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一、简答题

1． 在计算行星轮系的传动比时，式

【答案】在计算行星轮系的传动比时，式只有在什么情况下才是正确的? 只有在所研究的轮系为具有固定轮的行星轮系，且固定轮为n 时，才是正确的。

2． 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

3． 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。

4． 具有自锁性的机构与自由度为零的机构有何本质上的区别？

【答案】机构的自锁是指其效率小于等于0时，所能克服的生产阻抗力小于等于0, 使机构无法运动的现象。若将阻抗力反向变为驱动力，则机构仍可运动。

自由度为零的构件组合不能成为机构，因为各构件之间无相对运动，其仍为构件。

5． 何谓机构的动态静力分析? 对机构进行动态静力分析的步骤如何？

【答案】动态静力分析是指将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静力学分析的方法进行分析。其分析步骤如下：

（1）对机构作运动分析以确定各构件的角加速度和质心加速度，求各构件的惯性力；

（2）对机构进行拆杆组，如有高副，应先进行高副低代；

（3）从外力全部已知的构件组开始分析，逐步推算出未知构件；

（4）对机构进行动态静力计算，求出运动副反力和平衡力的变化规律。如需考虑摩擦，可采用逐次逼近的方法。

6． 何谓最小阻力定律? 试举出在机械工程中应用最小阻力定律的1、2个实例。

【答案】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。这时机构的运动遵循最小阻力定律，即优先沿阻力最小的方向运动。例如，空调水系统冷热水循环泵的变转速运行即运用了最小阻力控制，它是根据空调冷热水循环系统中各空调设备的调节阀开度，控制冷热水循环泵的转速，使这些调节阀中至少有一个处于全开状态。

二、计算分析题