汽车制造工艺学 习题答案4-7

第四章习题答案一、解释名词术语工艺系统刚度、误差复映规律、积屑瘤、表面强化、磨削烧伤（答案略）二、思考题6、何谓误差复映规律？如何运用这一规律解释：1）为何加工要求高的表面需经多次加工？3）为什么精加工时采用小的进给量？答：1）因为经过多次加工后，加工表面的形位误差会逐渐减小，所以加工要求高的表面要有粗精和光整加工等几道工序。

3）精加工时采用小的进给量，切削力小，工艺系统的弹性变形量就小，加工精度高。

11、影响切削和磨削加工表面粗糙度的因素有哪些？如何减小切削和磨削加工的表面粗糙度？答：影响切削加工表面粗糙度的原因有：1）切削表面残留面积的高度；2）积屑瘤、鳞刺；3）工艺系统振动；4）刀具几何参数、切削速度、切削液和被加工材料的塑性和硬度等工艺因素。

磨削加工的表面粗糙度的影响因素有：1）砂轮粒度、硬度和砂轮的修整的精度；2）磨削用量。

切削加工中，减小表面粗糙度值的措施：1）采用小的进给量和增大刀具主、副偏角或刀尖圆弧半径；2）采用低速或高速进行精加工，并使用锋利的刀具，避免产生积屑瘤和鳞刺；3）采取一些措施减小工艺系统的振动；4）使用合适的切削液；5）改善材料的切削加工性，例如在加工低碳钢、低碳合金钢等材料时，可预先进行正火处理，降低材料塑性。

磨削加工中，减小表面粗糙度的措施：1）选择粒度细的和修整质量高（砂轮表面磨粒等高性好且锋利）的砂轮；2）工件较硬时选软些（硬度较小）的砂轮，而工件较软时，选硬度较大的砂轮。

3）提高砂轮转速、降低工件转速、减小径向和轴向进给量。

12、何谓表面强化和残余应力？如何控制？答：切削过程中，由于刀具对加工表面的强烈挤压和摩擦，使工件加工表面层的硬度和强度提高了，从而在工件表面形成一个硬化层，这就是表面强化。

机械加工方法一般都产生表面强化，塑性变形越小，表面强化越小。

工件去掉外力后，存留在工件内部的应力称为内应力或残余应力。

内应力总是拉伸应力和压缩应力并存而处于平衡状态，即合力为零。

减小铸件内应力的措施：1）设计时应使壁厚均匀；2）还可采用人工时效或自然时效的办法；3）在加工重要表面时，粗加工之后要经过很多道别的工序后才安排精加工。

14、何谓磨削烧伤？如何控制和避免？答：磨削时，工件表面层的温度超过金属相变温度，引起表面层金相组织发生变化，强度和硬度降低，使表层氧化呈现不同的氧化膜颜色，这种现象称为磨削烧伤。

一般有回火烧伤、淬火烧伤和退火烧伤。

避免磨削烧伤的措施：（1）减少磨削热的产生。

减小径向进给量，选取较软的砂轮，减少工件和砂轮的接触面积。

（2）加速磨削热散出。

适当提高工件速度和轴向进给量，采取有效的冷却方法。

15、机械加工表面质量对机器零件的使用性能有何影响？答：1、表面质量对耐磨性的影响：（1）较小的表面粗糙度可提高零件的耐磨性，会延长使用寿命。

但是，表面粗糙度并不是越小越好。

在一定的摩擦条件下，零件表面总有一个最合适的表面粗糙度值。

（2）适当的加工痕迹方向，可使摩擦副的表面提高耐磨性（3）表面强化会提高耐磨性。

2、表面质量对疲劳强度的影响：（1）减小塑性材料的表面粗糙度，会有助于提高疲劳极限，不易产生疲劳破坏。

（2）表面强化有助于提高零件的疲劳强度。

（3）表面层有压缩残余应力时，将提高零件的疲劳强度。

而拉伸残余应力将降低零件的疲劳强度。

所以，为提高疲劳强度，可人为地在零件表面层造成压缩残余应力。

方法是：喷丸加工和滚挤压加工；表面渗碳和淬火；渗氮。

3、表面质量对零件抗腐蚀性的影响：（1）表面粗糙度越小，抗腐蚀性越好。

（2）表面强化和表面压缩应力有助于提高耐磨性。

4、表面质量对零件配合性质的影响：若配合表面粗糙度大，磨损很快，使间隙配合中的间隙增大；使过盈配合中的过盈减小，改变了配合的性质。

17、试分析在车床上用两顶尖装夹车削细长光轴时，出现图4-51a、b、c所示三种误差的主要原因，并指出可分别采取什么方法来减小或消除。

答：a)产生此种误差的主要原因是工件刚度变化，中间刚度小，两端刚度大，中间部位在切削力作用下变形大，切掉的金属层薄，两端变形小，切掉的金属层厚，所以被加工成腰鼓形。

可采用跟刀架来提高工件刚度，减小变形。

b)产生此种误差的主要原因是主轴轴线与导轨面在垂直面内不平行。

可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在垂直面内的平行度误差。

可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在垂直面内的平行度误差。

c)产生此种误差的主要原因是主轴轴线与导轨面在平行面内不平行。

可刮研导轨面和修磨三爪内爪面，减小主轴与导轨面在水平面内的平行度误差。

18、在卧式铣床上铣削键槽（图4-52），加工后经测量发现各处深度尺寸都比预先调整的小，并且靠工件两端处深度尺寸大于中间，试说明产生这一现象的原因。

答：各处深度尺寸都比预先的小是因为加工过程中工件在切削力作用下相对刀具发生弹性变形，铣削深度有所减小所致。

中间深度小是因为工件在此处的刚度最小，发生的弹性变形量最大，致使切掉的金属层厚度较小，所以两端处键槽深度大于中间。

第五章习题答案一、解释名词术语封闭环、增环、减环、装配尺寸链、零件尺寸链、工艺尺寸链（答案略）二、思考题1、尺寸链是如何组成的？如何判断尺寸链的增减环？答：尺寸链由一个封闭环和两个或两个以上的组成环组成。

常用回路法来判断增减环：在尺寸回路中对每个尺寸画单向箭头，凡是箭头方向与封闭环方向相同的为减环，相反的为增环。

5、分组互换装配法有何特点？应用于何种场合？答：（1）优点：零件制造精度不高，但可获得较高的装配精度。

（2）缺点:零件加工后需要使用精密仪器进行测量分组，并分组存储，增加了成本。

（3）应用：适用于大批大量生产中装配组成环环数少而装配精度要求很高的机器结构中。

三、分析计算题1.试分析图5-45a 、b 、c 中尺寸链的增减环。

解：图a ）中增环：A 1、A 2、A 3、A 5，减环：A 4、A 6图b ）为一并联尺寸链，由A 尺寸链和B 尺寸链组成。

在A 尺寸链中：A 1、A 2为增环；A 3、A 4为减环；在B 尺寸链中，B 1为增环，A 3为减环。

图c)为一并联尺寸链，由A 尺寸链和B 尺寸链组成。

在A 尺寸链中：A 1、A 2为增环，A 3、A 4为减环；在B 尺寸链中，B 1、B 2、B 3为增环，B 4为减环。

2．图5-46所示的尺寸链（1）判断增环和减环。

（2）用极值法计算封闭环的基本尺寸、公差和极限偏差。

（参考答案：增环：A 2、A 4、A 5，减环：A 1、A 3；A 0=0−0.475+1.258mm T A0=1.733mm ）5．图5-49所示为汽车发动机曲轴1第一主轴颈与缸体轴承座3的装配图，设计要求装配间隙A 0=0.05~0.25mm 。

若两个止推垫片2及4的厚度尺寸A 2=A 4=2.5−0.030mm ；缸体轴承座3的宽度尺寸A 3=38.5−0.1000mm 。

试用极值法计算曲轴1第一轴颈宽度尺寸A 1的基本尺寸、公差及极限偏差。

（参考答案：A 1=43.5+0.05+0.09mm ）6、图5-50为蜗杆转向器装置局部装配图。

设计要求单列圆锥滚子轴承1与左轴承2之间的装配精度为A 0，试建立保证该装配精度的装配尺寸链。

解：增环：A 3、A 4、A 5 减环：A 1、A 2、A 6、A 7、A 89、图5-53所示为一蜗杆减速器装配图。

设计要求需保证装配精度：（1）左端圆锥滚子轴承6外圈端面与端盖5间具有一定的轴向间隙A 0。

若不考虑相关零件的位置误差，试建立保证装配精度A 0的装配尺寸链。

解：增环：A 3、A 4、A 11 减环：A 2、A 5、A 6、A 7、A 8、A 9、A 1010、图5-54所示为汽车倒档装置图。

设计要求倒档齿轮3的轮毂端面与垫片4间保证装配间隙0.5~1.0mm 。

设计规定A 1=20.6mm ；A 2=A 4=1.3−0.040mm （标准件）。

欲采用完全互换装配法保证装配精度，试设计确定有关零件的尺寸公差及极限偏差。

解：增环A 1，减环A 2、A 3、A 4已知A 0=0+0.5+1.0mm ，∵A 0=A 1-A 2-A 3-A 4 ∴A 3=A 1-A 2-A 4-A 0=18mm组成环平均公差T av,l =TA0n−1=0.125mm ，选择A 1为协调环。

调整T A3=0.11mm （IT11级），而A 2=A 4=1.3−0.040mm ，T A2=T A4=0.04mm ，∴T A1=T A0-T A2-T A3-T A4=0.31mm各组成环极限偏差为：A 2=A 4=1.3−0.040mm ，A 3=18−0.110mm ，∵ES A0=ES A1-(EI A2+EI A3+EI A4)∴ES A1=ES A0+(EI A2+EI A3+EI A4)=+0.81mmEI A1=ES A1-T A1=+0.50mm∴A 1=20.6+0.50+0.81mm（答案不唯一）16、一液压系统回油阀阀芯和阀套孔装配间隙要求为X=0.006~0.012mm 。

阀芯和阀套孔直径为φ10mm 。

欲采用分组互换法保证装配精度，并且将阀芯和阀套孔的尺寸制造公差均放大到0.015mm ，试：（1）确定分组公差、分组数Z 和两零件直径尺寸的极限偏差。

（2）用公差带图表示出两零件各相应组的配合关系。

解：T A0=X max −X min =0.012−0.006=0.006mmT av,l =T A0n−1=0.0062=0.003mm据已知条件得 0.015D d T T mm ''== ,0.01550.003D av l T Z T '=== 采用基孔制，则铜套孔按∅100+0.015mm 制造。

活塞销按∅10+0.009+0.006mm 制造。

各组配合关系见下图所示：或采用基轴制，则活塞销按∅10−0.0150mm 制造。

EI=ES －T D ´=+0.009－0.015=－0.006mm钢套孔按ϕ10−0.006+0.009mm 制造。

各组配合关系见下图所示：19、图5-58所示为一齿轮装置图。

装配精度要求应保证轴向间隙A 0=0~0.25mm 。

设计规定：A 1=4300+0.25mm ，A 2=80−0.120mm ，A 3=100−0.140mm ，A 4=190−0.1850mm ，A 5=58−0.120mm 。

欲采用固定调整装配法保证装配精度，调整垫片初定为A F =2mm ，制造公差为T AF =0.04mm 。

试计算确定调整垫片组数z 、补偿能力s 、调整垫片各组尺寸及极限偏差。

解：增环：A 1 减环：A 2、A 3、A 4、A 5、A FZ ≥∑T Ai n−2i=1×1T A0−T AF =0.25+0.12+0.14+0.185+0.120.25−0.04=3.88 取Z=4组补偿能力S=T A0−T AF =0.25−0.04=0.21mmA F1=A 1max ―A 2min ―A 3min ―A 4min ―A 5min +T AF ―A 0max =2.605mmA F2=A F1－（T A0-T AF ）=2.395mmA F3=A F2―（T A0-T AF ）=2.185mmA F4=A F3―（T A0-T AF ）=1.975mm已知T AF =0.04mm ，按向体内原则确定各垫片极限偏差：A F1=2.605−0.040mm ，A F2=2.395−0.040mm ，A F3=2.185−0.040mm ，A F1=1.975−0.040mm20、如图5-56所示一齿轮箱简图，装配精度要求应保证轴向间隙A 0=00+0.2mm 。