凸轮机构考试复习与练习题
一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案）
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．从动件的行程可较大
3 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。
A．摆动尖顶推杆B．直动滚子推杆
C．摆动平底推杆D．摆动滚子推杆
4 对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为关系。
A．偏置比对心大B．对心比偏置大
C．一样大D．不一定
5 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。
A．等速运动规律B．摆线运动规律（正弦加速度运动规律）
C．等加速等减速运动规律D．简谐运动规律（余弦加速度运动规律）
6 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用措施来解决。
A．增大基圆半径B．改用滚子推杆
C．改变凸轮转向D．改为偏置直动尖顶推杆
7．（）从动杆的行程不能太大。
A. 盘形凸轮机构
B. 移动凸轮机构
C. 圆柱凸轮机构
8．（）对于较复杂的凸轮轮廓曲线，也能准确地获得所需要的运动规律。
A 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆
9．（）可使从动杆得到较大的行程。
A. 盘形凸轮机构 B 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构
10．（）的摩擦阻力较小，传力能力大。
A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C 平底式从动杆
11.（）的磨损较小，适用于没有内凹槽凸轮轮廓曲线的高速凸轮机构。
A. 尖顶式从动杆
B.滚子式从动杆
C. 平底式从动杆
12．计算凸轮机构从动杆行程的基础是（）。
A 基圆 B. 转角 C 轮廓曲线
13．凸轮轮廓曲线上各点的压力角是（）。
A. 不变的
B. 变化的
14．凸轮压力角的大小与基圆半径的关系是（）。
A 基圆半径越小，压力角偏小 B. 基圆半径越大，压力角偏小
15．压力角增大时，对（）。
A. 凸轮机构的工作不利
B. 凸轮机构的工作有利
C. 凸轮机构的工作无影响
16．使用（）的凸轮机构，凸轮的理论轮廓曲线与实际轮廓曲线是不相等的。
A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C 平底式从动杆
17. 压力角是指凸轮轮廓曲线上某点的（）。
A. 切线与从动杆速度方向之间的夹角
B. 速度方向与从动杆速度方向之间的夹角
C. 法线方向与从动杆速度方向之间的夹角
18．为了保证从动杆的工作顺利，凸轮轮廓曲线推程段的压力角应取（）为好。
A. 大些
B. 小些
19．为保证滚子从动杆凸轮机构从动杆的运动规律不“失真”，滚子半径应（）。
A. 小于凸轮理论轮廓曲线外凸部份的最小曲率半径
B. 小于凸轮实际轮廓曲线外凸部份的最小曲率半径
C. 大于凸轮理论轮廓曲线外凸部份的最小曲率半径
20．从动杆的运动速度规律，与从动杆的运动规律是（）。
A. 同一个概念
B. 两个不同的概念
21．若使凸轮轮廓曲线在任何位置都不变尖，也不变成叉形，则滚子半径必须（）理论轮廓外凸部分的最小曲率半径。
A. 大于
B. 小于
C. 等于
22．凸轮轮廓曲线没有凹槽，要求机构传力很大，效率要高，从动杆应选（）。
A. 尖顶式
B. 滚子式
C. 平底式
二、填空题
1 在凸轮机构几种常用的推杆运动规律中，只宜用于低速；和不宜用于高速；而和都可在高速下应用。
2 滚子推杆盘形凸轮的基圆半径是从到的最短距离。
3 平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构中，其压力角等于。
4 在凸轮机构推杆的四种常用运动规律中，有刚性冲击；、
运动规律有柔性冲击；运动规律无冲击。
5 凸轮机构推杆运动规律的选择原则为：①，②，③。
6 设计滚子推杆盘形凸轮机构时，若发现工作廓线有变尖现象，则在尺寸参数改变上应采用的
措施是，。
7 在设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的工作廓线时发现压力角超过了许用值，且廓线出现变尖现象，此时应采用的措施是。
8 设计凸轮机构时，若量得其中某点的压力角超过许用值，可以用使压力角减小。
9．凸轮机构能使从动件按照，实现各种复杂的运动。
10．凸轮机构是副机构。
11．凸轮是一个能从动件运动规律，而具有或凹槽的构件。
12．凸轮机构主要由，和三个基本构件所组成。
13．当凸轮转动时，借助于本身的曲线轮廓，从动件作相应的运动。
14．凸轮的轮廓曲线可以按任意选择，因此可使从动件得到的各种运动规律。
15．盘形凸轮是一个具有半径的盘形构件，当它绕固定轴转动时，推动从动杆在凸轮轴的平面内运动。
16．盘形凸轮从动杆的不能太大，否则将使凸轮的尺寸变化过大。
17．圆柱凸轮是个在圆柱开有曲线凹槽或是在圆柱上作出曲线轮廓的构件。
18．凸轮机构从动杆的形式有从动杆，从动杆和从动杆。
19．尖顶式从动杆与凸轮曲线成尖顶接触，因此对较复杂的轮廓也能得到运动规律。
20．凸轮机构从动杆的运动规律，是由凸轮决定的。
21．以凸轮的半径所做的圆，称为基圆。
22．在凸轮机构中，从动杆的称为行程。
23．凸轮轮廓线上某点的方向与从动杆方向之间的夹角，叫压力角。
24．如果把从动杆的量与凸轮的之间的关系用曲线表示，则此曲线就称为从动杆的位移曲线。
25．当凸轮作等速转动时，从动杆上升或下降的速度为一，这种运动规律称为运动规律。
26．将从动杆运动的整个行程分为两段，前半段作运动，后半段作运动，这种运动规律就称为运动规律。
27．凸轮机构从动杆位移曲线的横坐标轴表示凸轮的，纵坐标轴表示从动杆的量。
28．画凸轮轮廓曲线时，首先是沿凸轮转动的方向，从某点开始，按照位移曲线上划分的在基圆上作等分角线。
29．凸轮机构的从动件都是按照运动规律而运动的。
30．凸轮的轮廓曲线都是按完成一定的而进行选择的。
31．当盘形凸轮只有转动，而没有变化时，从动杆的运动是停歇。
32．凸轮机构可用在作间歇运动的场合，从动件的运动时间与停歇时间的，以及停歇都可以任意拟定。
33．凸轮机构可以 起动，而且准确可靠。
34．圆柱凸轮可使从动杆得到 的行程。
35．尖顶式从动杆多用于传力 、速度较 以及传动灵敏的场合。
36．滚子从动杆与凸轮接触时摩擦阻力 ，但从动杆的结构复杂，多用于传力要求 的场合。
37．平底式从动杆与凸轮的接触面较大，易于形成油膜，所以 较好， 较小，常用于没有 曲线的凸轮上作高速传动。
38．滚子式从动杆的滚子 选用得过大，将会使运动规律“失真”。
39．等加速等减速运动凸轮机构，能避免传动中突然的 ，消除强烈的 提高机构的工作平稳性，因此多用于凸轮转速 和从动杆质量 的场合。
40．凸轮在工作中作用到从动杆上的力，可以分解成：与从动杆运动速度方向 的分力，它是推动从动杆运动的 分力；与从动杆运动速度方向 的分力，它会使从动杆与支架间的正压力增大，是 分力。
41．凸轮的基圆半径越小时，则凸轮的压力角 ，有效推力就 ，有害分力 。
42．凸轮的基圆半径不能过小，否则将使凸轮轮廓曲线的曲率半径 ，易使从动杆的 “失真”。
43．凸轮基圆半径只能在保证轮廓的最大压力角不越过 时，才能考虑 。
44．凸轮轮廓曲线上的向径公差和表面粗糙度，是根据凸轮的 而决定的。
45．凸轮机构主要由 、 和 三部分组成。
46．等速运动规律会引起 冲击，因而这种运动规律只适用于 速 载的凸轮机构。
47．由于尖顶从动件 能力低，不 ，因而在实际中常采用 从动件和 从动件。
48．以凸轮轮廓最小向径为半径所作的圆称为 圆。
49．若已知位移的比例尺为?=3φμ/mm ，则图纸上量出的20mm 相当于凸轮转角的值为 . 50. 若已知位移的比例尺为 2 mm /mm ，则图纸上量出的20mm 相当于从动杆位移的值为 .
51．凸轮是一个能 从动杆运动规律具有 轮廓的构件；通常是作 并 转动。
52. 基圆是以凸轮 半径所作的圆，基圆半径越小则压力角 ，有效推力 从而使工作条件变坏。
53．从动杆的形式一般有 ， 和 等。
54．从动杆常用运动速度规律，有 规律和 运动规律。
三、问答题
1．什么样的机构是凸轮机构？
2．凸轮机构的功用是什么？
3．什么样的构件叫做凸轮？
4．凸轮的种类有哪些？都适合什么工作场合？
5．凸轮机构的从动件有几种？各适合什么工作条件？
6．凸轮轮廊曲线是根据什么确定的？
7．从动杆的运动速度规律有几种？各有什么特点？
8．凸轮的压力角对凸轮机构的工作有什么影响？
9．什么叫基圆？基圆与压力角有什么关系？
10．从动杆的等速位移曲线是什么形状？等速运动规律有什么缺点？
11．凸轮机构的从动杆为什么能得预定的要求？
12．在什么情况下凸轮机构从动杆才能得到运动的停歇？
13．基圆在凸轮结构中有何意义？
14．滚子式从动杆的滚子半径的大小，对凸轮工作有什么影响？
15．某一凸轮机构的滚子损坏后，是否可任取一滚子来替代？为什么？
16．凸轮压力角太大有什么不好？
17．凸轮压力角越小越好吗？为什么？
18设计直动推杆盘形凸轮机构时，在推杆运动规律不变的条件下，需减小推程的最大压力角，可采用哪两种措施？
19 何谓凸轮机构的压力角？它在哪一个轮廓上度量？压力角变化对凸轮机构的工作有何影响？与凸轮尺寸有何关系？
20 题17图中两图均为工作廓线为偏心圆的凸轮机构，试
分别指出它们理论廓线是圆还是非圆，运动规律是否相同？
21 滚子推杆盘形凸轮的理论廓线与实际廓线是否相似？
是否为等距曲线？
22试问将同一轮廓曲线的凸轮与不同型式的推杆配合使
用，各种推杆的运动规律是否一样？若推杆的运动规律相同，
使用不同型式的推杆设计的凸轮廓线又是否一样？
23 若凸轮是以顺时针转动，采用偏置直动推杆时，推杆
的导路线应偏于凸轮回转中心的哪一侧较合理？为什么？
24 已知一摆动滚子推杆盘形凸轮机构，因滚子损坏，现更换了一个外径与原滚子不同的新滚子。试问更换滚子后推杆的运动规律和推杆的最大摆角是否发生变化？为什么？
题17图
25 为什么平底推杆盘形凸轮机构的凸轮廓线一定要外凸？滚子推杆盘形凸轮机构的凸轮廓线却允许内凹，而且内凹段一定不会出现运动失真？
26 在一个直动平底推杆盘形凸轮机构中，原设计的推杆导路是对心的，但使用时却改为偏心安置。试问此时推杆的运动规律是否改变？若按偏置情况设计凸轮廓线，试问它与按对心情况设计的凸轮廓线是否一样？为什么？
27 两个不同轮廓曲线的凸轮，能否使推杆实现同样的运动规律？为什么？
28 滚子半径的选择与理论廓线的曲率半径有何关系？图解设计时，如出现实际廓线变尖或相交，可以采取哪些方法来解决？
29 如摆动尖顶推杆的推程和回程运动线图完全对称，试问其推程和回程的凸轮轮廓是否也对称？为什么？
30 力封闭和几何封闭凸轮机构许用压力角的确定是否一样？为什么？
四、判断题
1．一只凸轮只有一种预定的运动规律。（）
2．凸轮在机构中经常是主动件。（）
3．盘形凸轮的轮廓曲线形状取决于凸轮半径的变化。（）
4．盘形凸轮机构从动杆的运动规律，主要决定于凸轮半径的变化规律。（）
5．凸轮机构的从动杆，都是在垂直于凸轮轴的平面内运动。（）
6．从动杆的运动规律，就是凸轮机构的工作目的。（）
7．计算从动杆行程量的基础是基圆。（）
8．凸轮曲线轮廓的半径差，与从动杆移动的距离是对应相等的。（）
9．能使从动杆按照工作要求，实现复杂运动的机构都是凸轮机构。（）
10．凸轮转速的高低，影响从动杆的运动规律。（）
11．从动件的运动规律是受凸轮轮廓曲线控制的，所以，凸轮的实际工作要求，一定要按凸轮现有轮廓曲线制定。（）
12．凸轮轮廓曲线是根据实际要求而拟定的。（）
13．盘形凸轮的行程是与基圆半径成正比的，基圆半径越大，行程也越大。（）
14．盘形凸轮的压力角与行程成正比，行程越大，压力角也越大。（）
15．盘形凸轮的结构尺寸与基圆半径成正比。（）
16．当基圆半径一定时，盘形凸轮的压力角与行程的大小成正比。（）
17．当凸轮的行程大小一定时，盘形凸轮的压力角与基圆半径成正比。（）
18．在圆柱面上开有曲线凹槽轮廓的圆柱凸轮，它只适用于滚子式从动杆。（）
19．由于盘形凸轮制造方便，所以最适用于较大行程的传动。（）
20．适合尖顶式从动杆工作的轮廓曲线，也必然适合于滚子式从动杆工作。（）
21．凸轮轮廓线上某点的压力角，是该点的法线方向与速度方向之间的夹角。（）
22．凸轮轮廓曲线上各点的压力角是不变的。（）
23．使用滚子从动杆的凸轮机构，滚子半径的大小，对机构的预定运动规律是有影响的。（）24．选择滚子从动杆滚子的半径时，必须使滚子半径小于凸轮实际轮廓曲线外凸部分的最小曲率半径。（）
25．压力角的大小影响从动杆的运动规律。（）
26．压力角的大小影响从动杆的正常工作和凸轮机构的传动效率。（）
27．滚子从动杆滚子半径选用得过小，将会使运动规律“失真”。（）
28．由于凸轮的轮廓曲线可以随意确定，所以从动杆的运动规律可以任意拟定。（）
29．从动杆的运动规律和凸轮轮廓曲线的拟定，都是以完成一定的工作要求为目的的。（）30．从动杆单一的运动规律，可以由不同的运动速度规律来完成的。（）
31．同一条凸轮轮廓曲线，对三种不同形式的从动杆都适用。（）
32．凸轮机构也能很好的完成从动件的间歇运动。（）
33．适用于尖顶式从动杆工作的凸轮轮廓曲线，也适用于平底式从动杆工作。（）
34．滚子从动杆凸轮机构，凸轮的实际轮廓曲线和理论轮廓曲线是一条。（）
35．盘形凸轮的理论轮廓曲线与实际轮廓曲线是否相同，取决于所采用的从动杆的形式。（）36．凸轮的基圆尺寸越大，推动从动杆的有效分力也越大。（）
37．采用尖顶式从动杆的凸轮，是没有理论轮廓曲线的。（）
38．当凸轮的压力角增大到临界值时，不论从动杆是什么形式的运动，都会出现自锁。（）39．在确定凸轮基圆半径的尺寸时，首先应考虑凸轮的外形尺寸不能过大，而后再考虑对压力角的影响。（）
40．凸轮机构的主要功能是将凸轮的连续运动（移动或转动）转变成从动件的按一定规律的往复移动或摆动。（）
41．等加速等减速运动规律会引起柔性冲击，因而这种运动规律适用于中速、轻载的凸42．凸轮机构易于实现各种预定的运动，且结构简单、紧凑，便于设计。（）
43．对于同一种从动件运动规律，使用不同类型的从动件所设计出来的凸轮的实际轮廓是相同的。（）
44．从动件的位移线图是凸轮轮廓设计的依据。（）
45．凸轮的实际轮廓是根据相应的理论轮廓绘制的。（）
46．为了保证凸轮机构传动灵活，必须控制压力角，为此规定了压力角的许用值。（）47．对凸轮机构而言，减小压力角，就要增大基圆半径，因此，改善机构受力和减小凸轮的尺寸是相互矛盾的。（）
48．为了避免出现尖点和运动失真现象，必须对所设计的凸轮的理论轮廓曲线的最小曲率半径进行校验。（）
49．对于相同的理论轮廓，从动件滚子半径取不同的值，所作出的实际轮廓是相同的。（）50．压力角不仅影响凸轮机构的传动是否灵活，而且还影响凸轮机构的尺寸是否紧凑。（）51．以尖顶从动件作出的凸轮轮廓为理论轮廓。（）
52．尖顶从动件凸轮的理论轮廓和实际轮廓相同。（ ）
五、改错题（指出题中错误并予以改正）
1．对于滚子式从动杆的凸轮机构，为了在工作中不使运动规律“失真”，其理论轮廓外凸部分的最小曲率半径，必须小于滚子半径。
2．凸轮在压力角，是凸轮轮廓曲线上某点的法线方向与速度方向之间的夹角。
3．为了使凸轮机构正常工作和具有较好的效率，要求凸轮的最小压力角的值，不得超过某一许用值。
4．凸轮的基圆半径越大，压力角也越大。
5．适合尖顶式从动杆工作的凸轮轮廓曲线，也适合于滚子式从动杆工作。
6．凸轮的理论轮廓曲线比实际工作曲线要小一个滚子半径的距离。
7．凸轮的压力角愈大，推动从动杆运动的有效分力也就愈大。
8．行程和转角都相等的等速位移曲线凸轮机构，和等加速等减速位移曲线凸轮机构，虽然都用尖顶式从动杆，其从动杆的运动规律是不会相同的。
六、分析计算题
1 对于直动推杆盘形凸轮机构，已知推程时凸轮的转角2/0πδ=，行程h =50mm 。求当凸轮转速ω＝l0rad/s 时，等速、等加速、等减速、余弦加速度和正弦加速度五种常用的基本运动规律的最大速度m ax v 、最大加速度m ax a 。以及所对应的凸轮转角δ。
2 在直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，题2图所示的推杆运动规律尚不完全，试在图上补全各段的δ-s 、δ-v 、δ-a 曲线，并指出哪些位置有刚性冲击，哪些位置有柔性冲击。
3 题3图中给出了某直动推杆盘形凸轮机构的推杆的速度线图。要求：
（1）定性地画出其加速度和位移线图；
（2）说明此种运动规律的名称及特点（v 、a 的大小及冲击的性质）；
（3）说明此种运动规律的适用场合。
题2图 题3图 4 已知题4图所示的直动平底推杆盘形凸轮机构，凸轮为R ＝30mm 的偏心圆盘，AO ＝20mm ，
试求：
（1）基圆半径和升程；
（2）推程运动角、回程运动角、远休止角和近休止角；
（3）凸轮机构的最大压力角和最小压力角；
（4）推杆的位移s 、速度v 和加速度a 方程；
（5）若凸轮以ω＝l0rad/s 回转，当AO 成水平位置时推杆的速度。
题4图 题5图
5试说明题5图所示盘形凸轮机构是有利偏置，还是不利偏置。如将该凸轮廓线作为直动滚子推杆的理论廓线，其滚子半径T r ＝8mm 。试问该凸轮廓线会产生什么问题？为 什么？为了保证推杆实现同样的运动规律，应采取什么措施（图中1μ＝0.001m ／mm ）？
6 题6图为偏置直动尖顶推杆盘形凸轮机构，凸轮廓线为渐开线，渐开线的基圆半径0r ＝40mm ，凸轮以ω＝20rad/s 逆时针旋转。试求：
（1）在B 点接触时推杆的速度B v ；
（2）推杆的运动规律（推程）；
（3）凸轮机构在B 点接触时的压力角；
（4）试分析该凸轮机构在推程开始时有无冲击？是哪种冲击？
7 已知一对心直动推杆盘形凸轮机构，基圆半径0r ＝20mm ，当
凸轮等速回转180°时，推杆等速移动40mm 。求当凸轮转角δ＝
60°、120°和180°时凸轮机构的压力角。
8 已知一对心直动推杆盘形凸轮机构。推程段凸轮等速回转
180°，推杆移动30mm ，要求许用压力角[]α=30°；回程段，凸轮
转动90°，推杆以等加速等减速运动规律返回原位置，要求许用压
力角[]α'=60°；当凸轮再转过剩余90°时，推杆静止不动。试用解
析法求凸轮的基圆半径0r 。
9 在直动推杆盘形凸轮机构中，已知行程h ＝20mm ，推程运动
角0δ＝45°，基圆半径0r =50mm ，偏距e=20mm 。试计算：
（1）等速运动规律时的最大压力角m ax α
题33图
（2）近似假定最大压力角m ax α出现在推杆速度达到最大值的位置，推程分别采用等加速等减速、简谐运动及摆线运动规律时的最大压力角m ax α。
10 题10图所示对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，凸轮为一偏心圆，O 为凸轮的几何中心，O 1为凸轮的回转中心。直线AC 与BD 垂直，且2/1OA C O =＝30mm ，试计算：
（1）该凸轮机构中B 、D 两点的压力角；
（2）该凸轮机构推杆的行程h 。
七、图解题
1用作图法作出一摆动平底推杆盘形凸轮机构的凸轮实际廓线，有关机构的尺寸及推杆运动线图如题1图所示。只需画出凸轮转角180°范围内的轮廓曲线，不必写出步骤，但需保留作图辅助线。
题1图
2 欲设计如题2图所示的直动推杆盘形凸轮机构，要求在凸轮转角为0°～90°时，推杆以余弦加速度运动规律上升h =20mm ，且取r ＝25mm ，e =l0mm ，T r =5mm 。试求：
（1）选定凸轮的转向ω1，并简要说明选定的原因；
（2）用反转法给出当凸轮转角δ=0°～ 90°时凸轮的工作廓线（画图的分度要求≤15°）；
（3）在图上标注出δ＝45°时凸轮机构的压力角α。
题2图 题3图 3 题3图所示的凸轮为偏心圆盘。圆心为O ，半径R ＝30mm ，偏心距OA l ＝10mm ，T r =10mm ，偏距e =10mm 。试求（均在图上标注出）：
（1）推杆的行程h 和凸轮的基圆半径0r ；
（2）推程运动角0δ、远休止角01δ、回程运动角0
δ'和近休止角02δ； （3）最大压力角m ax α的数值及发生的位置。
4 如题4图所示，已知一偏心圆盘R =40mm ，滚子半径T r =10mm ，OA l =90mm ，AB l =70mm ，转轴O 到圆盘中心C 的距离OC l =20mm ，圆盘逆时针方向回转。
（1）标出凸轮机构在图示位置时的压力角α，画出基圆，求基圆半径0r ；
（2）作出推杆由最下位置摆到图示位置时，推杆摆过的角度?及相应的凸轮转角δ。
题4图 题5图
5. 题5图所示为偏置直动推杆盘形凸轮机构，AFB 、CD 为圆弧，AD 、BC 为直线，A 、B 为直线与圆弧AFB 的切点。已知e =8mm ，0r =15mm ，OD OC ==30mm ，∠COD =30°，试求：
（1）推杆的升程h ，凸轮的推程运动角0δ，回程运动角0
δ'和远休止角02δ （2）推杆推程最大压力角m ax α的数值及出现的位置；
（3）推杆回程最大压力角m
ax α'的数值及出现的位置。 6. 题6图为一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构（1μ=0.001m/mm ），已知凸轮的轮廓由四段圆弧组成，圆弧的圆心分别为C 1、C 2、C 3和O 。试用图解法求：
（1）凸轮的基圆半径0r 和推杆的升程h ；
（2）推程运动角0δ、远休止角01δ、回程运动角0
δ'和近休止角02δ； （3）凸轮在初始位置以及回转110°时凸轮机构的压力角。
题6图 题7图 7. 题7图所示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构（1μ=0.001m/mm ），已知凸轮轮廓是一个偏心圆，其圆心为C ，试用图解法求：
（1）凸轮从初始位置到达图示位置时的转角δ'及推杆的角位移?'；
（2）推杆的最大角位移φ及凸轮的推程运动角0δ；
（3）凸轮从初始位置回转90°时，推杆的角位移?90?
8. 题8图为一偏置直动推杆盘形凸轮机构，凸轮轮廓上的
AmB 和CnD 为两段圆心位于凸轮回转中心的圆弧，凸轮转向如图
所示。试在图上标出推程运动角0δ，回程运动角0
δ'，推杆升程h 以及推杆与凸轮在C 点接触时的压力角α。
9. 用作图法设计一个对心直动平底推杆盘形凸轮机构的凸
轮轮廓曲线。已知基圆半径0r =50mm ，推杆平底与导路垂直，凸
轮顺时针等速转动，运动规律如题46图所示。
10. 试用作图法设计凸轮的实际廓线。已知基圆半径0r ＝
40mm ，推杆长AB l =80mm ，滚子半径T r =l0mm ，推程运动角0δ＝180°，回程运动角0
δ'＝180°，推程回程均采用余弦加速度运动规律，推杆初始位置AB 与OB 垂直（如题10图所示），推杆最大摆角φ=30°，凸轮顺时针转动。[注：推程
()0/cos 12δπδφ
?-=]
11. 已知偏置式滚子推杆盘形凸轮机构（如题11图所示），试用图解法求出推杆的运动规律δ-s 曲线（要求清楚标明坐标（δ-s ）与凸轮上详细对应点号位置，可不必写步骤）。
12. 题12图所示的凸轮机构，其凸轮廓线的AB 段是以C 为圆心的一段圆弧。
（1）写出基圆半径0r 的表达式；
（2）在图中标出图示位置时凸轮的转角δ、推杆位移s 、机构的压力角α。
题9图 题10图
题11图 题12图
13. 如题13图所示的凸轮机构，设凸轮逆时针转动。要求： （1）画出凸轮的基圆半径，在图示位置时推杆的位移s ，凸轮转角δ
（设推杆开始上升时题8图
δ=0°）
，以及传动角γ； （2）已知推杆的运动规律为：)(δs s =，)(δv v =，)(δa a =，写出凸轮廓线的方程。
14. 在题14图所示的凸轮机构中，弧形表面的摆动推杆与凸轮在B 点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90°后，试用图解法求出或标出：
（1）推杆与凸轮的接触点；
（2）推杆摆动的角度大小；
（3）该位置处，凸轮机构的压力角。
题13图
题14图
例解
1、欲设计图示的直动滚子从动件盘形凸轮机构，要求在凸轮转角为0o~90o时，推杆以余弦加速度运动规律上升h=20mm，且取r=25mm，e=10mm，r r=5mm。试求：1）选定凸轮的转向ω，并简要说明选定的原因：
φ0o~90o时凸轮的工作廓线
2）用反转法画出当凸轮转角=
1
（画图的分度要求小于15o）；
φ45o时凸轮机构的压力角α。
3）在图上标注出=
1
解答：
1）逆时针方向，使凸轮机构为正偏置，减小推程段凸轮机构的压力角；
2）将圆弧顶推杆视为滚子推杆，取尺寸比例尺μ1=0.001mm/mm作图，凸轮廓线如图所示：
φ45o时，α=14.5o；
3）如图所示：当=
1
2图示为一摆动平底推杆盘形凸轮机构（μ
=0.001mm/mm），已知凸轮的轮廓是一个偏心圆，其圆
l
心为C，试用图解法求：
1）凸轮从初始位置到达图示位置时转角0φ及推杆的角位移0ψ；
2）推杆的最大角位移m ax ψ及凸轮的推程运动角φ；
3）凸轮从初始位置回转90o时，推杆的角位移90ψ；
解答：
1）凸轮从初始位置达到图示位置时的转角φ=33o，推杆的角位移20=?；
2）推杆的最大角位移m ax ψ=36.5o，凸轮的推程运动角φ=216o；
3）凸轮从初始位置回转90o时，推杆的角位移90ψ=12o。
复习与练习题参考答案
一、单项选择题
1 B
2 A
3 C
4 D
5 B
6 A 7.A 8. A 9. C 10 .B
11. C 12. A 13. .B 14. .B 15 . A 16. B
17 .C 18 .B 19 .A 20 .B 21 .B 22 .C
二、填空题
1 等速运动规律；等加速、等减速运动规律、余弦加速度运动规律；正弦加速度运动规律、五次多项式运动规律
2 凸轮回转中心；凸轮理论廓线
3 零
4 等速运动规律；等加速、等减速运动规律、余弦加速度运动规律；正弦加速度运动规律 5（1）满足机器工作的需要；（2）考虑机器工作的平稳性；（3）考虑凸轮实际廓线便于加工
6 增大基圆半径；减小滚子半径
7 增大基圆半径
8 增大基圆半径，采用合理的偏置方位
9 工作要求
10 高副
11 控制曲线轮廓
12 凸轮从动杆固定机架
13 迫使
14 工作要求预定要求
15 变化垂直于
16 行程径向
17柱面端面
18尖顶滚子平底
19 准确的
20、轮廓曲线
21、最小
22、最大升距
23、法线速度
24、位移转角
25、常数等速
26、等加速等减速等加速等减速
27、转角位移
28、相反角度
29、预定
30、工作要求
31、半径
32、比例次数
33、高速
34、较大
35、不大低
36、较小较大
37、润滑磨损内凹
38、半径
39、刚性冲击振动较高较大
40、一致有效垂直有害
41、越大越小越大
42、变小运动规律
43、许用值减小
44、工作要求
45、凸轮从动件机架
46、刚性低轻
47、承载耐磨滚子平底
48、基
49 、60°
50、40mm
51、控制曲线主动件等速
52、最小越大越小
53、尖顶式滚子式平底式
54、等速运动等加速等减速
三、问答题
（参考答案从略）
四.判断题答案：
1．√2．．√3．√4．√5．×6．√7．√8．√9．×10．×11．×12．√13．×14．×15．√16．√17．×18．√19．×20．×21．×22．×23．√24．×25．×26．√27．×28．√29．√30．√31．×32．√33．×34．×35．√36．√37．×38．√39．×40．√41．√42．√43．×44．√45．√46．√47．√48．√49．×50．√51．√52. √
五改错题答案：
1．必须小于→必须大于
2．与速度方向→与从动杆速度方向
3．最小压力角→最大压力角
4．也越大→也越小
5．也适合于→不一定适合于
6．要小一个→要大一个
7．就愈大→就愈小
8．是不会相同的→也是相同的
六、分析计算题
0≤δ≤4/π 4/π＜δ≤2/π 1 解：
（1）由于等速运动规律的位移方程为s=h δ/δ0，所以
当δ=0～π/2时，各点的速度相同，均为
s mm s mm h v /310.318/)
2/(10500=?==πδω 当δ=0和π/2时，加速度分别为正、负无穷大。
（2）等加速等减速运动规律：
由于 ???
????--=2020202
)(22δδδδδh h h s 所以，当4/πδ=时，
mm/s 620.636mm/s )
2/()4/(105044220max =???==ππδδω
h v 当0=δ～π/2时， mm/s 695.8105mm/s )
2/(10504422202max =??==πδωh a （3）余弦加速度运动规律：
由于 )2cos 1(25cos 120δδδπ-=???
? ??-=h s )50,2/(0mm h ==πδ )
2sin(200/)2cos(100/2sin 50/32δωδδωδ
ω-=====d da dt dv a dt ds v
所以，令0/==dt dv a ，可得，当4/πδ=时，
s mm s mm v /500/)1050(50max =?==ω
令0/=δd da ，可得，当0=δ或2/π时，
24222max /10/)10100(100s mm s mm a =?==ω
（4）正弦加速度运动规律： 由于??
????-=πδπδδδ2)/2sin(00h s ，且2/0πδ=，所以
)
4cos(16/)4sin(4/)]4cos(1[)]2cos(1[/03
02000δδδδδδδωδδπδωhw d da hw dt dv a h h dt ds v ==
=--=
= 所以，令0/==dt dv a ，可得，当4/πδ=时，
mm/s 620.636mm/s 2
/1050220max =??==πδωh v 令0/=δd da ，可得，当8/πδ=或8/3π时，
2
22
02max mm/s 395.12732mm/s 2
/105044=??==πδωh a
2 解：如图所示，在B 、C 处有速度突变，故在B 、C 处
存在刚性冲击；在O 、A 、D 、E 处有加速度突变，故在O 、
A 、D 、E 处存在柔性冲击。
3 解：
（1）如图所示；
（2）等速运动规律，有刚性冲击；
（3）只适用于低速情况。
4 解：
（1）100=r mm ，402==AO h mm 。 （2）推程运动角0δ=180°，回程运动角0
δ'=180°，近休止角01δ=0°，远休止角02δ=0°。 （3）由于平底垂直于导路的平底推杆凸轮机构的压力角恒等于零，所以m ax α=min α=0°。
（4）如图所示，取AO 连线与水平线的夹角为凸轮的转角δ，则：
推杆的位移方程为 )s i n 1(20s i n
δδ+=+=AO AO s 推杆的速度方程为 δωc o s 20=v
推杆的加速度方程为 δωs i n
202-=a （5）当10=ωrad/s ，AO 处于水平位置时，δ=0°或180°，所以推杆的速度为
v=（20×10cos δ）mm/s=±
200mm/s
题2图解
题3 图解 题4 图解
5 解：是合理偏置，因为可使推程段的压力角减少。当以r T =8mm 求作凸轮的实际廓线时，因为理论廓线的最小曲率半径=min ρ6mm ，所以凸轮的实际廓线会出现交叉现象，可采用减小滚子半径r T 或增大基圆半径r 0的方法来改进。
6 解：
（1）由渐开线的性质可知，导路的方向线即为渐开线在B 点的法线；又由三心定理可知，导路方向线与基圆的切点即为凸轮与推杆的瞬心，所以，推杆的速度为
ω=B v r 0（方向朝上）
（2）假设推杆与凸轮在A 点接触时凸轮的转角δ为零，则推杆的运动规律为
0 r vt s ω==·δω
δ0r = （3）因为导路方向线与接触点的公法线重合，所以压力角α=0°。
（4）有冲击，是刚性冲击。
7 解：压力角的计算公式为
=αarctg
s r d ds +0/δ 式中，πδπδδδ/40 ,/40/0===ds/d h s
所以，当0=δ°时，有 =αarctg
8.320)/40(20/40=?+ππ° 当60=δ°时，有 =αarctg
9.203/)/40(20/40=?+πππ° 当120=δ°时，有 =αarctg
26.153/2)/40(20/40=?+πππ° 当180=δ°时，有 =αarctg
98.11)/40(20/40=?+πππ° 8 解：基圆半径的计算公式为
s tg v s tg d ds r -=-=]
[][/0αωαδ 推程段：由于是等速运动规律，速度v 等于常数，当0=δ°时，有min s = 0，故有
机械设计基础典型试题二 一、选择题（每小题2分总分２０分） 1. 机构具有确定运动的条件是原动构件数 ( ) 机构的自由度数。 A.多于 B. 等于 C. 少于 2. 凸轮机构在从动杆运动规律不变情况下，若缩小凸轮基园半径，则压力角 ( ) 。 A. 减小 B. 不变 C. 增大 3. 在铰链四杆机构中，有可能出现死点的机构是 ( ) 机构。 A. 双曲柄 B. 双摇杆 C. 曲柄摇杆 4. 一标准直齿圆柱齿轮传动，如果安装时中心距A＞，其传动比i ( ) 。 A. 增大 B. 不变 C. 减小 5. 蜗杆传动效率较低，为了提高其效率，在一定的限度内可以采用较大的 ( ) 。 A. 模数 B. 蜗杆螺旋线升角 C. 蜗杆直径系数 D. 蜗杆头数 6. 当两个被联接件之一太厚，不宜制成通孔，且联接需要经常拆装时，适宜采用 ( ) 联接。 A. 螺栓 B. 螺钉 C. 双头螺柱 7. 带传动工作时产生弹性滑动的主要原因是 ( ) 。 A. 带的预拉力不够 B. 带的紧边和松边拉力不等 C. 带和轮之间的摩擦力不够 8. 有A、B两对齿轮传动，A对齿轮的齿宽系数比B对齿轮大，其它条件相同，则其齿向载荷分布不均 的程度 ( ) 。 A. A对小 B. B对小 C. A、B对相同 9. 凸缘联轴器和弹性圈柱销联轴器的型号是按 ( ) 确定的。
A. 许用应力 B. 许算转矩 C. 许用功率 10. 一根转轴采用一对滚动轴承支承，其承受载荷为径向力和较大的轴向力，并且有冲击、振动较 大。因此宜选择 ( ) 。 A. 深沟球轴承 B. 角接触球轴承 C. 圆锥滚子轴承 二、填空题（每小题 2分） 1. 两构件通过 ( ) 或 ( ) 接触组成的运动副称为高副；通过 ( ) 接触组成的运动副称为低 副。 2. 齿轮在轴上的周向固定，通常是采用 ( ) 联接，其截面尺寸是根据 ( ) 查取标准而确定的. 3. 一对标准斜齿圆柱齿轮正确啮合的条件是 ( ) 。 4. 软齿面的闭式齿轮传动的设计准则是 ( ) 。 5. 链传动的主要失效形式是，设计时从 ( ) 图中选择链条的链号。 6. 带传动工作时，带中的应力有 ( ) 、 ( ) 和 ( ) ，其中最大应力发生在 ( )处。 7. 蜗杆作主动件的蜗杆传动可以具有自锁作用，其含义是 ( ) ，实现自锁的条件是( )。 8. 转轴的设计步骤一般是先按 ( ) 粗略计算 d min ，然后进行 ( ) ，最后选择危险截面按 ( )校核计算。 9. 滑动轴承润滑作用是减少 ( ) ，提高 ( ) ，轴瓦的油槽应该开在 ( ) 载荷的部位. 10. 6313 轴承，其类型是 ( ) 轴承， ( ) 系列，内径 ( ) mm ， ( ) 级精度。
一、填空题 [1]___________________________决定了从动杆的运动规律。 [2]凸轮机构中，凸轮基圆半径愈___________，压力角愈___________ ，机构传动性能愈好。 [3]凸轮机构是由___________________、____________________、 ____________________三个基本构件组成的。 [4]凸轮机构中的压力角是指__________________________________________间的夹角。 [5]凸轮机构常用的从动件运动规律有_______________________________， ________________________________________，__________________________________及__________________________________。 [6]以凸轮的理论轮廓的最小向径为半径所做的圆称为凸轮的______________________。 [7]在设计凸轮机构时，凸轮基圆半径取得越_____________，所设计的机构越紧凑，但是压力角_______________使机构的工作情况变坏。 [8]按凸轮的形状凸轮可分为________________________、____________________________、和___________________________三大类。 [9]在凸轮机构的设计中，适当加大凸轮的________________________是避免机构发生运动失真的有效措施。 [10]通常，可用适当增大凸轮________________________的方法来减小最大压力角。 [11]平底垂直于导路的直动推杆盘形凸轮机构，其压力角等于_______________________。 [12]对于尖顶直动从动件凸轮机构，在其余条件不变的情况下，基圆半径越小，机构的传动效率____________________。 [13]在直动从动件盘形凸轮机构的设计中，若基圆半径减小，则推程的压力角____________________。 [14]设计滚子从动件盘形凸轮机构时，滚子中心的轨迹称为凸轮的_____________________廓线；与滚子相包络的凸轮廓线称为_________________廓线。 [15]在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，________________________运动规律则没有冲击。 [16]从动件作等速运动的凸轮机构中，其位移线图是_________________线。 [17]用作图法绘制直动从动件盘形凸轮廓线时，常采用____________________法。 [18]在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，_________________________、___________________________运动规律产生柔性冲击。 [19]凸轮机构中，从动件根据其端部结构型式，一般有________________________________、________________________________、____________________________等三种型式。 [20]盘形凸轮的基圆半径是_________________上距凸轮转动中心的最小向径。 [21]移动从动件盘形凸轮机构，当从动件运动规律一定时，欲降低升程的压力角，可采用的措施是___________________________。 [22]在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，___________________运动规律使凸轮机构产生刚性冲击。 [23]凸轮的基圆半径是从_____________________到__________________的最短距离。 [24]设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现凸轮轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数的改变上应采取的措施是_______________________或___________________________。 二、判断题 [1]凸轮轮廓的形状取决于从动件的运动规律。( ) [2]凸轮机构中从动件选用等速运动规律时，从动件的运动没有冲击。（） [3]凸轮机构中从动件作等加速等减速运动规律时，将会产生刚性冲击。（） [4]为了保证凸轮机构传动灵活，必须控制压力角，为此规定了压力角的许用值。( )
凸轮机构的设计 一、简介 凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构。 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。 与凸轮轮廓接触，并传递动力和实现预定的运动规律的构件，一般做往复直线运动或摆动，称为从动件。 凸轮机构在应用中的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。因为从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，所以在应用时，只要根据从动件的运动规律来设计凸轮的轮廓曲线就可以了。 凸轮机构广泛应用于各种自动机械、仪器和操纵控制装置。凸轮机构之所以得到如此广泛的应用，主要是由于凸轮机构可以实现各种复杂的运动要求，而且结构简单、紧凑。 二、凸轮机构的工作原理 由凸轮的回转运动或往复运动推动从动件作规定往复移动或摆动的机构。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，有盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮等，其中圆柱凸轮的凹槽曲线是空间曲线，因而属于空间凸轮。从动件与凸轮作点接触或线接触，有滚子从动件、平底从动件和尖端从动件等。尖端从动件能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，可实现任意运动，但尖端容易磨损，适用于传力较小的低速机构中。为了使从动件与凸轮始终保持接触，可采用弹簧或施加重力。具有凹槽的凸轮可使从动件传递确定的运动，为确动凸轮的一种。一般情况下凸轮是主动的，但也有从动或固定的凸轮。多数凸轮是单自由度的，但也有双自由度的劈锥凸轮。凸轮机构结构紧凑，最适用于要求从动件作间歇运动的场合。它与液压和气动的类似机构比较，运动可靠，因此在自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。但凸轮机构易磨损，有噪声，高速凸轮的设计比较复杂，制造要求较高。 一、工作过程和参数 在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。以图6-8为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。首先介绍一下本图中各构件的名称。 1，运动分析： 从动件运动状态凸轮运动凸轮转过的角度 ? 升AB 1 ?2 停BC 2 ?3 降CD 3
1．图示凸轮机构从动件推程运动线图是由哪两种常用的基本运动规律组合而成？并指出有无冲击。如果有冲击，哪些位置上有何种冲击？从动件运动形式为停-升-停。 (1) 由等速运动规律和等加速等减速运动规律组合而成。 (2) 有冲击。 (3) ABCD 处有柔性冲击。 2. 有一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，为改善从动件尖端的磨损情况，将其尖端改为滚子，仍使用原来的凸轮，这时该凸轮机构中从动件的运动规律有无变化？简述理 由。 (1) 运动规律发生了变化。 (见下图 ) (2)采用尖顶从动件时，图示位置从动件的速度v O P 2111=ω，采用滚子从动件时，图示位置的速度 '='v O P 2111ω，由于O P O P v v 1111 22≠'≠',；故其运动规律发生改变。
3. 在图示的凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过60?时从动件的位置及从动件的位移s。 总分5分。(1)3 分；(2)2 分 (1) 找出转过60?的位置。 (2) 标出位移s。
4. 画出图示凸轮机构从动件升到最高时的位置，标出从动件行程h ，说明推程运动角和回程运动角的大小。 总分5分。(1)2 分；(2)1 分；(3)1 分；(4)1 分 (1) 从动件升到最高点位置如图示。 (2) 行程h 如图示。 (3)Φ＝δ0－θ (4)Φ'＝δ' 0＋θ
5.图示直动尖顶从动件盘形凸轮机构，凸轮等角速转动，凸轮轮廓在推程运动角Φ=? 从动件行程h=30 mm，要求： （1）画出推程时从动件的位移线图s-?； （2）分析推程时有无冲击，发生在何处？是哪种冲击？ - 总分10分。(1)6 分；(2)4 分 (1)因推程时凸轮轮廓是渐开线，其从动件速度为常数v=r0?ω，其位移为直线， 如图示。
3-1 什么样的构件叫凸轮什么样的机构是凸轮机构凸轮机构的功用是什么 答：凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。 凸轮机构一般是由凸轮，从动件和机架三个构件组成的高副机构。凸轮通常作连续等速转动，从动件根据使用要求设计使它获得一定规律的运动，凸轮机构能实现复杂的运动要求，广泛用于各种自动化和半自动化机械装置中。 凸轮机构主要作用是使从动杆按照工作要求完成各种复杂的运动，包括直线运动、摆动、等速运动和不等速运动。 3-2 滚子从动件的滚子半径大小对凸轮工作有什么影响若某一凸轮机构的滚子损坏后，是否可以任取一滚子来代替为什么 答：对于滚子从动件的凸轮机构，滚子半径的大小常常影响到凸轮实际轮廓曲线的形状，设计时要选择合适的滚子半径T r ，否则会出现运动失真的情况。 对于滚子从动件的凸轮机构，如果滚子损坏不能任取一滚子代替。因为如果选取滚子与原有滚子尺寸不同，从动件的运动规律会发生变化；如果希望从动件的运动规律不变，需要选取与原有凸轮相匹配的的滚子，或者修改凸轮，即凸轮在原理论廓线不变的情况下，作其法向等距曲线并使之距离等于新滚子半径得到新的实际轮廓曲线，重新加工凸轮，后者较繁琐，不宜采取。 3-3 凸轮压力角越小越好吗为什么 答：凸轮压力角越小越好。 凸轮机构压力角：推杆在与凸轮的接触点上所受的正压力与推杆上该点的速度方向所夹的锐角。压力角越大，将造成所受的正压力越大，甚至达到无穷大而出现自锁，因而，从减小推力，避免自锁，使机构具有良好的受力状况来看，压力角越小越好。 3-4 为什么平底直动从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线一定要外凸滚子直动从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线却允许内凹，而且内凹段一定不会出现运动失真 答：对于平底直动从动件盘形凸轮机构，只有凸轮廓线外凸，才能保证凸轮轮廓曲线上的所有点都能与从动件平底接触；对于滚子直动从动件盘形凸轮机构，凸轮实际廓线是沿理论廓线，以滚子半径为间距，作其法向等距曲线得到的，当凸轮轮廓曲线内凹时，实际廓线各点的曲率半径为对应理论廓线各点曲率半径与滚子半径之和，因而不管滚子半径多大，实际廓线各点的曲率半径都大于零，所以可以正常运动并且不会出现失真现象。 3-5 何谓凸轮压力角压力角的大小对机构有何影响用作图法求题3-5图中各凸轮由图示位置逆转45°时，凸轮机构的压力角，并标在题3-5图中。 答：从动件所受作用力F 与受力点速度ν间所夹的锐角称为凸轮机构的压力角，用α表示。 αα cos sin F F F F y x == 由上述关系式知，压力角α愈大，有效分力Ｆy 愈小，有害分力Ｆx 愈大。当α角大到某一数值时，必将会出现F y 第九章凸轮机构及其设计 第一节凸轮机构的应用、特点及分类 1.凸轮机构的应用 在各种机械，特别是自动机械和自动控制装置中，广泛地应用着各种形式的凸轮机构。 例1内燃机的配气机构 当凸轮回转时，其轮廓将迫使推杆作往复摆动，从而使气阀开启或关闭(关闭是借弹簧的作用)，以控制可燃物质在适当的时间进入气缸或排出废气。至于气阀开启和关闭时间的长短及其速度和加速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓曲线的形状。 例2自动机床的进刀机构 当具有凹槽的圆柱凸轮回转时，其凹槽的侧面通过嵌于凹槽中的滚子迫使推杆绕其轴作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。至于进刀和退刀的运动规律如何，则决定于凹槽曲线的形状。 2.凸轮机构及其特点 (1)凸轮机构的组成 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮通常作等速转动，但也有作往复摆动或移动的。推杆是被凸轮直接推动的构件。因为在凸轮机构中推杆多是从动件，故又常称其为从动件。凸轮机构就是由凸轮、推杆和机架三个主要构件所组成的高副机构。 (2)凸轮机构的特点 1）优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。 2）缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。 3.凸轮机构的分类 凸轮机构的类型很多，常就凸轮和推杆的形状及其运动形式的不同来分类。 （1）按凸轮的形状分 1）盘形凸轮（移动凸轮） 2）圆柱凸轮 盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转。移动 凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作 出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。盘形凸轮机构和移动凸轮机构为平面凸轮机构，而圆柱凸轮机构是一种 空间凸轮机构。盘形凸轮机构的结构比较简单，应用也最广泛，但其推杆的行程不能太大，否则将使凸轮的尺寸过大。 （2）按推杆的形状分 1）尖顶推杆。这种推杆的构造最简单，但易磨损，所以只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）。 2）滚子推杆。滚子推杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，所以磨损较小，故可用来传递较大的动力，因而应用较广。 凸轮机构考试复习与练习题 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 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．从动件的行程可较大 3 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A．摆动尖顶推杆B．直动滚子推杆 C．摆动平底推杆D．摆动滚子推杆 4 对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为关系。 A．偏置比对心大B．对心比偏置大 C．一样大D．不一定 5 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。 A．等速运动规律B．摆线运动规律（正弦加速度运动规律） C．等加速等减速运动规律D．简谐运动规律（余弦加速度运动规律） 6 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用措施来解决。 A．增大基圆半径B．改用滚子推杆 C．改变凸轮转向D．改为偏置直动尖顶推杆 7．（）从动杆的行程不能太大。 A. 盘形凸轮机构 B. 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 8．（）对于较复杂的凸轮轮廓曲线，也能准确地获得所需要的运动规律。 A 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 9．（）可使从动杆得到较大的行程。 A. 盘形凸轮机构 B 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 10．（）的摩擦阻力较小，传力能力大。 A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C 平底式从动杆 11.（）的磨损较小，适用于没有内凹槽凸轮轮廓曲线的高速凸轮机构。 A. 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 12．计算凸轮机构从动杆行程的基础是（）。 A 基圆 B. 转角 C 轮廓曲线 13．凸轮轮廓曲线上各点的压力角是（）。 申请上海同济大学工程硕士学位论文 空间凸轮机构在汽车开关的应用 院系：机械与动力工程学院 工程领域：车辆工程 上海同济大学汽车学院 2013年8月 School of Mechanical Engineering Shanghai Jiaotong University Shanghai,P.R.China June, 2013 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密□在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密□。 （请在以上方框内打“√”） 学位论文作者签名：指导教师签名： 日期：年月日日期：年月日 空间凸轮机构在汽车线控换档开关的应用 摘要 碎着汽车电子技术的飞速发展，汽车上的电子装置越来越多。汽车的电子化、智能化、网络化也逐渐成为现代汽车发展的重要标志。今天，汽车电子技术已经成为汽车发展的技术支撑和汽车产品竞争力的关键。随着世界汽车工业尤其是汽车电子工业的飞速发展，在航空领域相当成熟的线控操纵技术也逐渐的在汽车领域得到了应用。以SBW(线控排挡)技术为代表的一系列X-By-Wire 技术正在成为各大OEM 角逐的竞技场。同时，伴随着节能减排、电动车、混合动力车等等环保节能理念的深入人心以及各大OEM 在这些领域的巨量投资，作为新能源汽车配套的线控技术，必然会迎来一个大发展的时期。SBW 是通过总线技术将换挡信号传送至执行机构同时接受执行反馈的一种换挡技术。 而控换档就是以机电系统代替传统的机械为连接换档杆和变速箱的传输控制信号。驻车（P），倒车档（R），空档（N）和前进档（D）之间的转换通过电子信号控制完成。线控换档系统由换挡选择模块、换档电控单元、换挡执行模块、停车控制ECU、停车执行机构和档位指示灯等组成。在该系统中，驾驶者通过换档杆的传感器将换档信号传递给电控单元，电控单元处理信号后将指令发给换档电机，实现前进档、倒档和空档的切换。其停车控制ECU会根据换挡选择模块的换挡指令，控制停车执行机构。 第六讲凸轮机构及其设计 （一）凸轮机构的应用和分类 一、凸轮机构 1．组成：凸轮，推杆，机架。 2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。 二、凸轮机构的分类 1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮 2．按推杆的形状分 尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合 滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。 3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。 4．根据凸轮与推杆接触方法不同分： （1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮 （二）推杆的运动规律 一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r0称为基圆半径。推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。休止：推杆处于静止不动的阶段。推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角 二、推杆常用的运动规律 1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。 2.柔性冲击：加速度有突变，因而推杆的惯性力也将有突变，不过这一突变为有限值，因而引起有限 图示凸轮机构中，凸轮为一半径R＝ 20 mm的偏心圆盘，圆盘的几何中心A到转动中心O的距离为e = 10 mm，滚子半径r g = 5 mm，凸轮角速度。试求：（14分） ①凸轮的理论廓线和基圆；②图示位置时机构的压力角； ③凸轮从图示位置转过时的位移S；④图示位置时从动件2的速度v。 ①凸轮的理论廓线和基圆 理论廓线。对于滚子推杆的凸轮机构而言，理论廓线是过滚子中心的一条封闭廓线。题目中给出的是工作廓线，要得到理论廓线，只需要把工作廓线往外偏移一个滚子的半径即可。由于这里工作廓线就是一个以C为圆心，半径为20mm的圆；而滚子的半径是5mm，所以理论廓线就是以C为圆心，半径为20+5=25mm的圆.如下图所示。 基圆。首先我们知道，基圆是在理论廓线上定义的；其次我们懂得，它是以转动中心O 为圆心的，与理论廓线内切的一个半径最小的圆。按照该定义，我们以O为圆心做一个与理论廓线内切的最小的圆如下图，显然，它的半径是10+5=15mm. ②图示位置时机构的压力角； 对于该机构而言，压力角是滚子的中心B点的受力方向与运动方向的夹角。 B点的速度方向。由于B点是推杆与滚子的连接点，所以它也就是推杆上的B点。由于推杆在上下平移，推杆上任何一点的轨迹都是沿着推杆的直线，所以任何一点的速度方向都是推杆直线的方向，因此推杆上的B点速度方向也在该直线上。 B点的受力方向。推杆上的B点与理论廓线接触，在忽略摩擦的前提下，其受力方向其实就是理论力学中的光滑接触面中的反力方向。光滑接触面的反力是公法线方向。由于推杆的B点是尖点，无所谓法线，所以公法线方向就是理论廓线在该点的法线方向。而理论廓线是一个圆，圆上任何一点的法线方向都是从从该点指向圆心的。所以BC的方向就是公法线方向。 显然，速度方向与力的方向重合，所以压力角是0度。这是我们最希望的压力角。压力角越小，则凸轮机构的传力性能越好。 第三章凸轮机构典型例题 例 1 在图示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，其圆心在A点，半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示，l OA=25mm，滚子半径r t=10mm，试问： （1）凸轮的理论廓线为何种曲线？ （2）凸轮的基圆半径r b=? （3）从动件的升距h=? 解：选取适当的比例尺作机构图如图（b）所示 （1）理论廓线η为半径为R+r t =40+10=50mm的圆。 （2）凸轮的基圆半径r b 凸轮理论廓线的最小向径称为凸轮的基圆半径，如图所示线段OC即为理论廓线η的最小向径，也就是凸轮的基圆半径r b。由图（b）可知 r b=l AC－l AO =（R+r t）－l AO=（40+10）－25=25mm （3）从动件的升距h 从动件上升的最大距离h称为从动件的升距，它等于理论廓线η的最大与最小向径之差。因此， h=（l AO+R+r t）－r b=25+40+10－25=50mm 例 2 如图（a）所示为凸轮机构推杆的速度曲线，它由四段直线组成。要求：画出推杆的位移线图和加速度线图；判断那几个位置有冲击存在，是刚性冲击还是柔性冲击；在图示的F位置。凸轮与推杆之间有无惯性力作用，有无冲击存在。 解：由图（a）所示推杆的速度线图可知 在OA段内，因推杆的速度v=0，故此段为推杆的近休止，推杆的位移及加速度均为零，即s=0，a=0，如图（b）（c）所示。 解： 在AD段内，因v>0，故为推杆的推程段。且在AB段内，因速度线图为上升的斜直线，故推杆先等加速上升，位移线图为抛物线运动曲线，而加速度线图为正的水平直线段；在BC线段内，速度线图为水平直线段，故推杆继续等速上升，位移线图为上升的斜直线，而加速度线图为与δ轴重合的线段；在CD 段内，因速度线图为下降的斜直线，故推杆继续等减速上升，位移线图为抛物线运动曲线，而加速度线图为负的水平直线段。做出推杆的推程段的位移及加速度线图，如图（b）（c）所示。 在DE段内，因v<0，故为推杆的回程段，且速度线图为水平线段，推杆作等速下降运动。位移线图为下降的斜直线，而加速度线图为与δ轴重合的线段，且在D和E处其加速度分别为负无穷大和正无穷大，如图（b）（c）所示。 由推杆速度线图（a）和加速度线图（c）可知，在D及E处，有速度突变，且在加速度线图上分别为负无穷大和正无穷大。故在在D及E处有刚性冲击。在加速度线图上A"，B"，C"，处有加速度值的有限值突变，故在这几处凸轮机构有柔性冲击。 在F处有正的加速度值，故有惯性力，但既无速度突变，也无加速度突变，因此，F处无冲击存在。 例3 图示为一移动滚子从动件盘形凸轮机构，滚子中心位于B0点时为该机构的起始位置。试求： （1）滚子与凸轮廓线在B1' 点接触时，所对应的凸轮转角φ1。 （2）当滚子中心位于B2点时，凸轮机构的压力角α2。 解（1）这是灵活运用反转法的一种情况，即已知凸轮廓线，求当从动件与凸轮廓线上从一点到另一点接触时，凸轮转过的角度。 图示凸轮机构中，凸轮为一半径R＝20 mm 的偏心圆盘，圆盘的几何中心 A 到转动中心O 的距离为 e = 10 mm ，滚子半径r g = 5 mm ，凸轮角速度。试求：（14 分） ①凸轮的理论廓线和基圆；②图示位置时机构的压力角； ③凸轮从图示位置转过时的位移S；④图示位置时从动件 2 的速度v。 ① 凸轮的理论廓线和基圆 理论廓线。对于滚子推杆的凸轮机构而言，理论廓线是过滚子中心的一条封闭廓线。题 目中给出的是工作廓线，要得到理论廓线，只需要把工作廓线往外偏移一个滚子的半径即可。由于这里工作廓线就是一个以 C 为圆心，半径为20mm 的圆；而滚子的半径是5mm ，所以理论廓线就是以 C 为圆心，半径为20+5=25mm 的圆.如下图所示。 基圆。首先我们知道，基圆是在理论廓线上定义的；其次我们懂得，它是以转动中心O 为圆心的，与理论廓线内切的一个半径最小的圆。按照该定义，我们以O 为圆心做一个与理论廓线内切的最小的圆如下图，显然，它的半径是10+5=15mm. ②图示位置时机构的压力角； 对于该机构而言，压力角是滚子的中心 B 点的受力方向与运动方向的夹角。 B 点的速度方向。由于 B 点是推杆与滚子的连接点，所以它也就是推杆上的 B 点。由于推杆在上下平移，推杆上任何一点的轨迹都是沿着推杆的直线，所以任何一点的速度方向都 是推杆直线的方向，因此推杆上的 B 点速度方向也在该直线上。 B 点的受力方向。推杆上的 B 点与理论廓线接触，在忽略摩擦的前提下，其受力方向其 实就是理论力学中的光滑接触面中的反力方向。光滑接触面的反力是公法线方向。由于推杆的B 点是尖点，无所谓法线，所以公法线方向就是理论廓线在该点的法线方向。而理论廓 线是一个圆，圆上任何一点的法线方向都是从从该点指向圆心的。所以BC 的方向就是公法线方向。 显然，速度方向与力的方向重合，所以压力角是0 度。这是我们最希望的压力角。压力 角越小，则凸轮机构的传力性能越好。 ③凸轮从图示位置转过时的位移S； 对于这种问题，总是用反转法通过作图测量出来的。 使用反转法，我们给整个凸轮机构（包括机架）一个与凸轮转向相反，速度相同的角速 度，从而使得凸轮静止，而机架围绕凸轮的转动中心转动，此时，推杆会一方面跟随机架转动，另外，又相对机架做平移。按照理论力学的说法，若取机架为动系，则推杆在做一个牵 连运动为定轴转动，而相对运动为平移运动的平面运动。 凸轮机构练习题 一、单项选择题（从给出的A、B、C、D中选一个答案） 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．从动件的行程可较大 3 盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A．摆动尖顶推杆B．直动滚子推杆 C．摆动平底推杆D．摆动滚子推杆 4 对于直动推杆盘形凸轮机构来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为关系。 A．偏置比对心大B．对心比偏置大 C．一样大D．不一定 5 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。 A．等速运动规律B．摆线运动规律（正弦加速度运动规律） C．等加速等减速运动规律D．简谐运动规律（余弦加速度运动规律） 6 对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超过许用值时，可采用措施来解决。 A．增大基圆半径B．改用滚子推杆 C．改变凸轮转向D．改为偏置直动尖顶推杆 7．（）从动杆的行程不能太大。 A. 盘形凸轮机构 B. 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 8．（）对于较复杂的凸轮轮廓曲线，也能准确地获得所需要的运动规律。 A 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 9．（）可使从动杆得到较大的行程。 A. 盘形凸轮机构 B 移动凸轮机构 C. 圆柱凸轮机构 10．（）的摩擦阻力较小，传力能力大。 A 尖顶式从动杆 B. 滚子式从动杆 C 平底式从动杆 11.（）的磨损较小，适用于没有内凹槽凸轮轮廓曲线的高速凸轮机构。 A. 尖顶式从动杆 B.滚子式从动杆 C. 平底式从动杆 12．计算凸轮机构从动杆行程的基础是（）。 A 基圆 B. 转角 C 轮廓曲线 13．凸轮轮廓曲线上各点的压力角是（）。 凸轮机构例题 1、已知题4图所示的直动平底推杆盘形凸轮机构，凸轮为R= 30mm的偏心圆盘,20mm，试求： （1）基圆半径和升程； （2）推程运动角、回程运动角、远休止角和近休止角； （3）凸轮机构的最大压力角和最小压力角； （4）推杆的位移s、速度v和加速度a方程； （5）若凸轮以W = IOrad/s回转，当AO成水平位置时推杆的速度。 7 匕 题」图题4图解 1、解: ⑴ x0 = 10 = 2AO= 40mnit ⑺ 推程J药角心=lS（r ,回程运动角<5；=180° 1近休止角九=0° ,远休止角玄a才- ⑶由于平底垂盲于导路的平底推杆凸轮机构的圧力甫恒等于零，所以弧二％0 U）如團所示，取旦唯钱与水平线的夹角肯凸轮的转角G M： 推杆的位務右程再5 = x3+x3sh^-20（145b^ 推杆的速度方程対V =20&JCOS^ 推杆的加速度肓程为口一2%%航 <5）当也=1[|曲创池碇于水平位貫时，5M}°或顷° ,所以推杆的速度为 v= (20X LOcasS) mm.??±20Uiiitn/8 2、10图所示对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构中，凸轮为一偏心圆，O为凸轮的几何中心，O i为凸轮的回转中心。直线AC与BD垂直，且 Q试计算：=30tnnb （1）该凸轮机构中B、D两点的压力角; （2）该凸轮机构推杆的行程h。 ⑴由區可加.氷口两掠的巫和闻次） 母沖== arct吕［OQ# OB =arctgO. 5 = 25.565° (2) IT S h = = (2 > 30)mir = GG ITJTI 3.如题13图所示的凸轮机构，设凸轮逆时针转动。要求: 第5章凸轮机构 【思考题】 5-1 凸轮机构的应用场合是什么？凸轮机构的组成是什么？通常用什么办法保证凸轮与从动件之间的接触？ 5-2 凸轮机构分成哪几类？凸轮机构有什么特点？ 5-3 为什么滚子从动件是最常用的从动件型式？ 5-4 凸轮机构从动件的常用运动规律有那些？各有什么特点？ 5-5 图解法绘制凸轮轮廓的原理是什么？为什么要采用这种原理？ 5-6 什么情况下要用解析法设计凸轮的轮廓？ 5-7 设计凸轮应注意那些问题？ 5-8 从现有的机器上找出两个凸轮机构应用实例，分析其类型和运动规律? A级能力训练题 1.在凸轮机构的几种基本的从动件运动规律中，运动规律使凸轮机构产生刚性冲 击，运动规律产生柔性冲击，运动规律则没有冲击。 2.在凸轮机构的各种常用的推杆运动规律中，只宜用于低速的情况，宜用于 中速，但不宜用于高速的情况，而可在高速下应用。 3.设计滚子推杆盘形凸轮轮廓线时，若发现凸轮轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数的改变 上应采取的措施是或。 4.移动从动件盘形凸轮机构，当从动件运动规律一定时，欲同时降低升程的压力角，可采 用的措施是。若只降低升程的压力角，可采用方法。 5.凸轮的基圆半径是从到的最短距离。 6.设计直动滚子推杆盘形凸轮机构的工作廓线时，发现压力角超过了许用值，且廓线出现 变尖现象，此时应采用的措施是__________________________________________。 7.与其他机构相比，凸轮机构的最大优点是。 （1）便于润滑（2）可实现客种预期的运动规律 （3）从动件的行程可较大（4）制造方便，易获得较高的精度 8.凸轮的基圆半径越小，则凸轮机构的压力角，而凸轮机构的尺寸。 （1）增大（2）减小（3）不变（4）增大或减小 9.设计凸轮廓线对，若减小凸轮的基圆半径r b，则凸轮廓线曲率半径将。 （1）增大（2）减小（3）不变（4）增大或减小 空间凸轮精密测量及数字化逆向工程关键技术的研究 摘要 本文以空间凸轮为研究对象，从工程实际出发，以三坐标测量机和计算 机运动仿真技术为工具，对空间凸轮的精密测量方法、从动件的运动规律反 求方法及廓面误差检测方法进行了较深入的理论分析和实验研究。 对空间凸轮机构及其运动规律进行了分析和研究。介绍了空间凸轮机构 的常用类型、空间凸轮轮廓设计、压力角简化算法及常用运动规律。为空间 凸轮的精密测量、从动件运动规律反求及误差检测研究奠定了基础。 重点研究了空间凸轮的精密测量问题。提出了一种空间凸轮快速、精密 测量方法及测球半径补偿方法，系统地论述了该测量方法的原理，给出了测 球半径补偿的数学表达式，并基于WinMeil平台编制了可实现实时测球半 补偿的空间凸轮专用测量程序。解决了空间凸轮快速、精密测量的难题，为 空间凸轮机构从动件运动规律的反求及轮廓误差检测奠定了基础。 详细探讨了空间凸轮机构从动件运动规律反求问题。提出了一种基于计 算机运动仿真的运动规律反求方法，并详细探讨了该方法的理论基础，推导 出了从动件运动规律的数学表达式。计算机仿真技术的高效性与精确性保证 了本方法能够实现空间凸轮机构从动件运动规律的快速、准确反求。该方法 的提出为空间凸轮机构从动件运动规律的反求设计提供了新思路，同时也为 其它机构的正向与逆向设计指明了新方向与新方法。 系统分析了空间凸轮轮廓误差检测问题。以空间凸轮的精密测量为基 础，提出了一种简单实用的空问凸轮轮廓误差检测方法，并讨论了数据匹配 问题。最后，以此作为理论基础，采用Visual c++6．0作为开发工具，编制 _『空间凸轮轮廓面加工误差检测软件。 基于上述空间凸轮精密测量方法、运动规律反求方法及轮廓面误差检测 方法的研究结论，分别进行了实验验证及分析。实验结果表明，上述方法正 确可行。证明了本文所提出的理论及方法的正确性，具有重要的理论意义和 实际应用价值。 关键词：空间凸轮，精密测量，运动仿真，运动规律，反求设计，误差检测RESEARCH oN THE KEY TECHNIQUES FoR EXACT MEASUREMENT AND DIGITAL REVERS ENGINEERING oF SPA TIAL CAMS ABSTRACT Focusing on the spatial cams，the dissertation，starting with the practica processing，analyzes and experiments research the precision measuremen for spatial cams，the reverse design of follower motion specifications and contou error inspection of spatial cams deeply by coordinate measure machine and emulation． The spatial cam mechanisms and their motion speciation are analyzed and studied intensively．The commonly used spatial earn mechanisms，the design of spatial cam contours，the simplified algorithm of pressure angle and common used motion speciation are presented．The groundwork isestablished for the study of the precision measurement for spatial cams，the reverse design of follower motion specifications and the error inspection of spatial cams． The exact measurement method for spatial cams isstudied intensivel 济源职业技术学院 毕业设计 题目凸轮机构的设计 系别机电系 专业机电一体化技术 班级机电0601 姓名赵贝贝 学号06010107 指导教师高清冉 日期2008年12月 设计任务书 设计题目： 凸轮机构的设计 设计要求： 原始条件：内燃机中的凸轮，该凸轮满足以下条件。凸轮以等角速度逆时针回转，及基圆半径rb=30mm,及从动件滚子圆半径rt=8mm。 应完成的任务： 1、凸轮轮廓设计 2、凸轮零件图 设计进度要求： 第一周：确定题目； 第二周：搜集凸轮机构相关资料及前期准备工作； 第三周：凸轮曲线设计及计算； 第四周：初步拟定设计的草稿； 第五周：毕业论文的整体校核、修改； 第六周：论文完善、定稿及打印装订； 第七周：毕业答辩。 指导教师（签名）： 摘要 在各种机器中，特别是自动化机器中，为实现某些特殊或复杂的运动规律，常采用凸轮机构。凸轮机构通常是由原动件凸轮、从动件和机件组成。其功能是将凸轮的连续转动或移动转换为从动件的连续或不连续的移动或摆动。与连杆机构相比，凸轮机构便于准确的实现给定的运动规律。所以凸轮机构被广泛地应用，以实现各种复杂的运动要求。 本设计主要设计内燃机中的凸轮机构，内燃机中的凸轮以等角速度回转，其轮廓驱使从动件（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门，以控制可燃物进入汽缸或排除废气。至于气阀开启或关闭时间的长短及其速度的变化规律，则取决于凸轮轮廓线的形状。根据从动件运动规律，来设计内燃机中滚子盘形凸轮，使其得到预期的运动规律。 关键词：凸轮机构分类，从动件运动规律，位移曲线，轮廓曲线，结构及材料 目录 设计任务书...................................................................................................................................... I 摘要........................................................................................................................................ II 1凸轮机构的应用及分类.. (1) 1.1凸轮机构的应用 (1) 1.2凸轮机构的分类 (1) 2 从动件常用运动规律 (3) 2.1 凸轮机构的基本参数 (3) 2.2 从动件常用的运动规律 (4) 3盘形凸轮轮廓曲线的设计 (8) 3.1凸轮廓线设计的基本原理 (8) 4凸轮机构的结构及材料 (11) 4.1 凸轮的结构 (11) 4.2从动件结构 (11) 4.3凸轮和滚子的材料 (11) 4.4凸轮的零件图 (13) 结论 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16)第九章凸轮机构及其设计
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