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一、简答题

1． 图所示为一双向超越离合器，当其外套筒1正、反转时，均可带动星轮2随之正、反转。试问，当拨爪4以更高的速度正、反转时，星轮2将作何运动？

图

【答案】当拨爪4以更高的速度正转，将通过圆轮推动星轮2高速回转，此时圆轮也滚到空隙的大端，星轮可以以较高的速度自由转动。外套筒反转时，当拨爪4以更高的速度反转，星轮2也可以以较高的速度自由转动，实现双向超越离合。

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． 为了实现定传动比传动，齿轮的齿廓曲线应满足什么要求？

【答案】为实现定传动比传动，齿轮的齿廓曲线应满足的要求是：两齿廓任一接触点处的公法线必须与两齿轮连心线交于一定点。

4． 机构运动简图有何用处? 它能表示出原机构哪些方面的特征？

【答案】机构运动简图通过对机构的组成和运动传递情况的表示，使得了解机构的组成和对机构进行运动和动力分析变得十分简便。

机构运动简图能够正确的表达出机构的组成构件和组成形式。

5． 为什么作往复运动的构件和作平面复合运动的构件不能在构件本身内获得平衡，而必须在基座上平衡？机构在基座上平衡的实质是什么？

【答案】对于机构中作往复运动或平面复合运动的构件，其各运动构件所产生的惯心力往往难以捕捉，其所产生的惯性力无法在构件本身上平衡。当机构运动时，其各运动构件所产生的惯性力可以合成为一个通过机构质心的总惯性力和一个总惯性力偶矩，这个总惯性力和总惯性力偶矩全部由基座承受，可设法平衡此总惯性力和总惯力偶矩，所以作往复运动的构件和作平面复合运动的构件不能在构件本身内获得平衡，而必须在基座上平衡。

机构在基座上平衡的实质就是消除机构在基座上引起的动压力，设法平衡这个总惯性力和总惯性力偶矩，使作用于机构的总惯性力F1和总惯性力偶矩M 分别为零。

6． 何谓三心定理? 何种情况下的瞬心需用三心定理来确定？

【答案】三心定理是指三个彼此作平面平行运动的构件的三个瞬心必位于同一直线上。对于不通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置，可借助三心定理来确定。

二、计算分析题

7． 已知一对外啮合渐开线标准直齿圆柱齿轮传动，其模

数

要求传动比

（1）若标准中心距

（2）若安装中心距 压力

角试求两轮齿数、分度圆直径、齿顶圆直径和齿根圆直径。 求两轮的节圆半径及啮合角。

（3）上述两种安装齿轮的传动比有何变化？哪一种安装性能更好，为什么？