2017年河北工业大学机械工程学院821机械原理(Ⅰ)考研仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 在图所示的蜗杆蜗轮机构中，已知蜗杆的旋向和转向，试判断蜗轮的转向。
图
【答案】在蜗杆蜗轮机构中，通常蜗杆是主动件，从动件蜗轮的转向主要取决于蜗杆的转向和旋向。可以用左、右手法则来确定，右旋用右手判定，左旋用左手断定。
图（a ）所示是右旋蜗杆蜗轮，
用右手四指沿蜗杆角速度
图（b ）所示是左旋蜗杆蜗轮，
用左手四指沿蜗杆角速度方向弯曲，则拇指所指方向的相逆时针方向转动。 方向弯曲，则拇指所指方向的相反方向即是蜗轮上啮合接触点的线速度方向，所以蜗轮以角速度反方向即是蜗轮上啮合接触点的线速度方向，所以蜗轮以角速度顺时针方向转动。
如果把图（b ）的蜗轮放在蜗杆下方，如图（c ）所示，则蜗轮逆时针方向转动，这说明蜗轮转向还与蜗杆蜗轮相对位置有关。
蜗杆蜗轮转动方向也可借助于螺旋方向相同的螺杆螺母来确定，即把蜗杆看作螺杆，蜗轮看作螺母，当螺杆只能转动而不能作轴向移动时，螺母移动的方向即表示蜗轮上啮合接触点的线速度方向，从而确定了蜗轮转动方向。
2． 为什么渐开线齿轮机构能满足定传动比要求？
【答案】渐开线某点的法线是基圆的切线，接触点的法线必然是基圆的公切线，基圆不动，则接触点的法线固定不动，它与连心线的交点固定，所以渐开线齿轮机构能满足定传动比要求。
3． 在确定行星轮系各轮齿数时，必须满足哪些条件，为什么?
【答案】（1）尽可能近似地实现给定的传动比。
（2）满足同心条件:三个基本构件的回转轴线必须在同一直线上，即保证行星轮系能够正常运转。
（3）满足均布安装条件:使各行星轮能均布装配。
（4）满足邻接条件:相邻两行星轮中心距大于两轮齿顶圆半径之和，即保证相邻两行星轮不致相互碰撞。
4． 何谓机器的“运转速度不均匀系数”？机械的周期性速度波动调节的实质和方法是什么？
【答案】角速度的变化量和其平均角速度的比值来反映机械运转的速度波动程度，此比值即机械的运转速度不均勾系数。
机械的周期性速度波动调节实质是将其速度波动限制在许可的范围之内。方法是在机械系统中安装一个具有较大转动惯量的盘状零件即安装一个飞轮。
5． 在图示的凸轮一连杆组合机构中，（尺寸和位置如图所示）拟使C 点的运动轨迹为图示的曲线。试说明该机构中的凸轮1和凸轮2的轮廓线设计的方法和步骤。
图
【答案】根据题意，各个连杆及铰接点的相对位置关系已经确定，可以根据C 点的轨迹计算两凸轮推杆位移与凸轮线转角的关系，然后可按照一般凸轮设计方法确定出
而设计出凸轮1和凸轮2的轮廓线。
设计步骤：
C 点沿预定轨迹运动，（1）设在凸轮1和凸轮2等速回转的同时，此时可完全确定构件
的运动，于是可求得构件ED 和构件AG 上点F 和点G 的运动曲线，即凸轮2和凸轮1的理论廓线。
（2）根据凸轮1和凸轮2的理论廓线，并根据实际应用条件选择合适的滚子半径，便能得到凸轮1和凸轮2的实际廓线。
6． 当作用在转动副中轴颈上的外力为一单力，并分别作用在其摩擦圆之内、之外或相切时，轴颈将作何种运动? 当作用在转动副中轴颈上的外力为一力偶矩时，也会发生自锁吗？
【答案】（1）外力作用在其摩擦圆之内，外力对轴颈中心的力矩小于最大摩擦力矩，轴颈发生自锁；外力作用在摩擦圆之外，则外力对轴颈中心的力矩大于本身引起的最大摩擦力矩，轴颈将加速转动；外力作用线与摩擦圆相切，则外力对轴颈中心的力矩等于本身引起的摩擦力矩，轴颈在轴承中处于临界状态，轴颈作等速转动（如果原来轴颈是转动的）或静止不动（若轴颈原本就未转动）。
（2）会，当此外力偶矩小于自身最大摩擦力矩时即发生自锁。
的运动曲线，进
7． 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。
8． 用转化轮系法计算行星轮系效率的理论基础是什么? 为什么说当行星轮系为高速时，用它来计算行星轮系的效率会带来较大的误差?
【答案】理论基础:机械中的输入功率和输出功率总有一个是己知的，所以只要能求出摩擦损失功率，就可计算出机械的效率。而机械中的摩擦损失功率主要取决于各运动副中的作用力、运动副元素间的摩擦系数和相对运动速度的大小。行星轮系的转化轮系和原行星轮系的上述三个参量除因构件回转的离心惯性力有所不同外，其余均不会改变。因而，在可以不考虑构件回转的离心力时，行星轮系与其转化轮系中的摩擦损失功率应相等。
当行星轮系为高速时，因各构件的回转速度快，所产生的离心惯性力大，不能够被忽略，所以用转化轮系法来计算行星轮系的效率会带来较大的误差。
9． 机构在什么条件下才会有哥氏加速度存在？其大小如何计算？
【答案】哥氏加速度是由于质点不仅作圆周运动，而且也做径向运动或周向运动所产生的。当牵连运动为匀角速度定轴运动时，会有哥氏加速度存在；其大小为
10．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。
二、计算分析题
11．在如图1（a ）所示的剪床机构中，作用在轴B 上的阻抗力矩
其大小为求：
（1）当保证运转速度不均匀系数
（2）当取齿轮1为等效构件，且设
量（不计其他构件转动惯量和质量）。
的变化规律如图1（b ）所示，现在的值； 设驱动力矩为常数，轴B 的转速为时，需在轴B 上所加飞轮的转动惯量时，试求在轴A 应加的飞轮等效转动惯
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