结构课后2

1. 机械结构设计哪几个方面的设计？各自设计的目的如何？本课程侧重学习的是哪几个方面的设计？具体是什么？(1) 功能设计：为满足主要机械功能要求进行的设计(2) 质量设计：兼顾各种要求和限制，提高产品质量和性能价格比(3) 优化设计和创新设计：用结构性思维和其他科学方法优选和创新。(4) 本课程侧重学习功能和质量设计。主要包括学习结构设计基础内容，了解结构设计基本原则，了解结构设计的步骤方法等。2. 结构设计过程的基本原则是什么？从内到外，从重要到次要，从局部到总体，从粗略到精确，统筹兼顾，权衡利弊，反复检查，逐步改进。3. 常用换向机构机械式、电气式、液压式三种。常用机械式：皮带换向机构、圆柱齿轮换向机构、锥齿轮换向机构。离合器4. 离合器的作用有哪些？分类如何？作用使同轴线的两轴，或轴与轴上的空套传动件，如齿轮、皮带轮等。根据工作要随时接通或分离，以实现设备的启停、变速、转向及过载保护。种类按结构功能不同分为啮合式离合器、摩擦式离合器、超越式离合器和安全离合器；按其操作方式不同可分为操纵式和自动式离合器。5. 啮合式离合器有哪些优缺点及使用场合？优点结构简单、紧凑，接合后不会产生滑动，可传递较大扭矩且传动比准确。缺点齿爪不易在运动中啮合，一般只能在停转或相对转速较低时接合，故操作不便，仅用于要求保持严格运动关系，或速度较低的传动链中。场合用于要求保持严格运动关系或速度较低的传动链中6. 摩擦式离合器有哪些优缺点及使用场合？优点过载时离合器结合面打滑，避免损坏零件，起安全保护作用；摩擦片接合与分离逐步完成，连续且平稳，无冲击，可在运转中进行。缺点摩擦片打滑使传动比不准确，且传动扭矩不能过大。传动大扭矩时增大摩擦片的工作半径，增加摩擦片数，使结构尺寸很大。场合用于频繁启动，制动或速度大小及方向频繁变换的传递中。7. 何谓离合器机构中的超速现象？如何避免超速现象？超速现象一条传动路线工作时,在另一条不工作的传动路线上出现传动件高速空转的现象，这种现象在两对齿轮传动比悬殊时更严重避免避免两齿轮啮合传动比悬殊，把离合器安排在从动轴上，或使离合器分别安排在两轴上，且使离合器外片与大齿轮轴一起转，可避免超速现象。（使传动比在1/4,2）8. 何谓有机变速传动系统？何谓变速组？其变速级数与哪些有关？有极采用不同的方式改变主从动两轴间的传动比进行变速，从而使主动轴的一种变速变为从动轴的几种不同转速。变速组组成有机变速传动系统的每一个基本变速传动机构称为变速组。优点结构简单、工作可靠、传动效率高、寿命长、制造成本低。缺点转速级数有限有关组成该系统的变速组个数及变速组的变速级数有关，等于个变速组的变速级数之积。9. 单边拨动滑移齿轮，发生自锁时，如何消除？如图单边拨动时滑移齿轮受力状况。为使滑移齿轮顺利移动，拨动力F必须克服滑移齿轮与轴间的摩擦阻力。摩擦阻力包括滑移齿轮自动产生的摩擦力Gf和偏转力产生的附加摩擦力2Nf.设滑移齿轮自重对轴的正压力是沿接触全长上均匀分布，附加正压力N是在接触长度一半上按三角形分布，不考虑其他阻力有：轴承10. 主轴组件的基本要求(1) 旋转精度：主轴的旋转精度是指机床空载时，低速转动主轴，此时在主轴安装工件或刀具部位的定心表面上测得的径向跳动，端面跳动和轴向窜动值的大小。取决于各主要件的制造，装配和调整精度。(2) 刚度：主要反映机床或部件抵抗外载荷的能力。影响刚度的因素有主轴的尺寸和形状，滚动轴承的型号、数量、预紧和配置形式，前后支撑的跨距和主轴前悬伸量，传动组件的布置方式等。(3) 温升：将引起热变形使主轴伸长，轴承间隙变化，降低了加工精度，温升也会降低润滑剂的粘度，恶化润滑条件。(4) 抗振性：是指其抵抗受迫振动和自激振动而保持平稳运转的能力。主轴的振动将降低甚至恶化工件的表面质量，限制机床能力的充分发挥，增大机床的噪声。(5) 精度保持性：机床的主轴组件必须有足够的耐磨性，才能长期保持精度。11. 后端定位：后支撑发热小，温升低，但主轴受热后向前端伸长，影响轴向精度，主轴受压段较长，对细长主轴意引起纵向弯曲变形，精度较差，在后支撑处调整间隙较方便，主轴前段悬伸量较短，前支撑结构简单，后支撑结构复杂，用于普通机床（如CA6140）12. 选择主轴轴承配置型时，应满足哪些主要要求？满足要求的刚度和承载能力。满足转速要求满足精度要求13. 滚动轴承间隙调整方法常用的有哪几种？调整螺母的防松常用哪些结构？方法螺母调整；通过修磨式短套使轴承外预紧防松双螺母防松；压块锁紧螺母防松；圆螺母加止推垫圈；油压套筒式调整结构14. C7620型车床主轴间隙如何调整？如何放松？前轴承的间隙靠螺母3调整内环在主轴圆锥轴颈上的位置，从而调整轴承的预紧量，后轴承的间隙靠螺母调整；通过双螺母结构放松。15. 为什么主轴前轴承的精度通常要比后轴高一级？因为前后支撑中轴承的精度对主轴旋转精度影响不同，前轴承内圈偏心量对主轴端部精度影响较大16. 试述短三瓦动压轴承的工作原理。该轴承能否用于精密车床主轴？为什么？主轴以一定转速旋转时带着一定粘度的润滑油从楔形空间的间隙大处想间隙小处流动，形成定压强的油楔将主轴浮起，产生压力油膜以承受载荷，短三瓦滑动轴承的轴瓦背面与箱体孔不接触而是支撑在球头螺钉上，借助三个螺钉可以调整轴承间隙，从而控制轴漂移量。不能用于精密车床主轴，因为该轴承轴瓦背面的凹球位置是不对称的，故主轴只能朝一个方向旋转，而车床要求正反转，所以不可以。17. 试述液体静压轴承的工作原理和主要优缺点。原理油泵所供能的压力油液，经过四个节流器，分别流入轴承的四个油腔中，将轴颈浮起并推回中央。优点速度与方向适应性强；承载能力强；摩擦力小、轴承寿命长；旋转精度高、抗振性好缺点需配置一套用供油系统，对供油系统的过滤和安全保护要求严格，轴承制造工艺复杂。18. 两支承主轴轴承的配置型式(1) 适应刚度和承载能力 滚子轴承 球轴承 双列轴承 单列轴承 多个（同向）轴承 单个轴承 承受纯轴向力时，推力球轴承刚度和承载能力最强。(2) 适应转速球轴承 滚子轴承 推力球轴承允许转速低。(3) 适应精度 精度 这里指的是主轴受热变形对加工精度的影响。定位 这里指的是轴向定位。推力轴承配置型式的比较前端定位 承受轴向力的轴承全部在前支承中； 后端定位 承受轴向力的轴承全部在后支承中； 两端定位 承受轴向力的轴承分别在前、后支承中。支撑件19. 分析不同截面形状的惯性矩变化空心截面的惯性矩比实心的大方形截面的抗弯刚度比圆形的大，而抗扭刚度则较低。不封闭的截面比封闭的截面刚度显著下降20. 加强支撑件本身刚度应采取什么措施？正确选择支撑件形状以及尺寸大小；合理布置隔板；谨慎增加壁厚尺寸21. 铸铁床身和由钢板、型钢焊接的床身各有什么优缺点？各用于什么场合？钢板、型钢焊接：优点不需要制造木模和浇铸，生产周期短；减轻质量；可以采用完全封闭的箱型结构；如发现结构有缺陷，焊接件可以补救缺点焊接结构在中小型机床成批生产时成本比铸铁高；钢材料内摩擦阻尼约为铸铁的1/3，因此支撑件本身震动的阻尼和钢板薄壁振动的阻尼比铸铁低场合大型和重型机床，自制设备等小批单件生产 铸铁： 优点良好的铸造性能；减磨性好；减振吸振；切削加工性好；缺口敏感性较低缺点铸铁不能进行锻压加工，不能焊接，不能进行常规的热处理场合批量生产中制造中小型机床的各种支撑件导轨22. 试述（1）导轨导向面的选择原则 导向精度；耐磨性；低速运动平稳性、刚度（2）镶条位置的选择原则 从提高刚度考虑，镶条应放在不受力或受力较小的一侧。对于精密机床因导轨受力小，要求加工精度高，镶条应放在受力的一侧，或两边都放在镶条；对于普通机床，镶条应放在不受力的一侧（3）直线运动滑动导轨间隙的调整方法及应用场合压板：用于调整间隙并承受颠覆力矩 镶条：用于调整矩形导轨和燕尾形导轨的侧隙23. 动压导轨静压导轨及滚动导轨各适用于怎样的场合？为什么？动压主运动导轨。因为动压导轨是借助于导轨面间的相对运动而产生压力油楔，而将运动部件抬起，而速度高，油楔的承载能力越大静压精密机床的进给运动和低速运动导轨。因为静压导轨摩擦系数小，能长期保持导轨的导向精度，吸振性好，低速下不易产生爬行。滚动用于数控机床。因为滚动导轨对运动灵敏度很高。24. 四种截面导轨直线滑动导轨的截面形状 凸形导轨：固定导轨凸起状态。（用于速度较低场合） 凹形导轨：固定导轨凹下状态。（用于速度较高场合）(1) 矩形导轨：结构简单，承载能力强。安装和调整较方便，但磨损后不能自动补偿间隙。(2) 三角形导轨: 凸三角形又称“山形”，凹三角形又称“V形”。当三角形导轨水平布置时（三角形导轨一般水平布置），若切削力不大，在重力作用下，能自动贴紧定位面，则不需要调整。另外，导轨磨损后能自动补偿间隙。三角形导轨：导向性好。(3) 燕尾形导轨: 尺寸小抗颠覆；制造难。调整比矩形困难。导轨磨损后不能自动补偿间隙。(4) 圆柱形导轨: 制造工艺性好。但圆柱形导轨磨损后无法调整间隙，因此主要用在一些承受纯轴向力（如拉床），或受力较小（如珩磨机和机械手）的场合。25. 滚珠丝杠副的优缺点及适用场合。优点：传动效率高，摩擦损失小；经预紧后，可消除丝杠和螺母螺纹间隙，提高轴向刚度；运动平稳，无爬行现象，传动精度高；传动有可逆性；磨损小，使用寿命长缺点：制造工艺复杂，成本高；不能自锁26. 滚珠丝杠消除间隙和预紧基本原理？常用消除间隙和预紧方式？各有什么特点？滚：双螺母方式。在预紧力F0的作用下，左右螺母向中间挤紧。这时接触角45度，左右螺母接触相反，且再一个共同螺母体内，这就使螺母作为一个整体与丝杠间处于无间隙或过盈状态，以提高接触刚度。常用：(1) 垫片消隙式：结构简单，可靠性好，刚度高，装卸方便。但调整费时，仅适用于一般精度的数控机床(2) 螺纹消隙式：简单紧凑工作可靠调整方便应用较多。但调整精度差预紧力不能准确控制(3) 齿差消隙式：结构较为复杂，尺寸较大，但调整精确可靠，不会松动，故目前在数控机床上广泛使用分析ca6140车传动系统(1) 证明f20.5f1(f1为纵向进给f2为横向进给)齿条f1=n*28/80*mz=32.97n f2=n*48/48*59/18*5=16.39nf20.5f1(2) 主传动路线，主轴的转速级数理论值与实际值Z。正转理论级数：2*3+2*3*2*2=30 反转理论级数：3+3*2*2=15因轴iii到轴v4条传动路线比中u2约等于u3，所以实际传动比只有三种正转实际级数2*3+2*3*（2*2-1）=24 反转实际转速 3+3*（2*2-1）=12(3) 主传动与刀架传动中共有几个换向机构？他们的作用是什么？能否相互替换？I轴和ii轴之间有一个换向机构用于控制主轴正反转；Ix轴和x轴之间有一个换向机构用于换向加工左右螺纹；溜板箱与xxiii轴之间有一个换向机构用于控制m6纵向换向，m7横向换向。因为超越离合器的存在Ix轴和x轴之间的换向机构和溜板箱与xxiii轴之间的换向机构不能不想代替。(4) 车螺纹时传动链（内联系）主轴换向挂轮进给箱丝杠螺母副（P = 12mm刀架）车其它工序时（纵、横向进给）：主轴 换向 挂轮 进给箱 光杠 溜板箱 刀架(5) 车公制螺纹和英制螺纹时的传动路线表达式公制：主轴刀架英制：主轴刀架(6) 车径节螺纹和车公制螺纹时刀架的传动路线有什么不同？为什么？车径节螺纹：x64/100x11100/97m3合1/vbxiv36/25xvivdv车公制螺纹：x63/100x11100/75m3开25/36xivvbxv25/30*36/25xvivdv轴x与轴xiv之间的齿轮副25/36,齿式离合器m3及轴xvi上的滑移齿轮z25，挂论传动路线。因为径节螺纹的螺距分母是分段等差数列，含有25.4因子和因子，挂论使用64/100*100/75能造成因子，m3离合器闭合能造成25.4因子分析ca6140车床结构(1) 主轴受切削力作用后，如何传到箱体上？向左的轴向力：主轴套筒推力球轴承定位套箱体向右的轴向力：主轴螺母甩油环角接触球轴承内圈角接触球轴承外圈定位套箱体。(2) 对照主轴箱展开图，说明动力由电机传到轴1时为什么要采用卸荷带轮？转矩是如何传到1轴的？试画出1轴的有卸荷带轮和无卸荷带轮时的受力简图。采用卸荷式带轮是因为皮带轮与花键套间用螺钉联接，与固定在主轴箱上的法兰盘中的两个向心球轴承相支承，故皮带轮可在花键套的带动下使轴转动。即卸荷式带轮结构的受力：非卸荷式带轮结构的受力：(3) Ca6140 车床共有几种离合器？说明它们各自的用途和特点。M1为双向片式摩擦离合器：利用相互压紧的两个摩擦元件接触，面与面之间的摩擦力传递运动和扭矩，结构紧凑，结合平稳，过载时离合器接合面产生打滑，能避免损坏零件，起到安全保护作用；缺点是：不能保证两轴同速，摩擦生热。M2,M3,M4,M5为齿轮式啮合离合器：M2将空套齿轮与轴连接，M3，M4，M5为连接同轴线两轴，结合后无相对滑动，可保证两轴同速转动，不发热，结构简单，尺寸小，全部齿的总接触面积较大，磨损较小，可传递较大扭矩且传动比准确；缺点：在运转过程中接合易产生冲击，振动，多用于低速轴，通常在静止或低速下接合。M6，M7为牙嵌式啮合离合器，多用于低速轴的结合，实现双向的进给。结合后无相对滑动，可保证两轴同速转动，不发热，结构简单，尺寸小；缺点：在运转过程中易产生冲击，振动，多用于低速轴，通常在静止或低速下接合。M8为超越式离合器，用在有快慢两个动力源交替传动的轴上，可以实现输出轴快慢运动的自动转换。一般只能传递单向运动，当被动件转速大于（超越）主动件时能自动脱开，用于机械快慢速的转换装置或不允许逆转的机构以及自动化装置中。