機(jī)械原理典型例題(第五章凸輪)10-20

機(jī)械原理典型例題（第五章）

——凸輪機(jī)構(gòu)2011.10例1

圖示偏心圓盤凸輪機(jī)構(gòu)中，已知圓盤凸輪以ω=2rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)向?yàn)轫槙r(shí)針方向，圓盤半徑R=50mm；當(dāng)凸輪由圖示位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，從動(dòng)件的速度為ν=50mm/s。試求：（1）凸輪的偏心距e；（2）凸輪轉(zhuǎn)過90°時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角αk；（3）凸輪轉(zhuǎn)過90°時(shí)，從動(dòng)件的位移hk；（4）從動(dòng)件的行程h。αhkαkkθ

Fhmax(P)解：(1)凸輪偏心距。利用速度瞬心，幾何中心O即為速度瞬心p，可得ν=eω，求得e=25mm。（2）凸輪轉(zhuǎn)過90°時(shí)，從動(dòng)件在K點(diǎn)接觸，其壓力角為αk。e/sinαk=R/sinθ；當(dāng)θ=90°時(shí)，αk達(dá)到最大值。αk=arcsin(e/R)=30°（3）凸輪轉(zhuǎn)過90°時(shí)，從動(dòng)件的位移為hK。（4）從動(dòng)件在F點(diǎn)接觸時(shí)為最大位移，即行程為h，此時(shí)αF=0。90°

αF=0

V例2圖（a）所示對(duì)心直動(dòng)尖底從動(dòng)件偏心圓盤凸輪機(jī)構(gòu)，O為凸輪幾何合中心，O1為凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)中心，直線AC⊥BD,O1O=OA/2，圓盤半徑R=OA=60mm。

（1）根據(jù)圖（a）及上述條件確定基園半徑r0，行程h，C點(diǎn)壓力角αc和D點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角αD，位移hD；（2）若偏心圓盤凸輪幾何尺寸不變，僅將從動(dòng)件由尖底改為滾子，見圖（b）,滾子半徑rT=10mm。試問，上述參數(shù)r0，h，αc，和hD，αD是否改變？對(duì)于有改變的參數(shù)試分析其增大還是減??？hαc=0αDhDhαc=0αDhD基園r0增大；行程h不變；壓力角αC不變；hD減小；αD減小。ab例3尖底偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)中，已知凸輪輪廓線為一偏心圓，其半徑R=25mm，偏心距l(xiāng)OA=10mm，偏距e=5mm。求：

（1）從動(dòng)件與凸輪輪廓線在B點(diǎn)接觸時(shí)的位移hB，壓力角αB；

（2）將偏置從動(dòng)件2向左移5mm后，變?yōu)閷?duì)心從動(dòng)件，此時(shí)與輪廓線C點(diǎn)接觸時(shí)的壓力角αC；比較αB，αC大小，說明題意中的偏置是否合理。

（3）如果偏距e=-5mm，此時(shí)的偏置是否合理？OARBCDhBαD

αC

αB

r0解：αC>αB。該偏置有利減小壓力角，改善受力，故偏置合理。αD>α

C>αB，故偏置不合理。e例4凸輪為偏心輪如圖，已知參數(shù)R=30mm，loA=10mm，e=15mm，rT=5mm，E，F(xiàn)為凸輪與滾子的兩個(gè)接觸點(diǎn)。求

（1）畫出凸輪輪廓線（理論輪廓線），求基園r0；（2）E點(diǎn)接觸時(shí)從動(dòng)件的壓力角αE；(3)從E到F接觸凸輪所轉(zhuǎn)過的角度φ；（4）由E點(diǎn)接觸到F點(diǎn)接觸從動(dòng)件的位移S；(5）找出最大αmax的位置。S=hF-hESinα=(e-loAcosθ)/(R+rT)θ

=180時(shí),α為αmaxOAFφr0EωαmaxhEhFRθαEe例5：圖示為一直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)。若一直凸輪基圓半徑r0，推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律s=S(δ)，為使設(shè)計(jì)出的凸輪機(jī)構(gòu)受力狀態(tài)良好，試結(jié)合凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的計(jì)算公式說明應(yīng)采用哪些措施?假設(shè)凸輪輪廓已經(jīng)做出，要求在凸輪轉(zhuǎn)過δ角時(shí)，位移為S，速度為V，V=ω×Lop，壓力角為α。適當(dāng)偏距e（左移），使凸輪轉(zhuǎn)過δ角，此時(shí)應(yīng)有相同位移S，相同速度V。此時(shí)壓力角為α1；P為瞬心位置，相同的速度即瞬心P位置是固定的。右移，使凸輪轉(zhuǎn)過δ角，此時(shí)壓力角為α2；PαPα1α2PS,V,a是確定的可知：采用適當(dāng)?shù)钠嗲沂雇茥U偏向凸輪軸心的左側(cè)，可使推程壓力角減小，從而改善凸輪的受力情況，但使回程的壓力角增大，由于回程的許用壓力角很大，故對(duì)機(jī)構(gòu)的受力情況影響不大?；靖拍铑}1.選擇題（1）對(duì)于遠(yuǎn)、近休止角均不為零的凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)從動(dòng)件推程按簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，在推程開始和結(jié)束位置______。A.不存在沖擊B.存在剛性沖擊C.存在柔性沖擊（2）已知一滾子接觸擺動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，因滾子損壞，更換了一個(gè)外徑與原滾子不同的新滾子，則更換滾子后________。A.從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生變化，而從動(dòng)件最大擺角不變B.從動(dòng)件最大擺角發(fā)生變化，而從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變C.從動(dòng)件最大擺角和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律均不變D.從動(dòng)件最大擺角和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律均發(fā)生變化

(3)已知一滾子接觸偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，若將凸輪轉(zhuǎn)向由順時(shí)針改為逆時(shí)針，則_________。A.從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律發(fā)生變化，而從動(dòng)件最大行程不變B.從動(dòng)件最大行程發(fā)生變化，而從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變C.從動(dòng)件最大行程和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律均不變D.從動(dòng)件最大行程和從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律均發(fā)生變化CDD1.選擇題(4)若直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)采用正配置，可_______壓力角。

A.降低推程B.降低回程C.同時(shí)降低推程和回程(5)對(duì)于滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，滾子半徑______理論輪廓曲線外凸部分的最小曲率半徑。A.必須小于B.必須大于C.可以等于(6)在設(shè)計(jì)幾何鎖合式凸輪機(jī)構(gòu)時(shí)，_______。A.只要控制推程最大壓力角B.要同時(shí)控制推程和回程最大壓力角C.只要控制回程最大壓力角(7)對(duì)于平底從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，若出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失真，則其原因是____。A.基圓半徑太小B.凸輪輪廓外凸C.凸輪輪廓內(nèi)凹或平底寬度不夠ABCA(8)凸輪機(jī)構(gòu)若發(fā)生自鎖，則其原因是______。A.驅(qū)動(dòng)力矩不夠B.壓力角太大C.基圓半徑太小(9)對(duì)于平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，移動(dòng)導(dǎo)路的平移_____。A.會(huì)改變從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律B.會(huì)影響機(jī)構(gòu)壓力角的大小C.不會(huì)影響從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)壓力角的大小BC1.選擇題2.正誤判斷題

(1)對(duì)于偏置直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，從動(dòng)件推程對(duì)應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角就是凸輪推程輪廓對(duì)應(yīng)的輪廓角。(2)當(dāng)從動(dòng)件推程按二次多項(xiàng)式規(guī)律運(yùn)動(dòng)時(shí)，僅在推程開始和結(jié)束位置存在柔性沖擊。(3)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的基圓半徑是指凸輪理論輪廓曲線的最小半徑。(4)凸輪理論輪廓曲線與實(shí)際輪廓曲線之間是法向等距曲線關(guān)系。(5)力鎖合式凸輪機(jī)構(gòu)回程絕對(duì)不會(huì)發(fā)生自鎖。(6)為減小凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角可增大凸輪基圓半徑。(7)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角就是凸輪的壓力角?！獭獭獭蘕XX(8)本章介紹的圓柱凸輪輪廓曲線按展開在平面上進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法，無論對(duì)于擺動(dòng)從動(dòng)件還是直動(dòng)從動(dòng)件，這種設(shè)計(jì)方法均是近似的。(9)滾子從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)和平底從動(dòng)