凸轮机构习题课.ppt
第三章凸轮机构设计习题-PPT精品文档
案
１F、２F、３T、４F、
５T 、6F 、 7F 、8T 、 三、选择题 9T 、10T
１B、２A、３A、
４C、５AD 、6A 、
7A 、8D 、
9A 、10B
7.凸轮机构几种常用的从动件运动规律中，____高速的情况；而_______可在高速下应用 。 8.反转法绘制凸轮廓线是给_____加上一个与凸轮的 角速度等值反向并绕凸轮轴心转动的角速度。
9.设计滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线时，若 发现凸轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数上应采取 的措施是____或____。
4、凸轮机构的压力角是指理论廓线上滚子从动 件接触点的法线AB 与从动件上对应点速度方向 OB之间所夹的锐角，如图所示。
5、当凸轮的实际廓线保持不变而将滚子半径rr 由 10mm 增大至15mm后，lAB将随之由50mm 增至 55mm ，因此从动件3 的运动将随之变化；若希 望从动件3 的运动规律保持不变，则应让理论廓 线保持不变，作该理论廓线的法向等距曲线并使 之距离等于15mm 得到新的实际廓线。
答案
9.为使凸轮机构的结构紧凑和受力条件好，设计时 应满足__。
A. C. B. D.
10.某凸轮机构的滚子损坏后换上一个较大的滚子， 则该机构_______ 。
A. B. C. D. 压力角不变，运动规律不变 压力角变，运动规律变 压力角不变，运动规律变 压力角变，运动规律不变 答案
答
一、判断题
第三章
凸轮机构设计
教学基本要求
重点与难点分析 典型例题分析
自测试题
典型例题分析
例3-1 图3-1 所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮 机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点， 半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示， lOA=25mm，滚子半径rr=10mm，试
凸轮机构及其设计习题解答
第4章凸轮机构及其设计习题解答(总8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--如图(a)所示的凸轮机构推杆的速度曲线由五段直线组成。
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，有无冲击存在图【分析】要正确地根据位移曲线、速度曲线和加速度曲线中的一个画出其余的两个，必须对常见四推杆的运动规律熟悉。
至于判断有无冲击以及冲击的类型，关键要看速度和加速度有无突变。
若速度突变处加速度无穷大，则有刚性冲击；若加速度的突变为有限值，则为柔性冲击。
解：由图(a)可知，在OA段内(0≤δ≤π/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。
在AB段内(π/2≤δ≤3π/2)，因v>0，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，因速度曲线为水平直线段，故推杆继续等速上升，位移曲线为上升的斜直线，而加速度曲线为与δ轴重合的线段；在CD段内，因速度线为下降的斜直线，故推杆继续等减速上升，位移曲线为抛物线，而加速度曲线为负的水平线段。
在DE段内(3π/2≤δ≤2π)，因v<0，故为推杆的回程段，因速度曲线为水平线段，故推杆做等速下降运动。
其位移曲线为下降的斜直线，而加速度曲线为与δ轴重合的线段，且在D和E处其加速度分别为负无穷大和正无穷大。
综上所述作出推杆的速度v及加速度a线图如图(b)及(c)所示。
由推杆速度曲线和加速度曲线知，在D及E处，有速度突变，且相应的加速度分别为负无穷大和正无穷大。
故凸轮机构在D和E处有刚性冲击。
而在A，B，C及D处加速度存在有限突变，故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，也无加速度突变，因此，F处无冲击存在。
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第4章凸轮机构及其设计一、思考题思4－1 滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线与实际轮廓曲线之间存在什么关系?两者是否相似?答：（1）滚子从动件盘形凸轮理论轮廓曲线与实际轮廓曲线在法向方向上相差滚子的半径。
（2）两者相似，但并不时时相似。
思4－2 已知一滚子摆动从动件盘形凸轮机构，因滚子损坏，现更换了一个外径与原滚子不同的新滚子。
试问更换滚子后从动件运动规律和最大摆角是否发生变化?为什么?答：（1）更换滚子后从动件的运动规律发生变化，最大摆角不变。
（2）原因如下：更换滚子后凸轮的理论轮廓曲线发生变化，所以从动件的运动规律发生变化，而最大摆角由凸轮决定，所以最大摆角不变。
思4－3 何为凸轮机构的压力角?为什么要规定许用压力角?回程许用压力角为什么可大一些?凸轮机构的压力角与凸轮的压力角有何区别?答：（1）凸轮机构的压力角是指接触点的法线方向与从动件上作用点的速度方向之间所夹的锐角。
（2）当压力角增大到接近极限压力角时，即使尚未发生自锁，驱动力也会急剧增大，导致轮廓严重磨损、效率迅速降低，因此要规定许用压力角。
（3）从动件的回程不是由凸轮驱动的，不会发生自锁，因此回程压力角可取大一些。
（4）凸轮机构的压力角与从动件有关，随着从动件的变化，凸轮机构的压力角也会发生变化，而凸轮压力角是指凸轮本身的压力角，不会随着从动件的变化而变化。
思4－4 在图思4－1中尖底直动从动件圆盘凸轮机构中，凸轮作逆时针转动，试从减小推程压力角方面考虑从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置方向是否合理。
又若将凸轮转向改为顺时针，从动件运动规律是否发生变化?为什么?思4－1答：（1）图中为正偏置，有利于减小推程压力角，偏置方向合理。
（2）若凸轮转向改为顺时针，从动件运动规律发生变化。
原因如下：改变凸轮的转向，其推程廓线段和回程廓线段互换，由于有偏置，这两个轮廓线段是不同的。
思4－5 平底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线为何一定要外凸?而滚子从动件盘形凸轮机构凸轮理论轮廓曲线却允许内凹，且在内凹段一定不会出现运动失真?答：（1）平底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线必须外凸，这样平底才能与轮廓上各点接触，以保证从动件完全实现预期的运动规律，如果平底从动件盘形凸轮轮廓曲线内凹会发生运动失真。
第6章凸轮--习题及答案(全)
− sin ϕ ⎤ ⎡ x ' ⎤ ⎢ ⎥ cos ϕ ⎥ ⎦ ⎣ y '⎦
⎡ x ' ⎤ ⎡ a − l cos(ψ 0 + ψ ) ⎤ ⎥ ⎢ y '⎥ = ⎢l sin(ψ + ψ ) ⎣ ⎦ 0 ⎣ ⎦ 对于推摆式，图 a） ， ⎡ x ' ⎤ ⎡ a − l cos(ψ 0 + ψ ) ⎤ ⎢ y '⎥ = ⎢ −l sin(ψ + ψ ) ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ 0 ⎦
o
解：根据题意，做出从动件的位移曲线，如图所示。 其中， µ s = 0.0005m/mm ， µϕ = 5.7 /mm
o
凸轮一转所需时间
t = 4.5s
凸轮角速度
ω = 360o /4.5=80deg/s=1.396rad/s
计算 B、C、D、E 点的凸轮转角，B 点处的转角 ϕ B = 360 ×
（2）回程的位移方程式为
⎧ ⎡ ⎛ 2π ⎞ ⎤ T 1 sin ⎜ ' T ⎟ ⎥ Φ 0 + Φ s ≤ ϕ ≤ 360o ⎪ψ = ψ max ⋅ ⎢1 − ' + ⎨ ⎝ Φ0 ⎠⎦ ⎣ Φ 0 2π ⎪ T = ϕ − ( Φ0 + Φs ) ⎩
代入数值得：
⎡ ϕ − 240o 1 ⎤ ⎛ 360o 360o o⎞ ψ = 30 × ⎢1 − + sin ϕ − × 240 ⎥ ⎜ ⎟ o 120o 2π 120o ⎝ 120 ⎠⎦ ⎣ ϕ − 240o 30o = 30o − + sin 3ϕ 240o ≤ ϕ ≤ 360o 4 2π
o
o
r0 =
h = 14.89mm ϕCD tgα max
机械基础——凸轮机构
凸轮机构学习内容
一、凸轮机构的工作原理、组成及特点 二、凸轮机构的应用 三、凸轮机构的类型 四、凸轮机构的相关参数
学习目标：
掌握凸轮机构的工作原理及组成 熟悉凸轮机构的分类及应用 了解凸轮机构的相关参数
学习重点：
凸轮机构的工作原理 凸轮机构的分类及应用
一、凸轮机构的工作原理、组成及特点
（1）尖顶式从动杆凸轮机构
图8
（2）滚子式从动杆凸轮机构
图10
（3）平底式从动杆凸轮机构
图11
四、凸轮机构的相关参数
1、基圆半径
从动件在最低位置 时，顶尖在a点，以 r 凸轮的最小半径 所作的圆称为基圆，r 称为基圆半径。
b
Oa
b
图12
2、行程和转角 从动件的最大升距称为行程，凸轮 转动的角度称为转角。
（1）盘形凸轮
又称为圆盘凸轮，它 是凸轮的最基本形式。 特点及应用：结构简单, 应用广泛，但从动杆的 行程不能太大。多用于 行程较短的场合。
图5 盘形凸轮机构
（2）移动凸轮
又称板状凸轮， 盘形凸轮的回转中 心趋于无穷远时就 变成移动凸轮，相 对机架作往复直线 运动。动画\尖顶式 从动杆移动凸轮.rm
图6 移动凸轮机构
（3）圆柱凸轮
a.在圆柱端面上作 出曲线轮廓（参照课
本图6-21c）
b.在圆柱面上开有 曲线凹槽动画\圆 形凸轮.wmv
图7 圆柱凸轮机构
圆柱凸轮机构的特点及应用：
这种凸轮与从动件的运动不在同一平面上 ，是一种空间凸轮，可以使从动件得到较大的 行程。主要应用于行程较大的机械。
（4）圆锥凸轮
扇：车床仿形机构动画\仿形车削凸轮机构.rm 应用例4：绕线机凸轮机构
凸轮机构习题
一、填空题[1]___________________________决定了从动杆的运动规律。
[2]凸轮机构中，凸轮基圆半径愈___________，压力角愈___________ ，机构传动性能愈好。
[3]凸轮机构是由___________________、____________________、 ____________________三个基本构件组成的。
[4]凸轮机构中的压力角是指__________________________________________间的夹角。
[5]凸轮机构常用的从动件运动规律有_______________________________，________________________________________，__________________________________及__________________________________。
[6]以凸轮的理论轮廓的最小向径为半径所做的圆称为凸轮的______________________。
[7]在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越_____________，所设计的机构越紧凑，但是压力角_______________使机构的工作情况变坏。
[8]按凸轮的形状凸轮可分为________________________、____________________________、和___________________________三大类。
[9]在凸轮机构的设计中，适当加大凸轮的________________________是避免机构发生运动失真的有效措施。
[10]通常，可用适当增大凸轮________________________的方法来减小最大压力角。
[11]平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构，其压力角等于_______________________。
[12]对于尖顶直动从动件凸轮机构，在其余条件不变的情况下，基圆半径越小，机构的传动效率____________________。
机械原理课件9 凸轮机构
1、凸轮廓线设计的基本原理
• 解析法、作图法 • 相对运动原理法:(也称反转法) • 此时，凸轮保持不动
• 对整个系统施加 -ω
运动
• 而从动件尖顶复合运动的 轨迹即凸轮的轮廓曲线。
-ω
A A A A A A A A
1 2
3’ 2’ 1’
ω
r0
1
O
2 3
3
2.用作图法设计凸轮廓线
1)对心直动尖顶从动件盘形凸轮
e
对心平底推杆凸轮机构
平底摆杆凸轮机构
从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳， 传动效率高，常用于高速场合。但与之相配合的凸轮轮廓 必须全部外凸。
偏心平底推杆凸轮机构
滚子摆杆凸轮机构
e
§9－2 推杆的运动规律
一.推杆常用的运动规律
凸轮机构设计的基本任务: 1)根据工作要求选定凸轮机构的形式; 2)推杆运动规律; 3)合理确定结构尺寸; 4)设计轮廓曲线。
a
2h 2
02
2 sin 0
R= 2
h
A 0 1 v
2
3 4
5
6
7
8
回程： s＝h[1-δ /δ
0
′)/2π
0
′
+sin(2π δ /δ
0
0
]
v＝hω [cos(2π δ /δ 0’)-1]/δ a＝-2π
hω 2 sin(2π δ /δ
′
FI ma 0
(1).对心直动尖顶从动件盘形凸轮
s
h
对心直动尖顶从动件凸轮机构 中，已知凸轮的基圆半径rmin， 角速度ω和从动件的运动规律， 设计该凸轮轮廓曲线。 设计步骤小结：
9-习题课
例1：图示为一偏心圆盘凸轮机构， 转动中心在A点，几何中心在O点， 求：
⒈画出此凸轮机构的基圆、 偏心圆、行程H。 ⒉用作图法画出凸轮从图 示位置转过90°时，从 动件的位移及压力角。
O
B ω
A
画基圆 画偏心圆 位移：s=s1-s2
α
例2：图示为一偏心圆盘滚子从动件 凸轮机构，转动中心在A点，几何 中心在O点，求： ⒈画出此凸轮机构的基圆、 理论轮廓曲线。 ⒉用作图法画出凸轮的行 程H，机构在图示位置时 的压力角α。 画理论轮廓曲线 画基圆
A
O
K1` k2 k3 k k4 8 k 7 k5 6
13’
10 9 11’ 12 11 12’
10’
9’
步骤： α
1、理论廓线
2、基圆 3、偏心圆
4、根据题目要求作图
S’
位移=s-s’
注意：位移从基圆量起！
s
基圆在理论廓线上！ 压力角也在理论廓线上标注！ 导轨方向与偏心圆相切！
步骤： 1、理论廓线 2、基圆 3、偏心圆 s 4、根据题目要求 作图
e -ω ω
k12 k11 k10 k9 k15 k14 k13
已知凸轮的①基圆半径r0，②角速 度ω ，③从动件的运动规律和④偏 心距e，设计该凸轮轮廓曲线。15’ 15
8’ 9 ’ 7’ 11’ 5’ 12’ 3’ 13’ 1’ 14’ 9 11 13 15 1 3 5 78
A
14’ 14
k1 13’ 13 k 12 k32 k8 k7k6 k5k4 11 12’ 10 9
α
S B ω
O A
δ
例5：图示为一偏置直动从动件盘形凸 轮机构，已知AB段为凸轮的推程轮 廓曲线： ⒈标出图示位置凸轮机构 的压力角α。 ⒉标出推程运动角φ。 φ
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解: rmin ，理论轮廓线，实际轮廓线，h,α如图所示。
2.图所示为两种不同形式从动件的偏心轮机构，试分析： （1）它们的理论轮廓线形状（圆或非圆）；（2）这两种机 构中从动件运动规律是否相同；（3）画出它们在图示位置 的机构的压力角。
3．画出下图所示凸轮机构的基圆半径rmin 及机构在该位置 的压力角α
4．已知图3-4所示凸轮机构的凸轮理论轮廓线，试 在图上画出它们的实际轮廓线,确定凸轮合理转向。
从动件右偏置，凸轮逆时针旋转； 从动件左偏置，凸轮顺时针旋转；
5．画出图3-5所示凸轮机构中凸轮的基圆；在图上标出凸轮 由图示位置转过600角时从动件的位移及凸轮机构的压力角。
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2020/12/102020/12/102020/12/102020/12/10
谢谢观看
• ．(1) 偏置直动滚子从 动件盘形凸轮机构。
• (2) r0 ， ，s如图 所示。
• (3) h及 发生位置 如图示。
•
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2020/12/102020/12/10Thursday, December 10, 2020
• 在图示凸轮机构中，画出凸轮从图示位置 转过 时凸轮机构的压力角 。
(1) 画出转过90的位置。 (2) 标出压力角。
图示为一偏心圆盘凸轮机构，凸轮的回转方 向如图所示。要求：
（1）说明该机构的详细名称； （2）在图上画出凸轮的基圆，并标明图示位 置的凸轮机构压力角和从动件2的位 移； （3）在图上标出从动件的行程 h及该机构的 最小压力角的位置。
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2020/12/102020/12/102020/12/1012/10/2020 4:48:07 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2020/12/102020/12/102020/12/10Dec-2010-Dec-20 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2020/12/102020/12/102020/12/10Thursday, December 10, 2020 • 13、志不立，天下无可成之事。2020/12/102020/12/102020/12/102020/12/1012/10/2020
∴rb＝５Ｒm－mＯＡ＋rr＝４０－２５＋１０＝２
3）
此时从动件的位移Ｓ如图所示．
从动件位移:指凸轮转过转角时,从动件相对基 圆的距离s.
升程h－＝２Ｒ５＋Ｏ＝５Ａ０＋rmr-mrb＝４０＋２５＋１０
4）
即从动件导路沿－ω方向转过90o到
B/(R＋rr))＝３０o 5)实际时轮从廓动曲件线的不运变动，规滚律子不半变径．rr为因１为５从，动此件
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
的运动规律与轮廓曲线一一对应．
在图示凸轮机构中，凸轮为偏心圆盘，圆盘半 径R=30mm，圆盘几何中心到回转中心的距 离 e=15mm, 滚子半径 rr=10mm。当凸轮 逆时针方向转动时, 试用图解法作出:
（1）该凸轮的基圆；
（2）该凸轮的理论廓线 ；
（3）图示位置时凸轮机构的压力角 ；
（4）凸轮由图示位置转过90时从动件的实际 位移 s。
。2020年12月10日星期四2020/12/102020/12/102020/12/10
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2020年12月2020/12/102020/12/102020/12/1012/10/2020
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2020/12/102020/12/10December 10, 2020
3-8．题图３－８所示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，
凸轮的实际轮廓为一圆，圆心在A点，半径Ｒ＝40mm，凸 轮转动方向如图所示，lOA＝25mm，滚子半径rr＝１０mm，
试问(1) 凸轮的理论曲线为何种曲线？
(2) 凸轮的基圆半径rb＝？
(3)在图上标出图示位置从动件的位移s，并计算从动件的
升距h＝？
(4)用反转法作出当凸轮沿ω方向从图示位置转过90o时凸
轮机构的压力角，并计算推程中的最大压力角αmax＝？
(5) 若凸轮实际廓线不变，而将滚子半径改为15mm，从
动件的运动规律有无变化？
3-8答案：１）理论轮廓曲线为：以Ａ点为圆
心，半径为R＋rr的圆．
２）此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的 rb ．