精密机械设计基础.docx
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精密机械设计基础
1、表征金属材料的力学性能时,主要有哪几项指标?
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?
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?
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?
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,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?
选择材料时主要满足使用要求、工艺要求和经济要求。
11、凸轮机构常用的从动件运动规律有哪几种?
各有什么特点?
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
12、带传动工作时,带内应力变化情况如何?
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?
最大应力发生在带紧边进入小带轮处,由三部分应力组成(紧边拉力产生的应力,离心力产生的应力,带在带轮上弯曲产生的弯曲应力)因为若最大应力超过带的许用应力,带将产生疲劳破坏,故需要研究内应力的变化,控制最大应力)
13、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?
同步带中,带与带轮之间无相对滑动,主动轮和从动轮能同步传动,
保持准确的传动比。
同步带广泛应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
14、V带(三角带)传动所传递的功率P=7.5kW,带速v=10m/s,
现测得张紧力F0=1125N,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)
15、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。
16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。
17、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。
18、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。
19、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。
20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。
21、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。
1、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α=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=72mmd2=3*110=330mm
Da1=72+3*2=78mmda2=330+3*2=336mm
齿高h=3*2.25=6.75mm
标准中心距a=(72+330)/2=201mm
2、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。
4、在图示的轮系中,已知Z1=34,Z2=22,Z3=78,
Z4=18,Z5=35,Z6=88,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
5、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)/2Z1=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、滚动轴承内径代号02表示轴承内径d=15mm。
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。
重要概念:
1、机器或机构中各相对运动的部分可看成一个个运动单元,这种运动单元被称为构件。
构件可能是一个或几个零件组成。
2、机构按一定方式联接的实现预期运动的最基本的构件组合体,用来传递运动和力或改变运动的形式。
3、以摇杆为主动件,当连杆与曲柄处于共线位置时传动角为0,无论F多大,都不能使曲柄转动,这一位置为死点位置
4、按凸轮形状:
盘形凸轮、圆柱凸轮
按从动件的形状:
尖底从动件、滚子从动件、平底从动件
5、以凸轮轮廓最小向径所做的元为基圆。
6、滚子半径必须小于外凸理论轮廓线曲线的最小曲率半径,还须小于基圆半径
要使瞬时传动比保持恒定,要求齿轮中心连线与过齿廓接触点(齿合点)的公法线的交点保持不动,即相交于P点。
(节点)
当模数m>=1,ha*=1,c*=0.25
m<=1,ha*=1,c*=0.25
正确啮合条件:
m1=m2=m
@1=@2=a
根切:
齿数最小17
齿数Zmin=2ha*/压力角正弦的平方
7、锥齿轮与圆柱齿轮比,其制造误差大,工作时易产生振动和噪声,故不适宜精密传动和速度很高的场合。
蜗杆涡轮特点:
1、传动平稳,振动、噪声小
2、能获得较大的单级传动比,故结构紧凑。
3、能自锁
摩擦损耗大,传动效率低。
蜗杆副的材料应具有良好的耐磨、易于跑合和抗合的能力;还须足够的强度。
采用青铜作齿冠,并与淬硬磨削的钢制蜗杆相匹配。
涡轮失效形式:
疲劳点蚀、胶合、磨损和轮齿折断。
滑动螺旋传动特点:
1、降速传动比大
2、具有增力作用
3、能自锁
4、效率低、磨损快
螺纹按螺旋断面形式分为:
三角形螺纹、梯形螺纹和矩形螺纹
螺纹参数:
大径、小径、中径、螺距、导程、升角、牙型角
螺纹传动空回:
当螺旋机构中存在间隙,若螺杆的传动方向改变,螺母不能立即产生反向运动,只有螺杆运动某一角度后才能使螺母开始反向运动。
消除:
在保证;螺旋副灵活相对运动要求的前提下消除螺杆与螺母之间的间隙。
(1利用单向作用力2利用调整螺母)
滚珠螺旋传动特点:
1、传动效率高
2.传动精度高
3、有传动可逆性,但不能自锁
4、制造工艺复杂,成本高,但寿命长、维护简单。
刚性联轴器有凸缘联轴器、套筒联轴器。
特点:
结构简单、成本低,对两轴的对中要求不高。
圆柱面支承:
1要求很高的旋转精度
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
滚动轴承特点:
摩擦力距小,允许转速高,磨损小,允许预紧,承载大,刚性好,旋转精度高,对温度变化不敏感,成本低。
但外形尺寸较大,不易拆卸。
滚动摩擦导轨按滚动体形状:
滚珠导轨、滚柱导轨、滚动轴承导轨。
弹性元件:
片簧、平卷簧、螺旋弹簧、弹簧管、波纹管、膜片
平键联接(圆头、方头)
半圆键
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