精密课后题

第九章
1、螺距与导程有何区别？两者之间有何关系？
解：螺距是指螺纹相邻两牙在中经线上的对应两点间的轴向距离。

导程是指同一条螺旋线上相邻两牙在中经线上对应两点间的轴向距离。

对于单线程螺纹螺距既是导程。

对于多线螺纹，导程等于代数与螺距的乘积。

2、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。

3、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。

4、图示为一差动螺旋装置。

螺旋1 上有大小不等的两部分螺纹，分别与机架2 和滑板3 的螺母相配；滑板3 又能在机架2 的导轨上左右移动，两部分螺纹的螺距如图所示。

1) 若两部分的螺纹均为右旋，当螺旋按图示的转向转动一周时，滑板在导轨上移动多少距离？方向如何？2) 若M16 ×1.5 螺旋为左旋，M12 ×1 为右旋，其它条件均不变，此时滑板将移动多少距离？方向如何？
第十章
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。

4、传动比i ＝10 的齿轮减速器，高速轴轴端直径d h ＝20mm ，低速轴轴端直径d l ＝60mm 。

如果忽略效率以及其他次要因素，试分析两轴之中哪根轴的扭转强度安全系数大？为什么？
5、下图为某传动系统的两转两种布置方案，如果传递功率和各传动件的参数及尺寸完全相同，减速器主动轴受力大小或方向有何不同？按强度计算两轴的直径是否相同？
第十一章
1、圆柱面支承适用于什么场合?( 优先使用)
解: (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
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。

解：应具有良好的减摩性能铸铁（普通灰铸铁、球墨铸铁）铜合金、轴承合金、陶瓷合金、非金属材料、人造宝石等。

3、滚动轴承的基本元件有哪些? 各起什么作用？
解：外圈—与轴承座或机体配合、固定不动（一般如此，但有相反）内圈—与轴颈配合、与轴一起转动（一般如此，但有相反）滚动体—在内外圈之间的滚道上滚动，形成滚动摩擦保持架—把滚动体均匀地相互隔开。

4、弹性支承有何特点？
解：弹性支承中只有弹性摩擦，支承的摩擦力矩极小。

5、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。

6、一滚动轴承型号为6210 ，受径向力Fr=5000N ，转速为970r/min 。

工作中有轻微冲击，常温下工作，试计算轴承的寿命。

7、角接触轴承的安装方式如下图所示，两轴承型号为7000C （C r =4.92KN ，C or =2.25KN ，ｎlim ＝1900 ，rpm ≥8000 ）, 已知作用于轴上各径向载荷Fr=3000N ，轴向载荷Fa=300N ，试求轴承Ⅰ和Ⅱ的轴向载荷Fa1 和Fa2
第十二章
1、在导轨的结构设计中，为什么要尽量减小驱动元件与导轨面间的距离h ?
2、在图中，设工作台导轨的长度为L ，驱动力F d 平行于导向面A ，F d 的作用点离两导轨
中点的距离为X ，试计算当X 为多大时导轨将被卡住（计算时不考虑机座1 上、下导轨面处的
摩擦力）？
3、在图中，已知运动件的长度L ＝200mm ，l ＝150mm ，保险量e ＝10mm ，限动销
的直径d sh ＝8mm ，求限动槽的长度b。

4、在图中，导轨的V 形角为90 °，试推导隔离架上平椭圆长度的计算公式
5、试从理论上分析滚柱导轨的承载能力与滚柱数目Z 及滚柱直径d 成正比。

以图的平导轨滚柱为例，设导轨与滚柱的材料均为钢，滚柱的长度为b ，各滚动体承受相等的载荷F ，则平导轨承受的总载荷为，因为
，，其中。

将q 带入G 中，可得。

因此，滚柱导轨的承载能力与d ，z 都成正比。

6、图所示之滚珠导轨，如只从定位原理考虑，在两根导轨上只用三粒滚珠支承即可，为什么实际
的滚珠导轨很少采用这种结构形式，而是在两根导轨间放置多粒滚珠？
解：如果滚动体的数目z 太少，会降低导轨的承载能力，制造误差将显著的影响运动件的位置精
度。

因此，只用三粒滚珠支承导轨，虽然符合定位原理，但是在工作中，如果重心落在支撑面以外，
工作台就会出现倾斜或倾倒。

此外，在导轨面间放置多粒滚珠还具有弹性平均效应，因为这些滚珠
是有一定弹性的，当少数滚珠直径略为偏大的时候，会最先受到力产生弹性变形。

因而工作台的运
动误差将由于导轨副的弹性产生的平均效应的以减少。

7、试推导图所示之弹性导轨的刚度计算公式。

平行片簧导轨工作的时候，两根片簧的受力情况相同，故而只可对其中一根片簧进行分析，其受力情况如图所示：
8、滑动摩擦导轨为什么在低速下易出现爬行现象？
解：爬行是个比较复杂的现象，产生爬行的原因是导轨间的动、静摩擦系数差值较大，动摩擦系数随速度变化和传动系统刚度较差。

通常，导轨是由电动机经齿轮副，螺旋副等传动件驱动，这些传动件并非绝对刚体，具有一定弹性，因此可将导轨的传动系统简化为如图所示的力学模型。

主动件1 以匀速向右运动，通过弹簧2 推动质量为m 的工作台3 ，开始时弹性力不足以克服导轨面间的静摩擦力，工作台3 不动，随着主动件继续移动，弹簧2 的压缩量增大，当弹性力超过时，
工作台就开始移动，此时静摩擦阻力降为，工作台运动速度随即增大。

随着运动速度的加大，
进一步减小，这时候由于弹簧能量的释放，使得工作台速度进一步加大。

当弹簧内储存的能量释放了大部分，并且恢复伸长之后，弹性力减小，工作台速度放慢。

当弹性力减小到不能维持工作台运动时，工作台速度减小为零，运动出现停顿。

接着，上述现象再次重复，工作台就一跳一跳的运动。

如果主动件运动速度较高，工作台在一个循环之末速度还没降低到零，弹簧就开始压缩，下一循环就开始了，则运动不会出现停顿。

导轨间的阻尼（图中的阻尼器4 ）使得工作台移动的时候快慢不匀的振幅逐渐衰减，使得工作台接近于匀速运动，爬行即停止。

滑动导轨由于摩擦阻力大，静、动摩擦力之差大，因此低速运动容易出现爬行现象。

9、在导轨设计中，应如何考虑减小磨损及由磨损带来的影响？
解：导轨的耐磨性主要取决于导轨的类型，材料，导轨工作面的粗糙度以及硬度、润滑状况和导轨面比压大小等因素。

为减小导轨面的磨损，在设计导轨时，应该从以下方面采取措施：（i ）合理选择导轨类型例如，在温度变化不大，导向精度要求很高时，采用双三角导轨，可自动补偿磨损产生的间隙，但工艺性较差，对于三角形—平面导轨，应合理分配两根导轨承受的载荷，以使它们的磨损状况较为接近；正确布置驱动元件的位置，减小由驱动力产生的附加摩擦力；使导向面与承载面分开，以减小导向面的磨损；合理选择导轨的材料和热处理，并注意导轨副材料的匹配；合理确定导轨的结构参数，减小导轨面的比压；保证导轨良好的润滑，注意导轨面的防护；提高导轨的几何精度，减小导轨面的粗糙度；提高导轨的刚度；圆柱面导轨出于磨损后间隙不能补偿，导轨面之一应采用减磨材料，以保证其中重要的零件不致过快磨损；对于滚珠导轨，可预研V 形滚道，采用双圆弧滚道或圆杆滚道等结构形式提高其耐磨性。

第十三章
1、1）求；2 ）无初应力弹簧刚度。

2、图示为锥形摩擦离合器，锥半角q ＝30 °，锥面平均直径为D m ＝58mm ，摩擦系数f ＝0.15 ，传递力矩M ＝480N ×mm ，拨叉的移动距离l h ＝5mm ，操纵拨叉的最大作用力F max ＝
80N 。

求解：(1) 绘制压缩弹簧的特性线；(2) 设计此压缩弹簧，并确定安装尺寸H1 。

3、设计百分表用的接触游丝。

已知：游丝的总转角为，为了使接触游丝能可靠地保证结构的力封闭，游丝在开始的p /2 转角内所产生的力矩，根据游丝的安装空间，选定外径D 1 ＝18mm ，内径D 2 ＝4mm ，游丝材料为锡青铜，，弹性模量。

4、由若干个弹性元件组成的串联或并联系统，其系统刚度如何求出?
解：并联弹性元件组成的系统，其刚度等于每个元件刚度之和。

串联弹性元件组成系统的柔度等于每个元件的柔度之和（柔度的倒数为刚度）。

5、设计测量弹性元件时，为减少弹性滞后和弹性后效的影响，在选用设计参数及结构设计方面应注意什么? 解：在设计测量弹性元件时一般可通过选取较大的安全系数、合理选定结构和元件的联接方法（减小应力集中）、采用特殊合金等以减小弹性滞后和弹性后效。

6、压缩弹簧的旋绕比的取值范围是多少？过大或过小会产生什么问题？
解：通常情况下旋绕比C =5 ～8 。

当其它条件相同时，C 值太小，卷绕时弹簧丝受到强烈弯曲，簧丝内、外侧的应力差悬殊，材料利用率降低；反之，C 值过大，应力过小，弹簧卷制后将有显著回弹，加工
误差增大，而且弹簧也会发生颤动和过软，失去稳定性。

7、压缩弹簧不失稳的条件是什么？当不能保证弹簧稳定时可采用哪些结构措施?
解：为了保证压缩弹簧的稳定性，应控制弹簧的高径比b 满足以下条件：当弹簧两端为固定支承时，b <5.3 ；当一端为固定端，另一端为回转端支承时，b <3.7 ；当两端均为回转端支承时，b <2.6 。

当不能保证弹簧稳定时可设置导杆或导套，但弹簧与导杆或导套之间的间隙不宜过大。

第十四章
1、设计联接结构时．应满足哪些基本要求?
解：1 ）保证足够的联接强度；2 ）保证足够的联接精度，即保证被联接件之间具有足够准确的相互位置；
3 ）保证联接结构的可靠性，即保证在振动和冲击的条件下不松动；
4 ）联接方便，工艺性好；
5 ）对于某些联接结构，尚须满足其他一些特殊要求，如密封性、导电性等。

2、螺钉联接的结构设计，主要包括哪些内容?
解：1 ）联接零件型式的选定；2 ）螺钉直径、长度、数量及排列形式的确定；3 ）被联接零件的定位；4 ）螺钉联接的防松；5 ）防止螺钉丢失的结构设计。

3、螺钉联接中常用的防松方法有哪些，各有何特点?
解：1 ）用增加摩擦力的方法防松。

这种方法主要是靠零件的弹力来保持联接螺纹表面有足够的正压力。

从而产生足够的摩擦力以防止螺纹零件间的相对转动；2 ）用机械固定的方法防松。

这种防松结构是用机械固定的方法把螺母与螺钉（螺栓）联成一体，消除它们之间相对转动的可能性；3 ）用粘结的方法。

利用这种方法不仅能够防松，并且还具有防腐蚀的作用。

这种方法一般只用于小尺寸的螺钉联接的防松。

4、在精密机械中，销钉的主要用途是什么? 圆柱销和圆锥销各有何优点，用于何种场合？
解：销钉的主要用途有：①作两被联接零件的定位零件；②作联接零件，保证被联接零件能传递运动和转矩。

有时，销钉还兼作保安零件。

圆柱销的结构简单，制造时易于达到较高的精度，因此它主要用作定位销。

用于不经常拆卸的零件联接中；圆锥销主要用作联接零件，用来传递一定的转矩，在承受横向力时，可以自锁。

有时也作为定位零件。

能够经受多次拆装而不影响联接的性能，可用于经常拆卸的场合。

5、键的用途是什么，平健联接进行强度校核计算包括哪些内容? 试分别列出其强度条件?
6、精密机械中常用的不可拆联接有哪些主要类型? 并简述其各自的特点和适用场合？
解：常用的不可拆联接主要有焊接、铆接、压合、胶接和铸合等联接形式。

焊接在精密机械与仪器中主要用于金属构架、壳体的制造，以及形状复杂的零件的制造（分开制造元件再焊接）。

它是利用加热（有时还需要加压），使两个以上的金属件在联接处的原子或分子结合的一种不可拆联接方法。

铆接是利用铆钉或被联接件之一上起铆钉作用的铆接颈产生局部塑性变形，形成铆钉头，把零件联接在一起的方法。

在仪器制造中，常需用铆接法联接不能承受较大冲击力的零件，例如玻璃、塑料、陶瓷等零件。

压合是利用两个零件配合面的过盈，把一个零件压人另一个零件构成的联接称为压合联接。

在精密机械中压合联接常用于圆柱形表面零件的联接。

铸合是把尺寸较小但具有一定性能要求的零件（嵌件）铸入另一零件（称为基本零件）的一种联接方法。

常用于强度较高的金属嵌件与塑料的铸合。

胶接是利用胶粘剂把零件粘合在一起的联接方法。

常见于光学零件的联接。

7、光学零件联接的结构设计中，应满足哪些基本要求?
解：1 ）联接要牢固可靠，并在保证光学零件在系统中相对位置的同时，又不致引起光学零件的变形和内应力。

2 ）便于装配、调整，并保证装调前后光学零件有彻底清洗的可能性。

3 ）保证有效通光孔径不受镜框切割。

4 ）应能减小或消除当温度变化时，由于光学零件与机械零件联接材料线膨胀系数不同而产生的附加内应力。

5 ）尽可能不用软木、纸片等有机材料与光学零件相接触，以防止光学零件生霉，必须采用时，应采取防霉处理。

8、圆形光学零件固紧方法有哪些? 各有何优缺点?
解：滚边法、压圈法、弹性元件法、电镀法和胶接法。

滚边法的主要优点是：结构简单紧凑，几乎不需要增加轴向尺寸，也无需附加的零件就可以把光学零件固紧，对通光孔径影响不大。

但滚边时不易保证质量，特别是对于孔径大而薄的零件，容易出现倾斜及镜面受力不均匀的现象。

压圈法固紧的优点是结构可拆、装调方便；还可以装入其它隔圈和弹性压圈，用以调整光学零件与镜框的相对位置，并适用于多透镜组的装配固紧。

其缺点是固紧为刚性联接，因此，在压紧透镜时，在镜面上的压力可能不均匀（当压圈端面不垂直于轴线时），且对温度变化的适应能力也较差。

胶接法的特点是：结构简单、工艺简便，且胶接时无需另加压紧零件。

9、非圆形光学零件固紧方法有哪些?
解：常见的固紧方法有夹板固紧、平板和角铁固紧、弹簧固紧和胶粘固紧等。

第十五章
1、何谓互换性？按互换程度可分为几级？它们的区别是什么？
解：互换性是指在同一规格的一批零件或部件中，任取其一，不经过任何挑选，调整和附加修配，就能装在机器上。

达到规定的功能要求。

按照互换性程度可以分为两类：完全互换和不完全互换。

两者的区别在于，前者要求零部件在装配的时候，不需要挑选，调整和修配。

后者允许零部件在装配前进行预先分组，对应组内的零部件才可以互换。

2、查表和计算确定下列三对孔、轴配合的极限间隙或极限过盈，配合公差，画出公差带图，并说
明所属何种配合制及哪类配合。

（1 ）50H8/f7;（2 ）30K7/h6（3 ）180H7/u6
3、已知下列三对轴、孔配合的极限间隙或极限过盈，试分别自拟配合制，并制定孔、轴尺寸的公差等级，选择适当的配合种类。

1）配合的基本尺寸=25mm ，;
2 ）配合的基本尺寸=40mm ，
3 ）配合的基本尺寸=60mm ，
4、根据规定的形位公差等级：圆跳动公差等级为7 级；圆柱度公差等级为7 级；对称度公差等
级为9 级。

试在图中所标形位公差框格内，填入相应的形位公差数值。

5、将下列各项形位公差和表面粗糙度要求，标注在所示图样上。

（1 ）左端面的平面度公差为0.01mm；
（2 ）右端面对左端面的平行度公差为0.04mm；
（3 ）70mm 孔的尺寸公差带为H7 ，该孔对左端面的垂直度公差要求是，当孔
为f 70mm 时，垂直度误差为零，其允许的最大值不得大于尺寸公差；
（4 ）210mm 外圆面的尺寸公差带为h8，同时它对70H7 的同轴度公差为
0.03mm ，并遵守独立原则；
（5 ）4x20H8 孔对左端面（第一基准）和70H7 孔轴线（第二基准）的位置
度公差为0.15mm ，被测要素和基准要素均采用最大实体要求；
（6 ）70H7 孔的表面粗糙度Ra的上限值为0.8 mm ，210h8 外圆面的表面粗
糙度R a 的上限值为1.6 m m ，其余表面的Ra的上限值为3.2mm。

（该零件采用切
削加工）
6、图示为一套筒垂直度公差的四种标注方法。

试按表中所列要求，于空格内分别进行填写。

图序号公差原则或要
求
理想边界边界尺寸
孔为D M 时
的垂直度公差
（mm ）
孔为D L 时允
许的垂直度误
差值（mm ）
a b c d
图序号公差原则或要求理想边界边界尺寸孔为D M 时的垂直度公差
（mm ）
孔为D L 时允许的垂直度误
差值（mm ）
a 最大实体要求的零形位公
差
最大实体边界
（MMB ）
Ф20 0 0.13
b 最大实体要求的零形位公
差
最大实体边界
（MMB ）
Ф20 0 0.05
c 最大实体要求最大实体实效边界
（MMVB ）
Ф19.95 0.05 0.18
d 独立原则无无0.05 0.05。