2017年新疆农业大学机械原理复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 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
2． 简要叙述三心定理的内容。
【答案】当两构件直接组成运动副时，其瞬心的位置可以很容易地通过直接观察加以确定；如果两构件没有直接连接形成运动副，则它们的瞬心位置需要用三心定理来确定。作平面平行运动的三个构件共有三个速度瞬心，它们位于同一直线上。
3． 为避免槽轮机构工作时的刚性冲击和非工作时的游动，在设计时必须注意什么? 应如何确定缺口弧的尺寸
?
图
【答案】（1）为避免刚性冲击，应保证圆销开始进入或脱出径向槽的瞬时，其线速度方向应沿着径向槽的中心线。
（2）为避免非工作时的游动，应保证槽轮机构的锁止弧能使槽轮在停歇过程中保持静止，但定位精度不高，因此在自动化机床和精密机械和仪表中应设计专门的精确定位装置。
（3）缺口弧的尺寸应根据锁止弧的半径大小来确定，而锁止弧的半径大小根据槽轮轮叶齿顶厚度6来确定，通常取
（4）随着槽数z 的增加，槽轮运转将趋于平稳，动力特性也将得到改善，但槽数太多，将使
槽轮体积过大，产生较大的惯性力矩，因此为保证性能，一般设计中，槽数的正常选用值为
4． 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