第七章凸轮机构.docx

1、第七章凸轮机构第七章 凸轮机构 1、填充题1）凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置，加速度有突变，会产生柔性冲击。2）根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮。3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用 从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。4）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为 从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。5)为减小凸轮机构

2、的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的 正偏置 侧。6）凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中， 加速度 将发生突变，从而引起 柔性 冲击。7）当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角 增大基圆半径、改变偏置方向 。8)凸轮基圆半径是从 凸轮转动中心 到 理论廓线 的最短距离。 9）平底垂直于导路的直动杆盘形凸轮机构，其压力角等于 0 。 10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 等速运动 运动规律有刚性冲击； 等加速等减速、余弦加速度 运动规律有柔性冲击； 正弦加速度 运动规律无冲击。 11）凸轮机构推

3、杆运动规律的选择原则为 首先要满足机器的工作要求，同时还应使机器具有良好的动力特性和使所设计的凸轮便于加工。 12）设计滚子推杆盘形凸轮机构凸轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采取的措施是 适当增大基圆半径或适当减小滚子半径 。2、选择题及简答1）滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（） a)两条廓线相似 b)两条廓线相同 c)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2）何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？ 3）设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？4）

4、图1中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构，试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同。3、计算题1）如图2所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它有四段直线组成。要求：在题图上画出推杆的位移曲线、加速度曲线；判断哪几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置，凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。2）在图3（a）所示的直动滚子推杆盘形凸轮机构中，已知推程期的推杆运动规律线图如图3(b)、(c)所示。凸轮实际轮廓的最小半径为rmin=30mm,滚子半径为rr=12mm,偏距e=14mm。试求： （1）凸轮的基圆半径r0的值。（2）取长度比例尺l =1mm/mm,作图求解当

5、凸轮转角为90时，所对应的以下各项:凸轮理论廓线的对应点；确定实际廓线的对应点； 凸轮与推杆的速度瞬心位置；画出该位置所对应的压力角。 图33）在直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，图题4所示推杆的运动规律尚不完全，试在图上补全各段的s-，v-，a-曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。图44）图5中给出了某直动杆盘形凸轮机构的推杆的速度线图。要求：(1)定性地画出其加速度和位移线图；(2)说明此种运动规律的名称及特点（v,a的大小及冲击的性质）；(3)说明此种运动规律的适用场合。图55)用作图法作出一平底摆动推杆盘形凸轮机构的凸轮实际廓线，有关机构尺寸及推杆运动线图如图6所示。只需画出

6、凸轮转角180 范围内的轮廓线，不必写步骤，但需保留作图辅助线。图 66）欲设计一图题7所示直动杆盘形凸轮，要求在凸轮转角为0 90时，推杆以余弦加速度规律上升h=20mm,且取r0=25mm,e=10mm,r=5mm。试作：（1）选定凸轮转向1，并简要说明选定的原因；（2）用反转法绘出当凸轮转角=090时凸轮的工作廓线（画图的分度要求15）。（3）在图上标注出=45时轮廓的压力角。7）图8所示的两种凸轮机构均为偏心圆盘。圆心为O，半径为R=30mm,偏心距lOA=10mm,偏距e=10mm。试求：（1）这两种凸轮机构推杆的行程h和凸轮的基圆半径r0；（2）这两种凸轮机构的最大压力角max的数

7、值及发生的位置（均在图上标出）。8）如图9所示,已知一偏心圆盘R=40mm,滚子半径r=10mm,lOA=a=90mm,lAB=l=70mm,转轴O到圆盘中心C的距离lOC=20mm,圆盘逆时针转动。（1）标出凸轮机构在图示位置时的压力角，画出基圆，求基圆半径r0。（2）作出推杆由最下位置摆动到图示位置时，推杆摆过的角度及相应的凸轮转角。9) Figure 9 shows a cam and follower.Using graphical methods, find and scetch the equivalent fourbar linkage for the position of t

8、he cam and follower.Figure 910) Figure 9 shows a cam and follower. Using graphical methods, find the pressure angle at the position shown.11) Figure 10 shows a cam and follower.Using graphical methods, find and scetch the equivalent fourbar linkage for the position of the cam and follower.Figure 101

9、2) Figure 10 shows a cam and follower. Using graphical methods, find the pressure angle at the position shown.部分习题参考答案1、填充题1）凸轮机构从动件按余弦加速度规律运动时，在运动开始和终止的位置，加速度有突变，会产生柔性冲击。2）根据从动件凸轮廓线保持接触方法的不同，凸轮机构可分为力封闭和几何形状封闭两大类型。写出两种几何形状封闭的凸轮机构槽道凸轮和等径凸轮。3）为了使凸轮廓面与从动件底面始终保持接触，可以利用 从动件自身的重力 ， 弹簧力 ，或依靠凸轮上的 几何形状 来实现。4

10、）凸轮机构的主要优点为只要适当地设计出凸轮廓线，就可以是从动件可以各种预期的运动规律 。主要缺点为 从动件与凸轮之间是高副（点接触、线接触），易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合 。5)为减小凸轮机构的推程压力角，可将从动杆由对心改为偏置，正确的偏置方向是将从动杆偏在凸轮转动中心的 正偏置 侧。6）凸轮机构的从动件按等加速等减速运动规律运动，在运动过程中， 加速度 将发生突变，从而引起 柔性 冲击。7）当凸轮机构的最大压力角超过许用压力角时，可采取以下措施来减小压力角 增大基圆半径、改变偏置方向 。8)凸轮基圆半径是从 凸轮转动中心 到 理论廓线 的最短距离。 9）平底垂直于导路的直动杆盘

11、形凸轮机构，其压力角等于 0 。 10）在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中， 等速运动 运动规律有刚性冲击； 等加速等减速、余弦加速度 运动规律有柔性冲击； 正弦加速度 运动规律无冲击。 11）凸轮机构推杆运动规律的选择原则为 首先要满足机器的工作要求，同时还应使机器具有良好的动力特性和使所设计的凸轮便于加工。 12）设计滚子推杆盘形凸轮机构凸轮廓线时，若发现工作廓线有变尖现象时，则尺寸参数上应采取的措施是 适当增大基圆半径或适当减小滚子半径 。2、选择题及简答1）滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间的关系为（d） a)两条廓线相似 b)两条廓线相同 c)两条廓线之间的径向距离相等 d)

12、两条廓线之间的法向距离相等2）何谓凸轮机构的压力角？其在凸轮机构的设计中有何重要意义？一般是怎样处理的？ 推杆与凸轮接触点处所受正压力的方向(接触点处凸轮轮廓的法线方向)与从动杆上力作用点的速度方向所夹锐角称为压力角(pressure angle)。 凸轮机构的压力角与受力的关系由下图可以看出,凸轮对从动件的作用力F可以分解成两个分力,即沿着从动件运动方向的分力F和垂直于运动方向的分力F。只有前者是推动从动件克服载荷的有效分力,而后者将增大从动件与导路之间的滑动摩擦,它是一种有害分力。 压力角越大，则有害分力F越大，由F引起的摩擦阻力也越大，推动推杆越费劲,即凸轮机构在同样载荷G下所需的推动力

13、F将增大。 当增大到某一数值时，因F而引起的摩擦阻力将超过F，这时，无论凸轮给从动杆的推利多大，都不能推动从动杆，即机构发生自锁(self-locking)。 因此,从减小推力,避免自锁,使机构具有良好的受力状况来看,压力角应越小越好.3）设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，要减小推程压力角，可采用哪两种措施？措施1、将对心只动从动件改为偏置只动从动件措施2、增大凸轮基圆半径4）在图1中两图均为工作廓线为圆的偏心凸轮机构，试分别指出它们的理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同。左面凸轮的理论廓线是圆,右面凸轮的理论廓线是非圆.它们的运动规律不相同.3、计算题1）如右图2(a

14、)所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它有四段直线组成。要求：在题图上画出推杆的位移曲线、加速度曲线；判断哪几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置，凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。解：由图2(a)所示推杆的速度曲线可知： 在OA段内（0/2），因推杆的速度v=0，故此段为推杆的近休段，推杆的位移及加速度均为零，即s=0，a=0，如图2(b)及(c)所示。 在AD段内（/23/2），因v0,故为推杆的推程段。且在AB段内，因速度线图为上升的斜直线，故推杆先等加速上升，位移曲线为抛物线运动曲线，而加速度曲线为正的水平直线段；在BC段内，速度线图为水平直线段，故推杆继续等速

15、上升，位移线图为上升的斜直线，而加速度曲线为与轴重合的线段；在CD段内，速度线图为下降的斜直线，故推杆继续等减速上升，位移曲线为抛物线运动曲线，而加速度曲线为负的水平线段。作出推杆推程段的速度v及加速度a线图，如图2(b)及(c)所示。在DE段内（3/22），因v0,故为推杆的回程段，且速度曲线为水平线段，推杆作等速下降运动。其位移曲线为下降的斜直线，而加速度曲线为与轴重合，且在D和E处其及加速度分别为负无穷大和正无穷大，如图2(b)及(c)所示。 由推杆速度曲线（图2(b)）和加速度曲线（图2(c)知，在D及E处，与速度突变，且在相应的加速度线图上分别为负无穷大和正无穷大。故在凸轮机构D和E

16、处有刚性冲击。在加速度线图上A，B，C及D处有加速度值的有限突变，因此，在这几处凸轮机构有柔性冲击。 在F处有正的加速度值，故有惯性力，但既无速度突变，又无加速度突变，因此，F处无冲击存在。2）在图3（a）所示的直动滚子推杆盘形凸轮机构中，已知推程期的推杆运动规律线图如图3(b)、(c)所示。凸轮实际轮廓的最小半径为rmin=30mm,滚子半径为rr=12mm,偏距e=14mm。试求：（1）凸轮的基圆半径r0的值。（2）取长度比例尺l =2mm/mm,作图求解当凸轮转角为90时，所对应的以下各项:确定理论廓线的对应点；确定实际廓线的对应点；画出该位置所对应的压力角。凸轮与推杆的速度瞬心位置；解

17、：(1)凸轮的基圆半径为r0=rmin+rr=30+12=42mm。 (2)取长度比例尺l =2mm/mm,作原凸轮机构的位置图，如图3(a)所示，然后再求作当凸轮转过=90时对应的以下各项： 以O为圆心分别以偏距e和基圆半径r0为半径作偏距圆和基圆,再过实际廓线推程段的起始点B0作推杆的导路位置线B0K0与偏距圆相切，且与基圆交于点B0，即得推杆滚子中心的初始位置。 根据反转法原理，推杆由B0K0位置沿-方向反转=90角，可在基圆上确定出C点，过C点作偏距圆的切线CK即得推杆在此位置的导路位置线，在KC延长线上取BC=s=21.875mmm,求得B点，即为凸轮转过90时理论廓线上所求的对应点。 过B作凸轮理论廓线的法线nn，其与滚子的交点B，即为凸轮实际廓线上的对应点。 凸轮理论廓线B点的法线与过凸轮轴心O所作垂直于推杆导路方向线交于点P，即为凸轮与推杆的相对瞬心位置。 B点处凸轮廓线的法线nn与过B点的推杆导路方向线所夹的锐角即为所求的凸轮机构的压力角。