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 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==∴

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=72mm d2=3*110=330mm

Da1=72+3*2=78mm da2=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。