合工大机械设计基础作业部分答案

3 凸轮机构

1．【答】

根据形状，可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮三类。

基本组成部分有凸轮、从动件和机架三个部分。

凸轮与从动件之间的接触可以通过弹簧力、重力或凹槽来实现。

2．【答】

从动件采用等速运动规律时，运动开始时，速度由零突变为一常数，运动终止时，速度由常数突变为零，因此从动件加速度及惯性力在理论上为无穷大（由于材料有弹性变形，实际上不可能达到无穷大），使机构受到强烈的冲击。这种由于惯性力无穷大突变而引起的冲击，称为刚性冲击。

从动件运动时加速度出现有限值的突然变化，产生惯性力的突变，但突变是有限的，其引起的冲击也是有限的，这种由于加速度发生有限值突变而引起的冲击称为柔性冲击。等加速等减速运动规律和简谐运动规律都会产生柔性冲击。

3．【答】应注意的问题有：

1）滚子半径：必须保证滚子半径小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径；在确保运动不失真的情况下，可以适当增大滚子半径，以减小凸轮与滚子之间的接触应力；

2）校核压力角：进行为了确保凸轮机构的运动性能，应对凸轮轮廓各处的压力角进行校核，检查其最大压力角是否超过许用值。如果最大压力角超过许用值，一般可以通过增加基圆半径或重新选择从动件运动规律；

3）合理选择基圆半径：凸轮的基圆半径应尽可能小些，以使所设计的凸轮机构可能紧凑，但基圆半径越小，凸轮推程轮廓越陡峻，压力角也越大，致使机构工作情况变坏。基圆半径过小，压力角就会超过许用值，使机构效率太低，甚至发生自锁。

4．【答】绘制滚子从动件凸轮轮廓时，按反转法绘制的尖顶从动件的凸轮轮廓曲线称为凸轮的理论轮廓。由于滚子从动件的中心真实反映了从动件的运动规律和受力状况，因此基圆半径和压力角应在理论轮廓上量取。

5．【解】

6．【解】

①选择合适的比例绘制从动件位移线图，

如图所示

②以基圆半径绘作基圆，绘制从动件尖顶

的起始位置

③将位移线图的推程和回程所对应的转

角分成若干等份

④按照反方向（顺时针方向），与从动件

位移线图各等分相对应，得各个点。连结这些点得到机构反转后从动件导路的各个位置

⑤量取对应的各位移量，得反转后尖顶的一系列位置点

⑥将各个位置点连成光滑的曲线，得到所要求的凸轮轮廓。如图所示。

（注：答案中所绘制图形不准确，供参考。）

4 齿轮机构

1．【答】

渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。

渐开线斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等，此外，外啮合时螺旋角大小相同、方向相反；内啮合时螺旋角大小和方向均相同。

2．【答】

用范成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的交点超过被切齿轮的极限点，则刀具的齿顶将切去齿轮齿根渐开线齿廓的一部分，这种现象称为根切现象。

z=2h*a/sin2α。

标准齿轮为了避免根切，其齿数z必须大于或等于不根切的最少齿数min

z必须大于或等于不根切的最少齿数。

标准齿轮为了避免根切，其齿数min

3．【答】

常见的渐开线齿廓的切齿方法有成形法和范成法两种。

成形法其方法简单，不需要专用机床，但生产率低，精度差，只适用于单件及精度要求不高的齿轮加工。

范成法中广泛采用齿轮滚刀，能连续切削，生产率较高。

沿斜齿轮分度圆上齿廓的任一点切齿轮的法面，该分度圆柱在切面上呈一椭圆。取标准压力角作一直齿圆柱齿轮，其齿形即可认为近似于斜齿轮的法向齿形。该直齿圆柱齿轮称为斜齿轮圆柱齿轮的当量齿轮，其齿数称为当量齿数，用z v 表示，计算公式为

β

ρ3cos 2z

m z n v =

=

5．【解】

11

7

5535cos ===

k b k r r α ο48.5011

7

arccos

==k α 43.4248.50tan 35tan =⨯=⨯=οk b k r αρ mm

（或 43.4248.50sin 55sin =⨯=⨯=οk k k r αρ mm ） 6．【解】

125525=⨯==mz d mm

33.01000

6050

1251000

60=⨯⨯⨯=

⨯=

ππdn

v m/s

7．【解】

75325=⨯==mz d mm

48.7020cos 25320cos cos =⨯⨯===οοmz d d b α mm 3*==m h h a a mm ；75.3)(**=+=m c h h a f mm

8132752=⨯+=+=a a h d d mm ；5.6775.32752=⨯-=-=f f h d d mm

8148.70cos ==

a b a d d α ； ο53.2981

48

.70arccos ==a α 96.1953.29sin 2

81

sin 2===

οa a a d αρ mm

1）由 )(cos 221z z m a n

+=

β

得 9926.0)3618(68

25.2)(2cos 21=+⨯=+=

z z a m n β ο95.6=β

2）两齿轮的分度圆、齿顶圆和齿根圆直径 34.4595.6cos 185.2cos 11=⨯==

οβz m d n mm ；67.9095.6cos 36

5.2cos 22

=⨯==ο

βz m d n mm 5.2*==n an a m h h mm ；125.325.1)(**==+=n n n an f m m c h h mm

34.50211=+=a a h d d mm ；67.95222=+=a a h d d mm 09

.39211=-=f f h d d mm ；42.84222=-=f f h d d mm

3）当量齿数1v z 和2v z 4.1895.6cos 18cos 3311==

=

οβ

z z v ；8.3695.6cos 36

cos 3322

===ο

βz z v

5 轮 系

1、【答】

定轴轮系传动时每个齿轮的几何轴线都是固定的，周转轮系传动时至少有一个齿轮的几何轴线绕另一齿轮的几何轴线转动。 2、【答】

一个齿轮与两齿轮同时啮合，对前一级齿轮传动来说它是从动轮，对后一级传动来说它是主动轮，它的齿数不影响传动比的大小，但却使轮系中增加了一对外啮合齿轮，从而改变了传动比的符号，即改变了最终齿轮的转向。这种齿轮称为惰轮。