機械原理典型例題(第五章凸輪)12-10-20

1、機械原理典型例題（第五章）凸輪機構2012.10例例1 圖示偏心圓盤凸輪機構中，已知圓盤凸輪以圖示偏心圓盤凸輪機構中，已知圓盤凸輪以=2rad/s轉動，轉轉動，轉向為順時針方向，圓盤半徑向為順時針方向，圓盤半徑R=50mm；當凸輪由圖示位置轉過；當凸輪由圖示位置轉過90時，從動件的速度為時，從動件的速度為=50mm/s。試求：（。試求：（1）凸輪的偏心距）凸輪的偏心距e；（；（2）凸輪轉過凸輪轉過90時，凸輪機構的壓力角時，凸輪機構的壓力角k ；（；（3）凸輪轉過）凸輪轉過90時，從時，從動件的位移動件的位移hk；（；（4）從動件的行程）從動件的行程h。hkk k Fhmax(P)解：解：(1

2、)凸輪偏心距。利用速度瞬心凸輪偏心距。利用速度瞬心 ，幾何，幾何中心中心O即為速度瞬心即為速度瞬心p，可得，可得=e，求，求得得e=25mm。（2）凸輪轉過）凸輪轉過90時，從動件在時，從動件在K點點接觸，其壓力角為接觸，其壓力角為k。 e/sink =R/sin； 當當=90時，時，k達到最大值。達到最大值。 k=arcsin(e/R)=30（3）凸輪轉過）凸輪轉過90時，從動件的位移時，從動件的位移為為h K。（4）從動件在）從動件在F點接觸時為最大位移，點接觸時為最大位移，即行程為即行程為h，此時，此時F=0。90 F=0 V例例2 圖（圖（a）所示對心直動尖底從動件偏心圓盤凸輪機構，）

3、所示對心直動尖底從動件偏心圓盤凸輪機構，O為凸輪幾何合中心，為凸輪幾何合中心，O1為凸輪轉動中心，直線為凸輪轉動中心，直線ACBD,O1O=OA/2，圓盤半徑，圓盤半徑R=OA=60mm。（1）根據(jù)圖（）根據(jù)圖（a）及上述條件確定基園半徑）及上述條件確定基園半徑r0，行程行程h， C點壓力角點壓力角c和和D點接觸時點接觸時的壓力角的壓力角D，位移，位移hD；（；（2）若偏心圓盤凸輪幾何尺寸不變，僅將從動件由尖底改為）若偏心圓盤凸輪幾何尺寸不變，僅將從動件由尖底改為滾子，見圖（滾子，見圖（b）,滾子半徑滾子半徑rT=10mm。試問，上述參數(shù)。試問，上述參數(shù)r0，h，c，和，和hD，D是否是否改變

4、？對于有改變的參數(shù)試分析其增大還是減小？改變？對于有改變的參數(shù)試分析其增大還是減??？h c=0 DhDh c=0DhD基園基園r0增大；增大；行程行程h不變；不變；壓力角壓力角 C不變；不變； hD減??；減??； D減小。減小。ab例例3 尖底偏置直動從動件盤形凸輪機構中，已知凸輪輪廓線為一偏心圓，其尖底偏置直動從動件盤形凸輪機構中，已知凸輪輪廓線為一偏心圓，其半徑半徑R=25mm，偏心距，偏心距l(xiāng)OA=10mm，偏距，偏距e=5mm。求：。求：（1）從動件與凸輪輪廓線在）從動件與凸輪輪廓線在B點接觸時的位移點接觸時的位移hB，壓力角壓力角B；（2）將偏置從動件）將偏置從動件2向左移向左移5mm

5、后，變?yōu)閷π膹膭蛹?，此時與輪廓線后，變?yōu)閷π膹膭蛹?，此時與輪廓線C點點接觸時的壓力角接觸時的壓力角C；比較；比較B，C大小，說明題意中的偏置是否合理。大小，說明題意中的偏置是否合理。（3）如果偏距）如果偏距e=-5mm，此時的偏置是否合理？，此時的偏置是否合理？OARBCDhBD C B r0解：解：nC B。該偏置有利。該偏置有利減小壓力角，改善受力，減小壓力角，改善受力，故偏置合理。故偏置合理。n D C B，故偏置，故偏置不合理。不合理。e例例4 凸輪為偏心輪如圖，已知參數(shù)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接觸點

6、。求為凸輪與滾子的兩個接觸點。求（1）畫出凸輪輪廓線（理論輪廓線），求基園）畫出凸輪輪廓線（理論輪廓線），求基園r0；（；（2）E點接觸時從動件的壓力角點接觸時從動件的壓力角E； (3) 從從E到到F接觸凸輪所轉過的角度接觸凸輪所轉過的角度； （4）由）由E點接觸到點接觸到F點接觸從動件的位點接觸從動件的位移移S；(5）找出最大）找出最大max的位置。的位置。nS=hF-hEnSin =(e-loAcos )/(R+rT) =180時,為 maxOAFr0EmaxhEhFREe例例5 ：圖示為一直動推桿盤形凸輪機構。若一直凸輪基：圖示為一直動推桿盤形凸輪機構。若一直凸輪基圓半徑圓半徑r0，推桿

7、的運動規(guī)律，推桿的運動規(guī)律s=S()，為使設計出的凸輪，為使設計出的凸輪機構受力狀態(tài)良好，試結合凸輪機構壓力角的計算公式機構受力狀態(tài)良好，試結合凸輪機構壓力角的計算公式說明應采用哪些措施說明應采用哪些措施?n假設凸輪輪廓已經做出，要求在凸輪轉過假設凸輪輪廓已經做出，要求在凸輪轉過角時，角時，位移為位移為S，速度為，速度為V， V=Lop ，壓力角為，壓力角為。n適當偏距適當偏距e（左移），使凸輪轉過（左移），使凸輪轉過角，此時應有角，此時應有相同位移相同位移S，相同速度，相同速度V。此時壓力角為。此時壓力角為1；nP為瞬心位置，相同的速度即為瞬心位置，相同的速度即瞬心瞬心P位置是固定的。位置是

8、固定的。n右移，使凸輪轉過右移，使凸輪轉過角，此時壓力角為角，此時壓力角為2；P0tan/(/)/()OP OBds drsP1220tan()/(/)/()OPeO Bds deres2P220tan()/(/)/()OPeO Bds deresS,V, a 是確定的是確定的n可知：采用適當?shù)钠嗲沂雇茥U偏向凸輪軸心可知：采用適當?shù)钠嗲沂雇茥U偏向凸輪軸心的左側，可使推程壓力角減小，從而改善凸輪的左側，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，故對機構的受力情況影程的許用壓力角很大，故對機構的受力情況影

9、響不大。響不大。基本概念題基本概念題1.選擇題選擇題（1）對于遠、近休止角均不為零的凸輪機構，當從動件推程按簡諧運動）對于遠、近休止角均不為零的凸輪機構，當從動件推程按簡諧運動規(guī)律運動時，在推程開始和結束位置規(guī)律運動時，在推程開始和結束位置_。 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從動件盤形凸輪機構，因滾子損壞，更換了一）已知一滾子接觸擺動從動件盤形凸輪機構，因滾子損壞，更換了一個外徑與原滾子不同的新滾子，則更換滾子后個外徑與原滾子不同的新滾子，則更換滾子后_。 A. 從動件運動規(guī)律發(fā)生變化，而從動件最大擺角不變 B. 從動件最大擺角發(fā)生變化，而從動件運動

10、規(guī)律不變 C. 從動件最大擺角和從動件運動規(guī)律均不變 D. 從動件最大擺角和從動件運動規(guī)律均發(fā)生變化 (3)已知一滾子接觸偏置直動從動件盤形凸輪機構，若將凸輪轉向由順已知一滾子接觸偏置直動從動件盤形凸輪機構，若將凸輪轉向由順時針改為逆時針，則時針改為逆時針，則_。 A. 從動件運動規(guī)律發(fā)生變化，而從動件最大行程不變 B. 從動件最大行程發(fā)生變化，而從動件運動規(guī)律不變 C. 從動件最大行程和從動件運動規(guī)律均不變 D. 從動件最大行程和從動件運動規(guī)律均發(fā)生變化CDD1.選擇題選擇題(4) 若直動從動件盤形凸輪機構采用正配置，可若直動從動件盤形凸輪機構采用正配置，可_壓力角。壓力角。 A. 降低推程

11、 B. 降低回程 C. 同時降低推程和回程(5) 對于滾子從動件盤形凸輪機構，滾子半徑對于滾子從動件盤形凸輪機構，滾子半徑_理論輪廓曲線理論輪廓曲線外凸部分的最小曲率半徑。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) 在設計幾何鎖合式凸輪機構時，在設計幾何鎖合式凸輪機構時，_。 A. 只要控制推程最大壓力角 B. 要同時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)對于平底從動件盤形凸輪機構，若出現(xiàn)運動失真，則其原因是對于平底從動件盤形凸輪機構，若出現(xiàn)運動失真，則其原因是_。 A. 基圓半徑太小 B. 凸輪輪廓外凸 C. 凸輪輪廓內凹或平底寬度不

12、夠ABCA(8)凸輪機構若發(fā)生自鎖，則其原因是凸輪機構若發(fā)生自鎖，則其原因是_。 A. 驅動力矩不夠 B. 壓力角太大 C. 基圓半徑太小(9)對于平底直動從動件盤形凸輪機構，移動導路的平移對于平底直動從動件盤形凸輪機構，移動導路的平移_。 A. 會改變從動件運動規(guī)律 B. 會影響機構壓力角的大小 C. 不會影響從動件運動規(guī)律和機構壓力角的大小BC1.選擇題選擇題2.正誤判斷題正誤判斷題 (1)(1)對于偏置直動從動件盤形凸輪機構，從動件推程對應的凸輪轉角就對于偏置直動從動件盤形凸輪機構，從動件推程對應的凸輪轉角就是凸輪推程輪廓對應的輪廓角。是凸輪推程輪廓對應的輪廓角。 (2)(2)當從動件推

13、程按二次多項式規(guī)律運動時，僅在推程開始和結束位置當從動件推程按二次多項式規(guī)律運動時，僅在推程開始和結束位置存在柔性沖擊。存在柔性沖擊。(3)(3)滾子從動件盤形凸輪機構的基圓半徑是指凸輪理論輪廓曲線的最小滾子從動件盤形凸輪機構的基圓半徑是指凸輪理論輪廓曲線的最小半徑。半徑。(4)(4)凸輪理論輪廓曲線與實際輪廓曲線之間是法向等距曲線關系。凸輪理論輪廓曲線與實際輪廓曲線之間是法向等距曲線關系。(5)(5)力鎖合式凸輪機構回程絕對不會發(fā)生自鎖。力鎖合式凸輪機構回程絕對不會發(fā)生自鎖。(6)(6)為減小凸輪機構的壓力角可增大凸輪基圓半徑。為減小凸輪機構的壓力角可增大凸輪基圓半徑。(7)(7)凸輪機構的

14、壓力角就是凸輪的壓力角。凸輪機構的壓力角就是凸輪的壓力角。XXX(8)(8)本章介紹的圓柱凸輪輪廓曲線按展開在平面上進行設計的方本章介紹的圓柱凸輪輪廓曲線按展開在平面上進行設計的方法，無論對于擺動從動件還是直動從動件，這種設計方法均法，無論對于擺動從動件還是直動從動件，這種設計方法均是近似的。是近似的。(9)(9)滾子從動件盤形凸輪機構和平底從動件盤形凸輪機構均不允滾子從動件盤形凸輪機構和平底從動件盤形凸輪機構均不允許凸輪輪廓曲線內凹。許凸輪輪廓曲線內凹。(10)(10)滾子接觸凸輪副的最大接觸應力出現(xiàn)在凸輪實際輪廓曲線滾子接觸凸輪副的最大接觸應力出現(xiàn)在凸輪實際輪廓曲線最小曲率半徑處。最小曲率半徑處。XXX2.正誤判斷題正誤判斷題 習題評講9-7：標出在圖：標出在圖a位置時凸輪的壓力角，凸輪從圖示位置位置時凸輪的壓力角，凸輪從圖示位置轉過轉過90后推桿的位移；標出圖后推桿的位移；標出圖b中推桿從圖示位置升中推桿從圖示位置升高位移高位移s時，凸輪的轉角和凸輪機構的壓力角。時，凸輪的轉角和凸輪機構的壓力角。sn滾子中心滾子中心C，半徑，半徑rn理論輪廓，理論輪廓，R=LOCn基園基園R0，n推桿中心位置園，推桿中心位置園，R=LOAn凸輪逆時