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一、简答题

1． 机器人学与哪些学科有密切的关系? 机器人学的发展对机械学科会产生什么影响？

【答案】机器人学与生物学、力学、机械学、电气液压技术、自控技术、传感技术和计算机等学科有密切联系。随着现代技术和工业生产自动化的不断快速发展，机器人的应用越来越多。而机器人学是机器人的主要基础理论和关键技术，也是现代机械原理研究的主要内容。随着机器人学的发展，机械学科将逐渐涵盖多学科的相关知识，成为一门综合性学科。

2． 什么样的转子只需进行静平衡？什么样的转子必须进行动平衡？

【答案】对于径宽比

需进行静平衡；对于径宽比的转子，可近似地认为其不平衡质量分布在同一回转平面内，只的转子，由于其轴向宽度较大，不平衡质量分布在几个不同的回转平面内，必须进行动平衡。

3． 何谓标准齿轮？与标准齿轮相比，在变位齿轮的齿距、模数、压力角、齿顶高、齿根高、齿厚和齿槽宽中哪些参数发生变化？哪些没有变化？

【答案】标准齿轮：模数、压力角、齿顶高系数、齿根高系数均为标准值，且齿厚与齿槽宽相等。在变位齿轮的齿距、模数、压力角与标准齿轮相等，齿顶高、齿根高、齿厚和齿槽宽发生了变化。

4． 机构具有确定运动的条件是什么？当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况？

【答案】机构具有确定运动的条件：机构的原动件数目等于机构的自由度。

如果机构的原动件数目小于机构的自由度，机构的运动将不完全确定；如果原动件数目大于机构的自由度，将导致机构中最薄弱环节的损坏。

5． 既然虚约束对机构的运动实际上不起约束作用，那么在实际机构中为什么又常常存在虚约束？

【答案】为了改善相同的受力情况，增加机构刚度或保证机构运动的顺利等目的。

6． 图所示的自动定心夹紧机构中，你知道其下半部的结构有什么重要作用吗？

图

【答案】下半部的结构为一复式螺旋结构，可在一定程度上实现准确定心。通过同步调整紧定螺钉，使得螺钉在轴向有微小移动，能保证工作准确定心并夹紧。

7． 试画出直角坐标型（图1）、球坐标型（教材图2）和关节型（教材图3）操作机的工作空间简图，并分析比较这些操作机的工作性能和适宜的作业范围。

图

1

图2

图3

【答案】（1）直角坐标型操作机工作空间范围如图3所示。直角坐标型操作机具有三个移动关节，可使手部产生三个相互独立的位移。优点是定位精度高，轨迹求解容易，计算机控制简单等；缺点是操作机本身所占的空间尺寸较大，工作范围小，操作灵活性较差，运动速度较低。

（2）球坐标型操作机工作空间范围如图3所示。球坐标型操作机具有两个转动关节和一个移动关节。优点是结构紧凑，所占空间尺寸小，相对工作范围较大，手部可获得较高的速度，但手部外伸离中心轴越远，其切向位移分辨精度越低。通常用于搬运机器人。

（3）关节型操作机工作空间范围如图3所示。关节型操作机具有三个转动关节，又有垂直关节和水平关节两种布置形式。具有结构紧凑，所占空间小，工作空间大，其中垂直关节型能绕过基座周围的一些障碍物，而水平型的在水平面具有较大的柔性，在垂直面上具有很大的刚性，对装配工作有利，但是运动直观性差，驱动控制比较复杂；是目前应用最多的一种结构形式。

图