2017年太原科技大学机械设计及制造技术基础复试之机械原理考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 在什么情况下机械才会作周期性速度波动? 速度波动有何危害? 如何调节？
【答案】周期性速度波动：作用在机械上的等效驱动力矩与等效阻力矩并不时时相等，某一时段内其驱动功和阻抗功往往不相等，致使机器出现盈功或亏功，等效构件的角速度也随之上升和下降，产生速度波动。若在一个循环中等效驱动力矩作的功和等效阻力矩所作的功相等，机器动能增量为零，则等效构件的速度在一个运动循环的始末是相等的，将发生周期性速度波动。
危害：速度波动会导致在运动副中产生附加的动压力，并引起机械的振动，降低机械的寿命、效率和工作质量。
调节方法：周期性速度波动的调节方法是増加等效构件的质量或转动惯量，使等效构件的角加速度ct 减小，从而使机器的运转趋于平衡，通常用安装飞轮来实现；
对非周期性速度波动的调节是设法使驱动力矩和阻力矩恢复平衡关系，常用调速器来调节非周期性速度波动。
2． 何谓速度瞬心? 相对瞬心与绝对瞬心有何异同点？
【答案】速度瞬心为互作平面相对运动的两构件上瞬时速度相等的重合点。
绝对瞬心的绝对速度为零，相对瞬心处的绝对速度不为零。
3． 试论证渐开线齿廓能够满足定角速比要求。
【答案】如图所示
（1）过啮合点K 作两齿廓的公法线
（3）根据瞬心定律，有
因此，渐开线齿廓满足定角速比要求。 与两轮连心线交于C 点； （2）根据渐开线的性质，公法线tin 必是两基圆的内公切线； （4）同一方向的内公切线只有一条，它与连心线的交点C 的位置是固定不变的。
图
4． 什么是静平衡? 什么是动平衡? 各至少需要几个平衡平面? 静平衡、动平衡的力学条件各是什么？
【答案】（1）静平衡
定义：
对于轴向尺寸较小的盘类转子（宽径比，其所有质量都可以认为在垂直）
于轴线的同一平面内，其不平衡的原因是其质心位置不在回转轴线上，回转时将产生不平衡的离心惯性力。对这种不平衡转子，只需设法将其质心移至回转轴线上，转子即可达到平衡状态。这种移动质心的平衡方法可在转子处于静止状态下进行，称为静平衡。
静平衡至少需一个平衡平面。
条件：其惯性力的矢量和应等于零或质径积的矢量和应等于零，即（2）动平衡
定义：对于轴向尺寸较大的转子（. ），其所有质量就不能再被认为分布在同一垂直于轴线的平面内，回转时各偏心质量产生的离心惯性力是一空间力系，将形成惯性力偶。由于这种惯性力偶只有在转子转动时才能表现出来，故需要在转子转动时达到平衡，把这种平衡称为动平衡。
动平衡至少需要两个平衡平面。
条件：各偏心质量与平衡质量所产生的惯性力矢量和为零，且其惯性力矩的矢量和也为零，
即 或者
5． 在精密机械中，要获得准确的微位移或匀速的极低速运动，为什么不能简单地依靠增大机械传动系统的传动比来实现? 什么是“爬行现象”？消除或减小爬行现象的主要措施有哪些？
【答案】（1）在精密机械中，要获得准确的微位移或匀速的极低速运动，如果只是简单地依靠增大机械传动系统的传动比来实现，就会出现“爬行现象”。
（2）“爬行现象”是指机构的执行构件不能紧随其原动件的运动而运动，而是时动时停，时快
时慢地爬行。产生这种现象的主要原因是由于运动副元素间的摩擦力不稳定和传动构件的弹性变形所造成的。
（3）消除或减小爬行现象的主要措施：提高系统的刚度；降低运动副中的摩擦阻力；减小动、静摩擦系数的差；采用柔性铰链。
6． 何谓机器人的自由度、灵活度和工作空间? 这些机器人的技术指标之间有无联系? 它们对机器人的工作性能及应用有什么影响？
【答案】（1）自由度是用来确定手部相对机座的位置和姿态的独立参变数的数目；灵活度是指操作机末端执行器在工作时所能采取的姿态的多少；工作空间是指操作机的工作范围，通常以手腕中心点在操作机运动时所占有的体积来表示。
（2）关系：自由度越多，越有利于工作空间的増大，有利于灵活度是增加。
（3）影响：机器人的自由度越多，就越接近于人手的动作机能，通用性越好，但结构也越复杂；灵活度越大，机器人工作时可采取的姿态数越多，机器人越灵活；工作空间越大，形状越复杂，机器人的工作能力越强，但体积越大，结构也越复杂。
二、计算分析题
7． 图所示为两同轴线的轴1和2以摩擦离合器相连。轴1和飞轮的总质量为100kg ，
回转半径
mm ; 轴2
和转子的总质量为而轴2以回转半径在离合器接合前，轴1
的转速为的转速与轴1同向转动。在离合器接合后3s , 两轴即达到相同的
速度。设在离合器接合过程中，无外加驱动力矩和阻抗力矩。试求：
（1）两轴接合后的公共角速度。
（2）在离合器结合过程中，离合器所传递的转矩的大小。
图
【答案】（1）轴1和飞轮的转动惯量：
轴2和转子的转动惯量：
接合前后能量守恒，即有
：
代入数据得：
则接合后的公共角速度：
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