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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 , = 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。

∴l AB +l BC ≤l AD +l CD ∴l AB ≤152)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:l AD +l AB ≤l BC +l CD ∴l AB ≤55 即50<l AB ≤55 若BC杆为最长杆:l AD +l BC ≤l AB +l CD ∴l AB ≥45 即45≤l AB <50∴若该机构为双曲柄机构,则AB杆杆长的取值围为:45≤l AB ≤553) 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 :∴l AB +l BC >l CD +l AD ∴l AB >15若AD 杆最短,BC 杆最长:l AD +l BC >l AB +l CD ∴l AB <45AB 杆最长:l AD +l AB >l BC +l CD l AB >55l AB <l AD +l CD +l BC l AB <115综上分析:AB 杆的取值为:15<l AB <45 或者 55<l AB <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100,70,50BC CD AD l mm l mm l mm ===,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,20AB BC CD AD AB l l l l l mm+≤+≤代入各杆长,得(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100AB l mm ≤,则80AD BC AB CD AB l l l l l mm+≤+≥所以80100AB mm l mm ≤≤2) 若AB 为最长杆,即100,AB l mm ≥则120AB AD BC CD AB l l l l l mm+≤+≤所以 100120AB mm l mm ≤≤ 综上,AB 的值应在以下围选取,即80120AB mm l mm ≤≤(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<50AB l mm ,AB 为最短杆,BC 为最长杆,>20AB BC AD CD AB l l l l l mm+≤+即 20<<50AB mm l mm2) 当[50,70)[70,100)AB AB l l ∈∈以及时,AD 为最短杆,BC 为最长杆,则<80AD BC AB CD AB l l l l l mm+≤+即 50<80AB mm l mm ≤3)当>100AB l mm 时,AB 为最长杆,AD 为最短杆,则>>120AB AD BC CD AB l l l l l mm++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<()<220AB BC CD AD AB l l l l l mm++则 120<<220AB mm l mm 综上,可得AB 的取值围为20<<80120<<220AB AB mm l mm mm l mm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F 0=1125N ,试求紧边拉力F 1和松边拉力F 2。

(1)有效圆周力750N 105.71000v 1000P F t =⨯==(2)紧边拉力和松边拉力21t F F F -=2250N 112522F F F 021=⨯==+(3)750N F ,1500N F 21==∴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L h=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C 0r =15.2KN,C=25.5KN 当量动载荷计算Fa/C 0r =700/15200=0.046 e=0.246 Fa/Fr=700/1700=0.412>e X=0.56 Y=1.81 fp=1当量动载荷:p=fp(XFr+YFa)=2219N 计算额定动载荷C j =P 316670nL h =25052<2550011-4 6210/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120mm11-12一滚动轴承型号为 6210 ,受径向力 Fr=5000N ,转速为 970r/min 。

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