2017年南京航空航天大学551机电基础之机械原理考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 为什么说在锻压设备等中安装飞轮可以起到节能的作用？
【答案】锻压机械在一个工作周期中，工作时间很短，峰值载荷很大，安装飞轮不但可以调速，而且还利用飞轮在机械非工作时间所储存的能量来帮助克服其尖峰载荷，从而可以选用较小功率的原动机来拖动，进而达到减少投资及降低能耗的目的。
2． 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。
3． 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项？
【答案】在计算平面机构的自由度时应注意的事项：
（1）正确计算运动的数目。
①两个以上构件同在一处以转动副相连接的复合铰链，m 个构件组成的复合铰链有（m —1）个转动副；
②若两构件在多处接触而构成转动副，且转动轴线重合; 或在多处接触而构成移动副，且移动方向彼此平行；或两构件成为平面高副，且各接触点处的公法线彼此重合，则只能算作一个运动副；
③若两构件在多处相接触而构成平面高副，且各接触点处的公法线方向彼此不重合，则只能算作一个低副。
（2）要除去局部自由度。
（3）要除去虚约束。
4． 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
5． 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。
6． 利用矩阵法对机构进行运动分析，在写位置方程、速度方程和加速度方程时应注意哪些问题，才能有利于分析工作的进行和保证计算结果的正确性。
【答案】为了保证分析工作的进行和计算结果的正确性，应注意以下方面的问题：
（1）合理建立直角坐标系，使机构的位置方程尽量简单；
（2）各杆矢量的方向可自由确定，但各杆矢量的方位角均应由x 轴开始，并以逆时针方向计量为正；
（3）正确区分已知参数，未知参数；
（4）保证求导过程的正确运算。
二、计算分析题
7． 如图1所示，平面连杆机构中，若AB 杆为主动件，已知各构件长度为
试：
（1）分别判断图中两个四杆机构的类型；
（2）确定输出机构的最小传动角；
（3）判断机构是否存在急回。
图1
【答案】（1）①对于ABCD 机构有
②机构DEF 中，因为D 为整转副，故为曲柄滑块机构。
（2）输出机构为对心曲柄滑块机构，曲柄DE 为主动件，则其最小传动角出现在曲柄与机架
即满足杆长条件，且最短杆AD 为机架，故该机构为双曲柄机构，A 、D 为整转副。
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