（1）按比例画出机构运动简图；
（2）构件1作匀速整周转动时，构件3是作整周转动还是摆动？用数学式证明。
====================答案==================== 答案部分，(卷面共有99题,999.0分,各大题标有题量和总分) 一、填空题(5小题,共9.0分) 1．(1.5分)[答案]
两个构件组成；两构件直接接触；两构件具有相当运动 2．(1分)[答案] 面；点、线；2；1 3．(2分)[答案]
自由度数目F?1，且原动件数目与自由度数相等 4．(2分)[答案]
3个或3个以上构件在一点处用铰链联接称为复合铰链；在机构中个别构件具有的不影响整体机构运动的自由度为局部自由度；在机构中不起实际约束作用的重复约束称为虚约束；在计算机构自由度时，由m个构件组成的复合铰链组成m-1个转动副；将产生局部自由度的构件焊接；将产生虚约束的构件及其引入的运动副去除。 5．(2分)[答案]
机构中产生虚约束的主要情况有以下几种：
（1）不同构件上的两点之间的距离始终保持恒定时，如果在这两点之间加上一个构件和两个转动副，则这个构件以及它引进的两个转动副为虚约束。
（2）如果两个构件在多处形成移动副，且这些移转动副的导路互相平行，则这些移动副，只有一个是真实的约束，其余都是虚约束。
（3）如果两个构件在多处形成转动副，且这些转动副的轴线重合，则这些转动副只有一个是真实的约束，其余都是虚约束。
（4）在输入构件和输出构件之间用多组完全相同的运动链来传递运动时，只有一组起独立传递运动的作用，其余各组通常为虚约束。 二、问答题(36小题,共212.0分) 1．(10分)[答案]
件
2．(10分)[答案]
1）曲柄机构：a. 有曲柄存在的条件。 见 图 (a) b.?min?[?]。
2） 凸轮机构：a.?max?[?]或r0?r0max 见 图 (b)
b.若采用平底从动件，应保证推杆长度，凸轮不能有凹廓（也可用尖底从动件）。 3）导杆机构：lAB?lAC时，有曲柄存在。 见 图 (c)
(a) (b) (c) 3．(5分)[答案]
必须满足传动比为常数，两轮的模数和压力角分别相等以及重合度大于1等条件。
4．(10分)[答案] 将比值
p?称为齿轮的模数。将其规定为标准值是为了给齿轮的设计计算、制造和检验等带
来方便。直齿圆柱齿轮的端面模数、斜齿圆柱齿轮的法面模数、圆锥齿轮的大端模数、蜗杆的轴面模数和蜗轮的端面模数为标准值。 5．(5分)[答案]
渐开线齿轮的基本参数有齿数、模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数。其中模数、压力、齿顶高系数和顶隙系数是有标准的。因为齿轮的各个基本尺寸完全取决于上述五个参数。 6．(6分)[答案]
渐开线的形状取决于基圆的大小。一对啮合的渐开线齿轮，应模数、压力角相同，若其齿数不同，则基圆的大小不同，故其齿廓渐开线形状不同。若两个齿轮，其分度圆珠笔及压力角相同，但模数不同，其齿廓的渐开线形状应相同。又若两上齿轮的模数和齿数均相同，但压力角不同，其齿廓渐开线形状将不相同。 7．(6分)[答案]
具有标准模数、标准压力角、标准齿顶高系数、顶隙系数，且分度圆上齿厚与齿槽宽相等的齿轮叫标准齿轮。两轮中心之间的距离正好等于两轮分度圆半径之和时的中心距即为标准中心距。一对标准齿轮的实际中心距a?略大于标准中心距a时，其传动比无变化，仍能继续正确啮合，但其顶隙增大，齿侧间隙增大，重合度减小。 8．(5分)[答案]
重合度的大小实质上表明同时参与啮合的轮齿对数的平均值的多少，影响重合度的主要参数有齿数、啮合角、齿顶圆压力角，而与齿轮的模数无关。 9．(6分)[答案]
齿廓的根切是指刀具的齿顶切入被加工轮齿的根部，将齿根的渐开线齿廓切去一部分的现象。当用展成法切齿时，刀具的齿顶圆超过了啮合极限点时就会发生根切现象。产生严重根切的轮齿，不仅消弱齿根的抗弯强度，而且将使齿轮传动的重合度降低。当被切齿轮的齿数小于zmin时，就会发生根切现象，因而，设计齿轮时一般要求小齿轮的齿数大于zmin。 10．(7分)[答案]
改变刀具与被切齿轮的相对位置，使刀具的分度线与其节线不再重合，用这种方法加工的齿轮称为变位齿轮。采用变位齿轮，不仅当其齿数z 斜齿轮传动时，其两轮齿面上的接触线为斜线，轮齿先由一端逐渐进入啮合，齿面上的接触线由短变第，然后又由长变短，逐渐地从轮齿的另一端脱离啮合，所以传动较为平稳，同时由于斜齿轮的轮齿是倾斜的，故在传动时同时啮合的轮齿对数较多，即其重合度较大，承载能力较高。斜齿轮的齿廓也是渐开线，但由于其轮齿的倾斜，其齿面成为一渐开线螺旋面，端面齿形和垂直于螺旋线方向的法面齿形是不同的，因而斜齿轮端面参数和法面参数也不相同，故模数和压力角也有法面和端面之分。在切制斜齿轮的轮齿时，进刀的方向一般是垂直于法面的，故其法面参数与刀具的参数相同，均为标准值。 12．(6分)[答案] 斜齿轮的螺旋角?增大，将会使传动产生的轴向力增大，对轴承工作不利。在设计时一般 取?为8?20?，因为?太大，有上述缺点，而太小又体现不出斜齿轮的优点。 13．(6分)[答案] 与斜齿轮法面齿形相当的假想的直齿圆柱齿轮称为斜齿轮；与锥齿轮大端齿形相当的假想的直齿圆柱齿轮称为锥齿轮的当量齿轮。提出当量齿轮的概念后，就可以将斜齿轮和圆锥齿轮的啮合传动问题，用当量齿轮来研究，即用直齿圆柱齿轮的方法来研究。 14．(6分)[答案] 为了限制加工蜗轮的滚刀数目，对蜗杆分度圆直径规定了标准系列。D1=mq，其中q为蜗杆直径系数。因此传动比i2?n1z2d2??。 n2z1d115．(6分)[答案] 推杆常用运动规律有：等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动（简谐运动）规律等。等速运动规律简单，但有刚性冲击，只适用于低速的场合；等加速等减速运动和余弦加速度运动规律，由于加速度仍有突变，引起较大的惯性力，但所产生的冲击较等速运动要小得多，为柔性冲击，这两种运动规律适合于中、低速场合。 16．(4分)[答案] 等速运动规律有刚性冲击，等加速等减速运动和余弦加速度运动规律有柔性冲击。 17．(6分)[答案] 设计滚子推杆盘形凸轮机构时，若??r则?a?0，实际廓线形成一尖点，极易磨损，这种现象称为凸轮机构的变尖现象。若??rr，则?a?0，此时将产生交叉的廓线，在制造时将被切去，致使推杆不能按预期的运动规律运动，这种现象称为失真现象。设计时应使 ?min?rr，即保证?a?0。 18．(6分)[答案] 在不考虑磨擦时，凸轮作用于推杆上的正压力方向与推杆上受力点的速度方向之间的夹角称为凸轮机构的压力角。在其他条件相同的情况下，当载荷一定时，压力角越大，则推动推杆所需的驱动力也越大，机构的效率也越低，因此，在设计凸轮机构时，应限制其最大压力角不得超过某一许用值。 19．(4分)[答案] 平底推杆凸轮机构的压力角始终为零，故这种凸轮机构不存在自锁问题。 20．(4分)[答案] 从受力的观点考虑，直动推杆的导轨长度l应大一些，而悬臂尺寸b小一些好。 21．(6分)[答案] 在机器的运转过程中，由于作用在机构上的驱动力和阻抗力矩作周期性的变化，故使机器主轴的速度发生周期性的波动，这种速度波动叫周期性速度波动。若等效力矩的变化是非周期性的，则机械运转的速度将出现非周期性的速度波动。如果对速度波动不加以调节，将导致运动副中产生附加的动压力，引起机械的振动，从而降低机械的寿命、机械效率和工作质量。周期性速度波动可以用加飞轮的办法加以调节；非周期性的速度波动一般用调速器来调节。 22．(6分)[答案] 机器运转的“平均转速”是指一个周期内等效构件转动速度的平均值。在实际工程中，常近似的用其算术平均值来计算。运转速度“不均匀系数”是指速度波动的幅度与平均值之比， 即???max??min。许用的[?]不是越小越好，要根据不同类型的机械提出不同的要求 ?m23．(5分)[答案] 机器安装了飞轮以后能减小速度波动的程序，但不能得到绝对匀速运转。飞轮不能用来调节周期性速度波动。欲减小机器的周期性速度波动，转动惯量相同的飞轮应安装在机器的高速轴上。 24．(5分)[答案] 飞轮设计的基本问题是确定飞轮的转动惯量。最大盈亏功即为驱动功与阻抗功之差的最大值，一般为等效力矩图中盈功或亏功的最大值。 25．(5分)[答案] 构件在回转过程中产生的不平衡惯性力，不仅会在运动副中引起附加的动载荷，从而增大运动副中的磨擦和构件中的内应力，降低机械效率和使用寿命，而且还会使机械产生振动，降低其工作精度和可靠性，甚至在寿命期内遭到破坏，因而必须对回转构件进行平衡。 26．(7分)[答案] 刚性转子平衡时，如果只要求其惯性力达到平衡，则称之为静平衡；如果不仅要求其惯性力达到平衡，而且还要求由惯性力引起的力偶矩也达到平衡，则称之为动平衡。转子静平衡的条件是：分布在该转子回转平面内的各个偏心质量的质径积的矢量和为零，即： mbrb??m1r1?0。转子动平衡的条件是：各偏心质量所产生的离心惯性力矢量和以及这 些惯性力所构成的惯性力偶矩之矢量和都必须为零，即： ?P?0,?M?0。 27．(5分)[答案] 不一定。因为只进行静平衡，但各偏心质量所产生的离心惯性力不在同一回转平面内，因而将形成惯性力偶矩，所以仍然要在支承中引起附加的动载荷和机械振动。 28．(5分)[答案] 经过平衡以后的回转构件，当其运转速度发生波动时仍有动载荷产生。因为速度波动会导致在运动副中产生附加的动压力，引起机械的振动。 29．(6分)[答案] 经过平衡的转子，由于试验设备和测试技术不可能绝对准确，所以还只是相对平衡，也就是说，还会有一些残存的不平衡。而要减小这些残存的不平衡，就需要采用更精密的试验设备、更先进的测试装置和更高的平衡技术，因而也就要付出更高的平衡费用。所以根据转子的工作要求确定其合适的平衡精度是十分必要的，故工程上就要规定许用不平衡量。 30．(4分)[答案] 不能 31．(5分)[答案] 平面四杆机构的基本形式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构和双摇杆机构。其演化形式有：1）通过改变构件的形状和相对尺寸而演化成的四杆机构；2）通过改变运动副的尺寸而演化成的四杆机构；3）通过选用不同构件为机架而演化成的四杆机构。 32．(5分)[答案] 能相对于机架作整周回转的连架杆称为曲柄。四杆机构具有曲柄的条件是：1）最短杆与最长杆的长度之和必须小于或等于其余两杆的长度之和；2）连架杆和机架中必须有一杆为最短杆。曲柄不一定就是最短杆。 33．(6分)[答案]