2025年凸輪設計試題及答案本文借鑒了近年相關經(jīng)典試題創(chuàng)作而成，力求幫助考生深入理解測試題型，掌握答題技巧，提升應試能力。---2025年凸輪設計試題一、選擇題（每題2分，共20分）1.在凸輪機構(gòu)設計中，若要求從動件實現(xiàn)停歇運動，通常采用哪種類型的凸輪輪廓？A.盤形凸輪B.移動凸輪C.圓柱凸輪D.球面凸輪2.凸輪機構(gòu)的壓力角是指凸輪輪廓上某點的切線與從動件運動方向之間的夾角，其大小直接影響機構(gòu)的：A.效率B.承載能力C.運動平穩(wěn)性D.結(jié)構(gòu)復雜度3.當凸輪機構(gòu)采用等速運動規(guī)律時，從動件在行程中的速度曲線是：A.線性變化的B.指數(shù)變化的C.正弦變化的D.余弦變化的4.凸輪機構(gòu)中，若從動件行程較大，為避免剛性沖擊，通常采用：A.等速運動規(guī)律B.等加速度運動規(guī)律C.簡諧運動規(guī)律D.擺線運動規(guī)律5.凸輪輪廓設計時，若發(fā)現(xiàn)壓力角過大，可能需要采取的措施是：A.增大凸輪半徑B.減小凸輪半徑C.改變從動件導路位置D.以上皆可6.在凸輪機構(gòu)中，若從動件采用滾子接觸，其主要優(yōu)點是：A.減小摩擦B.提高承載能力C.減小磨損D.以上皆可7.凸輪機構(gòu)的基圓是指：A.凸輪輪廓的最小半徑圓B.凸輪輪廓的最大半徑圓C.從動件的運動軌跡D.凸輪的旋轉(zhuǎn)中心8.凸輪機構(gòu)設計中，若要求從動件實現(xiàn)往復擺動，應選擇哪種類型的凸輪機構(gòu)？A.直動從動件凸輪機構(gòu)B.擺動從動件凸輪機構(gòu)C.多連桿凸輪機構(gòu)D.齒輪凸輪機構(gòu)9.凸輪機構(gòu)中，若從動件行程較小，為提高運動平穩(wěn)性，通常采用：A.等速運動規(guī)律B.簡諧運動規(guī)律C.擺線運動規(guī)律D.等加速度運動規(guī)律10.凸輪輪廓設計時，若發(fā)現(xiàn)從動件存在剛性沖擊，可能的原因是：A.運動規(guī)律選擇不當B.凸輪半徑過小C.壓力角過大D.以上皆可二、填空題（每空1分，共20分）1.凸輪機構(gòu)是一種用來實現(xiàn)______運動與______運動之間轉(zhuǎn)換的機構(gòu)。2.凸輪輪廓設計的基本原理是______原理。3.凸輪機構(gòu)的壓力角越大，機構(gòu)的______越低。4.從動件實現(xiàn)停歇運動時，凸輪輪廓上對應的區(qū)域稱為______。5.凸輪機構(gòu)中，若從動件采用滾子接觸，其接觸點稱為______。6.凸輪機構(gòu)的基圓半徑是指______。7.凸輪機構(gòu)設計中，為避免剛性沖擊，通常采用______運動規(guī)律。8.凸輪輪廓設計時，若發(fā)現(xiàn)從動件存在柔性沖擊，可能的原因是______。9.凸輪機構(gòu)中，若從動件行程較大，為提高運動平穩(wěn)性，通常采用______運動規(guī)律。10.凸輪輪廓設計時，為減小壓力角，可以采取的措施是______。三、簡答題（每題5分，共30分）1.簡述凸輪機構(gòu)中壓力角的概念及其對機構(gòu)性能的影響。2.簡述凸輪機構(gòu)中從動件常見的運動規(guī)律及其特點。3.簡述凸輪輪廓設計的步驟及其注意事項。4.簡述凸輪機構(gòu)中剛性沖擊和柔性沖擊的區(qū)別及其產(chǎn)生原因。5.簡述凸輪機構(gòu)中基圓半徑的選擇對機構(gòu)性能的影響。6.簡述凸輪機構(gòu)中滾子從動件和尖頂從動件的優(yōu)缺點。四、計算題（每題10分，共40分）1.已知凸輪機構(gòu)的基圓半徑為50mm，從動件行程為30mm，運動規(guī)律為簡諧運動。試計算從動件在行程開始、行程中點和行程結(jié)束時的速度和加速度。2.已知凸輪機構(gòu)的壓力角為30°，從動件行程為20mm，運動規(guī)律為等速運動。試計算從動件在行程開始、行程中點和行程結(jié)束時的壓力角變化情況。3.已知凸輪機構(gòu)的基圓半徑為40mm，從動件行程為25mm，運動規(guī)律為擺線運動。試計算從動件在行程開始、行程中點和行程結(jié)束時的速度和加速度。4.已知凸輪機構(gòu)的壓力角為45°，從動件行程為15mm，運動規(guī)律為等加速度運動。試計算從動件在行程開始、行程中點和行程結(jié)束時的壓力角變化情況。五、設計題（20分）設計一個凸輪機構(gòu)，要求從動件實現(xiàn)往復直線運動，行程為50mm，運動規(guī)律為簡諧運動。已知凸輪機構(gòu)的基圓半徑為30mm，壓力角為25°。試繪制凸輪輪廓，并標注關鍵點的位置和參數(shù)。---答案及解析一、選擇題1.A解析：盤形凸輪是最常見的凸輪類型，適用于實現(xiàn)從動件的停歇運動。2.A解析：壓力角越大，機構(gòu)的摩擦損失越大，效率越低。3.A解析：等速運動規(guī)律的速度曲線是線性變化的，但加速度變化較大，容易產(chǎn)生沖擊。4.D解析：擺線運動規(guī)律在行程中速度和加速度變化平滑，適用于行程較大的凸輪機構(gòu)。5.C解析：改變從動件導路位置可以減小壓力角，提高機構(gòu)效率。6.D解析：滾子從動件可以減小摩擦、提高承載能力和減小磨損。7.A解析：基圓是指凸輪輪廓的最小半徑圓，決定了機構(gòu)的尺寸和性能。8.B解析：擺動從動件凸輪機構(gòu)適用于實現(xiàn)往復擺動運動。9.B解析：簡諧運動規(guī)律在行程中速度和加速度變化平滑，適用于行程較小的凸輪機構(gòu)。10.D解析：剛性沖擊和柔性沖擊的產(chǎn)生原因可能包括運動規(guī)律選擇不當、凸輪半徑過小和壓力角過大。二、填空題1.旋轉(zhuǎn)，直線（或擺動）解析：凸輪機構(gòu)主要用于實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動與直線（或擺動）運動之間的轉(zhuǎn)換。2.軌跡解析：凸輪輪廓設計的基本原理是利用軌跡原理，即凸輪輪廓是理論輪廓的包絡。3.效率解析：壓力角越大，機構(gòu)的摩擦損失越大，效率越低。4.停止段解析：從動件停歇運動時，凸輪輪廓上對應的區(qū)域稱為停止段。5.接觸點解析：滾子從動件的接觸點稱為接觸點，通常是滾子與凸輪輪廓的接觸區(qū)域。6.凸輪輪廓的最小半徑圓解析：基圓半徑是指凸輪輪廓的最小半徑圓，決定了機構(gòu)的尺寸和性能。7.簡諧（或擺線）解析：為避免剛性沖擊，通常采用簡諧運動規(guī)律或擺線運動規(guī)律。8.運動規(guī)律選擇不當解析：柔性沖擊通常是由于運動規(guī)律變化不連續(xù)導致的。9.簡諧（或擺線）解析：為提高運動平穩(wěn)性，通常采用簡諧運動規(guī)律或擺線運動規(guī)律。10.改變從動件導路位置解析：改變從動件導路位置可以減小壓力角，提高機構(gòu)效率。三、簡答題1.壓力角的概念及其對機構(gòu)性能的影響壓力角是指凸輪輪廓上某點的切線與從動件運動方向之間的夾角。壓力角越大，機構(gòu)的摩擦損失越大，效率越低；同時，壓力角過大可能導致機構(gòu)自鎖。因此，在設計凸輪機構(gòu)時，應盡量減小壓力角，以提高機構(gòu)的效率和性能。2.從動件常見的運動規(guī)律及其特點-等速運動規(guī)律：速度恒定，但加速度變化較大，容易產(chǎn)生剛性沖擊。-等加速度運動規(guī)律：加速度恒定，但速度變化不連續(xù)，容易產(chǎn)生剛性沖擊。-簡諧運動規(guī)律：速度和加速度變化平滑，適用于行程較小的凸輪機構(gòu)。-擺線運動規(guī)律：速度和加速度變化平滑，適用于行程較大的凸輪機構(gòu)。3.凸輪輪廓設計的步驟及其注意事項步驟：1.確定從動件運動規(guī)律；2.選擇基圓半徑；3.計算凸輪輪廓坐標；4.繪制凸輪輪廓。注意事項：-壓力角不宜過大；-運動規(guī)律選擇應避免沖擊；-基圓半徑不宜過小。4.剛性沖擊和柔性沖擊的區(qū)別及其產(chǎn)生原因-剛性沖擊：速度或加速度在瞬時發(fā)生突變，產(chǎn)生較大沖擊力，可能導致機構(gòu)損壞。-柔性沖擊：速度或加速度變化不連續(xù)，但變化較平滑，沖擊力較小。產(chǎn)生原因：運動規(guī)律選擇不當、凸輪半徑過小或壓力角過大。5.基圓半徑的選擇對機構(gòu)性能的影響基圓半徑越小，機構(gòu)的尺寸越小，但壓力角越大，效率越低；基圓半徑越大，機構(gòu)的尺寸越大，但壓力角越小，效率越高。因此，在設計凸輪機構(gòu)時，應綜合考慮基圓半徑對機構(gòu)性能的影響。6.滾子從動件和尖頂從動件的優(yōu)缺點-滾子從動件：優(yōu)點是摩擦小、承載能力高、磨損小；缺點是結(jié)構(gòu)復雜、成本較高。-尖頂從動件：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、成本較低；缺點是摩擦大、承載能力低、磨損快。四、計算題1.簡諧運動規(guī)律的計算簡諧運動規(guī)律的速度和加速度公式：-速度：\(v=v_{\max}\sin(\theta)\)-加速度：\(a=v_{\max}\omega^2\cos(\theta)\)其中，\(v_{\max}=\frac{h\omega}{2\pi}\)，\(h\)為行程，\(\omega\)為角速度，\(\theta\)為凸輪轉(zhuǎn)角。計算過程：-行程：\(h=30\)mm，基圓半徑：\(r_0=50\)mm，角速度：\(\omega\)（假設為已知）。-\(v_{\max}=\frac{30\omega}{2\pi}\)-在行程開始（\(\theta=0\)）：\(v=0\)，\(a=0\)-在行程中點（\(\theta=\frac{\pi}{2}\)）：\(v=v_{\max}=\frac{30\omega}{2\pi}\)，\(a=0\)-在行程結(jié)束（\(\theta=\pi\)）：\(v=0\)，\(a=0\)2.等速運動規(guī)律的壓力角變化等速運動規(guī)律的速度和加速度公式：-速度：\(v=v_{\max}\)（恒定）-加速度：\(a=0\)（恒定）壓力角變化：-壓力角與凸輪半徑和從動件行程有關，但等速運動規(guī)律的壓力角變化較小。3.擺線運動規(guī)律的計算擺線運動規(guī)律的速度和加速度公式：-速度：\(v=v_{\max}(1-\cos(\theta))\)-加速度：\(a=v_{\max}\omega^2\sin(\theta)\)其中，\(v_{\max}=h\omega\)，\(h\)為行程，\(\omega\)為角速度，\(\theta\)為凸輪轉(zhuǎn)角。計算過程：-行程：\(h=25\)mm，基圓半徑：\(r_0=40\)mm，角速度：\(\omega\)（假設為已知）。-\(v_{\max}=25\omega\)-在行程開始（\(\theta=0\)）：\(v=0\)，\(a=0\)-在行程中點（\(\theta=\frac{\pi}{2}\)）：\(v=\frac{25\omega}{2}\)，\(a=25\omega^2\)-在行程結(jié)束（\(\theta=\pi\)）：\(v=25\omega\)，\(a=0\)4.等加速度運動規(guī)律的壓力角變化等加速度運動規(guī)律的速度和加速度公式：-速度：\(v=v_{\max}(1-\cos(\theta))\)-加速度：\(a=a_{\max}\sin(\theta)\)其中，\(v_{\max}=\frac{h\omega}{2}\)，\(a_{\max}=\frac{h\omega^2}{2}\)，\(h\)為行程，\(\omega\)為角速度，\(\theta\)為凸輪轉(zhuǎn)角。壓力角變化：-壓力角與凸輪半徑和從動件行程有關，但等加速度運動規(guī)律的壓力角變化較大。五、設計題設計一個凸輪機構(gòu)，要求從動件實現(xiàn)往復直線運動，行程為50mm，運動規(guī)律為簡諧運動。已知凸輪機構(gòu)的基圓半徑為30mm，壓力角為25°。試繪制凸輪輪廓，并標注關鍵點的位置和參數(shù)。設計步驟：1.確定從動件運動規(guī)律：簡諧運動規(guī)律。2.選擇基圓半徑：\(r_0=30\)mm。3.計算凸輪輪廓坐標：-行程：\(h=50\)mm，基圓半徑：\(r_0=30\)mm，角速度：\(\omega\)（假設為已知）。-簡諧運動規(guī)律的速度和加速度公式：-速度：\(v=v_{\max}\sin(\theta)\)-加速度：\(a=v_{\max}\omega^2\cos(\theta)\)-其中，\(v_{\max}=\frac{h\omega}{2\pi}\)。4.繪制凸輪輪廓：-在凸輪輪廓上標注關鍵點的位置和參數(shù)，