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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． 一对啮合的标准齿轮，如果不按标准中心距安装时，啮合角和压力角有什么关系？节圆和分度圆有什么关系？

【答案】一对啮合的标准齿轮，如果不按标准中心距安装时，中心距变大时，啮合角恒等于节圆压力角，大于分度圆压力角；节圆和分度圆不重合。

3． 由式你能总结出哪些重要结沦（希望能作较全面的分析）？

【答案】（1）为计算出飞轮的转动惯量（2

）当

与一定时，

若首先要求出最大盈亏功 降低，

则飞轮的转动惯量

就需很大，所以，过分追求机械运转速度的均匀性，将会使飞轮过于笨重。

（3

）由于

（4）当

不可能为无穷大

，与一定时，

与和又都是有限值，均不可能为零，即安装飞轮最好将飞轮安装在机后机械运转的速度仍有周期波动，只是波动的幅度减小了而已。 的平方值成反比，所以为减小

械的高速轴上。当然，在实际设计中还必须考虑安装飞轮轴的刚性和结构上的可行性等。

4． 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

5． 何谓质量代换法? 进行质量代换的目的何在? 动代换和静代换各应满足什么条件? 各有何优缺点? 静代换两代换点与构件质心不在一直线上可以吗？

【答案】（1）质量代换法是把构件的质量按一定条件用集中于构件上某个选定点的假想集中质量来代替的方法。质量代换法是设想把构件的质量按一定条件用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替的方法称为质量代换法。

（2）目的：质量代换法只需求各集中质量的惯性力，无需求惯性力偶矩，简化了惯性力的确定。

（3）动代换满足的条件：①代换前后构件的质量不变；②代换前后构件的质心位置不变；③代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。

优点：代换后，构件的惯性力和惯性力偶都不会发生改变；

缺点：一代换点确定后，另一代换点位置不能随意选择，否则会给工程计算带来不便。

（4）静动代换满足的条件：①代换前后构件的质量不变；②代换前后构件的质心位置不变。

优点：两个代换点位置均可以任一选取，引起的误差能被一般工程接受，常为工程上所采纳；

缺点：代换后，构件的惯性力偶会产生一定误差。

（5）静代换时，两代换点与构件质心必在一条直线上，因为两代换点的质心在两代换点的连线上，如果两代换点不与构件质心共线，则无法满足代换前后构件的质心位置不变这个条件。

6． 机器人学与哪些学科有密切的关系? 机器人学的发展对机械学科会产生什么影响？

【答案】机器人学与生物学、力学、机械学、电气液压技术、自控技术、传感技术和计算机等学科有密切联系。随着现代技术和工业生产自动化的不断快速发展，机器人的应用越来越多。而机器人学是机器人的主要基础理论和关键技术，也是现代机械原理研究的主要内容。随着机器人学的发展，机械学科将逐渐涵盖多学科的相关知识，成为一门综合性学科。

7． 为何要对平面高副机构进行“高副低代”？“高副低代”应满足的条件是什么？

【答案】为了便于对含有高副的平面机构进行分析研究，需要对平面高副机构进行“高副低代”。

“高副低代”满足的条件：

⑴代替前后机构的自由度完全相同：

（2）代替前后机构的瞬时速度和瞬时加速度完全相同。

8． 何谓平衡力与平衡力矩? 平衡力是否总是驱动力？

【答案】与作用在机构各构件上的已知外力和惯性力相平衡的，作用在某构件上的未知外力或力矩称为平衡力或平衡力矩。

平衡力不总是驱动力。驱动力是驱动机械运动的力，平衡力与已知外力平衡，可以驱动机械运动成为驱动力，也可阻碍机械运动成为阻抗力。

9． 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。

10．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

时，就称为少齿

二、计算分析题

11．如图所示为按

的阻力矩的大小和方向。 画的机构运动简图，滑块3为原动件，驱动力各转动副处的摩擦圆如图所示，滑块与导路之间的摩擦角试求在图示位置，构件AB 上所能克服【答案】首先确定各个运动副中的反力的方向如图所示。选取构件3为分离体，再选取力比例尺作出其力多边形，如图所示。

构件2为二力杆，所以

最后得构件AB 上所能克服的阻力矩

阻力矩 的大小为：

的方向为逆时针方向，如图所示。