机械原理课后答案第9章docx.docx

1、机械原理课后答案第9章docx第9章作业9-1何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段$ 5、 一5、& 一3曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？8S 9- 1 E答 凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生 强烈的冲击;而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上,使构件产生的冲击。 s-v-a-6曲线见图。在图9中B, C处有刚性冲击，在0, A, D, E处有柔性冲击。 9-2何谓凸轮工作魔线的变尖现象和推杆运动的失真现彖?它对凸轮机构的工作有何影响? 如何加以避免？答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廉

2、线出现尖点的现象称为变尖现 象：凸轮的工作那线使推杆不能实现预期的运动规律的现彖件为失真现象。变尖的工作廓线 极易磨损，使推杆运动失真使推杆运动规律达不到设讣要求，因此应设法避免。变尖和失 真现象可通过增大凸轮的基圆半径减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。题9-1图93力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确左是否一样?为什么？答 力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确泄是不一样的因为在回程阶段对于力 封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F,而是推杆所受的封闭 力.其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之间的作用力不致 过大。也需限立较

3、大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问 题。许用压力角相对就小一些。9-4 一滚子推杆盘形凸轮机构，任使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？ 问是否可行?为什么？答 不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了.推杆的运动规律也势必发生变 化。9-5 一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置 的办法来改善，问是否可行?为什么？答 不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律.而原凸轮机构 推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的9-6 在图示机构中，哪个是正偏宜?哪个是负偏置?根据式(924)说明偏置方向对凸

4、轮机 构压力角有何影响？答 由凸轮的回转中心作推杆抽线的垂线.得垂足点，若凸轮在垂足点的 速度沿推杆的推程方向.刚凸轮机构为正偏宜.反之为负偏置*由此可知.在图 示机沟中，两个均为正偏宜。由可知.在其他条件不变的情况下。若为正偏置(c前取减号).由于推程时(ds/d )为正.式 中分子ds/d 6 -eds/d6o故压力角增大。负偏置时刚相反,即正偏置会使推程压 力角减小，回程压力角增大：负偏宜会使推程压力角增大，回程压力角减小。9-7试标出题96a图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过9(T后推杆 的位移：并标出题96b图推杆从图示位置升髙位移s时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。

5、 解 如图(a)所示，用直线连接圆盘凸轮圆心A和滚子中心B,则直线AB与推杆导路之间 所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角匚以A为圆心，AB为半径作圆，得凸轮的理论 娜线圆。连接A与凸轮的转动中心O并延长，交于凸轮的理论廊线于C点。以O为圆心.以 0C为半径作圆得凸轮的基圆。以O为圆心，以O点到推杆导路的距离0D为半径作圆得推 杆的偏距圆延长推杆导路线交基圆于G点，以直线连接OG。过0点作OG的垂线，交 基圆于E点。过E点在偏距圆的下侧作切线.切点为H点.交理论廓线于F点.则线段EF 的长即为凸轮从图示位豊转过90后推杆的位移So方法同前，在图(b)中分别作岀凸轮的理论廓线、基圆、推杆的偏距

6、圆匚延长推杆导路 线交基圆于G点，以直线连接0G。以O为圆心，以滚子中心升髙s后滚子的转动中心K 到O点的距禽OK为半径作圆狐，交理论廓线于F点。过F点作偏距圆的切线，交基圆于 E点，切点为H。则ZG0E为推杆从图示位宜升高位移s时.凸轮的转角，ZAFH为此时凸 轮机构的压力角。(a)(b)98在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位置逆时针转 过90。时，试用图解法标出：1)推杆在凸轮上的接触点：2)摆杆位移角的大小：3)凸轮机构的压力角。解 如图所示，以O为圆心，以O点到推杆转动中心A的距离AO为半径作圆，得推杆转 动中心反转位宜圆。过O点作OA的垂线，交推杆转动中

7、心反转位置圆于D点。以O、为圆心.以O、点到推杆圆弧圆心C的距离CO为半径作圆.得凸轮的理论廓线。以O为圆心，作圆内切于凸轮的理论廓线圆，得凸轮的基圆。以D为圆心，以AC为半径作圆狐，交凸轮的理论廓线于E点，交凸轮的圆于G点。 用直线连接EOJ交凸轮的实际廓线于F点，此即为推杆在凸轮上的接触点：而ZGDE 即为摆杆的位移角；过E点并垂直于DE的直线与直线EF间所夹的锐角即为此时凸轮机构 的压力角。9-9已知凸轮角速度为15rad/s,凸轮转角5=0150。时，推杆等速上升16mm; 5=150。1妙时推杆远休，3 = 180。300时推杆下降16mm：5 = 300。360。时推杆近休。试选

8、择合适的推杆推程运动规律，以实现其最大加速度值最小，并画出其运动线图。解 推杆在推程及回程段运动规律的位移方程为：(1)推程：s=h6 / 80 06W150。(2)回程：等加速段 s=h 2h 6 2 / 6 xo2 0W W60。等减速段 s=2h( V )2 / 62 60。W W120讣算各分点的位移值如表93：表 9.3总转角0。153()。45。607590105位移/mm01.63. 24.86.489.6)1.2总转角120135150165180195210225位移/mm12.814. 416161615.514IL 5总转角240255270285300315330345

9、位移mm84.520. 50000根据表93可作所求图如下图:9-10设汁一凸轮机构，凸轮转动一周时间为2 s。凸轮的推程运动角为60。，回程运动 角为150“近休止运动角为150o推杆的行程为15 m】m试选择合适的推杆升程和回程的 运动规律，使得其最大速度值最小，并画出运动线图。9-11试设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，滚子半径r, =10 mm,凸轮以等角 速度逆时针回转。凸轮转角120时，推杆等速上升20 mm： 6=120。180时，推杆 远休止：6=180270时，推杆等加速等减速下降20 mm； 6=270： 360时，推杆近休 止。要求推程的最大压力角Q。W30%试选取合适

10、的基圆半径，并绘制凸轮的廓线。问此 凸轮机构是否有缺陷，应如何补救。9 一 12试设计一个对心平底直动推杆盘形凸轮机构凸轮的轮娜曲线。设已知凸轮基圆 半径rn=30 mm,推杆平底与导轨的中心线垂直，凸轮顺时针方向等速转动 当凸轮转过 120lr推杆以余弦加速度运动上升20。，再转过150。时，推杆又以余弦加速度运动回到 原位，凸轮转过其余90。时，推杆静止不动。问这种凸轮机构压力角的变化规律如何?是否 也存在自锁问题?若有，应如何避免？解推杆在推程及回程运动规律的位移方程为(1)推程S=hl-cos(n ft/f)0)/2： 0WW120(2)回程.S=hl+cos( n S/5 0、)/2

11、 g W1 50计算各分点的位移值如表941：表 9.4总转角0。1530。4560759(：105位移/ mm00. 762.936. 171013：8317. 0719.24总转角120135150165180”195210225位移/mm2(19. 5118.0915.8813. 09106. 914. 12总转角240255270。285300315330345e位移/mm1.910.4900000根据表94可作所求图如下图:这种凸轮机构的压力角为一定值，它恒等于平底与导路所夹锐角的余角.与貝他因素 无关。这种凸轮机构也会是存在自锁问题，为了避免自锁在设计时应该在结构许可的条件 下，尽

12、可能取较大的推杆导路导轨的长度。并尽可能减小推gan 9的悬臂尺寸。9-13 一摆动滚子推杆盘形凸轮机构(参看图923),已知10A=60 mmrO=25 mm, 1AB=5O mm rr=8 mnio凸轮顺时针方向等速转动，要求当凸轮转过180时，推杆以余弦加速度运 动向上摆动25。；转过一周中的英余角度时，推杆以正弦加速度运动摆回到原位置。试以作 图法设计凸轮的工作廓线。解 推杆在推程及回程段运动规律的位移方程为推程：s=6 l-cos( n 6/6 o)/2 0W W180(2)回程：s=Pl-(5/6)十 sin(2n 6/6)/(2n) o6180计算各分点的位移值如表95：表 9.

13、5总转角/)015304560759010$位移/nim00. 431. 673. 666. 259. 2612.515.:总转角八)12013515()16518019521022：位移nun1& 752*1 3423. 3324.572524. 9024. 2822.:总转角/(a)2402552702853003153303心位移/ mrn20. 1116. 5712. 58.434.892. 270. 720.09-14试设计偏垃直动滚子推杆盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线和工作廓线。已知凸 轮轴宜于推杆轴线右侧，偏距e=20 mm,基圆半径门=50 mm,滚子半径r, =10 mm。凸

14、轮 以等角速度沿顺时针方向回转，在凸轮转过角占，：120。的过程中，推杆按正弦加速度运动 规律上升溉=50 mm：凸轮继续转过炙=30“时，推杆保持不动：其后，凸轮再回转角度如=60 时，推杆又按余弦加速度运动规律下降至起始位置：凸轮转过一周的其余角度时，推杆又静 止不动。解（1）汁算推杆的位移并对凸轮转角求导：当凸轮转角在/3过程中，推杆按正弦加速度运动规律上升h=50 mmo则s = h- sin() % X %当凸轮转角占在2n/3WW5“/6过程中，推杆远休。S=50 , 2n/3WW5n/6ds/d 6 =0, 2n/3W W5 兀 /6当凸轮转角在5n/6WW7Ji / 6过程中，

15、推杆又按余弦加速度运动规律下 降至起始位置。则5 = l + COS（-02 可得5n /6s = l + cos空弓二=斗1 + 心3(5 )=-/Lsin/Tk)6V(2| = -.3sin3(J-)5n/667n/6d6 2 q 2 6当凸轮转角在7“/6WW2n过程中，推杆近休。S=0 7n / 6W W2tids/d6=0 7兀 W2 兀(2)计算凸轮的理论廓线和实际廓线： i本题的计算简图如图3)所示。选取坐标系如图(b)所示，由图(b)可知，凸轮理 论廓线上B点(即滚子中心)的直角坐标为：x=(s+s)cos dx/d fi =(ds/d fi -e)cos (s()-s)sin

16、 6dx/ dssin 0 = yl(dx/dd)2+(dy/d3)2dy! dscos 0 = yl(dx/dd)2 +(dy/d3)2表 9,6O ow15a2DP43. 9324I.81Z39. 690 37. 576y20.10023. 92027,31.31034.960* 9 S3.33, 18（；31.08628. 889 /16. m22. S7?26. 21330. 009$160、165170一-y.1.52873. 7AO一 90. 664-85.533 V30.b9222.01212. 835 3.588一 5. 227/ X-83. 488-84.537一 83. 9

17、54-8L567-?7. 397Jry27.46721.58214.8927. 7390. 3889-15图示为一旅行用轻便剃须刀，图a为工作位宜，图b为正在收起的位置（整个刀 夹可以收入外壳中）。在刀夹上有两个推杆A、B,各有一个销A、B分别插入外壳里而 的两个内凸轮槽中。按图a所示箭头方向旋转旋钮套时（在旋钮套中部有两个长槽，推杆上 的销从中穿过，使两推杆只能在旋钮套中移动，而不能相对于旋钮套转动），刀夹一方而跟 着旋钮套旋转，并同时从外壳中逐渐伸出，再旋转至水平位登（工作位置）。按图b所示箭头 方向旋转旋钮套时，刀夹也一方而跟着旋钮套旋转，并先沿逆时针方向转过90。成垂直位垃, 再逐渐全

18、部缩回外壳中。要求设讣外壳中的两凸轮槽（展开图），使该剃须刀能完成上述动作, 设汁中所需各尺寸可从图中量取，全部动作在旋钮套转过2兀角的过程中完成。(3 解 由题意知。两推杆相差180。布置，所以它们各自对应的凸轮槽应为等 距线。当两销予都到达推杆B的最髙位置时推杆B不再升髙.而推軒A继续升 高，此段推杆B对应的凸轮槽应为水平的，而推杆A对应的凸轮槽不变。为了安 装方便.将推杆AB所对应的凸轮槽与端部连通*为了保证能同时将A.B推杆 以及旋钮套从外壳中取出.将凸轮槽适当向水平方向伸展。据此没il凸轮槽展 开图如图所示。图中.第1位宜为两推杆最下位宜时情况：第4位宜为推杆B不再上升而推 杆A继续上升的情况；第5位置为题图中的工作位置。第6, 7位置是装拆时的13表 9700。5。1015。200-5. 11610. 201-15.227一 20.1634544.77744. 10742. 99341.436120125*130135140-JC 51.962一 49. 466一47. 298-45.497一43 981y一 30.000一 33. 933-36.771-38. 744-40. 138 0 10 20(mm)njduiiJ比例尺