2017年上海大学机械原理考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 双万向铰链机构为保证其主、从动轴间的传动比为常数，应满足哪些条件? 满足这些条件后，当主动轴作匀速转动时，中间轴和从动轴均作匀速转动吗？
【答案】双万向铰链机构为保证其主、从动轴间的传动比为常数，应满足的条件：
（1）主、从动轴和中间轴应位于同一平面之内。
（2）主、从动轴的轴线与中间轴的轴线之间的夹角相等。
（3）中间轴两端的叉面应位于同一平面内。
满足以上条件后，当主动轴作匀速转动时，中间轴的转速不均匀，从动轴作匀速转动。
2． 简述铰链四杆机构存在曲柄的充分条件。
【答案】铰链四杆机构存在曲柄的充分条件：最长杆长度与加上最短杆长度之和不大于其余两杆长度之和，且最短杆为连架杆或者机架。
3． 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。
4． 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。
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． 试确定图示各机构的公共约束数和族别虚约束，并说明如何消除或减少其族别虚约束。
图1
【答案】（a ）因为此机构为全移动副平面机构，所以其公共约束数
因此，其自由度为：
如果将此机构视为，
所以，族别虚约束数为的0族机构，则机构自由度为：
消除其族别虚约束的措施如图2（a ）所示，即构件2下添加滚子。
（b ）因为A 、C 处均为转动副，B 处为平面高副，所以其公共约束数，
. 因此，其自由度为：
如果将此机构视为m=0的0族机构，则机构自由度为：
所以，族别虚约束数为
减少其族别虚约束数的措施如图2（b ）所示，此时族别虚约束数为1。
（c ）因为此机构为平面机构，所以其公共约束数
因此，其自由度为：
如果将此机构视为
所以，族别虚约束数为的0族机构，则机构自由度为：
减少其族别虚约束数的措施如图2（c ）所示，此时族别虚约束数为1。