精密机械设计基础5-2

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精密机械设计基础(绪论)

• 精密机械设计的基本要求：
① 满足精密机械系统要求的运动规律和运动范围。 ② 满足仪器仪表功能和技术指标所要求的精度指标。 ③ 提高机构的效率，满足机构的灵敏性要求。 ④ 保证精密机械系统运转速度的平稳性。 ⑤ 保证任一机械构件具有足够的强度和刚度。 ⑥ 保证仪器在可能遇到的各种环境条件下都能稳定
• 精密机械系统与结构的质量直接影响仪器仪表的性能指标、工作可靠性和稳定性。
汽车覆盖件机械设计的基本任务和要求
• 研究精密机械中常用机构和常用的零、部件。
• 从机构分析、工作能力、精度和结果等方面来研究这些机构和零、部件的工作原理、特点、应用范围、选型、材料、精度以及一般设计计算的原则和方法。
工作。 ⑦ 实现安全、舒适、简便、无误的操作。 ⑧ 在满足技术性能要求的前提下，尽可能取得良好
的经济性能指标。
主要内容
• 工程力学：工程静力学、材料力学 • 材料及热处理 • 机械原理 • 机械设计 • 精度设计与互换性
精密机械设计基础（绪论）
• 机、光、电、算一体化的精密机械应用广泛，如各种科学仪器，自动化仪器仪表，精密加工机床，医疗仪器设备，计算机及其外围设备；仿生技术中的机械臂、机器人；宇航技术中的火箭、卫星以及测控伺服系统中的动力传递和精密传动等。
• 精密机械系统是现代仪器仪表的基础和重要的组成部分。

精密机械设计基础第5章习题答案

习题讲解题5-5 当给定连杆两个位置时，设计的铰链四杆机构可以有无穷多解，若要有唯一确定解，可以附加哪些条件？给定连杆三个位置答：可附加以下条件之一：曲柄与摇杆的长度固定铰链A或D的位置，A、D间的距离主、从动件的转角……可以有唯一确定解。

题5-7何谓机构的原理误差？如果推杆行程和摆杆长度相同时，正弦机构和正切机构误差各为多少？若正弦机构的原理误差比正切机构小，为什么在高精度的光学比较仪中都采用正切机构？答：所谓原理误差是指仪器中采用的机构的传动特性与要求的传动特性不相符而引起的仪器误差。

若推杆行程和摆杆长度均相同时，正弦机构的原理误差为aα3/6，正切机构的原理误差为-aα3/3。

虽然正弦机构的原理误差比正切结构小，但在高精度的光学比较仪中仍采用正切结构，是由于采用了两级放大，第一级将线位移转换为角位移，即S=a tanα, 对于线性刻度标尺，示值小于实际值；第二级光学放大，将角位移变为线位移，对于线性刻度标尺，示值大于实际值，两者原理误差方向相反，可以抵消一部分，减少了原理误差。

题5-8 图5-40所示铰链四杆机构中，已知L BC=50mm，L CD=35mm，L AD=30mm，AD为机架。

问：1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄，求L AB的最大值。

2）若此机构为双曲柄机构，求L AB的最小值。

3）若机构为双摇杆机构，求L AB的值（取值围）。

解：1）当此机构为曲柄摇杆机构，且AB为曲柄时，由曲柄存在的必要条件（杆长条件），有：L+ L BC ≤ L CD + L ADAB即L AB +50 ≤ 35+30LAB≤15mm∴L AB的最大值为15mm。

2）当此机构为双曲柄机构时，应有：机架AD为最短杆且L AD + L BC≤ L CD + L AB即 30+50≤ L AB +35LAB≥45mm∴L AB的最小值为45mm。

3）若机构为双摇杆机构，则有以下三种情况：（1）AB为最短杆，即L AB≤30mm不存在曲柄，即无法满足曲柄存在的必要条件，有：L+ 50 > 35 + 30，L AB > 15mmAB∴15mm< L AB≤30mm（2）AB为最长杆，即L AB > 50mm，此时AD为最短杆则30 + L AB > 50 + 35，L AB > 55mm又 ∠AB的值不应大于其余三杆长度之和∴55mm< L AB <115mm（3）AB既不是最短杆，也不是最长杆。

精密机械设计答案庞振基

精密机械设计答案庞振基-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1精密机械设计答案庞振基【篇一：精密机械设计第11章答案】s=txt>①很高的旋转精度②承受重载、冲击、振动③尽可能小的尺寸和可拆卸④低速、轻载、不重要的支承。

11-2滑动支承的轴瓦材料应具有什么性能？试举几种常用的轴瓦材料。

①疲劳强度②抗压强度③减摩性、耐磨性，摩擦系数小④抗胶合性⑤润滑油有较好吸附能力⑥适应性和嵌藏性⑦导热性，热膨胀系数小⑧经济性，加工工艺性。

11-3滚动轴承基本元件有哪些各起什么作用外圈1、内圈2，滚动体3，保持架4。

滚动体形成滚动摩擦，保持架均匀地隔开滚动体。

11-5球轴承和滚子轴承各有什么特点适用于什么场合球轴承转速快、低噪音，承载能力小。

滚子轴承转速相对来说比较低，承载能力大，适用于大载荷。

11-6滚动轴承的寿命和额定寿命是什么含义何谓基本额定动载荷何谓当量动载荷轴承中任一元件出现疲劳剥落扩展迹象前运转的总转数或一定转速下的工作小时数称为轴承寿命。

额定寿命是指90%可靠度、常用材料和加工质量、常规运转条件下的寿命。

基本额定寿命为106r时轴承所能承受的恒定载荷取为基本额定动载荷。

滚动轴承同时承受径向和轴向联合载荷，经过折算后的某一载荷。

11-7角接触轴承的内部轴向力是怎样产生的？角接触轴承的滚动体与滚道的接触线与轴承轴线之间夹一个接触角，使轴承对轴的反力并不完全指向径向，既有径向力又有轴向分力。

11-8轴在工作中会产生热胀冷缩，为此两端轴承应采取何措施？⑴采用一端固定，一端游动的方式，温度较高长轴。

⑵两端固定，但在外圈留出少量膨胀量，温度不高的短轴。

11-9为什么要调整轴承游隙如何调整轴承游隙过大，将使承受载荷的滚动体数量减小，轴承的寿命降低，同时还会降低轴承的旋转精度，引起振动和噪声，轴承游隙过小，轴承容易发热和磨损，降低轴承寿命。

调整：使轴承内外圈作适当的相对轴向位移。

精密机械设计基础习题答案(裘祖荣)

第一章结构设计中的静力学平衡1-1 解：力和力偶不能合成；力偶也不可以用力来平衡。

1-2 解：平面汇交力系可以列出两个方程，解出两个未知数。

取坐标系如图，如图知 ()100q x x = 1-3 解：则载荷q(x) 对A 点的矩为1()()(2)66.7()A M q q x x dx KN m =⋅-≈⋅⎰1-4 解：1）AB 杆是二力杆，其受力方向如图，且 F A ’＝F B ’2）OA 杆在A 点受力F A ，和F A ’是一对作用力和反作用力。

显然OA 杆在O 点受力F O ，F O 和F A 构成一力偶与m 1平衡，所以有 1sin 300A F OA m ⋅⋅︒-=代入OA = 400mm ，m 1 = 1N ⋅m ，得 F A =5N 所以F A ’＝F A ＝5N ， F B ’＝ F A ’＝5N ，即杆AB 所受的力S ＝F A ’＝5N3）同理，O 1B 杆在B 点受力F B ，和F B ’是一对作用力和反作用力，F B ＝F B ’＝5N ；且在O 1点受力F O1，F O1和F B 构成一力偶与m 2平衡，所以有 210B m F O B -⋅= 代入O 1B =600mm ，得 m 2=3N.m 。

1-5 解：1）首先取球为受力分析对象，受重力P ，墙壁对球的正压力N 2和杆AB 对球的正压力N 1，处于平衡。

有：1sin N P α⋅= 则 1/sin N P α=2）取杆AB 进行受力分析，受力如图所示，杆AB 平衡，则对A 点的合力矩为0： 1()cos 0A M F T l N AD α=⋅⋅-⋅=3）根据几何关系有(1cos )sin tan sin a a a AD αααα+=+=Xq(x)F B ’ ABF A ’ F Am 1 OF Om 2O 1F BF O1N 1 N 2A D N 1’TαBDF AYF AX最后解得：2211/cos 1sin cos cos Pa Pa T l l αααα+=⋅=⋅- 当2cos cos αα-最大，即α＝60°时，有T min ＝4Pa l。

机械制造技术学习基础(第2版)第五章课后习题集答案解析

《机械制造技术基础》部分习题参考解答第五章工艺规程设计5-1 什么是工艺过程？什么是工艺规程？答：工艺过程——零件进行加工的过程叫工艺过程；工艺规程——记录合理工艺过程有关内容的文件叫工艺规程，工艺规程是依据科学理论、总结技术人员的实践经验制定出来的。

5-2 试简述工艺规程的设计原则、设计内容及设计步骤。

5-3 拟定工艺路线需完成哪些工作？5-4试简述粗、精基准的选择原则，为什么同一尺长方向上粗基准通常只允许用一次？答：粗、精基准的选择原则详见教材P212-214。

粗基准通常只允许用一次的原因是：粗基准一般是毛面，第一次作为基准加工的表面，第二次再作基准势必会产生不必要的误差。

5-5加工习题5-5图所示零件，其粗、精基准应如何选择（标有符号的为加工面，其余为非加工面）？习题5-5图a)、b)、c)所示零件要求内外圆同轴，端面与孔轴线垂直，非加工面与加工面间尽可能保持壁厚均匀；习题5-5图d)所示零件毛坯孔已铸出，要求孔加工余量尽可能均匀。

习题5-5图解：按题目要求，粗、精基准选择如下图所示。

5-6为什么机械加工过程一般都要划分为若干阶段进行？答：机械加工过程一般要划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段和光整加工阶段。

其目的是保证零件加工质量，有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理，有利于合理使用机床设备。

5-7 试简述按工序集中原则、工序分散原则组织工艺过程的工艺特征，各用于什么场合？5-8什么是加工余量、工序余量和总余量？答：加工余量——毛坯上留作加工用的材料层；工序余量——上道工序和本工序尺寸的差值；总余量——某一表面毛坯与零件设计尺寸之间的差值。

5-9 试分析影响工序余量的因素，为什么在计算本工序加工余量时必须考虑本工序装夹误差和上工序制造公差的影响？5-10习题5-10图所示尺寸链中（图中A0、B0、C0、D0是封闭环），哪些组成环是增环？那些组成环是减环？习题5-10图解：如图a)，A0是封闭环，A1, A2, A4, A5, A7, A8是增环，其余均为减环。

《精密机械设计基础》课程教学大纲(本科)

精密机械设计基础(Fundamentals of Precision Machinery Design)课程编号：03410034学分：3.5学时：56 (其中：讲课学时：50实验学时：6上机学时：0)先修课程：工程图学、工程力学适用专业：测控技术与仪器，光信息科学与工程等专业教材：《精密机械设计》，庞振基，机械工业出版社，2004年3月第1版一、课程性质与课程目标(-)课程性质《精密机械设计基础》主要讲授精密机械及仪器仪表中常用机构和零部件的工作原理、适用范围、结构、设计计算方法，以及工程材料、零件几何精度的基础知识等。

具体内容包括精密机械设计的基础知识，工程材料和热处理，零件的几何精度，平面机构的结构分析，平面连杆机构，凸轮机构、摩擦轮和带轮传动，齿轮传动，轴、联轴器、离合器，支承。

本课程强调工程观点、定量运算、实验技能和设计能力的训练，强调理论与实际的结合，提高分析问题、解决问题的能力。

止匕外，由于本课程是一门理论与实践密切结合的设计性课程，在教学过程中，除进行理论讲课外，还安排有习题课、实验课及课程设计等实践性教学环节。

为培养复合型人才奠定了工程基础。

(-)课程目标.能正确描述机械和精密机械的基本概念，及零件的设计方法；1.根据材料的分类，能正确划分常用工程材料；根据各种热处理方法的不同，在实际应用中能正确选用合适的热处理手段；2.能正确计算孔和轴配合的各种尺寸；能在图纸上正确标注形位公差和粗糙度等；.能正确绘制出给定实际机构的运动简图；能对给定的高副机构进行低代处理；能利用机构的组成原理正确进行结构分析；3.根据钱链四杆机构中曲柄存在的条件，由已知条件能求出未知杆长范围；能运用常见钱链四杆机构的设计方法，进行合理设计；.根据凸轮机构从动件常用运动规律，由给定的条件能用图解法设计常见的凸轮机构;4.能正确进行带传动中带的受力分析，能根据给定的工作条件正确选择合适的带传动;.能合理地设计直齿圆柱齿轮传动，并能正确进行校核；能利用适当的方法，正确计算各种轮系的传动比。

精密机械设计基础

精密机械设计基础
• 精密机械概述 • 精密机械设计基础理论 • 精密机械设计技术 • 精密机械设计实例 • 精密机械设计挑战与解决方案 • 未来精密机械设计展望
01
精密机械概述
定义与特点
定义
精密机械是指通过高精度制造和装配技术，实现高精度运动、定位和测量功能的机械系统。
特点
高精度、高稳定性、高可靠性、高效率、长寿命等。
04
精密机械设计实例
微小型机械设计实例
微小型齿轮设计
微小型齿轮具有极小的模数和齿数，通常用于微型机器人、航空航天和医疗器械等领域。设计时需考虑齿轮的几何尺寸、材料、热处理和加工工艺等方面，以确保其具有高精度、高强度和耐磨性。
微型轴承设计
微型轴承是微小型机械中的关键元件，用于支撑旋转轴。设计时需考虑轴承的材料、尺寸、润滑和热处理等方面，以确保其具有高精度、高稳定性和长寿命。
通过高精度模具和加工设备，实现复杂形状和结构的精密制造。
增材制造
利用3D打印技术，实现个性化定制和小批量生产的快速制造。
表面处理技术
如离子注入、化学镀等，提高材料表面的耐磨、耐腐蚀和抗疲劳性能。
智能化与自动化设计
01
数字化建模与仿真
利用CAD、CAE等技术进行数字化建模和仿真分析，提高设计效率和准确性。
动态性能优化问题
总结词
动态性能是衡量精密机械系统性能的重要指标，直接关系到系统的稳定性和响应速度。
详细描述
动态性能优化是精密机械设计的另一个重要问题。设计师需要关注系统的振动、稳定性和响应速度等方面，通过优化结构设计、调整动态参数和使用阻尼材料等方法，提高系统的动态性能。
材料选择与处理问题

第05章螺旋传动1

f ϕ v = tg cosα f为螺纹表面摩擦系数(表5-6), α为螺纹牙形半角。
−1
三.螺旋传动的设计和计算
②承受与螺杆轴线有偏心距为a的轴向载荷Fa，相当于计算有一轴向载荷Fa和一力矩aFa作用在此螺杆轴线上，由此引起的摩擦力矩。
aFa=N0b
三.螺旋传动的设计和计算
aFa 1 Fn = b sin α
§5-1螺旋传动的类型、特点和应用
在螺旋传动中，螺杆和螺母的相对运动关系为：
zt l= ϕ 2π
(5-1)
式中： l－螺杆或母移动的距离或行程； t－螺杆(螺母)的螺距； z－螺纹线头数，常用z=1； ϕ－杆螺母间的相对转角；
一.螺旋传动的类型和应用
按用途分类 ⑴传力螺旋传递动力，承受较大的载荷，传动精度要求较低，要具有足够的强度。 ⑵测量螺旋(称示数螺旋) 精确地传递相对运动或位移，要求传动精度高、回差小、运动灵活。 ⑶一般传动螺旋精确定位，要求螺纹不松动，自锁，一般的传动。
通常螺纹的圈数n≤10。
三.螺旋传动的设计和计算 ⑵刚度计算螺杆受轴向载荷时，一个螺距的变化量 λFt为：式中： λ F ---一个螺距的变化量； Fa---轴向载荷； t---螺距； E---螺杆材料拉压弹性模量，对于钢： E=2.0×105MPa； A---螺杆螺纹截面面积，对梯形螺纹按螺纹中径计算；螺杆受拉时上式取“＋”号，受压时取“－” 号。
三.螺旋传动的设计和计算
2.螺旋传动的设计方法：类比法和计算法类比法 ⑴螺杆工作长度L，应满中仪器的行程要求，设计时L应为:
L ≥ l1 + l2 + l3
(5-３)
式中：l1 ---精密机械与仪器需要的行程； l2---螺母的工作轴向长度(或高度); l3 ---满足精密机械与仪器行程要求外适当的余量，一般 5~10mm。

5-2机械制造技术基础课件

±3σ（或6σ）的概念在研究加工误差时应用很广。 6σ的大小代表了某种加工方法在一定的条件（如毛坯余量、机床、夹具、刀具等）下所能达到的加工精度。所以在一般情况下，应使所选择的加工方法的标准偏差σ与公差带宽度T之间具有下列关系： 6σ≤T 但考虑到系统误差及其它因素的影响，应当使6σ小于公差带宽度T，才能可靠地保证加工精度。 3. 非正态分布曲线工件的实际分布，有时并不近似于正态分布，常见的非正态分布有以下几种形式： 1）锯齿形直方图的矩形高低相间，形如锯齿，见图例a。出现该图形的主要原因可能是测量方法不当或读数不准，也可能是数据分组不当所致。 2）对称性中间直方最高，其左右直方逐渐降低且基本呈对称分布，见图例b。该图形属正常图形。 3）偏向形直方顶端偏向一侧，图形不对称，见图例c。出现该图形的主要原因可能是工艺系统产生显著的热变形，如刀具受热伸长会使加工的孔偏大，图形右偏；使加工的轴偏小，图形左偏，或因为操作者加工习惯所致。有时端跳、径跳等形位误差也服从这种分布。
工艺过程的统计分析
一、加工误差的性质及分类
常值误差
系统误差
•在顺序加工一批工件时，误差的大小和方向保持不变者，称为常值系统性误差。如原理误差和机床、刀具、夹具的制造误差，一次调整误差以及工艺系统因受力点位置变化引起的误差等都属常值系统误差。 •在顺序加工一批工件时，误差的大小和方向呈有规律变化者，称为变值系统性误差。如由于刀具磨损引起的加工误差，机床、刀具、工件受热变形引起的加工误差等都属于变值系统性误差。
以工件尺寸为横坐标，以频数或频率为纵坐标，即可作出该工
序工件加工尺寸的实际分布图——直方图。
（1）直方图的作法与步骤 1）收集数据在一定的加工条件下，按一定的抽样方式抽取一个样本（即抽取一批零件），样本容量（抽取零件的个数）一般取100件左右，测量各零件的尺寸，并找出其中的最大值xmin和最小值xmin。 2）分组将抽取的样本数据分成若干组，组数过多，分布图会被频数的随即波动所歪曲；组数太少，分布特征将被掩盖。分组K的选定

机械制造技术基础第5章-2

考虑压板与工件间的摩擦力矩，得实际夹紧力：
Fj ≥
2SFH L ( L1 L2 ) ( L1 L2 )
5.3.3 常用夹紧机构
(1) 斜楔夹紧机构
— 利用斜面作用改变力的方向、大小
Fp
夹紧时，斜楔受三力平衡。夹紧力： FP FQ tan 1 tan( 2 )
1--活塞杆
2--杆 3--杠杆
4--弹簧 5--斜楔杆
6--压块
7--压板
8--V形块
设计联动夹紧机构时应注意如下几点：
① 由于联动机构动作和受力情况比较复杂，应仔细进行运动分析和受力分析，以确保设计意图能够实现。 ② 在联动机构中要充分注意在哪些地方设置浮动环节（加铰链、球面边等），要注意浮动的方向和浮动大小，要注意
或同时均匀夹紧若干个工件。
特点：操作方便、迅速、生产率高、劳动强度低应用：主要适用于几何形状对称并以对称轴线、对称中心或对称平面为工序基准的工件的定位夹紧。
分类：
单件多点联动多件联动
单件多点联动
单件双向多点联动夹紧机构
多件联动

夹紧与辅助支撑联动夹紧机构：

定位与夹紧联动的夹紧机构：
示是未夹紧状态，图（b）所示是夹紧状态。
② 电磁夹紧。如平面磨床上的电磁吸盘，当线圈中通上直
流电后，其铁心就会产生磁场，在磁场力的作用下将导磁性
工件夹紧在吸盘上。 ③ 其他方式夹紧。除前述外，还可以通过重力、惯性力、弹性力等将工件夹紧，这里不再一一赘述。
思考与练习
5-13 机床夹具由哪几部分组成？各起什么作用？ 5-14 简述夹具夹紧力的确定原则？ 5-16 在钻模板的结构中，哪些工作精度最高？ 5-17 在铣床夹具中，使用对刀块和塞尺起什么作用？ 5-4、5-7、 5-8图示工件，用一面两孔定位加工A面，要求保证尺寸 18mm0.05mm。若两销直径为，两销中心距为80mm0.02mm。试分析该设计能否满足要求（要求工件安装无干涉现象，且定位误差不大于工件加工尺寸公差的1/2）？若满足不了，提出改进办法。

机械制造技术基础第五章课后习题答案

机械制造技术基础第五章课后习题答案《机械制造技术基础》第二次作业（拟定）答案5-1什么是主轴回转误差，它包括哪些方面？主轴在每一瞬时调头轴线相对于轴线平均线的变动量。

它包含氢铵轴向窜动，氢铵径向移动、氢铵角度转动。

5-2在卧式镗床上来用工件送进方式加工直径为?200的通孔时，若刀杆与送进方向倾斜1o30'，则在孔径横截面将产生什么样的形状误差？其误差大小就是多少？答：圆度误差误差大小为5-3在车床上车一直径为?80mm、长约2000mm的长轴外圆，工件材料为45钢，切削用量为2m/s，ap?0.4mm，f?0.2mm/r，刀具材料为yt15，例如只考量刀具磨损引发的加工误差，反问该轴车后若想达至it8的建议。

请问：切削路程为l?2001(?1)?0.0343mm2cos??dl1000f?2.5km刀具的尺寸磨损量需用式0?k?l1000查表得初始磨损为4~12，k??8?m/km8?2.5)?(40?8~24)?m1000it8建议?80mm的公差精度为46?m，显著可知误差大于公差建议，则该轴车后无法达至则得到因刀具引起的误差为2(?0?it8精度要求。

5-4什么就是误差复映？误差复映系数的大小与短萼有关？误差复映就是指由于腰喝刀量的变化引发了切削力的变化。

变化的切削力促进作用在工艺系统上并使它的受力变形也出现适当的变化。

也就是将毛坯加工余量的变化复映至工件上的一种现象。

误差复映系数跟工艺系统的刚度有关，刚度越高，误差系数越大。

若加工过程分后多次走刀，则总的误差复映系数为每次走刀复映系数的积。

5-6在车床上用前后顶尖装夹，车削长为800mm，外径要求为?500已?0.04mm的工件外圆。

知k主?10000n/mm，k尾?5000n/mm,k刀架?4000n/mm,fy?300n，试求（1）仅由于机床刚度变化所产生的工件最大直径误差，并按比例画出工件的外形。

（2）仅由于工件受力变形所产生的工件最大直径误差，并按比例画出工件的外形。