机械设计基础 第4版 习题答案 第1-5章

机械设计基础第4版自测题与习题答案（第1一5章）

第一章概论

（-）自测题

1-1机器与机构的主要区别是（C）

A.机器的运动较复杂

B.机器的结构较复杂

C.机器能完成有用的机械功或机械能

D.机器能变换运动形式

1-2下列五种实物：①车床；②游标卡尺；③洗衣机；④齿轮减速器；⑤机械式

表，其中（B）是机器。

A.①和②B.①和③C.①、②和③D.④和⑤

1-3下列实物：①台虎钳；②百分表；③水泵；④台钻；⑤牛头刨床工作

台升降装置，其中（B）是机构。

A.①、②和③B.①、②和⑤

C.①、②、③和④D.③、④和⑤

1-4下列实物：①螺钉；②起重吊钩；③螺母；④键；⑤缝纫机脚踏板，其中（C）

属于通用零件。

A.①、②和⑤B.①、②和④C.①、③和④D.①、④和⑤

1-5由于接触应力的反复作用，零件表面的金属呈小片状脱落下来而形成一些小

凹坑，这种现象称为点蚀。点蚀是（D）

A.疲劳破坏，属于体积强度

B.表面强度中的一种失效形式，属暂时性失效

C.表面挤压应力过大时零件表面被压溃的破坏形式,其设计准则又称接触强度

D.接触应力变化造成的疲劳破坏，无法修复使用

1-6刚度是零件在载荷作用下抵抗（B）的能力。

A.塑性变形B.弹性变形C.过载断裂D.过载变形

1-7脆性突然断裂必定发生在（B）。

A.脆性材料制成的零件B.过载情况下的脆性材料制成的零件

C.变应力下的塑性材料制成的零件D.所有塑性与脆性材料制成的零件

1-8含碳量及含合金元素越高的材料,其（C）。

A.焊接性能越好，锻造性能相对较差

B.焊接性能越差，锻造性能相对越好

C.焊接与锻造性能越差

D.焊接与锻造性能越好

1-9淬火是把零件加热到一定温度，保温一段时间后，将零件放入(A,B,C)

冷却的处理过程A.水B.油C.水基盐碱溶D.任何冷却液

10调质是(C)。

A.低温回火B.中温回火C.高温回火D.区别于回火的钢热处理形式

第二章平面机构的运动简图及自由度

自测题与习题

（-）自测题

2-1两构件构成运动副的主要特征是（D）。

A.两构件以点、线、面相接触

B.两构件能做相对运动

C.两构件相连接

D.两构件既连接又能做相对运动

2-2图2-17所示的运动副4限制两构件的相对运动为（C）。

A.相对转动B.沿接触点力切线方向的相对移动

C.沿接触点A法线方向的相对移动

D.相对转动和相对移动

2-3图2-18中，运动副A是高副的图是（D）.

A.aB.bC.cD.d

2-4下列可动连接：1）内燃机的曲轴与连杆的连接；2）缝纫机的针杆与机头的连

接；3）车床拖板与床面的连接；4）火车车轮与铁轨的接触。其中为高副的是（D）o

A.1）B.2）C.3）D.4）

2-5图2-19所示为电影放映机拉片机构示意图，其正确的机构运动示意图是图2-20

中的（C

A.aB.bC.cD.d

2∙6用比例尺必=0.002m∕mm所作的机构运动简图中，量得一构件的长度为

30mm,则该构件的实际长度/为（C）,

A./=15mmB./=15000mmC./=6OmmD./=6m

2-7图2-21所示为转动翼板式液压泵，构件1绕4轴等速转动时，通过构件2

带动翼板3绕。轴转动，该机构运动示意图是图2-22中的（D）.

2-8机构具有确定相对运动的条件是（D）.

A.F≥0B.N>4C.W≥lD.F=W>0

（注：F一机构的自由度；N—机构的构件数；W—原动件数）。

2-9图2-23所示四种机构运动示意图中，（B）是不正确的。

A.aB.bC.cD.d

2-10图2-24所示机构的自由度为（A）.

A.1B.2C.3D.0

2-11要使图2-25所示的机构具有确定的相对运动，需要的原动件数为（A）.

A.1个B.2个C.3个D.4个

2-12图2-26所示为汽车窗门的升降机构,自由度计算式正确的是(C).

A.∕7=3×7-2×8-3=2B.F=3×6-2×7-3=1

C.f=3×5-2×6-2=lD./7=3×6-2×6-3=3

2-13图2-27所示机构的自由度是(A)β

A.1B.2C.3D.4

2-14图2-28所示为轴承衬套压力机的机构运动示意图，该

机构中的虚约束数为(B)。

A.1B.2C.3D.4

2-15就图2-29所示机构判断，下列(A)的结论是正确的(导路I平行于导路∏)。

A.n=5,PL=6,PH=2,F=I

B.n=6,PL=8,PH=2,F=O

C.n=7,PL=8,PH=3,F=2

D,n=9,PL=12,PH=2,F=I

a)b)C)d)

图2-18题2--图

JJ"

「rr

匕修H

b)c)d)

图2-19题2-5图图2-20题2-5答案图

铲X

、a)b)

tɪ¢7

一」......1—、

7

77777777∖7777777Tc)d)

图2-21转动翼板式液压泵题2-7图图2-22机构不意图

图2-23题2-9图

图2-28题2-14图图2-2911-15图

（二）习题

2-16绘出图2-30所示家用缝纫机踏板机构的运动简图。

图2-30-16图解答参考：去彩色脚的形象，即为踏板

机构运动简图，用较链杆代偏心轮更简

2-17绘制图2-31所示各机构的机构示意图，并计算其自由度,

a）液压泵机构b）假肢膝关节机构c）冲床主机构

图2-310-17图

解答参考

b）假肢膝关节机构运动简图

l小2办2-1

LJW赤主权便逐石雨国

冲床机构运动简图

2-18图2-32所示为照相机光圈口径调节机构。1为调节圆盘绕圆盘中心转动;2为变

口径用遮光片（共5片，图中只示出1片）,2与1在A点较接。2上另有一销子B穿

过圆盘而嵌在固定的导槽C内。当转动圆盘时，靠导槽引导遮光片摆动。圆盘顺时针转动时,

光圈放大；反之，光圈缩小。试绘制该机构示意图并计算自由度。

参考解答

2-19指出图2-33所示各机构中的复合较链、局部自由度和虚约束，计算机构的自由度，并判

定它们是否具有确定的运动（标有箭头的构件为原动件）。

参考解答

图a）解：C,D两处滑块运动轨跳重合，为虚约束。只用一处（如去C处）。以1,

2,4可动构件和机架构成的曲柄滑块机构计算自由度,¢1]:F=3n-2PL-Ph=3×3-2×4-0=l,原

动件W=I=F,故机构运动确定。

图b）解：c处滚子3为局部自由度，则刚结滚子与杆1,右下凸轮与拨叉两处高副属于重

复约束，只计一处。于是：F=3n-2Pι-Ph=3×4-2×4-2=2,原动件W=2=F,故机构运动确定。

图C）解：B处滚子与偏心轮的运动副，滚子钱链产生的是局部自由度，刚结技链，计算自

由度：F=3n-2PL-Ph=3×4-2×5-l=l,原动件W=I=F,故机构运动确定。

图d）解：A,D两处滑块组相对于E的运动轨迹相同，一处的约束视为虚约束（属对称布

置），去之；A处：L,4,5构件形成复合较链，计2回转副；简化后的机构计算自由度

F=3n-2PL-Ph=3×5-2×7-0=l,原动件W=I=F,故机构运动确定。

图2-33题2-19图

2-20试绘制图2-34所示机构的机构示意图，并计算自由度，如结构上

有错误，请指出，并提出改进办法，画出正确的示意图，

参考解答

解：手动冲压机构

结构是否有不妥之处，请学习者独立思考。现根据题给出的示意图画出机构运动简图，并计算

*JW勾自由度：F=3n-2Pι-Ph=3χ4-2χ6-0=0,???原动件W=IWF,过约束？

提示：可在B处增加滑块，如改成下图所示,贝UF=3n-2P「Ph=3x5-2x7-0=l,摇杆为

在原动件。

机械设计基础第4版自测题与习题参考答案（第三章）

第三章平面连杆机构

（-）自测题

3-1四根杆长度不等的双曲柄机构，若主动曲柄做连续匀速转动，则从动曲柄将

做（C）.

A.匀速转动B.间歇转动C.周期变速转动D.往复摆动

3-2平行双曲柄机构，当主动曲柄做匀速转动时，从动曲柄将做（A）.

A.匀速转动B.间歇转动C.周期变速转动D.往复摆动

3-3当银链四杆机构各杆长度的关系为：IAB=IBC=IAD<ICD（力。为机架），则

该机构是（C）.

A.曲柄摇杆机构B.双曲柄机构C.双摇杆机构D.转动导杆机构

3-4图3-27所示机构的构件长度为：IBC=50mm,∕cd=35mm,IAD=40mm,

欲使该机构成为曲柄摇杆机构，则构件力8的长度（单位为：mm）不可

取的尺寸范围为（D）.

A.0<IAB≤2SB.45<∕4β≤50C.50≤4g≤55D.25<心<45

3-5图3-28所示为同步偏心多轴钻，它属于（C）,

A.曲柄摇杆机构B.双摇杆机构C.平行双曲柄机构D.转动导杆机构

图3-27题3-4图图3-28题3-5图

3-6有一对心曲柄滑块机构，曲柄长为100mm,则滑块的行程是（C）

A.50mmB.IOOmrnC.200mmD.400mm

3-7下述方法中，对改变摆动导杆机构导杆摆角有效的是（B）.

A.改变导杆长度B.改变曲柄长度C.改变机架长度D.改变曲柄转速

3-8欲改变曲柄摇杆机构摇杆摆角的大小，一般采用的方法是（A）,

A.改变曲柄长度B.改变连杆长度C.改变摇杆长度D.改变机架长度

3-9下列机构：1）对心曲柄滑块机构；2）偏置曲柄滑块机构；

3）平行双曲柄机构；4）摆动导杆机构；5）曲柄摇块机构，

当原动件均为曲柄时，具有急回运动特性的有（B,3个：2,4,5）.

A.2个B.3个C.4个D.5个

3-10有急回运动特性的平面连杆机构的行程速比系数K的取值范围是（B）.

A.K=1B.K>lC.K>lD.K<l

3-11图3-29所示摆动导杆机构，若=200mm,IAC=400mm,

则行程速比系数K是（C).

A.1.4B.3C.2D.5

3-12曲柄为原动件的曲柄摇杆机构在图3-30所示位置时，机构的压力角

为所标角中的（D）.

A.a1.B.a2C.a3D.a4

3-13图3-31所示位置机构的压力角是（B）.

A.aιB.a2C.a3D.α4

3-14图3-32所示位置机构的传动角为（D

A.0'B.30'C.60,D.90'

3-15当对心曲柄滑块机构的曲柄为原动件时，机构（C）。

A.有急回特性，有死点B.有急回特性，无死点

C.无急回特性，无死点

图3-29题3-11图图3-30题3-12图

图3-22题3-14图

（二）习题

3-16判断图3-33所示中各校链四杆机构的类型，并说明判定依据,

图3-33题3-16图

参考解答

解：a）由于Zmax+Zmin=45mm+20mm=65mm>L+L^=22mm+40mm=62mmz

无论以哪个构件为机架均无曲柄，故该机构为双摇杆机构，

b）由于2maχ+2min=35mm+15mm=5Omr∩<2+2"=32mm+20mm=52mm,且机

架AD为最短杆，故该机构为双曲柄机构.

+

C）由于Zma×Zmin=45mm+20mm=65mm<£+L"=40mm+40mm=80mm,机架

AD为最短杆AB的相邻杆，故该机构为曲柄摇杆机构，最短杆AB为曲柄。

d"max+∕min=4°mm+15mm=55mm</+/"=35mm+25mm=60mm,机架AD

为最短杆BC的对边杆，故该机构为双摇杆机构。

3-17图3-34所示的银链四杆机构ABCD中，AB长为a。欲使该机构成为曲柄

摇杆机构、双摇杆机构，a的取值范围分别为多少？

参考解答

解：

图3-34题3-17图

L若为曲柄摇杆机构，则∕maχ+∕minS∕'+J且机架相^杆为最短杆，贝何能做Ψ情况：UB可能是

ZminI或ZcDLrnm

(1)若/AB=Zmin,则Z∙AB+50≤45+40,有ZAB≤35mm,S.ZAB>O,故O<Z∙AB≤35mm;

(2)若LcD=Lmmi则又分两种情况：ZAB=C、L"或ZAB=Zmax

1)ZAB=A',则ZAD=Zma,,即50+40<ZAB+45,有iAB>45mm,且∕AB<50mm,故

45<ZAB<50mm

2)LAB=LmM,则2AB+40≤50+45,有∕AB≤55mm,且ZAB>50mm,故50<∕AB≤55mm

2.若机构为双摇杆机构则可能为两种情况：

(1)∕min+∕max4,且取与最短构件相对的构件为机架，图中与机架相对的构件为

ZBc=45mm≠Z.mi∏,将(1)排除。

(2)Zmin+Zmax>£'+£",则∕∆B可能是Zmin,Zmax或L∖L'∖

1)ZAB=Zmin,则/.AB+50>45+40,有ZAB>35mm,且ZAB<40,故35<ZAB<40；

2)ZAB=/max,则∕AB+40>50+45,有∕AB>55mm,且ZAB>50,故∕AB>55»

3)ZAB=Z,,则40+50>ZAB+45,有∕AB<45mm,且40<∕AB<50,故40<∕AB<45。

3-18图3-35所示的曲柄摇杆机构，曲柄AB为原动件，摇杆CD为从动件，

已知四杆长为LAB=0.5m,LBC=2m,LCD=3m,LAD=4mo用长度比例

尺PL=0.lm∕mm绘出机构运动简图、两个极位的位置图，量出极位夹

角θ值，计算行程速比系数K,并绘出最大压力角的机构位置图。

3-18图3-35所示的曲柄摇杆机构，曲柄AB为原动件，摇杆CD为从动件，

已知四杆长为LAB=0.5m,LBC=2m,LCD=3m,LAD=4m。用长度比例

尺PL=0.lm∕mm绘出机构运动简图、两个极位的位置图，量出极位夹

角θ值，计算行程速比系数K,并绘出最大压力角的机构位置图。

参考解答

解：根据长度比例尺，得出作图各杆件尺寸:LAB为5mm,LBC为20mm,LCD杆为

30mm,LAD为40mm。(提醒,由于按比例尺缩小的LAB只有5mm,作图时不易

控制误差，可以考虑增大长度比例尺PLɪ0.2m/mm)

(1)据给出尺寸做出机构曲柄LAB与连杆LBC连成一线的两个极限位置(实线为极位1,

虚线为极位2),量出NC2AC1的角度8

根据公式K=(180o+θ)/(180o-θ)计算结果，求得计算行程速比系数K

(2)据给出尺寸做出机构曲柄LAB与机架LAD连成一线的两个位置

ZBlCiD或为最小传动角Ymin

ZB2C2D的补角(锐角)Y'min也可能为最小传动角

比较,取较小的Y'为最小传动角Ymin

图3-35题3-18图（2）

3-19图3-36所示为偏置曲柄滑块机构，以曲柄为原动件，已知曲柄

AB长a=20mmz连杆BC长b-100mm,偏距e=5mm,1）试标出

图示位置的压力角2）该机构的最大压力角Imax应在什么位置？并求

出^ax（提示：如图加辅助线AD,找出夕与•的关系）；3）若以滑块

为主动件，试标出图示位置的压力角α2.

图3-36题3-19图（图解1）

参考解答

解：1）按题给定尺寸做△出曲柄摇杆机构的一般位置，从动件C处的压力角αι=αc

如图解1右下所示，滑块C的速度沿滑道，连杆BC为二力杆。

2)该机构的最大压力角”max应在曲柄与滑块导路垂直位置ABi,延长导路

交ABi延长线于E,直角三角形BiECi中，求解最大压力角amax

SinamaX=BlE/BiCi=(a+e)∕b=25∕IOo=O.25,杳三角函数表可得tfmax,≡S

3)若以滑块为主动件,如图解2.曲柄AB回转运动，速度VB的方向

3-20试用图解法设计一曲柄摇杆机构，已知摇杆长/°=IoOmm,最大摆角1=

45°,行程速比系数K=L25,机架长％。=115mm,

参考解答

解：求极位夹角θ=180°(K-l)∕(K+1)=180°(1.25-1)/(1.25+1)=20°

(1)试做图。据已知条件“已知摇杆长ICD=IOOmmz最大摆角夕=45。，机架长

IAD=115mm”，可做出极位夹角6,如图示。

现曲柄长a和连杆LBC未知，根据极位的定义，LAC2=a+LBC；LACl=LBC-a,

则有LAC2-LACI=2a,辅助作图求得a,求得a,即可确定较链B位置。

根据公式K=(180o+θ)/(180o-θ),可反求行程速比系数K

(2)可用解析法求得。的准确值：在AACiD中，已知LACI,LCID和LADS中，可求得N

CiAD;在AACzD中，已知LAC2,LC2D和LAD,可求得/CzAD;根据几何关系，

θ=zC1AD-zC2AD0

如(1)做图，可量得θ≈20。(作图有误差)，恰与拟题相符。

结论：①拟题可以K未知，用图解法求条件K；②也可以K已知，LAD未知，

用图解法确定A钱链，此时解题难度增加。指导教师和在上述两种情况中选择。

对于学习程度不高的学生群，可选①，学习程度高的学生群，可选②

题3-20图解

3-21试用图解法设计一偏置曲柄滑块机构，已知行程速比系数K=L4,滑块行

程”=50mm,偏距e=10mm,

参考解答

解：本题有一定难度，需要学生有扎实的几何知识。

求极位夹角θ=180°(K-I)/(K+1)=180°(1.4-1)/(1.4+1)=30°

题3-21附图1平面机构的极位

准备分析:

1）如图3-15a）曲柄摇杆机构的极位摇杆CiC皎链，极位I恰是A,B2,C2连

成一直线（LAC2=LAB2+LB2C2）位置，极位∏则是Bi,A,G连成一直线位置，有

LACI=LBICI-LABIO

如图3-15b）所示，观察可以发现：曲柄滑块机构，曲柄做逆时针回转，最左端

的滑块Ci位置（极位I）是在曲柄LABI与导路共线（设为水平）位置，曲柄继续回

转，滑块C右移，至曲柄钱链B2到达另一侧导路共线位置C2,此为极位II,曲柄再

继续逆时针回转，则滑块C又从C2往左移动，直至转到另一极位Clo距离C1C2为行

程H。

2）偏置曲柄滑块机构情况比较特殊,极位夹角θ大小除与曲柄、连杆尺寸相关，还

与偏距e有关，如题3-21附图2

a）一般e≡

b）极限位置

题3-21附图2偏置曲柄滑块机构

图解步骤：

1.作滑块两个极限位置CKC2；令CiC2=H（导程，50mm）

2.以CKC2为底作等腰三角形OCiC2,顶角为2θ（60°）;

3.以。为圆心，OCl为半径作辅助圆，圆上任一点与J、C2形成的圆周角均为θ；

4.作CiC2的平行线距离为偏心距e,与辅助圆交于A点（有两个交点，任取一点即

可，图中取左边一点)；

5.连接ACi、AC2,有NCIAC2=9,rfŋACi=BC-AB(b-a),AC2=BC+AB(b+a),

量取ACKAC2长度即可得曲柄a(LAB)连杆b(LBC)r的长度。

6.附图3为实际图解。

题3-21附图3偏置曲柄滑块机构

机械设计基础第4版自测题与习题参考答案（第四章）

第四章凸轮机构

（-）自测题

题4-1图4-26所示机构是（C）。

-A.曲柄摇杆机构B.摆动导杆机构

C.平底摆动从动件盘形凸轮D.平底摆动从动件圆柱凸轮机构

题4-2图4-27所示机构（当构件1上下往复运动时，构件2做左右往复

移动），属于（C）o

A.移动导杆机构B.移动从动件盘形凸轮机构

C.滚子移动从动件移动凸轮机构D.平面连杆机构

题4-3图4-28所示机构是（D）。

A.曲柄滑块机构B.偏心轮机构

C.滚子移动从动件凸轮机构D.平底移动从动件盘形凸轮

图4-26题4-1图图4-27题4-2图图4-28题4-3图

题4-4图4-29所示，如AB,CD以O为圆心的圆弧，此凸轮机构的推程运动角曷C）。

A.160oB.130oC.120oD.110°

题4-5若要盘状凸轮的从动件在某段时间内停止不动，对应的凸轮轮廓曲线应为（D）。

A.一段直线B.一段圆弧C.抛物线D.以凸轮转动中心为圆心的圆弧

题4-6图4-30所示凸轮轮廓是由分别以O及C）I为圆心的两段圆弧和另外两条直线

组成的。该凸轮机构从动件的运动过程属于（C）类型。

A.升一停一降一停B.升一停一降

C.升一降一停D.升一降

题4-7从动件的推程采用等速运动规律时，刚性冲击将发生在（D）。

A.推程的起始点B.推程的中点

C.推程的终点D.推程的始点和终点

题4-8当从动件做无停留区间的升降连续往复运动时，（D）冲击最小。

A.推程和回程均采用等速运动规律

B.推程和回程均采用等加速等减速运动规律

C.推程采用简谐运动规律，回程采用等加速等减速运动规律

D.推程和回程均采用简谐运动规律

题4-9某凸轮机构从动件用来控制刀具的进给运动，在切削阶段时，从动件宜采用（A）。

A.等速运动B.等加速等减速运动C.简谐运动D.其他运动

题4-10图4・31所示凸轮机构从动件的最大摆角是（C）β

A.13.84oB.24.70oC.33.74oD.49.64°

题4-11图4-32所示机构中，属空间凸轮机构的是（）。

A.aB.bC.cD.d

题4-12凸轮从动件与凸轮保持接触的形式也称之为"锁合"，由外力实现接触的锁

合称为力锁合，利用结构实现接触的锁合称为形锁合。图4-32中（）为

形锁合。

A.aB.bC.cD.d

题4-13在图4-32中,B）位置中的从动件压力角最小。

A.aB.bC.cD.d

题4-14如图4-32c所示圆柱凸轮的圆柱直径为d,基圆半径为rb则（D）。

A.Γb=0.5dB.Γb=dC.Γb=0D.Γb=∞

题4-15如图4-32所示，最不易引起从动件自锁的是（C）.

A.aB.bC.cD.d

图4-32题4-11,4-12,4-13,4-14,4-15图

（二）习题

参考解答

题4-16图4-33所示为一偏心圆凸轮机构，。为偏心圆的几何中心，偏心距

e=15mm,<√=60mm,试在图中标出：

1）该凸轮的基圆半径、从动件的最大位移h和推程运动角S0的值,

2）凸轮转过90。时从动件的位移s,

根据已知条件做出对心尖项偏心凸轮的初始位置A（最低点），

基圆半径HJ=。,A=e=d∕4=15mm

设凸轮顺时针回转，转过180。，自A到达A",以。1A"为半径，作圆弧，

交导路上方的B点，这是尖顶杆的最高点，

计丽知O'A"=d∕2+e=30+15=45mm,因O,B=O,A,,=45mm

,,,

1）则从动件最大位移h=AB,计算可知AB=OA-rb=45-15=30mm

,

2）凸轮从初始A回转90。到达A'点，其从动件位移s=0A'-rb,作图量

图4-33题4-16图解

题4-17图4-34所示为一滚子对心直动从动件盘形凸轮机构。试在图中画出该

凸轮机构的基圆、理论轮廓曲线、推程最大位移力和图示位置的凸轮机构

压力角。

题4-17参考解答

(1)设从动件滚子回转中心为B,以凸轮几何中心。为圆心，以OA

为半径作圆，该圆为滚子圆心运动轨迹，即理论轮廓曲线。

(2)设滚子与凸轮轮廓接触点为A,过A作凸轮几何中心圆的切线t-t,过A点作

切线的垂线，当是轮廓接触点的法线方向，根据力学知识，忽略摩擦力情况下，光滑接

触点的受力方向沿法线方向，标出受力FA,从动件运动的速度方向恒沿导路，标出速度

VA,如图标记，FA和VA所夹锐角即为接触点A处的压力角。

(3)过凸轮回转中心。”，作凸轮偏心圆的内切圆，切点为C”,该内切圆即为基

圆，标出其半径H,,过C”作切线，其法线交凸轮偏心圆于C'点,并与理论轮廓曲线圆

-

交于C点。由几何关系，推程最大位移h=OC-rb

图4-34题4-17图解

题4√L8标出图4-35所示各凸轮机构4位置的压力角心和再转过45。

图4-35题4-18图

题4-18参考解答

如图4-35题4-18图解（1）所示：要标出接触点A的压力角O（A,关键是要确定

从动杆A处的受力FA的方向和从动件速度VA的方向，对光滑接触（不计摩擦力）,FaA

的方向是A接触点的法线n-n方向,可由过A点作切线t-t并取其垂线为直n-n方向。

对图a）的对心尖顶从动件凸轮，其速度VA的方向必然沿导路方向，其受力FA的

方向法线n-n的方向恰与导路方向共线，故压力角αA=O°；

对图b）的偏置尖顶从动件凸轮，其速度VA的方向必仍沿导路方向，作图确定受

力方向（即法线n-n方向），标出压力角OCA,用量角器量取。

同理，对图C）的偏置滚子从动件在A点光滑接触，作辅助切线t-t,进而确定法

线n-n方向，标定压力角O（A,用量角器量取。

对图d）的摆动滚子从动件，其速度VA方向是摆杆滚子中心处摆动圆弧圆周切线

方向，受力FA方向如前面所述由作辅助切线作得法线n-n确定，标定压力角C（A,用量

角器量取。

转过45。的b）,c）,d）情况，可根据反转法原理，参照图4-35题4-18图

解（2）求作，此处略。

图4-35题4-18图解（1）

图4-35题4-18图解（2）

题419已知从动件的升程方=50mm,推程运动角δ°=150°,远停程角δs=

30。，回程运动角δ'0=120。，近停程角6's=60°,试绘制从动件的位移线图，

其运动规律如下：

1）以等加速等减速运动规律上升，以等速运动规律下降，

2）以简谐运动规律上升，以等加速等减速运动规律下降，

题4-19参考解答

解：1）情况的作图步骤，如图4-19图解所示。选取适当的比例尺μ∣（1:1）:

1.参考教材P51,图4-10等加速等减速运动规律线图作图步骤，等分δo∕2成若

干等分（此处为简化作图取E喈分，檎虻的分点1,2,3,4）,序管呈h/2对酒分成

脸（纵轴向等分点1,2,3,4）。

2.从初始原点O（A）蛾，辅端豁点，得Ol,02,03,04懒线，与第害舞

δ“2角位移等创威11',22',33',的交点为1,,2',3,,4'（为简化，纵图中

角位移等分纵线梃长）。

3.圆滑连接1',2',3',4',得等力魄位移曲线。

4.同理，在右上方1/4矩形框中，作图得等减速位移曲线。

5.远停程角δs=30。（CC'）,轮廓曲线当为圆弧，位移曲线为直线

6.在水平轴上取点D,作δ,0=120°,从C至D腌舒速g械律，故为斜直线段

,

CDo

7.凸轮转过360°,终点接触点为D',DD'为近停程角δ's=60。。

8.圆滑连接A、B、C、C'、D、D',则曲线ABCC'DD'为题意要求的位移

曲线。

题4-19图解1）

2）情况作图步骤：

1.参考图4-11简谐运动规律位移作图方法，以h为直径作辅助圆O，，推程运

动角δ0=150。，作推程位移曲线：

（1）等分辅助圆弧成若干等分（等分越多越准确），此处分6等分每等分30。角。将

推程凸轮转角位移δoti^分成6等分，作爵瓢横等分簸点1',2',3',4：5',6

设6'点为C,圆滑翦妾］23'4l5'6',是为睇®谐国飒律腐衅

2.作远停程角δs=30。位移曲线为直线段CD（凸轮廓为圆弧）。

3.作回程运动角δ'0=120。位移曲线，步骤与1）对应6。憧兄作图步骤忖方，D相当于题4-19

图解1）中的原点，作图如题4-19图解2）所示，得1,2'3'等点，圆滑连接，得等加

等减速运动规律的位移曲线。

4.近停程角8=60。处，与远停程δs情况相仿，得直线段'EFo

5.圆滑连接的A,B,C,D,E,E',F,是谓所求凸轮轮郭位移曲线。

题4-19图解2)

题4-20设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构,凸轮顺时针匀速转动，

基圆半径rb=40mm,从动件按题4-19中1)的运动规律运动，

题4-20参考解答

解：作图步骤：

1,选取适当的比例尺山(1:1),作出从动件的位移线图，如题4-20图解1)。

2.取与位移线图相同的比例，以O为圆心，以基圆rb=40mm为半径作基圆，按题

意要求，等分推程运动角δ0=150°成8等分，分别交基圆于1,2,3,4,5,

6,7,8,AO为始点。自基圆向外分别在题4-19图解1)中量取位移Sl=Il

,

',S2=22',S3=33',S4=44...S8=88',得轮廓上对应点AI,A2,A3,

A4,".Ag。

3.圆滑连接AOAIA2A3A4...Ag,是谓推程的轮廓曲线。

4.远停程角6s=30°,颊从动于0。故从8至9这T期轮廓曲线即为基圆。

5.回程运动角δo=120。，从动件运动规律为等速运动规律，其轮廓曲线为斜直线

段C'D,将题4-19图解1)中5'。=120°等分成4等分，弓I与位移S平行0辘助跳

等速运就规律位移曲线CD于9>,10,,11,,12,,13',14',见题4-20图解1),自

,,

基圆向外，量取位移S9=9-9,Si0=IO-IO,Sii=Il-Il',Sι2=12-12'o

-

由此得回程推程轮廓曲线的选定点A9(c),Aio,Au,Ai2,D,圆滑连接

AIoAIIA"D是谓回程轮廓曲线。

4.近停程角a=600,DD'睇仑廓曲线当为半径=ι⅛的圆眼

5.圆滑连接的推程，远停程，回程，近停程四段轮廓曲线，形成一个封闭的轮廓曲

线，如题4-20图解2),即为题意所求凸轮轮廓实际曲线。

题4-21若将题4-20改为滚子从动件，设已知滚子半径。=10mm,试设计其

凸轮的实际轮廓曲线，

解：作图步骤：

1,取题4-20图解2),在各等分的径线方向距离为/-τ=IOmm处为理论廓线点,如

果取更多的等分径线，将得到较为连续的理论廓线，如题4-21图解中的虚线。

2.以理论廓线为圆心，作滚子的系列圆，圆滑连接得系列圆的内、外包络

线，内包络线为实际廓线。则内、外包络线构成需要形封闭的滚子导槽。

题4-22设计一平底对心直动从动件盘形凸轮机构，凸轮逆时针匀速转动，

基圆半径Q=40mm,从动件按题4-19中2）的运动规律运动，试用

图解法绘制凸轮轮廓，并要求确定平底的尺寸，

题4-22参考解答

解：取定题4-19中2）的图解位移曲线图（题4-22图解a）,

题4-19图解2)a

题4-19图解2)b

本题作图步骤：

1.按教材4版P54图4-15所述：

1）作基圆，取始点A,在-3