1、第九章凸輪機構(gòu)及其設(shè)計1什么是凸輪的理論輪廓曲線、實際輪廓曲線？兩者之間有什么關(guān) 系？2在凸輪機構(gòu)設(shè)計中有哪幾種常用的從動件運動規(guī)律？這些運動規(guī) 律各有什么特點以及適用場合？在選擇從動件運動規(guī)律時應(yīng)考慮哪 些主要因素？3發(fā)生剛性沖擊的凸輪機構(gòu)，具運動線圖上有什么特征？如發(fā)生柔性沖擊時又有什么特征？4用反轉(zhuǎn)法設(shè)計盤形凸輪的廓線時，應(yīng)注意哪些問題？移動從動件盤 形凸輪機構(gòu)和擺動從動件盤形凸輪機構(gòu)的設(shè)計方法各有什么特點？5何謂凸輪機構(gòu)的“失真”現(xiàn)象？失真現(xiàn)象在什么情況下發(fā)生？如何避免失真現(xiàn)象的發(fā)生？6 一凸輪機構(gòu)滾子從動件已損壞，要調(diào)換一個新的滾子從動件，但沒 有與原尺寸相同的滾子。試問用該不同尺寸

2、的滾子行嗎？為什么？7何謂凸輪機構(gòu)的壓力角？其在凸輪機構(gòu)的設(shè)計中有何重要意義？一般是怎樣處理的？8設(shè)計直動推桿盤形凸輪機構(gòu)時，在推桿運動規(guī)律不變的條件下，要 減小推程壓力角，可采用哪兩種措施？9圖中兩圖均為工作廓線為圓的偏心凸輪機構(gòu)，試分別指出它們的理論廓馥養(yǎng)線是圓還是非圓，運動規(guī)律是否相同。r左面凸輪的理論廓線是圓，右面凸輪的理論廓線是非圓.它們的運動規(guī)律不相同 /10凸輪機構(gòu)從動件按余弦加速度規(guī)律： y 1區(qū);7運動時，在運動開始和終止的位置，加速度有突變,會產(chǎn)生柔性沖擊。ii根據(jù)從動件凸輪廓線保持接觸方法的不同，凸輪機構(gòu)可分為力封閉和幾何形狀封閉兩大類型。寫出兩種幾何形狀封閉的凸輪機構(gòu)槽

3、道 凸輪和等徑凸輪。12為了使凸輪廓面與從動件底面始終保持接觸，可以利用從動件自身的重力，彈簧力，或依靠凸輪上的 幾何形狀 來實現(xiàn)。13凸輪機構(gòu)的主要優(yōu)點為只要適當(dāng)?shù)卦O(shè)計出凸輪廓線，就可以是從動件可以各種預(yù)期的運動規(guī)律。主要缺點為從動件與凸輪之間是高 副（點接觸、線接觸），易磨損，所以凸輪機構(gòu)多用在傳力不大的場14為減小凸輪機構(gòu)的推程壓力角，可將從動桿由對心改為偏置，正確的偏置方向是將從動桿偏在凸輪轉(zhuǎn)動中心的正偏置 側(cè)。15凸輪機構(gòu)的從動件按等加速等減速運動規(guī)律運丞石1為過程中， 加速度 將發(fā)生突變,從而引起 柔性 沖擊。16當(dāng)凸輪機構(gòu)的最大壓力角超過許用壓力角時,可采取以下措施來 減小壓力角

4、 增大基圓半徑、改變偏置方向 。17凸輪基圓半徑是從 凸輪轉(zhuǎn)動中心 到 理論廓線 的最短距離。18平底垂直于導(dǎo)路的直動桿盤形凸輪機構(gòu)，其壓力角等于 _0_o19在凸輪機構(gòu)推桿的四種常用運動規(guī)律中，等速運動 運麗律有剛性沖擊； 等加速等減速、余弦加速度 運動規(guī)律有柔性沖擊;正弦加速度運動規(guī)律無沖擊。20凸輪機構(gòu)推桿運動規(guī)律的選擇原則為 首先要滿足機器的工作要求，同時還應(yīng)使機器具有良好的動力特性和使所設(shè)計的凸輪便于加21設(shè)計滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)凸輪廓線時，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖 現(xiàn)象時，則尺寸參數(shù)上應(yīng)采取的措施是適當(dāng)增大基圓半徑或適當(dāng)減小滾子半徑。22滾子從動件盤形凸輪的理論廓線和實際廓線之間的關(guān)系

5、為（da）兩條廓線相似b）兩條廓線相同c）兩條廓線之間的徑向距離相等d）兩條廓線之間的法向距離相等23凸輪常用運動規(guī)律中，擺線運動（正弦加速度運動）運動規(guī)律既 不會產(chǎn)生柔性沖擊也不會產(chǎn)生剛性沖擊，可用于高速場合。24滾子推桿盤形凸輪的基圓半徑是從凸輪回轉(zhuǎn)中心到凸輪理論廓線 的最短距離。25平底垂直于導(dǎo)路的直動推桿盤形凸輪機構(gòu)中，其壓力角等于）I 二26凸輪的輪廓曲線取決于從動件的運動規(guī)律。27平底從動件盤形凸輪機構(gòu)中基圓半徑應(yīng)由凸輪廓線全部外凸條件來確定。28設(shè)計滾子推桿盤形凸輪機構(gòu)時，若發(fā)現(xiàn)工作廓線有變尖現(xiàn)象，則 在尺寸參數(shù)改變上應(yīng)采用的措施是增加基圓半徑，減小滾子半徑。29在設(shè)計直動滾子推

6、桿盤形凸輪機構(gòu)的工作廓線時發(fā)現(xiàn)壓力角超過 了許用值，且廓線出現(xiàn)變尖現(xiàn)象，此時應(yīng)采用的措施是增加基圓半徑。30設(shè)計凸輪機構(gòu)時，若量得其中某點的壓力角超過許用值，可以用 增大基圓半徑,采用合理的偏置方位使壓力角減小。31試在圖示凸輪機構(gòu)中，（1）標(biāo)出從動件與 凸輪從接觸點C到接 觸點D時，該凸輪轉(zhuǎn) 過的轉(zhuǎn)角中；（2）標(biāo)出 從動件與凸輪在D點 接觸時的壓力角 （3） 標(biāo)出在D點接觸時的 從動件的位移s。解：邛如圖示。口如圖示。 如圖示。解：（1）加速度曲線見下圖。co32凸輪機構(gòu)中，已知從動件的速 度曲線如圖所示，它由4段直線 組成。試求：（1）示意畫出從動 件的加速度曲線；（2）判斷哪幾 個位置有

7、沖擊存在，是柔性沖擊 還是剛性沖擊；（3）在圖上的F 位置時，凸輪機構(gòu)中有無慣性力 作用？有無沖擊存在。（2）在A, B處有剛性沖擊。在C, D, E處有柔性沖擊。（3）在F位置時有慣性力存在，但無沖擊。33圖為偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構(gòu)，凸輪 廓線為漸開線，漸開線的基圓半徑 0=40mm, 凸輪以=20rad/s逆時針旋轉(zhuǎn)。試求：（1 ）在 B點接觸時推桿的速度丫 b； （2）推桿的運動規(guī) 律（推程）；（3 ）凸輪機構(gòu)在 B點接觸時的壓 力角；（4 ）試分析該凸輪機構(gòu)在推程開始時有 無沖擊？是哪種沖擊？解：(1)由漸開線的性質(zhì)可知，導(dǎo)路的方向線即為漸開線在 B點的法線；又由三心定理可知，導(dǎo)

8、路方向線與基圓的切點即為凸輪與推桿的瞬心，所以，推桿的速度為Ub=Q。(方向朝上)(2)假設(shè)推桿與凸輪在A點接觸時凸輪的轉(zhuǎn)角6為零，則推桿的6 v運動規(guī)律為s=：t=y0g=(3)因為導(dǎo)路方向線與接觸點的公法線重合，所以壓力角 ： 二0：有沖擊，是剛性沖擊。解：將基34已知偏置式滾子推桿盤形凸 輪機構(gòu)，試用圖解法求出推桿的 運動規(guī)律s-5曲線(要求清楚標(biāo) 明坐標(biāo)(s-5)與凸輪上詳細對 應(yīng)點號位置，可不必寫步驟)。曲線如圖所示。35圖示的凸輪機構(gòu)，其凸輪廓線的AB段是以C為圓心的一段圓弧 (1 )寫出基圓半徑 幾的表達式；(2)在圖中標(biāo)出圖示位置時凸輪 的轉(zhuǎn)角a、推桿位移s、機構(gòu)的壓力角&。=

9、R 十-；解：（1）基圓半徑（2）圖示位置時凸輪的轉(zhuǎn)角6、推桿位移s、機構(gòu)的壓力角口如圖所示36在圖示對心直動滾子從動件盤形凸輪機構(gòu)中， 凸輪的實際廓線為一個圓，圓心在 A點，其半 徑R=40mm,凸輪繞軸心線O逆時針方向轉(zhuǎn)動， 10A =25 mm,滾子半徑 rr=10mm,試問：（1） 該凸輪的理論廓線為何種廓線？ （ 2）基圓半徑 r。為多少？ （ 3）從動件的行程h為多少？ （4） 推程中的最大壓力角為多少？ （ 5）若把滾子半 徑改為rr=15mm,從動件的運動規(guī)律有無變化？ 為什么？解：（1）理論廓線是以A為圓心，R+rr=50 mm為半徑的圓r0 二(R - 1oa ) rr =

10、 25 mmh = 21 oa = 50 mm1oa R rrsin 二 sin :sinLoaR rr平=90叩寸，a最大,二 m a 尸 a r c s J*01 ) = 3 0（5）袞子半徑變化時，從動件之運動規(guī)律發(fā)生變化。這是因為高副低代后形成的機構(gòu)中的連桿長1ba發(fā)生改變的緣故。37圖示的凸輪機構(gòu)，設(shè)凸輪逆時針轉(zhuǎn)動。要求：（1 ）畫出凸輪的基圓半徑，在圖示位置時推桿的位移 s,凸輪轉(zhuǎn)角6 （設(shè)推桿開始上升時6=0，)，以及傳動角(2)已知推桿的 運動規(guī)律為：s = s(6), u=u(6), a = a(6), 寫出凸輪廓線的方程。解：(1)基圓半徑，在圖示位置時推桿的位移s,凸輪轉(zhuǎn)

11、角6以及傳動角不如圖所示。(2)建立直角坐標(biāo)系，由順心法可知P為凸輪與推桿的瞬心，而且OP =ds/d6。由圖可知B點的坐標(biāo)為x =(r0 s)sin 4 ds d、)cos、y =(r0 s)cos、-(ds d、)sin、_ d s _ d s d _s又由于“一瓦一彳一td-nid , 而s=s(S), u=u，所以，凸輪廓線的方程為x =（r0 s）sin 4 二（、）；）cos、y = （r0 s）cos、一（ （、）, 1 ）sin、38在圖示對心直動平底從動件盤形凸輪機 構(gòu)中，凸輪為一偏心圓盤，其半徑R=50 mm, 圓心O與其轉(zhuǎn)動中心A之間的距離 OA=30mm,。= 90 ；

12、凸輪以等角速度 3順時 針方向轉(zhuǎn)動。試求：(1)從動件的位移方程；(2)當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)速n1=240r/min時，求從動件 的最大位移、最大速度和最大加速度。解：(1)該機構(gòu)的高副低 代機構(gòu)如圖所示, 從而可寫出從動件的位移方程：s=OA(1-cos ) =30 (1-cos )式中，中為凸輪的轉(zhuǎn)角，推程開始時dsv = = 30s i n ，1(2) smax =60mm dt2 二 n1二 240. max =30 1 -30 30 60-753.9830md2a = = 30 ,1m/s dtcos2amax = 301= 30(二 ni302二 240 2)=30 (-) =18949.64

13、, 230mm/s239設(shè)計一偏置直動尖頂從動件盤形凸輪機 構(gòu)。設(shè)凸輪的基圓半徑為r。，且以等角速度 仍逆時針方向轉(zhuǎn)動。從動件偏距為 e,且在 推程中作等速運動。推程運動角為 匕 行程 為h。求：（1）寫出推程段的凸輪廓線的直 角坐標(biāo)方程，并在圖上畫出坐標(biāo)系；（2）分 析推程中最小傳動角的位置；（3）如果最小 傳動角小于許用值，說明可采取的改進措 施。解：（1）建立圖示坐標(biāo)系并列出推程段凸輪廓線方程。Xb ： cos平JbJsin 中sin 中Xb Icos?Hb 1-er2 e2 +sY)B整理后，可有Xb :-ecos : . r02 -e2s( ) sin :yB : esin ; .

14、r02 e2s( ) cos :（2）找出hin位置tg：e ds dehr。2 -e2s( ), r。2 - e2h :當(dāng)中0時，3最大，e h/m a=xa r c ；t2g 2),0 -eds d；方hnmmin - 90 - max（3）可采取措施有如下幾項:1）增大基圓半徑;2）改變從動件的偏置方向，即把從動件導(dǎo)路置于凸輪回轉(zhuǎn)中心的右側(cè)。40已知凸輪逆時針方向轉(zhuǎn)動，其運動線ds _：圖d中 如圖示。要求：（1）求解回程ds段d邛的值；（2）若推程段許用壓力角 網(wǎng)為30工推導(dǎo)出最小基圓半徑和導(dǎo)路 偏距之間的關(guān)系式。dsh20(1) d i mm , h=20-20二 mmds不回程時，

15、h_ 二 20二4， 冗-40mm20 - e 22二(s) etg 30_ js d - e 2 . 2r0min - . (- s) e,tg ： maxT41設(shè)2d stods h dShdS2dT;求證：（1）類速度d* * dT ； （2）類加速度（式中t為時間，s為位移，h為行程，to為從動件完成一個推程所用時間，6為推程 運動角，中為凸輪轉(zhuǎn)角，凸輪以等h dS hdshtov dsdT解：（1）dtt0H/dS、 d(dT) hdT 一陪v)t。2d =a_at022d2s d :h d2S 2 dT2 42在圖示機構(gòu)中，凸輪機構(gòu)滾子從動件的B點較接于連桿4,推動構(gòu)件5往復(fù)運 動。當(dāng)凸輪等角速度逆時針方向轉(zhuǎn)動 時，構(gòu)件5實現(xiàn)如下運動規(guī)律：凸輪轉(zhuǎn)角中=0/90等加速等減速上升30mm;中=90= 120工停止不動。已知連桿長Lbc =72mm,凸輪理論廓線基圓半徑 =25mm,構(gòu)件2, 5的中心 線間夾角為30,試用圖解法設(shè)計凸輪廓 線。注：要求保留全部作圖線，取滾子半徑 rr=5mm。解：（1）畫出構(gòu)件5的位移線圖s-%并確定C點一系列 位置；（2）找出