11凸轮机构运动参数的测定

课题十一凸轮机构运动参数的测定凸轮机构主要是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。其中凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复直线运动。从动件与凸轮轮廓接触，传递动力和实现预定的运动规律故从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线。由于组成凸轮机构的构件数较少，结构比较简单，只要合理地设计凸轮的轮廓曲线就可以使从动件获得各种预期的运动规律。

凸轮机构能将主动件的连续运动转变为从动件的移动或转动，因而广泛用于各种机械中，特别是自动机械、自动线中的机械控制装置中。

1．凸轮机构运动参数的测定实验台及其工作原理

进行凸轮机构运动参数的测定实验台有多种形式，现以如图11—1所示的连杆机构与凸轮组合实验台，完成凸轮机构运动参数的测定。

图11—1 连杆机构与凸轮组合实验台

a）b）

图11—2 凸轮机构实验台的运动简图

1--同步脉冲发生器 2—减速器 3--电机 4—传感器

5--光栅盘 6--凸轮 7--平底直动从动件 8--回复弹簧

9--滑块 10--滚子直动从动件

如图11—2a）、b）所示，凸轮机构的实验台是电机、减速器、凸轮、直动从动件、滑块、传感器、同步脉冲发生器、光栅盘和回复弹簧等组成。

通过调速器调节电机的转速输出后，经蜗杆减速器带动凸轮转动，驱动从动件运动，其位移量通过直线位移传感器由模/数转换模块在嵌入式计算机系统的控制下，将位移量转换成数字信号，计算出其往复移动的周期、线速度、线加速度等机构运动参数。也可更换不同廓线的盘形凸轮，从而调节从动件的偏心距。

2．凸轮机构运动参数的测定实验注意事项

(1) 调节电机的转速时应缓慢转动调速旋钮，在关闭实验台电源前，应将电动机的转速调到最小。

(2) 用手转动凸轮盘1～2 周，检查各运动构件的运行状况，各螺母紧固件应无松动，各运动构件应无卡滞现象。

(3) 测试时，凸轮的转速不应过高，以免产生大的冲击，造成零件损坏。

(4) 调节从动件偏心距时，偏心距不宜过大，否则有可能使凸轮机构卡死，造成零件损坏。

2．凸轮机构运动参数的测定的操作过程

(1) 按要求组装凸轮机构，分析凸轮机构的组成。

(2) 轻轻转动凸轮，分析凸轮机构的运动特性，找出基圆、推程、远休止程、回程、近休止程，并量出对应的推程角、远休止角、回程角、近休止角。

(3) 以从动件在最低位置开始，轻轻转动凸轮，每转5°，量出从

动件尖顶与凸轮中心的距离，通过计算，求出各瞬时从动件的尖顶的位移，在相应的二维图中绘出从动件的位移规律。根据位移规律分析从动件的运动，特别是在起点、中点、末点的运动。

(4) 在一定的偏心距的情况下，观测凸轮在逆时针、顺时针状态下，机构的运动状况，分析偏心距的方向、大小对凸轮机构运动的影响。

(5) 保持凸轮静止不动，沿原先凸轮回转的反方向转动从动件及导路，思考从动件尖顶轨迹如何。分析在反转过程中凸轮轮廓曲线与从动件尖顶的关系。

过程质量评定

凸轮机构运动参数的测定实训记录与成绩评定见表10-1。

表10-1 凸轮机构运动参数的测定实训记录与成绩评定

习题：

（一）填空题：

1．凸轮是一种具有_______或_______的构件。

2．凸轮机构由_______、_______和_______三个基本构件组成的。3．凸轮机构的基本特点在于能使_______获得_______的运动规律。4．按凸轮的形状分类，凸轮机构可分为_______、_______和_______。

5．按从动件末端形状分类，凸轮机构可分为_______、_______和_______。

6．按从动件的运动形式分类，凸轮机构可分为_______和_______。7．以凸轮的轮廓曲线的最小向径为半径所作的圆称为凸轮的_______。

8．凸轮机构从动件的常见运动规律主要分为_______、_______和_______。

（二）选择题：

1．凸轮机构从动件的运动规律取决于( )。

A．凸轮的转向 B．凸轮轮廓曲线

C．从动件滚子半径 D．从动件末端形状

2．凸轮与从动件接触处的运动副属于( )。

A．高副 B．转动副 C．移动副

3．要使常用凸轮机构正常工作，必须以凸轮( )。

A．做从动件并匀速转动 B．做从动件并变速转动

C．做主动件并变速转动 D．做主动件并匀速转动

4．在要求( )的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件。

A．动力较大 B．传动准确、灵敏 C．转速较高

5. 在凸轮机构的从动件选用等速运动规律时,其从动件的运动(A)

A.将产生刚性冲击

B.将产生柔性冲击

C.没有冲击

D.既有刚性冲击又有柔性冲击

6. 决定了从动杆的运动规律（ B）。

A 凸轮转速

B 凸轮轮廓曲线

C 凸轮形状

7.凸轮机构中的压力角是指（ A ）间的夹角。

A 凸轮上接触点的法线与从动件的运动方向

B 凸轮上接触点的法线与该点线速度

C 凸轮上接触点的切线与从动件的运动方向

8 如图11-3所示，如为以O为圆心的圆弧，此凸轮机构的推程运动角是( )。

A 160°；

B 130°；

C 120°；

D 110°。

9 若要盘形凸轮的从动件在某段时间内停止不动，对应的凸轮轮廓曲线应为( )。

A一段直线； B一段圆弧：

C抛物线； D以凸轮转动中心为圆心的圆弧。

10 如图11-4所示凸轮轮廓是分别以O及O1为圆心的圆弧和直线组成的。该凸轮机构从动件的运动过程属于( )类型。

A升一停一降一停； B升一停一降；

C升一降一停； D升一降。

图11-3 图11-4

11.凸轮机构从动件的推程采用等速运动规律时，刚性冲击将发生在( )。

A推程的起始点； B推程的中点；

C推程的终点； D推程的始点和终点。

12 如图11--5所示机构中，属空间凸轮机构的是( )。

A a：

B b；

C c；

D d。

图11—5 凸轮机构示意图

13 凸轮从动件与凸轮保持接触的形式也称之为“锁合”，由外力实现接触的锁合称为力锁合，利用结构实现接触的锁合称为形锁合。图11—5中( )为形锁合。

A a：

B b：

C c；

D d。

14 在图11-5中，( )位置中的从动件压力角最小。

A a：

B b；

C c；

D d。

二、判断题(在括号内。正确的画“√”，错误的画“×”)

1．凸轮机构是高副机构，易磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。 ( )

2．在设计凸轮机构时，滚子半径必须大于凸轮理论轮廓外凸部分的最小曲率半径。 ( )

3. 凸轮机构中，凸轮的基圆半径越小，则压力角越大，机构的效率就越低。（）

4. 为了保证凸轮机构的从动件不出现运动失真现象，设计时应使

从动件的滚子半径ｒ

r <

min

（理论轮廓外凸部分的最小曲率半径）。

（）

5. 当凸轮机构的压力角过大时，机构易出现自锁现象。（）

6.平底直动从动件凸轮机构，其压力角为90?。 ( )

7. 平底从动件凸轮机构的缺点就是平底不能与凹陷凸轮轮廓接触。( )

8. 凸轮机构的图解法设计原理是采用反转法原理。 ( )

9.滚子从动件盘形凸轮的优点是耐磨损，承受载荷大。 ( )

10.圆柱凸轮机构为空间凸轮机构。（）（四）、简答题

1．标出图11-6所示位置凸轮机构的压力角。

图11－6 压力角标注

2．设计一对心移动尖底从动件盘形凸轮机构，已知凸轮的基圆半径r0=20mm，凸轮逆时针等速回转。在推程中，凸轮转过150?时，从动件等速上升40mm；凸轮继续转过30?时，从动件保持不动；在回程中，凸轮转过120?时，从动件以简谐运动规律回到原处；凸轮转过其余60?时，从动件又保持不动。要求用图解法：

(1)绘制从动件的位移曲线图；

(2)利用反转法画出凸轮的轮廓曲线；

(3)校验压力角，要求a max≤30?。