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一、简答题

1． 如图1所示为牛头刨的一个机构设计方案简图。设计者的意图是动力由曲柄1输入，通过滑块2使摆动导杆3作往复摆动，带动滑枕4往复移动以达到刨削的目的。试分析此方案有无结构

，若有，应如何修改？（试提出四种修改方案，可直接在给出图组成原理上的错误（须说明理由）

上修改）。

图1

【答案】此方案有组成原理上的错误。因为机构的自由度为零，

不能运动。该机构中

则该机构的自由度为

修改方案如图2（a ）、（b ）、（c ）、（d ）所示。

图2

2． 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构及凸轮式间歇运动机构均能使执行构件获得间歇运动，试从各自的工作特点、运动及动力性能分析它们各自的适用场合。

【答案】（1）棘轮机构

特点：结构简单，制造方便，运动可靠，棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大的范围内调节，但是工作时有较大的冲击和噪声；运动精度差；因此适用于速度较低和载荷不大的场合。

（2）槽轮机构

特点：结构简单，外形尺寸小，机械效率高，能较平稳地、间歇地进行转位，但传动中存在柔性冲击；因此适用于中速场合。

（3）不完全齿轮机构

特点：结构简单，容易制造，工作可靠，设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可以在较大范围内变化，但有较大冲击；故适用于低速、轻载的场合。

（4）凸轮式间歇运动机构

特点：结构紧凑、运转可靠、传动平稳，转盘可以实现任意的运动规律，并能适用于高速转动，但加工精度要求高，安装调整较困难；适用于高速高精度的场合。

3． 为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用？

【答案】锻压机械在一个工作周期中，工作时间很短，峰值载荷很大，安装飞轮不但可以调速，而且还利用飞轮在机械非工作时间所储存的能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来拖动，进而达到减少投资及降低能耗的目的。

4． 何谓齿轮的“根切现象”？它是怎么产生的？有何危害？

【答案】开线齿轮传动时，齿轮A 的齿顶与啮合线的交点超过被切齿轮的极限啮合点时，被切齿轮齿根的渐开线齿廓被切去一部分，这种现象叫根切。用范成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。

根切现象的产生是因为刀具齿顶线（齿条型刀具）或齿顶圆（齿轮插刀）超过了极限啮合点。

根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合度，影响传动质量，应尽量避免。

5． 一对平行轴斜齿圆柱齿轮外啮合的条件是什么，其重合度分为哪两部分？

【答案】

模数相等

或

压力角相等

或螺旋角大小相等，旋向相反。其重合度由端面重合度和轴面重合度两部分组成。

6． 由式你能总结出哪些重要结沦（希望能作较全面的分析）？

【答案】（1）为计算出飞轮的转动惯量（2

）当

（3

）由于

（4）当与一定时，

若首先要求出最大盈亏功 降低，

则飞轮的转动惯量和与又都是有限值，就需很大，所以，过分追求均不可能为零，即安装飞轮最好将飞轮安装在机机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。 不可能为无穷大

，

与一定时，后机械运转的速度仍有周期波动，只是波动的幅度减小了而已。 的平方值成反比，所以为减小

械的高速轴上。当然，在实际设计中还必须考虑安装飞轮轴的刚性和结构上的可行性等。

二、计算分析题

7． 试确定图示各机构的公共约束数和族别虚约束，并说明如何消除或减少其族别虚约束。

图1

【答案】（a ）因为此机构为全移动副平面机构，所以其公共约束数

因此，其自由度为：

如果将此机构视为，

所以，族别虚约束数为的0族机构，则机构自由度为：

消除其族别虚约束的措施如图2（a ）所示，即构件2下添加滚子。

（b ）因为A 、C 处均为转动副，B 处为平面高副，所以其公共约束数，

. 因此，其自由度为：

如果将此机构视为m=0的0族机构，则机构自由度为：

所以，族别虚约束数为

减少其族别虚约束数的措施如图2（b ）所示，此时族别虚约束数为1。

（c ）因为此机构为平面机构，所以其公共约束数

因此，其自由度为：

如果将此机构视为

所以，族别虚约束数为的0族机构，则机构自由度为：

减少其族别虚约束数的措施如图2（c ）所示，此时族别虚约束数为1。