淮阴工学院精密机械基础试题主要复习内容

整理了老师大部分勾画的知识重点和内容，由于精密机械这门课考试不发题库，只能参照老师期末勾画的重点内容来复习，特为学弟学妹们重点整理了一下。2016年1月12日绪论“机械”是机器和机构的总称特征：①它们是人为的实物组合；②各实物之间具有确定的相对运动；③用来代替或减轻人类的劳动。机器由各种机构组合而成，而机构是由构件组成的。构件和零件是不同的概念，构件是“运动单元”，而零件是“制造单元”。第1章受力分析和平衡力是物体间相互的作用，使得物体的运动状态发生变化，同时物体也发生了变形。使物体的运动状态发生变化成称为力的外效应，使物体产生变形称为力的内效应。力的三要素：大小、方向、作用点所谓“刚体”，就是在任何力的作用下，物体的大小和形状都保持不变的物体。平衡：物体相对于地球静止或做匀速直线运动。平衡是物体机械运动的特殊形式。静力学公理：二力平衡理论、加减平衡力系理论、力的平行四边形法则、三力平衡汇交定理、作用与反作用定律约束与反约束力：把零件在某些方向的运动加以限制，就是约束；构成约束的周围物体称为约束体；约束体作用于研究对象上的力称为约束反力。常见约束类型：柔索约束、光滑接触面约束、光滑圆柱铰链约束（固定教练制作、活动铰链支座、中间铰链）物体受力平衡的条件：①力系中各力沿任一方向的分力的代数和应等于零；②力系中各力对于任意一点的力矩的代数和应等于零。第2章变形和应力分析强度：构件抵抗破坏的能力刚度：构件抵抗变形的能力按力的来源分类——主动力和约束反力按力的作用范围分类——表面力和体积力按力与时间的关系分类——静载荷和动载荷（交变载荷、冲击载荷）内力：弹性杆件在外力作用下发生变形，同时，杆件内部各部分之间产生相互作用力，这种力称为内力。拉伸或压缩时横截面正应力σ=NA=PA。拉伸取+，压缩取-胡克定律σ=Eε，AEPlΔl，弹性模量E，应变lΔlε杆中最大应力σ≤[σ]=σlimS，脆性材料达到强度极限σb时会断裂，塑性材料达到屈服极限σs时会塑性变形。剪切剪应力τ=QA。剪切强度条件τ=QAQ≤[τ]扭转剪应力τmax=MnWT，Mn为横截面上扭矩，WT为圆轴抗扭截面模量圆轴WT=πD316。空心轴WT=πD316(1-α4)，其中α=dD梁类弯曲最大正应力σmax=Mmax·ymaxIZ。令WZ=IZymax，则σmax=MmaxWZM为横截面上的弯矩，IZ为横截面对中性轴Z的惯性矩，y为所求应力的点到中性轴Z的距离，WZ为梁的抗弯截面模量第3章平面机构自由度机构是由构件组成的低副：通过面接触组成的运动副，2个约束高副：通过点或线接触的运动副，1个约束构件分类：固定件（机架）、原动件、从动件平面机构自由度计算公式F=3n-2PL-PH只有当原动件数等于机构自由度时，机构才有确定的运动。计算平面机构自由度时应注意的几种情况：复合铰链、局部自由度、虚约束虚约束虽对运动不起独立的约束作用，但可改善机构受力情况和增加构件的刚性。第4章铰链四杆机构铰链四杆机构三种基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构急回运动特性可缩短非生产时间，提高生产率。如牛头刨床、往复式运输机械、锻冲机构行程速比系数K=180°+θ180°-θ。极位夹角θ=180°K-1K+1，机构的极位夹角θ越大，K也越大，急回特征越显著压力角α越小，有效分力F‘就越大，传动效率越高。传动角γ是压力角α的余角。死点位置：从动件上压力角为90°时，连杆对从动件不产生力矩，因此不能使曲柄转动。消除死点：对从动曲柄施加外力、利用飞轮及构件自身的惯性作用。死点位置虽然对传动不利，但是对某些夹紧装置却可用于防松。铰链四杆机构中，若最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和，当最短杆是连架杆时，为曲柄摇杆机构；最短杆是机架时，为双曲柄机构；最短杆是连杆时，为双摇杆机构。若最短杆与最长杆长度之和大于其余两杆长度之和，则不可能由曲柄，为双摇杆机构。曲柄存在条件是①最短杆必为连架杆或机架，②最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和。曲柄滑块机构，分为对心曲柄滑块机构和偏置曲柄滑块机构。可将曲柄的回转运动变换成滑块的往复直线运动。曲柄滑块机构的演化：导杆机构、摇块机构、定块机构。第5章凸轮机构凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架三个构件组成。凸轮通常做连续等速转动，从动件则按预定运动规律做间歇/连续直线往复移动或摆动按凸轮形状分：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮。按从动件形状分：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。尖顶从动件的尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，故能实现任意预期的运动规律，但容易磨损，只适用于受力不大的低速凸轮机构。滚子从动件的尖顶处安装一个滚子，与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，耐磨损，可以承受较大载荷，因为应用较广。平底从动件与凸轮轮廓接触面为一平面，传动效率较高，且接触面间易形成油膜，利于润滑，减少磨损，故常用于高速凸轮机构，但只适用于外凸的凸轮轮廓。凸轮机构的优点为只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单，紧凑，设计方便。缺点是凸轮机构与从动件之间为点接触或面接触，易磨损，所以常用于传力不大的控制机构。从动件常用运动规律：等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律。等速运动规律有刚性冲击，不适宜单独使用，在运动开始段和终止段应当用其他运动规律过渡，只适用于低速轻载凸轮机构。等加速等减速运动规律不会出现刚性冲击，但会有柔性冲击，只适用于中低速凸轮机构。简谐运动规律会引起柔性冲击，只适用于中速传动。基圆半径rb越小，压力角α越大。滚子半径rT必须小于外凸理论轮廓曲线的最小曲率半径ρmin第6章齿轮机构渐开线性质：①发生线在基圆上滚过的一段长度等于基圆上被滚过的一段弧长；②渐开线上任意一点的法线恒切于基圆；③渐开线上各点的压力角不相等；④渐开线的形状取决于基圆的大小；⑤基圆以内无渐开线。渐开线齿廓的其他啮合特性：①啮合线为一直线；②啮合角为常数；③渐开线齿轮传动的可分性。分度圆直径d=mz齿顶圆直径da=d+2ha=(z+2ha*)m齿根圆直径df=d-2hf=(z-2ha*-2c*)m基圆直径db=dcosα全齿高h=ha+hf=(2ha*+c*)m齿顶高ha=ha*m齿根高hf=(ha*+c*)m顶隙c=c*m齿厚s=πm/2齿槽宽e=πm/2基圆节距pb=pcosα中心距a=d1+d22=m(z1+z2)2正常齿制m≥1正常齿制m≤1短齿制ha*1.01.00.8c*0.250.350.3直齿圆柱齿轮正确啮合条件αααmmm2121标准安装：将分度圆与节圆重合（即两分度圆相切）啮合弧与齿距之比称为重合度ε，重合度越大，表示同时啮合的齿轮对数越多，则齿轮传动越平稳。应使ε≥1.2齿轮加工方法按切制原理可分为成型法和范成法根切现象：用范成法加工时，如果齿轮的齿数太少，则刀具的齿顶会把根部已加工好的渐开线齿廓切去一部分。为避免根切，应使小齿轮齿数z≥17或使用变位齿轮。螺旋角β越大，轮齿越倾斜，则重合度越大，传动平稳性越好，但轴向力也越大。一般设计时常取β=8°~20°端面模数mt=mncosβ(mn为标准值)端面压力角tanαt=tanαncosβ(αn=20°)端面齿顶高系数hat*=han*cosβ，han*=1端面齿顶系数ct*=cn*cosβ齿顶高ha=han*mn=mn(han*为标准值)齿根高hf=(han*+cn*)mn=1.25mn(cn*为标准值)全齿高h=ha+hf=2.25mn顶隙c=hf-ha=0.25mn分度圆直径d=mtz=mnzcosβ齿顶圆直径da=d+2ha齿根圆直径df=d-2hf中心距a=d1+d22=mt(z1+z2)2=mn(z1+z2)2cosβ斜齿圆柱齿轮正确啮合条件212121±ββaαmmnnnn外啮合螺旋角β取-，内啮合β取+斜齿轮重合度随螺旋角β和齿宽b的增大而增大，其值可以达到很大。这是斜齿轮传动平稳、承载能力较高的主要原因之一。斜齿轮当量齿数zv=zcos3β正常标准斜齿轮不发生跟切的齿数zmin=zvmincos3β=17cos3β与直齿轮相比斜齿轮的优点：①齿廓接触线是斜线，轮齿是逐渐进入啮合和逐渐脱离啮合的，故运转平稳，冲击的噪声小；②重合度较大，随齿宽和螺旋角的增大而增大，故承载能力较强，运转平稳，适于高速传动；③斜齿轮最少齿数小于直齿轮的最小齿数zmin斜齿轮缺点：斜齿齿面受法向力时会产生轴向分力Fa，需要安装推力轴承，从而使结构复杂化。为了克服这一点，可以采用人字齿轮，人字齿轮的缺点是制造困难，成本较高。圆锥齿轮用于相交两轴之间的传动圆锥齿轮当量齿数222v111vcoscosδzzδzz与轮齿机构相比，蜗杆传动机构的特点：①传动平稳，振动、冲击和噪声均很小；②能获得较大的单级传动比，故结构紧凑；③当蜗杆的导程角γ小于啮合轮齿间的当量摩擦角φv时，机构具有自锁性；④由于啮合轮齿间的相对滑动速度较高，使得摩擦损耗较大，因而传动效率较低。涡轮齿数一般取z2=28~80.若z228，传动的平稳性会下降，且易产生跟切；若z2过大，蜗轮的直径d2增大，与之相应的蜗杆长度增加、刚度降低，从而影响啮合精度。第7章轮系按轮系运动时齿轮轴线位置是否固定，轮系分为定轴轮系和周转轮系（差动轮系+行星轮系）惰轮：同时与两个齿轮啮合，既是前一级的从动轮，又是后一级的主动轮。不影响轮系传动比的大小，但能使外啮合次数改变，而改变了从动轮转向。轮系的功能：相距较远两轴之间的传动；可获得大的传动比；实现变速、换向传动；实现分路传动；实现运动的合成和分解第8章精密机械设计精密机械设计的基本要求：（1）功能要求。所谓功能，是指用户提出的需要满足的使用上的特性和能力，是精密机械设计的基本出发点。（2）精度要求。精度是精密机械的一项重要技术指标，应根据实际需要来定，一般分为中等精度、高精度、超高精度三类。（3）可靠性和安全性要求。要使精密机械在规定的使用条件下，在规定的时间内有效地实现预期的功能，则要求其工作安全可靠、操作方便。（4）经济性要求。经济性好体现在三方面：生产成本低、使用消耗小、维护费用低。（5）其他特殊要求。根据使用条件的不同，对精密机械提出的附加设计要求：产品外观要求美观大方、色泽柔和；航空航天仪表要求体积小、重量轻；恶劣环境中的仪表要求耐高温、耐腐蚀等。精密机械设计的一般程序：（1）调查决策阶段。①确定设计任务；②调查研究；③制定设计任务书（2）研究设计阶段。①方案设计；②技术设计（3）试制阶段。①样机试制；②样机试验；③技术经济评价（4）投产销售阶段。①生产设计；②小批试制；③正式投产精密机械设计方法：①理论设计；②经验设计；③模型实验设计载荷：①工作载荷：正常工作时零件所受的实际载荷；②名义载荷：在稳定和理想条件下，作用在零件上的载荷；③计算载荷：将名义载荷乘以某些影响系数，作为计算时采用的载荷。循环特征r=σminσmax，r=-1时，称为循环变应力；r=0时称为脉动循环变应力，r≠-1时，称为非对称循环变应力；r=1时为静应力。失效：机械零部件在载荷作用下可能会出现整体或表面断裂、过大塑性变形等，从而导致丧失正常工作能力，也称为失效。在静应力作用下，零件的主要失效形式是断裂或塑性变形在变应力作用下，零件的主要失效形式是疲劳断裂精密机械中，应用的材料按用途可分为结构材料和功能材料。按材料的特点和性质可分为金属材料、非金属材料和复合材料。金属材料是精密机械中应用最广泛的的材料，又可分为黑色金属材料和有色金属材料，黑色金属材料是铁基金属合金，包括钢和铸铁。钢：碳素钢、合金钢。铸铁：灰铸铁、球墨铸铁。有色金属：铜和铜合金、铝合金、钛合金。非金属材料：橡胶、工程塑料、人工合成矿物。复合材料钢的热处理是通过加热、保温、冷却的操作方法，使钢的组织结构发生变化，以获得所需性能的工艺方法。目的是①提高零件的强度、硬度和表面的耐磨性；②消除零件内部的残余内力；③降低硬度，改善机械加工性能；④满足防腐等一些特殊要求。钢的热处理方式：①退火；②正