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一、简答题

1． 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。

2． 何谓少齿差行星传动? 摆线针轮传动的齿数差是多少? 在谐波传动中柔轮与刚轮的齿数差如何确定?

【答案】行星轮系中，当行星轮1与内齿轮2的齿数差

差行星齿轮传动。摆线针轮传动的齿数差为l 。

谐波传动中，刚轮与柔轮的齿数差通常等于波数，即

3． 何谓齿轮的“根切现象”？它是怎么产生的？有何危害？

【答案】开线齿轮传动时，齿轮A 的齿顶与啮合线的交点超过被切齿轮的极限啮合点时，被切齿轮齿根的渐开线齿廓被切去一部分，这种现象叫根切。用范成法加工渐开线齿轮过程中，有时刀具齿顶会把被加工齿轮根部的渐开线齿廓切去一部分，这种现象称为根切。

根切现象的产生是因为刀具齿顶线（齿条型刀具）或齿顶圆（齿轮插刀）超过了极限啮合点。

根切将削弱齿根强度，甚至可能降低传动的重合度，影响传动质量，应尽量避免。

4． 为什么平面铰链四杆机构一般只能近似地实现给定的运动规律和轨迹？

【答案】因为平面铰链四杆机构最多只能实现五个精确位置。如给定的运动规律和轨迹要求超过五个精确位置，则平面铰链四杆机构将无法满足所有的要求。因而只能精确地满足某些位置要求，而另一些只能近似地予以满足。

5． 擒纵机构也是一种间歇运动机构，应用这种机构的主要目的是什么? 你能利用擒纵机构设计一种高楼失火自救器吗？

【答案】擒纵机构结构简单，便于制造，价格低，但振动周期不稳定，主要用于计时精度要求不高、工作时间较短的场合。

第 2 页，共 52 页 时，就称为少齿

高楼失火自救器的机构简图如图所示。自救器主要由齿轮和擒纵机构组成。悬挂人的绞绳绕在齿轮1的套筒上，齿轮2与擒纵轮3固连在一起，并绕同一根轴旋转。

图

6． 为什么不完全齿轮机构主动轮首、末两轮齿的齿高一般需要削减? 加上瞬心线附加杆后，是否仍需削减? 为什么？

【答案】（1）在不完全齿轮机构中，为了保证主动轮的首齿能顺利地进入啮合状态而不与从动轮的齿顶相碰，需将首齿齿顶高作适当的削减；同时，为了保证从动轮停歇在预定的位置，主动轮的末齿齿顶高也需要适当的修正。

（2）加上瞬心线附加杆后仍需要削减。在两轮上加装瞬心线附加杆后，减轻了从动轮在开始运动和终止运动时的冲击，改善了从动轮的动力特性，并不能避免首齿啮合的干涉现象，故齿高仍需削减。

7． 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。

8． 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构及凸轮式间歇运动机构均能使执行构件获得间歇运动，试从各自的工作特点、运动及动力性能分析它们各自的适用场合。

【答案】（1）棘轮机构

特点：结构简单，制造方便，运动可靠，棘轮轴每次转过角度的大小可以在较大的范围内调

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节，但是工作时有较大的冲击和噪声；运动精度差；因此适用于速度较低和载荷不大的场合。

（2）槽轮机构

特点：结构简单，外形尺寸小，机械效率高，能较平稳地、间歇地进行转位，但传动中存在柔性冲击；因此适用于中速场合。

（3）不完全齿轮机构

特点：结构简单，容易制造，工作可靠，设计时从动轮的运动时间和静止时间的比例可以在较大范围内变化，但有较大冲击；故适用于低速、轻载的场合。

（4）凸轮式间歇运动机构

特点：结构紧凑、运转可靠、传动平稳，转盘可以实现任意的运动规律，并能适用于高速转动，但加工精度要求高，安装调整较困难；适用于高速高精度的场合。

9． 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。

10．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

二、计算分析题

11．齿轮传动要匀速、连续、平稳地进行必须满足哪些条件？

【答案】齿轮传动要保证匀速、连续、平稳地进行必须满足： 齿廓啮合基本定律保证足够大的重合度。

正确啮合条件连续传动条件

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