表面的耐磨性；消除零件内部的残余内力；降低硬度，改善机械加工性能；满足防腐等一些特殊要求。钢的热处理方式：退火；正火；淬火；回火；表面淬火；化学热处理

17、（渗碳、氮化、氰化）精密机械材料选用原则：使用要求、工艺要求、经济要求第9章 齿轮传动齿轮传动的主要失效形式：轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合、吃面磨损、齿面塑性变形闭式齿轮传动中，软齿面齿轮的主要失效形式是齿面点蚀，因此按齿面接触疲劳强度进行设计，然后校核齿根弯曲疲劳强度。硬齿面齿轮的主要失效形式是轮齿折断吗，因此按齿根弯曲疲劳强度进行设计，然后校核齿面接触疲劳强度。开式齿轮传动中，轮齿的主要失效形式是吃面磨损和轮齿折断，目前尚无成熟的磨损计算方法，只进行齿根弯曲疲劳强度计算，用适当加大模数的办法考虑磨损的影响。调质和正火后的齿面硬度较低（不大于350HBS）称为软齿面，其他热处理可获得硬齿面（

18、大于350HBS）对齿轮传动的基本要求：传递运动的准确性；传动的平稳性；载荷分布的均匀性；齿侧间隙直齿圆柱齿轮受力d1为小齿轮分度圆直径，单位为mm；为分度圆压力角；T1为小齿轮传递的名义转矩，T1 = 9.55×106 N·mm；其中P1为传递的功率，单位为kW，n1为小齿轮的转速，单位为r/min计算载荷Fnc = KFn斜齿圆柱齿轮受力直齿圆锥齿轮受力蜗杆传动失效形式：疲劳点蚀、胶合、磨损、轮齿折断齿轮传动比的分配原则：先小后大的原则、最小体积的原则、最小转动惯量的原则第10章 带传动带传动优点：传动所需的结构简单，容易加工制造；传动带富弹性，传动比较平稳，工作时噪声

19、很小；当过载时，带轮和传动带间可以通过产生相对滑动来防止其他零件因过载而损坏，从而起到过载保护作用。带传动缺点：由于传动带与带轮之间存在相对滑动，所以不能保持恒定的传动比，传动精度较低；不适宜传递较大的转矩，因为压紧力大，外廓尺寸大，结构不紧凑；传动件工作表面磨损较快，寿命低；传动效率较低。带传动通常有平带传动、V带传动、多楔带传动、同步带传动带传动失效形式：打滑、疲劳破坏预紧力F0 = (F1+F2)有效拉力，圆周力F = F1-F2圆周力F(N)、带速v(m/s)和传递功率P（kW)之间的关系为P = 带传动中应力：拉应力、离心拉应力、弯曲应力两轮直径不相等时，带在两轮上的弯曲应力也不相等

20、。最大应力发生在紧边与小轮的接触处。弹性滑动：带受到拉力后产生弹性变形，由于紧边和松边的拉力不同，因而弹性变形也不同。带在主动轮上一面绕进一面向后收缩，带在从动轮上一面绕进一面向前伸长。说明带在主动轮和从动轮轮缘之间都发生了相对滑动。这种由于带的弹性变形而引起的带与带轮的滑动称为带的弹性滑动，是带传动正常工作时固有的特性。打滑：由于过载引起的带与带轮显著的相对滑动。由于普通V带传动的失效形式是疲劳破坏和打滑，因而其设计计算的准则是，在保证带不发生打滑的前提下具有一定疲劳强度和寿命。张紧装置：定期张紧装置、自动张紧装置、采用张紧轮装置第11章 螺旋传动螺旋传动的结构形式：滑动螺旋结构、滚珠螺旋结

21、构滑动螺旋传动特点：降速传动比大；具有增力作用；能自锁；效率低、磨损快。滚珠螺旋传动特点：传动效率高，一般可达90%以上；传动精度高；具有传动的可逆性；制造工艺复杂，成本较高，但使用寿命长，维护简单。螺距与导程的区别与联系：螺距是指螺纹上相邻两牙对应点之间的轴向距离；导程是指同一螺旋线上相邻两牙对应点的轴向距离。当螺纹线数为1时，螺距等于导程；螺纹线数大于1时，导程=螺距×螺纹线数第12章 轴按受载情况分：心轴、传动轴、转轴。按轴线形状分：直轴、曲轴、挠性钢丝轴轴的材料：碳素钢、合金钢、球墨铸铁轴的结构设计主要要求：轴和轴上零件有准确可靠的工作位置，并便于装拆；轴有良好的加工工艺性；受力合理，应力集中较小。轴上零件常用轴向固定方式：过盈配合、平键连接、花键连接第13章 轴承轴承和轴颈的组合称为支撑轴按承受载荷方向分为向心轴承、推力轴承、向心推力轴承按工作时的摩擦性质分为滑动轴承、滚动轴承滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体、保持架组成滚动轴承具有摩擦阻力小、启动灵敏、效率高、润滑简便和易于互换等优点。缺点是抗冲击能力较差，高速时出现噪声，工作寿命也不及液体摩擦的滑动轴承。调心球10000，调心滚子20000C，圆锥滚子30000，推力球50000，深沟球60000，角接触球70000C/70000AC/70000B，推力圆柱滚子80000，圆柱滚子N00