第三章_凸轮机构设计习题

1、第三章第三章 凸轮机构设计凸轮机构设计本章的主要内容本章的主要内容重点与难点重点与难点典型例题分析典型例题分析 自测试题自测试题 主要内容1. 1. 凸轮机构的类型选择凸轮机构的类型选择2. 2. 从动件常用运动规律设计从动件常用运动规律设计3. 3. 用作图法设计凸轮轮廓曲线用作图法设计凸轮轮廓曲线4. 4. 凸轮机构的压力角。凸轮机构的压力角。重点难点1.1.凸轮机构基本尺寸的确定。凸轮机构基本尺寸的确定。2.2.平面凸轮轮廓曲线的设计。平面凸轮轮廓曲线的设计。典型例题分析典型例题分析 例例3-1 图图3-1 所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实

2、际轮廓线为一圆，其圆心在机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点，点，半径半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示，凸轮转动方向如图所示，lOA=25mm，滚子半径，滚子半径rr=10mm，试，试1. 作出凸轮的理论轮廓线；作出凸轮的理论轮廓线；2. 作出凸轮的基圆，并标出其基圆半径作出凸轮的基圆，并标出其基圆半径rb；3. 求从动件的升程求从动件的升程h；4. 标出图示位置的压力角标出图示位置的压力角；5. 若凸轮的实际轮廓线不变而将滚子半径改为若凸轮的实际轮廓线不变而将滚子半径改为15mm ，从动，从动件的运动规律有无变化？件的运动规律有无变化？图图3-1解解： 1、滚子从动件盘形凸轮机

3、构的凸轮理论廓线、滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮理论廓线与实际廓线是两条法向等距的曲线，该法向距离与实际廓线是两条法向等距的曲线，该法向距离等于滚子半径等于滚子半径rr ，故理论廓线为半径为，故理论廓线为半径为40+10=50mm的圆，如图所示。的圆，如图所示。2、凸轮理论轮廓线的最小向径称为凸轮的基圆半、凸轮理论轮廓线的最小向径称为凸轮的基圆半径径rb，因此，连接偏心圆的圆心，因此，连接偏心圆的圆心A和凸轮转动中心和凸轮转动中心O，并延长使其与理论廓线相交于，并延长使其与理论廓线相交于C点，则点，则OC即即为凸轮的基圆半径为凸轮的基圆半径rb。由图可知：。由图可知：rb=lAC- lOA =4

4、0+10-25=25mm3、图示，图示，h=(lOA+R+rr)-rb=25+40+10-25= 50 mm4、凸轮机构的压力角是指、凸轮机构的压力角是指理论廓线理论廓线上滚子从动上滚子从动件接触点的法线件接触点的法线AB 与从动件上对应点速度方向与从动件上对应点速度方向OB之间所夹的锐角，如图所示。之间所夹的锐角，如图所示。5、当凸轮的实际廓线保持不变而将滚子半径、当凸轮的实际廓线保持不变而将滚子半径rr 由由10mm 增大至增大至15mm后，后，lAB将随之由将随之由50mm 增至增至55mm ，因此从动件，因此从动件3 的运动将随之变化；若希的运动将随之变化；若希望从动件望从动件3 的运

5、动规律保持不变，则应让理论廓的运动规律保持不变，则应让理论廓线保持不变，作该理论廓线的法向等距曲线并使线保持不变，作该理论廓线的法向等距曲线并使之距离等于之距离等于15mm 得到新的实际廓线。得到新的实际廓线。图（图（a）所示对心直动尖底从动件偏心圆盘凸轮机构，）所示对心直动尖底从动件偏心圆盘凸轮机构，O为凸轮几何合中心，为凸轮几何合中心，O1为凸为凸轮转动中心，直线轮转动中心，直线ACBD,O1O=OA/2，圆盘半径，圆盘半径R=OA=60mm。（1）根据图（）根据图（a）及上述条件确定基园半径）及上述条件确定基园半径r0，行程，行程h， C点压力角点压力角c和和D点接触时点接触时的压力角的

6、压力角D，位移，位移hD；（；（2）若偏心圆盘凸轮几何尺寸不变，仅将从动件由尖底改为）若偏心圆盘凸轮几何尺寸不变，仅将从动件由尖底改为滚子，见图（滚子，见图（b）,滚子半径滚子半径rT=10mm。试问，上述参数。试问，上述参数r0，h，c，和，和hD，D是否改是否改变？对于有改变的参数试分析其增大还是减小？变？对于有改变的参数试分析其增大还是减小？h c=0 DhDh c=0DhD基园基园r0增大；增大；行程行程h不变；不变；压力角压力角 C不变；不变； hD减小；减小； D减小。减小。ab自自 测测 试试 题题 一、一、 判断题（正确：判断题（正确：T，错误：，错误：F）1.凸轮机构是一种低

7、副机构凸轮机构是一种低副机构 。 2.凸轮机构中，凸轮基圆半径越大，说明从动件的凸轮机构中，凸轮基圆半径越大，说明从动件的位移越大位移越大 。 3.在运动规律一定时，凸轮的基圆越大，则从动件在运动规律一定时，凸轮的基圆越大，则从动件就越不容易发生自锁卡死就越不容易发生自锁卡死 。4.凸轮机构采用等加速等减速运动规律时，由于在凸轮机构采用等加速等减速运动规律时，由于在起始点加速度出现有限值的突然变化，因而产生惯起始点加速度出现有限值的突然变化，因而产生惯性力的突变，结果引起刚性冲击性力的突变，结果引起刚性冲击 。 答答 案案5.凸轮的基圆半径就是凸轮理论轮廓线上的最小曲凸轮的基圆半径就是凸轮理论

8、轮廓线上的最小曲率半径率半径 。 6.滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓的等距曲线，因此，实际轮廓上各点的向径就等于的等距曲线，因此，实际轮廓上各点的向径就等于理论轮廓上各点的向径减去滚子半径理论轮廓上各点的向径减去滚子半径 。 8.一般说来，在凸轮机构中，尖顶从动件可适应任一般说来，在凸轮机构中，尖顶从动件可适应任何运动规律而不致发生运动失真何运动规律而不致发生运动失真 。 7.当从动件采用等速运动规律时，则机构自始至终当从动件采用等速运动规律时，则机构自始至终工作平稳不会产生刚性冲击工作平稳不会产生刚性冲击 。 答答 案案9.平底移动从动件

9、盘形凸轮机构的压力角恒等于一平底移动从动件盘形凸轮机构的压力角恒等于一个常量个常量 。 10.为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹不能内凹 。 二、二、 填空题填空题1.凸轮机构是由凸轮机构是由_、_和和_三个基本三个基本构件组成构件组成 。2.按凸轮形状不同凸轮可分为按凸轮形状不同凸轮可分为_、_和和_ 。3.维持凸轮与从动件高副接触封闭的方法有维持凸轮与从动件高副接触封闭的方法有_ 和和_。 答答 案案4.位移曲线图是表示位移曲线图是表示_与与_之间关系的曲线。之间关系的曲线。当从动件为等速运动规律时，其位移曲线是一条当从动件为等速运

10、动规律时，其位移曲线是一条_线；若为等加速等减速运动规律时，其位移曲线；若为等加速等减速运动规律时，其位移曲线是一条线是一条_线。线。6.凸轮轮廓的形状是由凸轮轮廓的形状是由_决定的决定的 。5.在凸轮机构从动件的常用运动规律中，在凸轮机构从动件的常用运动规律中，_运运动规律有刚性冲击；动规律有刚性冲击；_运动规律有柔性冲击；运动规律有柔性冲击；_运动规律无冲击运动规律无冲击 。10.凸轮基圆半径越小，则凸轮机构的压力角越凸轮基圆半径越小，则凸轮机构的压力角越_， 而凸轮机构的尺寸越而凸轮机构的尺寸越_。 7.凸轮机构几种常用的从动件运动规律中，凸轮机构几种常用的从动件运动规律中，_只宜用于低

11、速情况；只宜用于低速情况；_宜用于中速但不宜用宜用于中速但不宜用于高速的情况；而于高速的情况；而_可在高速下应用可在高速下应用 。8.反转法绘制凸轮廓线是给反转法绘制凸轮廓线是给_加上一个与凸轮的加上一个与凸轮的角速度等值反向并绕凸轮轴心转动的角速度角速度等值反向并绕凸轮轴心转动的角速度。9.设计滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线时，若设计滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线时，若发现凸轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数上应采取发现凸轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数上应采取的措施是的措施是_或或_。答案答案2.与其它机构相比，凸轮机构最大的优点是与其它机构相比，凸轮机构最大的优点是 _。A.可实现各种预期

12、的运动规律可实现各种预期的运动规律 B. 便于润滑便于润滑 C. 制造方便易获得较高的精度制造方便易获得较高的精度 D. 从动件的行程可较大从动件的行程可较大3.凸轮机构中，若从动件按等速运动规律运动，则凸轮机构中，若从动件按等速运动规律运动，则最大加速度理论上为最大加速度理论上为_。A. amax= B. amax=0 C. amax=有限值有限值 D. amax=不定值不定值A. 惯性力难以平衡惯性力难以平衡 B. 点线接触易磨损点线接触易磨损 C. 设计较为复杂设计较为复杂 D. 不能实现间歇运动不能实现间歇运动1.与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是

13、_ 。三、三、 选择题选择题 答答 案案6.为了避免运动失真并减少接触应力和磨损，滚子半为了避免运动失真并减少接触应力和磨损，滚子半径径rr 和凸轮理论廓线上的最小曲率半径和凸轮理论廓线上的最小曲率半径min 应满足应满足_。A. rr min C. rr= min D.不一定不一定A. 增大基圆半径增大基圆半径 B. 改用滚子推杆改用滚子推杆C. 改变凸轮转向改变凸轮转向 D. 改为偏置直动尖顶推杆改为偏置直动尖顶推杆5.对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用过许用值时，可采用_措施解决措施解决。A. 等速等速 B. 等加速等减

14、速等加速等减速 C. 摆线摆线 D. 简谐简谐4.在凸轮机构中，下述在凸轮机构中，下述_运动规律既不会产生柔性运动规律既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。 答答 案案7.凸轮机构压力角对凸轮尺寸的影响反映在：如果凸轮机构压力角对凸轮尺寸的影响反映在：如果机构压力角减少其它参数不变时，基圆将机构压力角减少其它参数不变时，基圆将_。A. 增大增大 B. 减少减少 C. 不变不变 D. 不一定不一定 一段直线一段直线 B. 一段圆弧一段圆弧 C. 一段抛物线一段抛物线 D. 以凸轮转动中心为圆心的圆弧以凸轮转动中心为圆心的圆弧8.若要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停止不若要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停止不动，对应的凸轮轮廓应是动，对应的凸轮轮廓应是_。 答答 案案A.两条廓线相似两条廓线相似B.两条廓线相同两条廓线相同 C.两条廓线之间的径向距离相等两条廓线之间的径向距离相等 D.两条廓线之间的法向距离相等两条廓线之间