第一篇：材料研发与机械设计

材料发展史与机械设计

摘要：材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质。材料对于人类社会的发展是很重要的，而今人类已跨进了人工合成材料的新时代。金属材料以及高分子材料、陶瓷材料、复合材料等新型材料得到迅速的发展，为现代社会的发展奠定了重要的物质基础。本文从材料研发的动力探讨材料的发展史，以及对材料的一些看法。新材料的出现为机械设计人员提供了更多可行的设计方案，同时也因此出现了一大批新的高科技产品。

关键词：材料发展史 材料研发动力 新材料与机械设计

1.材料的定义

材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。但是这个定义并不那么严格，如炸药、固体火箭推进剂，一般称之为“含能材料”，因为它属于火炮或火箭的组成部分。

材料是人类赖以生存和发展的物质基础。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关。材料除了具有重要性和普遍性以外，还具有多样性。由于材料多种多样，分类方法也就没有一个统一标准。

2.材料的发展简史

人类社会的发展历程伴随着材料的发明和发展,是以材料为主要标志的。人类最早使用的材料是石头、泥土、树枝、兽皮等天然材料。由于火的使用，人类发明了陶瓷、瓷器，其后又发明了青铜器、铁器。历史上,材料被视为人类社会进化的里程碑。对材料的认识和利用的能力,决定着社会的形态和人类生活的质量。历史学家也把材料及其器具作为划分时代的标志:如石器时代、青铜器时代、铁器时代、高分子材料时代。

2.1 20世纪之前材料的发展

100万年以前,原始人以石头作为工具,称旧石器时代。1万年以前,人类对石器进行加工,使之成为器皿和精致的工具,从而进入新石器时代。现在考古发掘证明我国在八千多年前已经制成实用的陶器,在六千多年前已经冶炼出黄铜,在四千多年前已有简单的青铜工具,在三千多年前已用陨铁制造兵器。我们的祖先在二千五百多年前的春秋时期已会冶炼生铁,比欧洲要早一千八百多年以上。18世纪,钢铁工业的发展,成为产业革命的重要内容和物质基础。19世纪中叶,现代平炉和转炉炼钢技术的出现,使人类真正进入了钢铁时代。与此同时,铜、铅、锌也大量得到应用,铝、镁、钛等金属相继问世并得到应用。

直到20世纪中叶,金属材料在材料工业中一直占有主导地位。20世纪中叶以后,科学技术迅猛发展,作为发明之母和产业粮食的新材料又出现了划时代的变化。首先是人工合成高分子材料问世，并得到广泛应用。先后出现尼龙、聚乙烯、聚丙烯、聚四氟乙烯等塑料，以及维尼纶、合成橡胶、新型工程塑料、高分子合金和功能高分子材料等。仅半个世纪时间,高分子材料已与有上千年历史的金属材料并驾齐驱,并在年产量的体积上已超过了钢,成为国民经济、国防尖端科学和高科技领域不可缺少的材料。其次是陶瓷材料的发展。陶瓷是人类最早利用自然界所提供的原料制造而成的材料。50年代,合成化工原料和特殊制备工艺的发展,使陶瓷材料产生了一个飞跃,出现了从传统陶瓷向先进陶瓷的转变,许多新型功能陶瓷形成了产业,满足了电力、电子技术和航天技术的发展和需要。

结构材料的发展，推动了功能材料的进步。20世纪初，开始对半导体材料进行研究。50年代，制备出锗单晶，后又制备出硅单晶和化合物半导体等，使电子技术领域由电子管发展到晶体管、集成电路、大规模和超大规模集成电路。半导体材料的应用和发展，使人类社会进入了信息时代。

2.2 21世纪新材料的继续发展

随着科学技术的进步，产业用纺织品新材料不断地呈现发展趋势，用途也不断向多种领域扩展。一些具有特殊功能的纤维，如芳纶、聚苯硫醚、碳纤维等，虽然价格较贵，但在环境保护、节能减排、阻燃耐高温等领域仍被市场看好。建筑与纺织的联姻是最近几年才有的。将纤维放入混凝土中，起到增强建筑强力、抗老化的效果，已经取得了成效，在奥运场馆的建设中，这样的实例不少。但是，作为建筑行业使用的防火、阻燃材料纺织品，还没有引起足够的重视。环保低碳是当今世界主流，减少碳排放是国家长期目标。由于聚苯硫醚（PPS）纤维具有耐磨损、高熔点（200度不熔化）和稳定性的特征，为工业除尘首选材料，在中国煤炭、电力、水泥行业被广泛使用，充当减排的“尖兵”

3.材料研发的动力

3.1人类社会生活的需要

100万年前，那是人类的生产水平还很低，而且那时的地球的生存环境也很恶劣。时不时就有猛兽出现。人类自身的力量是很有限的，为了生存就必须让自身强大起来。于是人类开始学会制造工具，这也是与动物的区别。于是石头就成为了主要的工具，可以用来驱赶野兽，也可以用来砍伐。随着人类社会的发展，开始出现以石头为材料的打磨过的工具。这时人类社会生产水平也开始渐渐提高了。于是更多的材料被人类开发利用了，如铜矿、铁矿。而现代生活水平的提高，就和更多的材料被发现息息相关了。如现在的高楼大厦，其中水泥这种材料的发明就起着不可替代的作用。

3.2战争的需要

自人类出现以来，战争就一直没有停止过。战争和文明始终交错，既对人类文明的发展和进步起着催化和促进作用，又时刻威胁着人类自身的生存。战争伴随社会的革命，带来新的格局。古代各个部落之间的战争，促进了民族的融合和国家的形成，也是民族大迁徙直接原因；国家内部不同民族之间的战争，促成民族的独立和新生国家的诞生；国家内部政治集团之间的战争，促成政权的更迭，如国共内战。

战争给人类带来灾难的同时也促进了人类社会文明的发展。为了使自己一方在大型战争中处于有利位置，武器的精良有很大的关系。历史上秦朝灭六国，统一天下其武器在当时也应该是很先进的。而为了制造更加强大的武器，就需要很好的材料。于是在这种全民战争的情况下，为了武器的需要，会有一大批科学家需找各种材料。

3.3对某一特定功能的需要

人类很多需要的材料，往往不能从自然界直接获得。如人的骨头缺失了。但人们就是善于发现新的材料。现在的人造骨是一种具有生物功能的新型无机非金属材料，它类似于人骨和天然牙的性质的结构，人造骨可以依靠从人体体液补充某些离子形成新骨，可在骨骼接合界面发生分解、吸收、析出等反应，实现骨骼牢固结合。人造骨植入人体内，需要人体中的Ca2+与PO4 3-离子形成新骨。人们为了能够翱翔于太空，就需要有耐高温的航天器，于是一些耐高温的陶瓷材料就被发明了。

3.4人类对社会经济的追求

一个国家的国民经济是很重要的。正所谓落后就要挨打。在如今复杂的国际局势，各国都在努力发展本国的经济，提高自己的综合实力，使得自己在国际上有一席之地。而在提高经济中有一重要的因素是提高生产效率，减小资源的消耗。于是就又有一些新材料被人类所发现和利用了。

3.5材料科学家对科学的不断追求

现在很多新的材料，往往是科学家们经过无数的实验和研究才得出的。并且后来用于生活，给生活带来了极大的便利。如半导体的发明，才有了现在家喻户晓的计算机。如果不是科学家们不断的追求，就不会有这么多新材料的发明。

4.新材料与机械设计

4.1新材料的出现

进入20世纪，随着科学技术发展，人们在传统材料的基础上，根据现代科技的研究成果，开发出新材料。新材料按组分，有金属材料、无机非金属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料性能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高 硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。

4.2因新材料而设计的产品

复合新材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），对航空工业有很大的促进作用。从此出现了复合材料这一名称。超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一，尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性，许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩，大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力，在国内思嘉新材料开发的复合新材料代表了国内的较高水平。除在军事领域，在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。把超导体应用于发电、输电和储能以及超导计算机，使计算机的速度大大提高等等。

4.3新材料与机械设计的关系

机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸、润滑方法等进行构思、分析和计算并将其转化为具体的描述以作为制造依据的工作过程。而最终要出产品时是和材料密切相关的。如果没有机械设计，空有材料是发挥不了太多作用的，同时有了机械设计而没有很好的或合适的材料也是不行的。随着新材料的出现，使得人们可以设计一些在极端环境下工作的机械产品，如航天器，如果没有耐高温的陶瓷这种新从材料是得不到我们想要的产品的，以及纳米机器人也是如此。可以说是新材料的出现才使得机械设计人员设计出更多有用的产品。

5.结束语

如今随着科技的发展，世界上几乎每天都有新的材料被发现和合成，同时它们也会有一些新的特性。大力加强能源材料、超导材料的基础研究和应用研究，扩大它们的应用领域，把21世纪的材料科学与机械工程推进到一个新的水平。新材料和高技术是材料科学研究的核心，两者之间密切相关，新材料研究需要高技术，新材料本身必须依托于高技术，同时新材料为机械设计的发展提供了载体。未来也一定会有更多的新材料，并且以这些材料设计出更多符合人们所需要的产品。

6.致谢

感谢广州大学图书馆、互联网以及同学老师的帮助。

7.参考文献

[1]姚可夫.《工程材料》北京：清华大学出版社，202_ http://baike.baidu.com/view/270442.htm http://baike.baidu.com/view/145972.htm http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%88%98%E4%BA%89 http://wenku.baidu.com/view/4eaa3fabd1f34693daef3e40.html

第二篇：机械设计与自动化

我国装备工业在总体规模上居世界第四位。装备工业是国民经济的支柱产业，是国民经济快速、稳定发展的基础。我国长三角地区第二产业的重要特征就是制造业普遍发达。在新一轮产业结构调整中，沿海和内地都把现代制造业作为结构调整的支柱产业。因此，在今后相当长的一段时期内，长三角地区、珠三角等沿海地区、中西部地区需要大量能够设计、生产、制造先进机电产品以及管理、使用、维修、消化国外先进机电技术与装备的机电一体化高级技能型人才。

在重庆，以世界500强企业惠普，广达等为主体的IT业，以长安、力帆、嘉陵—本田、隆鑫等为主体的汽车产业，带动了大批零部件配套厂家的发展，制造产业呈现蓬勃发展的势头，机电一体化专业人才已经供不应求，出现了机电人才荒。我校202_年应届机电一体化人才走红职场，早已被各大知名企业一抢而空。

我院拥有现代化的教学设施和实践教学场所。建有机电技术中心、机电数控实训基地、数控加工中心、数控设备维修车间等校内实训场所；有年产值1000余万元的校办机械制造厂，可同时容纳600名学生实训和生产实习。学院积极推行“工学交替”人才培养模式，先后在格力空调、德昌机电、伟创力、达能集团等企业建有校外专业实训基地，完全可以满足实践教学的需要。

第三篇：机械设计与制造英文翻译

外文翻译

How to extend the service life of bearing Nature's harsh working conditions can lead to the failure of bearing, but if you follow some simple rules, opportunities for normal operation of the bearing can be improved.In the using process of bearing,extreme neglect in a bearing leads to overheating and possibly seizure or, at worst, an explosion.But even a failed bearing leaves clues as to what went wrong.After a little detective work, action can be taken to avoid a repeat performance.Some of the reasons for bearing failure, but common is incorrect use of improper use, pollution, lubricants, loading and unloading or handling damage and installation error, etc.The problem is often not difficult to diagnose, because of a failed bearing usually leaving the slightest trace what went wrong.However，while a postmortem yields good information，it is better to avoid the process altogether by specifying the bearing correctly in The first place．To do this，it is useful to review the manufacturers sizing guidelines and operating characteristics for the selected bearing.Equally important is the research requirement of noise, torque, beating, and possible exposure to pollutants, hostile liquid, and extreme temperatures.Whether can provide further clues bearing is suitable for this work.bearing failure reason

environmental vibration.Also a light preload on the bearing helps keep the balls and raceway in tight contact.Preloading also helps prevent false brinelling during transit.Seizures can be caused by a lack of internal clearance, improper lubrication, or excessive loading.Before seizing, excessive, friction and heat softens the bearing steel.Overheated bearings often change color，usually to blue-black or straw colored．Friction also causes stress in the retainer，which can break and hasten bearing failure．

Premature material fatigue is caused by a high load or excessive preload．When these conditions are unavoidable，bearing life should be carefully calculated so that a maintenance scheme can be worked out．

Another solution for fighting premature fatigue is changing material．When standard bearing materials，such as 440C or SAE 52100，do not guarantee sufficient life，specialty materials can be recommended.In addition，when the problem is traced back to excessive loading，a higher capacity bearing or different configuration may be used．

Creep is less common than premature fatigue．In bearings．it is caused by excessive clearance between bore and shaft that allows the bore to rotate on the shaft．Creep can be expensive because it causes damage to other components in addition to the bearing．

0ther more likely creep indicators are scratches，scuff marks，or discoloration to shaft and bore．To prevent creep damage，the bearing housing and shaft fittings should be visually checked．

Misalignment is related to creep in that it is mounting related．If races are misaligned or cocked．The balls track in a noncircumferencial path．The problem is incorrect mounting or tolerancing，or insufficient squareness of the bearing mounting site．Misalignment of more than 1/4·can cause an early failure．

Contaminated lubricant is often more difficult to detect than misalignment or creep．Contamination shows as premature wear．Solid contaminants become an abrasive in the lubricant．In addition。

tolerate only minimal deflections to maintain precision cuts．Consequently, bearings are manufactured with low NRR just for machine-tool applications．

Contamination is unavoidable in many industrial products，and shields and seals are commonly used to protect bearings from dust and dirt．However，a perfect bearing seal is not possible because of the movement between inner and outer races．Consequently，lubrication migration and contamination are always problems．

Once a bearing is contaminated, its lubricant deteriorates and operation becomes noisier．If it overheats，the bearing can seize．At the very least，contamination causes wear as it works between balls and the raceway，becoming imbedded in the races and acting as an abrasive between metal surfaces．Fending off dirt with seals and shields illustrates some methods for controlling contamination．

Noise is as an indicator of bearing quality．Various noise grades have been developed to classify bearing performance capabilities．

Noise analysis is done with an Anderonmeter, which is used for quality control in bearing production and also when failed bearings are returned for analysis.A transducer is attached to the outer ring and the inner race is turned at 1,800rpm on an air spindle.Noise is measured in andirons, which represent ball displacement in μm/rad.With experience, inspectors can identify the smallest flaw from their sound.Dust, for example, makes an irregular crackling.Ball scratches make a consistent popping and are the most difficult to identify.Inner-race damage is normally a constant high-pitched noise, while a damaged outer race makes an intermittent sound as it rotates.Bearing defects are further identified by their frequencies.Generally, defects are separated into low, medium, and high wavelengths.Defects are also referenced to the number of irregularities per revolution.

事后的调查分析提供出宝贵的信息时，最好首先通过正确地选定轴承来完全避免失效的发生。为了做到这一点，再考察一下制造厂商的尺寸定位指南和所选轴承的使用特点是非常重要的。同样重要的是噪声的研究要求,转矩,跳动,以及可能的暴露于污染物,敌对的液体,和极端温度。这可以提供进一步的线索轴承是否适合工作。

轴承失效的原因

大约40%的球轴承故障是由污染引起的灰尘、污垢,刨花和腐蚀。污染也导致转矩和噪声问题,往往是由于操作不当或应用程序。由环境和污染所产生的轴承失效是可以预防的，而且通过简单的肉眼观察是可以确定产生这类失效的原因。进行后期给出了寻找失败或失败的轴承,然后理解失败背后的机制,如渗碳硬化或疲劳,有助于消除问题的根源。

只要使用和安装合理，轴承的剥蚀是容易避免的。剥蚀的特征是在轴承圈滚道上留有由冲击载荷或不正确的安装产生的压痕。剥蚀通常是在载荷超过材料屈服极限时发生的。如果安装不正确从而使某一载荷横穿轴承圈也会产生剥蚀。轴承圈上的压坑还会产生噪声、振动和附加扭矩。

类似的一种缺陷是当轴承不旋转时由于滚珠在轴承圈间振动而产生的椭圆形压痕。这种破坏称为低荷振蚀。这种破坏在运输中的设备和不工作时仍振动的设备中都会产生。此外，低荷振蚀产生的碎屑的作用就象磨粒一样，会进一步损害轴承。与剥蚀不同，低荷振蚀的特征通常是由于微振磨损腐蚀在润滑剂中会产生淡红色。

扭矩要求是由润滑剂、保持架、轴承圈质量（弯曲部分的圆度和表面加工质量）以及是否使用密封或遮护装置来决定。润滑剂的粘度必须认真加以选择，因为不适宜的润滑剂会产生过大的扭矩，这在小型轴承中尤其如此。另外，不同的润滑剂的噪声特性也不一样。举例来说，润滑脂产生的噪声比润滑油大一些。因此，要根据不同的用途来选用润滑剂。

在轴承转动过程中，如果内圈和外圈之间存在一个随机的偏心距，就会产生与凸轮运动非常相似的非重复性振摆（NRR）。保持架的尺寸误差和轴承圈与滚珠的偏心都会引起NRR。和重复性振摆不同的是，NRR是没有办法进行补偿的。

在工业中一般是根据具体的应用来选择不同类型和精度等级的轴承。例如，当要求振摆最小时，轴承的非重复性振摆不能超过0.3微米。同样，机床主轴只能容许最小的振摆，以保证切削精度。因此在机床的应用中应该使用非重复性振摆较小的轴承。

在许多工业产品中，污染是不可避免的，因此常用密封或遮护装置来保护轴承，使其免受灰尘或脏物的侵蚀。但是，由于轴承内外圈的运动，使轴承的密封不可能达到完美的程度，因此润滑油的泄漏和污染始终是一个未能解决的问题。

一旦轴承受到污染，润滑剂就要变质，运行噪声也随之变大。如果轴承过热，它将会卡住。当污染物处于滚珠和轴承圈之间时，其作用和金属表面之间的磨粒一样，会使轴承磨损。采用密封和遮护装置来挡开脏物是控制污染的一种方法。

噪声是反映轴承质量的一个指标。轴承的性能可以用不同的噪声等级来表示。

噪声的分析是用安德逊计进行的，该仪器在轴承生产中可用来控制质量，也可对失效的轴承进行分析。将一传感器连接在轴承外圈上，而内圈在心轴以1800r/min的转速旋转。测量噪声的单位为anderon。即用um/rad表示的轴承位移。

根据经验，观察者可以根据声音辨别出微小的缺陷。例如，灰尘产生的是不规则的劈啪声；滚珠划痕产生一种连续的爆破声，确定这种划痕最困难；内圈损伤通常产生连续的高频噪声，而外圈损伤则产生一种间歇的声音。

第四篇：机械设计考试题与答案

《机械设计基础》期末考试试题一

一、填空题(每空1分，共30分)

12、运动副是使两构件________，同时又具有_________的一种联接。平面运动副可分为________和_______。

3、机构处于压力角α=_________时的位置，称机构的死点位置。曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构______死点位置，而当摇杆为原动件时，机构______死点位置。

4、绘制凸轮轮廓曲线，需已知__________、___________和凸轮的转向。

5、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥__________。

6、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为______和______分别相等。

7．斜齿圆柱齿轮的重合度______直齿圆柱齿轮的重合度，所以斜齿轮传动______，承载能力______，可用于____________的场合。

10.按轴的承载情况不同，可以分为转轴、________、_________。

二、判断题(每题1分，共10分)

1、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。（）

2、铰链四杆机构中，传动角γ越大，机构传力性能越高。（）

3、凸轮机构中，从动件按等速运动规律运动时引起刚性冲击。（）

5、定轴轮系的传动比等于始末两端齿轮齿数之反比。（）

6、在直齿圆柱齿轮传动中，忽略齿面的摩擦力，则轮齿间受有圆周力、径向力和轴向力三个力作用。（）

7、蜗杆传动一般用于传动大功率、大速比的场合。（）

10、在相同工作条件的同类型滚动轴承，通常尺寸越大，其寿命越长。（）

三、选择题(每空2分，共20分)

1、若机构由n个活动构件组成，则机构自由度为（）

A、>3n

B、=3n

C、<3n

2、为使机构顺利通过死点，常采用在高速轴上装什么轮增大惯性？（）

A、齿轮 B、飞轮 C、凸轮

5、带传动的中心距过大将会引起什么不良后果？（）

A、带产生抖动 B、带易磨损 C、带易疲劳断裂

6、渐开线在基圆上的压力角为多大？（）

A、0° B、20° C、90°

7、蜗杆传动传动比的正确计算公式为（）

A、i12ddz2i122i121dC、d2 zB、10、刚性联轴器和弹性联轴器的主要区别是什么?

（）

A、性联轴器内有弹性元件，而刚性联轴器内则没有

B、性联轴器能补偿两轴较大的偏移，而刚性联轴器不能补偿 C、性联轴器过载时打滑，而刚性联轴器不能

四、简答题(每题3分，共12分)

1、说出凸轮机构从动件常用运动规律，冲击特性及应用场合。

2、说明带的弹性滑动与打滑的区别

五、计算题(每题7分，共28分)

2、已知四杆机构中各构件长度LAB=55mm, LBC=40mm, LCD=50mm, LAD=25mm。要求：（1）指出连架杆存在曲柄的条件（2）哪个构件固定可以获得曲柄摇杆机构？哪个构件固定可以获得双摇杆机构？哪个构件固定可以获得双曲柄机构？

3、已知图示的轮系中各齿轮的齿数为Z1=15，Z2=20，Z2′=65，Z3=20，Z3′=15，Z4=65，试求轮系的传动比i1H。

《机械设计基础》期末考试试题一答案

一、填空题（每空1分，共30分）

1、运动、制造、通用、专用、装配

2、接触、确定相对运动、低副、高副 3、90°、无、有

4、基圆半径、从动件运动规律 5、120°

6、模数、压力角

7、大于、平稳、高、高速重载

8、可拆、不可拆、可拆连接

9、螺纹副的相对运动、摩擦力防松、机械防松、其它方法防松

10、心轴、传动轴

二、判断题（每题1分，共10分）

1、×

2、√

3、√

4、×

5、×

6、×

7、×

8、×

9、√

10、√

三、单项选择题（每题2分，共20分）

1、C

2、B

3、C

4、C

5、A

6、A

7、A

8、C

9、A

10、A

四、简答题（每题3分，共12分）

1、说出凸轮机构从动件常用运动规律，冲击特性及应用场合。

答：等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律（余弦加速度运动规律）、摆线运动规律（正弦加速度运动规律）；等速运动规律有刚性冲击，用于低速轻载的场合；等加速等减速运动规律有柔性冲击，用于中低速的场合；简谐运动规律（余弦加速度运动规律）当有停歇区间时有柔性冲击，用于中低速场合、当无停歇区间时无柔性冲击，用于高速场合；摆线运动规律（正弦加速度运动规律）无冲击，用于高速场合。

2、说明带的弹性滑动与打滑的区别

答：弹性滑动是由于带传动时的拉力差引起的，只要传递圆周力，就存在着拉力差，所以弹性滑动是不可避免的；而打滑是由于过载引起的，只要不过载，就不产生打滑，所以，打滑是可以避免的。

3、为什么闭式蜗杆传动必须进行热平衡计算？

蜗杆传动存在着相对滑动，摩擦力大，又因为闭式蜗杆传动散热性差，容易产生胶合，所以要进行热平衡计算。

4、轴上零件的轴向固定方法主要有哪些种类?各有什么特点?（指出四种以上）轴向固定：轴肩、轴环、轴套、轴端挡板、弹性档圈

轴肩、轴环、轴套固定可靠，可以承受较大的轴向力；弹性档圈固定可以承受较小的轴向力；轴端挡板用于轴端零件的固定。

五、计算题（每题7分，共28分）

1、解：机构具有确定相对运动的条件是：机构的自由度数等于机构中接受外界给定运动规律的原动件的个数。

机构中，n=9，Pl=12，PH=1 F＝3n－2Pl－PH=2＝W>0，所以机构运动确定。C处复合铰链，E处虚约束，F处局部自由度

2、连架杆是曲柄的条件：（1）构件的长度和条件：最短构件与最长构件长度之和小于等于另外两构件的长度之和；（2）最短构件条件：连架杆和机架之一为最短构件

取AD为机架，得双曲柄机构；取AB或CD为机架，得曲柄摇杆机构；取BC为机架，得双摇杆机构。

3、定轴轮系传动比i12=n1/n2=z2/z1=4/3，n2=0.75n1

行星轮系传动比i2′4=(n2′-nH)/(n4-nH)= z3.z4/z2’.z3’=4/3 将n2’＝n2=0.75n1，n4=0代入上式，得i1H＝n1/nH＝-4/9

4、P＝12.566mm，m=4mm;分度圆直径d=mz=4╳25=100mm;基圆直径db=dcos20º=94mm;齿顶圆直径da=m(Z+2ha﹡)=108mm;齿根圆直径df= m(Z－2ha﹡－2c﹡)=90mm;齿高h=(2ha﹡ +c﹡)=9mm;齿厚s=0.5p=6.283mm H

第五篇：机械设计与制造---说明书

安徽机电职业技术学院

夹具设计与制造

课程设计说明书

设计题目：设计“水泵叶轮”零件的铣床夹具

班级：机制3103

设计者：张xx 指导教师：袁老师、刘老师 评定成绩：

设计日期202_年5月14日至202_年6月15日

目录

设计任务书…………………………………………

01 课程设计说明说书正文……………………………

02 序言…………………………………………………

03 一.对设计任务（水泵叶轮零件）的分析……04

1)零件的尺寸、精度分析……………………05 2)零件的工艺分析……………………………

06

二.拟定夹具的结构方案………………………

07

1)选择定位方案及设计定位元件………………07 2)设计夹紧装置………………………………07 3)夹具与机床的对定、链接、夹紧方式………07 4)考虑夹具拆装、起吊、定位元件的更换………07 5)夹具体结构的设计……………………………07 6)其他结构的设计

…………………………… 07

三.夹具的总设计图………………………………07 四.夹具的精度校核………………………………07 五.夹具的制造及工艺规程设计……………07 六.课程设计心得体会……………………………07 七.参考文献………………………………………07

安徽机电职业技术学院

机械制造工艺学课程设计任务书

设计题目：设计“水泵叶轮”零件的铣床夹具

设计内容：1.产品零件图

2.机械加工工艺过程卡片

3.夹具设计装配图

4.课程设计说明书

班级： 设计者： 指导教师： 评定成绩：

设计日期年月日至年月日

序言

一.水泵叶轮零件的分析

1)零件尺寸、精度的分析

题目给定的零件是水泵叶轮。主要尺寸有底座是Φ80mm、总体高度是60mm，本次设计的铣床专用夹具是为了加工4x11的槽。槽的精度6.3以及0.02的对称度。

2)零件的工艺分析

设计水泵叶轮的4x11的槽加工所用的专用夹具。所以设计的专用夹具要能保证对称度、表面粗糙度的要求。由于是对称分布的4个槽所以要有分度装置。

二．拟定夹具的结构方案

1）选择定位方案及设计定位元件

为了达到工件被加工表面的技术要求，必须保证工件在加工过程中的正确位置。所以夹具应满足：一批工件在夹具中占有正确的位置；夹具在机床中要有正确位置；刀具相对夹具要有正确位置。显然工件的定位是很重要的。

由水泵叶轮零件图可以分析出，底面限制了三个自由度为主要限位面，所以要用大平面定位，由于零件是圆盘类零件，故设计大平面为定位盘。零件图中Φ12H8的孔限制了两个自由度，所以要用短圆柱销定位，并且要求短圆柱销的精度很高以保证孔的对称度和同轴度。以上限制了五个自由度了，由于是圆盘类零件，所以再设计一个定位挡销，就达到了限制了六个自由度，实现完全定位。所以设计的定位元件是：一个大平面的定位盘、一个短圆柱销、一个定位挡销。

2）设计夹紧装置

在机械加工过程中，为保证工件定位时所确定的正确加工位置，防止工件在切削力、惯性力、离心力及重力等作用下发生位移和振动，所以要设计一个夹紧装置将工件夹紧。

力源装置采用手动夹紧。夹紧元件采用压板。中间传力机构采用传力轴和杠杆。夹紧方式采用螺纹夹紧。夹紧过程为：用手动把螺纹夹紧，通过传力轴把夹紧力传给压板，最后由压板来夹紧工件使工件获得正确的位置。杠杆的作用是通过杠杆可以把夹紧力均匀地施加在工件上。

3）夹具与机床的对定、链接、夹紧方式

为了保证夹具的稳定性、确定夹具的正确位置，所以要设计一个特殊元件：定位键。定位键是安装在夹具底面的纵向槽内，使用两个，用开槽圆柱头螺钉固定。

常用的定位键的断面为矩形，因为矩形定位键已标准化了。所以我们也采用了断面为矩形的定位键，选择A型键。A型键与夹具体槽和工作台T型槽的配合尺寸均为B，其偏差克选h6或h8。为了提高精度，两个定位键间的距离选择尺寸很大，安装夹具时，让定位键靠向T型槽一侧，以避免间隙的影响。

4）考虑夹具拆装、起吊、定位元件的更换

考虑到夹具需要拆装，对一些易损件易磨件设计了一些衬套，方便拆装、更换。为了使用方便尽量设计了一些尺寸较小的零件方便起吊、安装。

5)夹具体结构的设计

夹具上的各种装置和元件通过夹具体连接成一个整体。因此，夹具体的形状及尺寸夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。在加工过程中，夹具体要承受工件重力、夹紧力、惯性力和振动力的作用，所以夹具体应具有足够的强度、刚度和抗震性，以保证工件的加工精度。

1.有足够的强度和刚度：在加工过程中，夹具体要承受工件重力、切削力和振动力的作用。所以选用铸造夹具体，且选用整体式圆盘类夹具体。

2.结构工艺性好：采用圆盘类夹具体，便于铸造，更方便机械加工，在车床上就可以加工。3.在机床上安装可靠

6）其他结构的设计

该铣床还有一些其他结构，若分度装置、对刀块、衬套、手柄、顶杆等。

分度装置：由于是设计在铣床上铣削零件4x11的槽，零件的四个槽是对称分布的，所以要设计分度装置。我们设计的是回转分度装置，固定部分为圆盘类零件，如下图。转动部分是用手柄转动，还设计了一些回转盘、衬套、转轴等。

手柄：手柄是分度装置的转动部分，根据夹具体的大小，与分度装置的配合要求，以及人手的大小和习惯来设计手柄的尺寸。最终设计的尺寸如下图：

杠杆：杠杆的作用是把压板上的夹紧力均匀地分配到工件上，使工件均匀受力，不使工件变形。杠杆的尺寸是根据与定位盘、压板、顶杆的配合来确定的。最终尺寸如下图：

压板：压板是夹紧元件，通过压板来夹紧工件的，使工件的位置确定。压板的设计如下图：

三． 夹具的总设计图

四． 夹具的精度校核

1.夹具精度分析

由零件图可知，所设计的夹具需保证的加工要求有：尺寸4x11mm、深度11mm，定位孔的尺寸Φ12H8，以及槽的对称度为0.2。还有一些粗糙度要求槽的精度为6.3。

2.确定夹具技术要求和有关尺寸以及公差配合

夹具技术要求和有关尺寸以及公差配合是根据教材和有关资料、手册规定的原则和方法确定的，本夹具的技术要求和公差配合如下。技术要求：定位元件与夹具底面的垂直度误差允许值为0.03mm。导向元件与夹具底面的垂直度误差允许值为0.05。导向元件衬套与夹具底面的平行度误差允许值为0.02。

公差配合：Φ12H7孔与短圆柱销的配合代号及精度要求：Φ12H7与Φ12g6配合。

∅162H7分度盘与夹具体的配合代号及精度要求：∅162H7/g6配合。Φ12H7的短圆柱销与定位盘的配合代号及精度要求：Φ12H7/g6配合。Φ8H7分度销与分度槽的配合代号及精度要求：Φ8H7/g6配合。

五． 夹具的制造及工艺规程设计

夹具体的工艺规程设计先用HT200铸造夹具体毛坯，然后再机械加工，见表夹具体的机械加工工艺过程卡片

六．课程设计心得体会

七．参考文献