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风险题1、图1为单缸四冲程内燃机，其工作原理的描述可参考图2。该机器内含有三种机构：曲柄滑块机构、凸轮机构和齿轮机构。其中，由缸体4、活塞3、连杆2和曲轴1等组成曲柄滑块机构，用于实现移动到转动运动形式的转换。由凸轮5和推杆6组成凸轮机构，主要在于凸轮5利用其特定轮廓曲线使推杆6按指定规律作周期性的往复移动；齿轮1、9、5组成齿轮机构，其运动特点在于将高速转动变为低速转动。上述三种机构按照一定的时间顺序相互协调、协同工作，将燃气燃烧的热能转变为曲轴转动的机械能，从而使这台机器输出旋转运动和驱动力矩，成为能作有用功的机器。图1 内燃机单缸四冲程内燃机的工作原理如图2所示，当燃气在缸体内腔燃烧膨胀而推动活塞移动时，通过连杆带动曲轴绕其轴线转动。为使曲轴得到连续的转动，必须定时地送进燃气和排出废气，这是由缸体两侧的凸轮，通过推杆、摆杆，推动阀门杆，使其定时关闭和打开来实现的（进气和排气分别由两个阀门控制）。曲轴的转动通过齿轮传递给凸轮，再通过推杆和摆杆，使阀门的运动与活塞的移动位置保持某种配合关系。以上各个机件协同工作的结果，将燃气燃烧的热能转变为曲轴转动的机械能，从而使这台机器输出旋转运动和驱动力矩，成为能做有用功的机器，能使飞机飞行，也能使汽车行驶、船舶航行。图2 单缸四冲程内燃机的工作原理2、根据齿轮机构传递运动轴线的相对位置及齿轮的几何形状，可以将齿轮机构分为若干类型，见图3所示。a)直齿平行轴 b）斜齿平行轴 c)斜齿交叉轴c)人字齿平行轴 d）直齿锥齿轮相交轴 e)斜齿锥齿轮相交轴f)蜗轮蜗杆交叉轴 g）齿轮齿条机构图3齿轮机构的类型（实体模型）3、试计算图4所示某一汽车自动变速箱的传动比。满足以下条件：（1）倒车时，齿轮5固定；（2）低档位时齿轮1固定；（2）高速档位时齿轮1和6相互锁合。不过任何情况下，输入总是和齿轮9相连，输出总是与构件2相连。各个齿轮的齿数如下：z1=27，z3=15，z4=9，z5=57，z6= z7=32，z8=16，z9=8。图4 汽车自动变速箱4、平面定轴轮系的一个典型应用是用在汽车手动档变速装置中。如图5所示的机构为含有3个前行和1个倒车的变速传动机构。齿轮1与输入轴刚性连接，齿轮2、3、4、5与反向传动轴刚性连接，齿轮6有单独转轴用于倒车变速。通过转化器，输出端的齿轮8与输出轴相连。齿轮8可以分别与齿轮4、6相啮合，可以通过其左侧同步器，与齿轮7相联接，从而实现齿轮7与输出轴相连。注意：图5中的齿轮1右侧的同步器可实现离合作用；齿轮7与其转轴是空套连接；齿轮8与其转轴是花键连接；齿轮7和齿轮8之间有一同步器（类似离合器）。图6给出了4种不同档位下的机构位形图。松开离合器可完成不同档位转换。图6a）所示为倒车档位机构位形，这时齿轮1、2、5、6、8起作用，齿轮6为惰轮只改变方向。图6b）所示为空档位机构位形，这时虽然齿轮1与2、3与7相啮合，但由于齿轮7与输出轴脱开，因而此时并无运动输出。图6c）所示为一档位机构位形，这时齿轮8与4、1与2相啮合。图6d）所示为二档位机构位形，这时齿轮8不起作用而同步器起作用，齿轮1与2、3与7相啮合。图6e）所示为三档位机构位形，这时两个同步装置相耦合将输入和输出轴直接连接起来，反轴不起作用，无减速作用。图5 汽车手动档变速装置a) 倒车档 b) 空档c) 一档 d) 二档(e) 三档图6变速装置各档位示意图5、绘制图7所示的两个空间机械实体机构的运动示意图（无精确尺寸的比例要求）。a) 飞机起落架的收放机构b) 割草机割刀机构图7 两种空间实体机械机构6、现要设计一个可调两侧车轮距离的月球探测车，其主体机构拟采用如题图8所示的平面六边形机构ABCDEF。通过控制安装在铰链A、B、C、D、E、F处的若干电机来改变六边形的形状，达到调整2和5构件之间的距离（即两侧车轮的距离）的目的。请问，至少需要安装多少个电机才能使该六边形机构具有可控制的形状？为什么？仿真探测车运动和调整两侧车轮距离的过程。图8 一种月球探测车7、图9给出了两种平面八杆机构，试计算其自由度，并仿真验证。a） b）图9两种平面八杆机构8、若要求两齿轮作变传动比传动，这时，虽然仍满足齿廓啮合基本定律，但节点P不再是一个定点，而应按照传动比的变化规律在连心线上移动。此时节点在两轮运动平面的运动轨迹变成了两条非圆曲线（如图10所示的椭圆），这里称之为节线（pitch line）。图10椭圆齿轮9、周转轮系有多种类型，周转轮系的优选原则：一般情况下，应优先考虑选择转化轮系为负号机构的行星轮系。在满足传动比要求的前提下，还应兼顾考虑其估算效率、结构复杂程度、外廓尺寸和重量等因素。综合各因素后再