2-2从动件常用运动规律
机械设计基础复习题1
机械设计基础复习题1第二章复习题⒈填空题（1）两构件通过面接触组成的运动副称为低副，低副又分为转动副副和移动副两种。
（2）两构件通过点或线接触的运动副叫作高副（3）机构中存在与整个机构运动无关的自由度称为在计算机构自由度时应。
（4）在任何一个机构中，只能有１个构件作为机架。
⒉选择题（1）一个作平面运动的自由构件具有自由度。
a．一个b．二个c．三个d．四个（2）平面机构中的高副所引入的约束数目为。
a．一个b．二个c．三个d．四个（3）平面机构中的低副所保留的自由度数目为。
a．一个b．二个c．三个d．四个（4）当机构的原动件数机构的自由度数时，该机构具有确定的相对运动。
a．大于b．等于c．小于（1）何谓运动副？何谓高副和低副？每种运动副各引入几个约束？（2）何谓机构运动简图？它有何实际意义？由实际机械绘制机构运动简图的步骤如何？（3）平面机构自由度的计算公式是什么？应用公式计算机构自由度时应注意哪些问题？（4）平面机构具有确定运动的条件是什么？第二章复习题1.填空题1.填空题(1)按凸轮形状来分，凸轮机构可分为、及三类。
(2)在凸轮的休止角范围内，随凸轮的转动，从动件的运动位置停留不动(3)凸轮机构的压力角指的是凸轮机构中从动件的运动方向线与其受力方向线之间所夹的锐角。
(4)变转动为移动的机构有凸轮机构及曲柄滑块机构。
(5)依靠外力维持接触的凸轮机构，在回程时发生自锁的可能性很小，故对这类凸轮只需对其推程压力角进行校核。
(6)凸轮轮廓曲线是由从动件运动规律所决定的。
(7)滚子推杆盘形凸轮的基圆半径是从（）到（）的最短距离。
1.与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是A.惯性力难以平衡B.点、线接触，易磨损C.设计较为复杂D.不能实现间歇运动2.与其他机构相比，凸轮机构最大的优点是A.可实现各种预期的运动规律B.便于润滑C.制造方便，易获得较高的精度D.从动件的行程较大3.下述几种运动规律中，既不会产生柔性冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合的是。
从动件的常用运动规律
h
s＝R－Rsin =2 /
R=rh=/2hπ/2π
当从动件按摆线运动规律运动时，θ其=2π加δ速/δ度0 曲线Ф为正弦曲线
正弦加速度运动规律
推程：
s
h
1
2
sin
2
R=h/2π
v
h
1
c
os
2
a
h 2
2 2
sin
2
回程：
s
h 1
1
2
sin
2
v
h
1
c os
2
φ Φ
φ,t
vmax=2hω / Φ
Φ
φ,t
2hω / Φ φ,t
等加速 上升段
s 2h 2 2
等减速 上升段
s h 2h
2
( )2
4hω2 / Φ2 4hω2 / Φ2
φ,t
v
4h 2
v
4h 2
(
)
Φ/2
Φ/2
a 4h 2 2
a 4h 2 2
等减速 下降段
s h 2h 2 2
v 4h 2
a 4h 2 2
等加速 s 2h ( )2
下降段
2
v 4h ( ) 2
a 4h 2 2
速度曲线连续，不会出现刚性冲击。在从动件 起点、中点、终点由于加速度曲线不连续，机构将 产生柔性冲击（加速度发生有限值的突变 ）。
3. 5次多项式运动规律(n=5)
推程：
s
h10
3
15
4
6
5
为零，有冲击 ）。
S
h
2
3 2 1
0
2h2 22
《机械设计基础》凸轮机构
2、按从动件型式分 尖顶从动件
5.1 概述
3、根据从动件的运动形式分
移动从动件凸轮机构
摆动从动件凸轮机构
对心
偏置
5.1 概述
4、按照凸轮的锁合方式可把Байду номын сангаас轮分为： 力锁合
5.1 概述
形锁合
沟槽凸轮机构
等径凸轮机构
5.1 概述
三、凸轮机构的基本尺寸和运动参数
基圆：以凸轮最小半径r0所 作的圆，r0称为凸轮的 基圆半径。 ①推程： 推程运动角 t 从动件移动距离为升程h
5.3 盘形凸轮轮廓设计
二、 作图法设计凸轮轮廓曲线
1、对心尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓的设计
5.3 盘形凸轮轮廓设计
2、偏置直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计
5.3 盘形凸轮轮廓设计
3、滚子从动件盘形凸轮轮廓的设计
5.3 盘形凸轮轮廓设计
4、尖顶摆动从动件盘形凸轮轮廓的设计
5.3 盘形凸轮轮廓设计
形锁合
5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
三、滚子半径的确定
凸轮轮廓曲线形状与滚子半径的关系 当理论廓线内凹时 当理论廓线外凸时(可分为三种情况) 1) r 2) r
min min
r min' = r min + r
T
此时，无论滚子半径大小，凸轮工作轮廓总是光滑曲线(如图a)
r min ' = r min - r
推荐压力角数值
移动从动件[a]=30
摆动从动件[a]=45
回程中，一般不会有自锁现象，压力角取值为 [a]=70～80
5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
二、基圆半径的确定
ds / d e OD e tan a AB r02 e 2 s
从动件的常用运动规律
1
8
1
8
从动件的常用运动规律
2.等加速等减速运动规律
1 2 s2 a 0 t 2 ds2 a0 t v2 d1 2 d s2 2 a0 a2 d 1
s2
h
ds 2 d 1
t
1
1
d 2s 2 d 1 2
1
这种运动规律在运动的始末和中点位臵 加速度存在有限值的突变,会导致柔性冲击 .
1
凸轮轮廓曲线的设计
反转法原理
加角速度-(与凸轮角速度大小相等、方向相反) 凸轮静止不动 从动件与导路以角速度-绕凸轮转动 从动件相对导路移动 从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线
对于滚子从动件，则滚子中心可看作是从动件的尖顶， 其运动轨迹就是凸轮的理论轮廓曲线，凸轮的实际轮廓曲 线是与理论轮廓曲线相距滚子半径rT的一条等距曲线。
凸轮轮廓
从动件运动规律
从动件的常用运动规律
二、常用运动规律:
1、等速运动规律
v 2 v 0 dv 0 a 2 dt s 2 vdt v 0t
此种运动规律在运动 开始和终了点速度有突变 ，存在刚性冲击。
0
S2
h
ds 2
t
d 1
1
0 0
h t
d 2s 2 d 1 2
凸轮机构的应用和类型
二、应用:
凸轮机构是 高副机构，易 于磨损，但可 实现各种复杂 的运动规律,因 此常用于传递 动力不大的场 合。
凸轮机构的应用和类型
内燃机配气机构
凸轮机构的应用和类型
缝纫机的圆柱凸轮挑线机构
凸轮机构的应用和类型
分度转位机构
凸轮机构的应用和类型
机械设计基础题库及答案
机械设计基础题库及答案一、填空（每空1分）T-1-1构件是机器的单元体；零件是机器的单元体；部件是机器的单元体。
T-2-2-02-2-4、平面运动副可分为和，低副又可分为和。
T-2-2运动副是使两构件接触，同时又具有确定相对运动的一种联接。
平面运动副可分为低副和高副。
T-2-2-04-2-1、平面运动副的最大约束数为。
T-2-2-05-2-1、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目等于主动件数目。
T-2-2-06-2-1、在机构中采用虚约束的目的是为了改善机构的和。
T-2-2-07-2-1、平面机构中，两构件通过点、线接触而构成的运动副称为。
T-3-2-08-2-2、机构处于压力角α=90°时的位置，称机构的死点位置。
曲柄摇杆机构，当曲柄为原动件时，机构无死点位置，而当摇杆为原动件时，机构有死点位置。
T-3-2-09-2-2、铰链四杆机构的死点位置发生在从动件与连杆共线位置。
T-、在曲柄摇杆机构中，当曲柄等速转动时，摇杆往复摆动的平均速度不同的运动特性称为：。
T-3-2-11-2-1、摆动导杆机构的极位夹角与导杆摆角的关系为。
T-4-2-12-2-3、凸轮机构是由机架、凸轮、从动件三个基本构件组成的。
T-5-1-13-2-1、螺旋机构的工作原理是将螺旋运动转化为运动。
T-6-2-14-2-1、为保证带传动的工作能力，一般规定小带轮的包角α≥120°。
T-6-7-15-2-3、链传动是由所组成。
T-6-7-16-2-3、链传动和带传动都属于传动。
T-7-2-17-3-6、齿轮啮合时，当主动齿轮的齿根_推动从动齿轮的齿顶，一对轮齿开始进入啮合，所以开始啮合点应为从动轮齿顶圆与啮合线的交点；当主动齿轮的齿顶推动从动齿轮的齿根，两轮齿即将脱离啮合，所以终止啮合点为主动轮齿顶圆与啮合线的交点。
T-7-3-18-2-2、渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合的条件为和分别相等。
T-7-2-19-3-2、_齿面磨损__和_因磨损导致的轮齿折断__是开式齿轮传动的主要失效形式。
从动件的运动规律
从动件的运动规律从动件是机械运动的关键部分之一，其运动规律直接关系到整个机械系统的性能与稳定性。
在制造、维修和运行机械设备时，了解从动件的运动规律是非常必要的，下面本文将详细介绍从动件的运动规律。
一、从动件的分类从动件是机械设备传动系统中用来传递动力和扭矩的元件，可以分为两类：1.旋转从动件：如齿轮、链轮、滚子、滑动轮等。
2.直线从动件：如连杆、凸轮等。
二、从动件的运动规律从动件的运动规律是指受力作用下从动件所产生的运动规律。
在运动规律中，又可分为以下几种：1.等速圆周运动规律当齿轮脱开时，输入轴和输出轴之间的速比与齿轮参数有关，但是在齿轮轮齿接合后，左右齿轮沿法线方向的线速度相等，即左右侧齿轮接触点上切线方向速度大小相等，所以齿轮的运动是等速的圆周运动。
2.滑动副从动件的运动规律滑动副从动件的运动规律可分为以下两种：（1）平动副从动件：平动副的从动件运动规律可以用简单的直线函数表示，即y=kx+b，其中b表示y轴截距，k 表示斜率。
同时，由于滑动副从动件与主动件之间的接触滑动效应，其匀加速度运动的时间愈短，从而对系统的传动效率产生更严重的影响。
（2）旋转副从动件：旋转副的从动件运动规律需要按照不同的几何形状分别分析处理。
如连杆的运动规律，需要分析每个连杆的运动细节，使用解析几何或运动学分析方法得到其角度、速度和加速度的函数表达式。
3.链轮传动从动件的运动规律链轮传动从动件的运动规律相比滚子传动更为复杂。
它的基本特点是传动过程中接触点相对位置不变，故传动是恒定的。
根据链接器的几何形状和长度，可以粗略地分析出链轮传动的速度和加速度。
三、从动件的运动规律对传动性能的影响从动件的运动规律对传动性能有着很大的影响，主要表现在以下几个方面：1.传动效率：不同类型的从动件运动规律不同，从而影响传递效率。
例如，齿轮的运动是圆周运动，效率较高，而滑动副从动件间的传递效率低于其他从动件类型。
2.振动和噪音：从动件的运动规律会影响机械传动系统的振动和噪音。
常用的从动件运动规律
从动件在前半推程（回程）作等加速 运动，在后半推程（回程）作等减速 运动，通常等加速度和等减速度的绝 对值相等。
前半推程：
后半推程：
在起始点及等加等减的交结点加速 度发生突变，产生柔性冲击，适宜 于中、低速，轻载场合。
3.简谐(余弦加速度)运动规律 (Law of Cosine Acceleration Motion)
三、从动件运动规律的选择
考虑因素：刚性冲击和柔性冲击， vmax 和 amax ，见表3-1。
质点在圆周上作匀速运动，它在该
圆直径上的投影所构成的运动称为
简谐运动
(1
cos )
代入初始条件，得运动方程为：
行程始末会引起柔性冲击，只适于中速场合，此外，还有 其它的加速度运动规律。为了获得更好的运动特性，可以 把各种运动规律组合起来应用，组合时应保证加速度线图 始终保持连续。
s2
h
0
v2
h
0
1
a2 0
开始时，
a2
lim
t 0
C1 0 t
停止时，
a2
lim
t 0
0 C1 t
开始、停止时加速度无穷大，惯性力也无穷大， 我们把加速度无穷大引起的冲击称为刚性冲击。 只适用于低速和从动件质量较小的凸轮机构。
2.等加速等减速运动规律 (Law of Constant Acceleration and Deceleration Motion)
二、从动件运动规律(Law of Motion of Follower ) 以推程为例进行分析
1. 等速运动规律(Law of Constant Velocity Motion)
从动件的运动速度为常数时，称为等速运动规律，有：
凸轮从动件运动规律-职高
机械设计基础——凸轮机构
一、凸轮廓线设计的基本原理
• 解析法、作图法 • 对整个系统施加-运动
• 此时，凸轮保持不动
• 推杆作复合运动=反转运动 (-) +预期运动(s)
AA AA AAAA
r
0
-
A r0
机械设计基础——凸轮机构
二、作图法设计凸轮廓线
• 作图步骤：
1 根据从动件的运动规律：作出位移
– 直动推杆：推杆在反转前后两位置线的夹角应等于凸轮的转角 – 摆动推杆：反转前后推杆摆动中心和凸轮轴心的两连线之间的夹角
应等于凸轮的转角
• 正确确定推杆的位移或摆角
– 直动推杆：位移等于推杆所在位置与理论廓线的交点和与基圆交点 之间的距离
– 摆动推杆：角位移等于推杆所在位置与推杆起始位置之间的夹角
从动件的运动形式
偏置 直动
从动件的形状
滚子从动件
凸轮的形状
盘形凸轮 机构
问题：（2）画出凸轮的基圆。 基圆是理论廓线上的最小内切圆。
理论廓线
基圆
问题：（3）画出从推程开始到图示位置时从动件的位移S, 相应的凸轮转角。
沿着导路位置线，从基圆到理论廓 线之间的线段长度
位移
转角
问题：（4）画出推程开始时和图示位置时机构的压力角。
机械设计基础——凸轮机构
4-4 凸轮机构基本尺寸的确定
一、压力角 二、基圆半径的选择 三、滚子半径的确定 四、凸轮和滚子的材料 五、凸轮的加工方法
一、 压力角
定义：推杆上接触点B的运 动方向与其受力方向之间所 夹的锐角称为压力角。
压力角越大，则F的损失越 大。当压力角大到某个值时， 结构出现死锁。此为临界压 力角。
h
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等速运动
等加速—等减速运动
2.刚性冲击和柔性冲击 刚性冲击和柔性冲击
等速运动中速度线图，在推程的始末处，从 动件速度有突变，与凸轮间产生很大的冲击力， 为刚性冲击。故只适用于转速低的场合。 等加速等减速运动，在推程的始末和前后半 程交接处，冲击有限，为柔性冲击。只适用于 中速场合。
δ2
600
δ3
1200
3000
δ4
3600
600
δ
δ1——推程角；δ2——远停程角 δ3——回程角；δ4——近停程角
凸轮机构的工作过程：
对主动件凸轮而言 对从动件而言 推程运动角δ1 远停程角δ2 回程运动角δ3 近停程角δ4 推程 行程h 远停程 回程 近停程
二、从动件常用运动规律 1.两种运动规律 两种运动规律
重点、 重点、难点
重点： 重点：凸轮机构的分析工作过程 难点：分析凸轮机构的工作过程 难点：
复习导入： 复习导入：
• 1.凸轮机构常用的分类形式？ • 2.按凸轮的形状分为哪几种？
一、凸轮机构的工作过程 和有关参数
对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构
基圆（r0）——凸轮轮廓最小向径
D
δ4 A 600 r0 1200 600 δ2 C
2-2 从动件常用运动规律
教学目标
知识目标： （1）知 构的工作过程. 构的工作过程
（2）能力目标： 能力目标：
• 培养学生的主观能动性和思维的积极性 培养学生的主观能动性和思维的积极性. • 提高其分析问题和解决问题的能力 提高其分析问题和解决问题的能力.
3.等加速等减速规律位移曲线作图方 等加速等减速规律位移曲线作图方 法
三、从动件常用运动规律的选择
1. 在选择从动件的运动规律时，应根据机器工作时的运动要求来确定。 2. 对无一定运动要求，只需要从动件有一定位移量的凸轮机构。 3. 对于低速轻载场合，选用等速运动规律，如夹紧机构、回转 台等；对于转速较高，等加速等减速的无刚性冲击的运动规律。 4. 对于高速机构，应减小惯性力、改善动力性能，可选用正弦 加速度运动规律或其他改进型的运动规律。
h
1200 1800 3000 3600
0
δ1 1200
δ2 600
δ3 1200 600
δ
回程运动角
S
DA段从动件在近处停止--近停程 其对应的转角δ4——近停程角。
h
1200 1800 3000 3600
0
δ1
1200
δ2
600
δ3
1200
δ4
600
δ
近停程角
S
h
1200 1800
0
δ1
1200
δ1
1200 δ3
B
S
D
A 600 rmin 1200 1200 600 B
1200
1800
3000
3600
0 1200 600 1200 600
δ
C
S
1200
1800
3000
3600
0 1200 600 1200 600
δ
行程h—从动件的最大位移。 AB段从动件上 升到最高点--推程 AB其对应的凸轮转角δ1—推程运动角
互评
小组 一组 二组 三组 四组 五组 点评 二组 三组 四组 五组 一组
作业布置
• 画出对心凸轮机构的位移线图 • 根据位移线图确定运动规律
S h
1200 1800 3000 3600
δ
0
δ1
1200 600 1200 600
推程运动角
S2
BC段从动件在远处停止--远停程 其对应的转角δ2——远停程角。
h
1200 1800 3000 3600
0
δ1
1200
δ2
600 1200 600
δ1
远停程角
S
CD段从动件回落到最低点--回程 其对应的转角δ3——回程运动角。