解析法精确绘制圆柱凸轮(周杰平)

解析法精确绘制圆柱凸轮

深圳市百特兴科技有限公司 周杰平

摘要：在SolidWorks中建立模型,借助3D模型找出相关结构要素的对应关系（立体几何）；采用解析几何方法，建立起凸轮表面与辊子移动角度之间的数学模型;在EXCEL中，

将公式直接导入，自动计算得到相关参数;在SolidWorks 中导入txt文件绘制曲线，最终

精确绘制出圆柱凸轮。

关键词：圆柱凸轮；解析法；余弦加速度；切线；SolidWorks；EXCEL；

凸轮/连杆机构以其快速、稳定的特点，在很多的场合尤其是传统的制程设备中得以运用。但其缺点也很明显：适应性较差，结构相对比较复杂，开发周期长，凸轮加工精确要求

比较高等。随着伺服/步进技术、PLC/单片机/工控机控制技术、传感器/视觉技术等不断发展，非标设备因其开发周期短，且要有一定的适应性（柔性），凸轮连杆机构应用越来越少，导致真正了解凸轮/连杆机构应用和设计的工程师不多。

近年来，由于对设备产能要求越来也高，传统的凸轮/连杆机构又受到用户青睐。以动

力电池制造设备中塑封制程为例。进口设备核心机构采用凸轮/连杆机构，产能在140件/分

钟以上，国产设备采用伺服/丝杆驱动，产能则在50件/分钟左右。更为重要的是前者用于

制程的有效时间更长，确保了品质的可靠性。本文结构模型即以其中核心结构为研究对象。

尽管现在绘制凸轮的软件比较多，但要做到知其然也知其所以然，从基础模型建立开始，运用相关软件，可以达到事半功倍的效果。

一、基本参数

1.1、凸轮基本参数

项目 代号 参数值

凸轮外径 D 600

凸轮壁厚 W 30

辊子直径 d 30

基础高度 H 100

升程 S 50

1.2、辊子运动规律

动作 角度数(Φ) 起始角度位置 终止角度位置 运动规律 高度起始位置 高度终止位置

上升 120 0 120 余弦加速度 100 150

停止 30 120 150 150 150

下降 60 150 210 余弦加速度150 100

停止 150 210 360 100 100

二、模型建立

2.1、SolidWorks模型建立

通过SolidWorks模型建立辊子与凸轮表面之间的关系。

模型建立依据：辊子在运动过程中始终与凸轮表面接触，且为相切关系。

2.1.1、绘制一个圆柱体（直径600，壁厚30，高度100）如图1。（读者绘制时可任意尺寸。本文采用参数尺寸，便于测量结果与计算结果进行比较）

图1

2.1.2、再绘制辊子。为方便分析，用打孔来替代辊子，孔直径30如图2、图3。

图2，

图3

2.1.3、绘制辊子与凸轮表面的相交线（接触线）

插入与辊子相切基准面1，再插入与平面1垂直且通过辊子中心的基准面2，插入基准面1与基准面相交的轴线，此线即为辊子与凸轮表面的相交线。如图4。

图4

2.1.4、插入过以辊子与凸轮表面的相交线，与前基准面平行的基准面3。在基准面3上绘制草图。

如图5，图6局部放大图。

图5 图6

从图中可以很清楚看出辊子与圆柱内外侧的相交关系。

2.1.5、插入过图6箭头所指垂线且与辊子轴线垂直基准面4，建立草图。如图7

图7

2.1.6、过辊子与凸轮内壁的交线做草图。（草图与图7完全相等，只是在不同面上）

至此，图形绘制完成。如图8

图8

通过以上绘制过程，基本上可以清楚了解辊子与凸轮表面接触的关系了。

（在SolidWorks中更清晰。将上述文件保存，后面建立数学模型时可随时查看）

2.2数学模型建立。

2.2.1、辊子中心运动轨迹

图9

X1=(D/2) * COS(θ')

Y1=(D/2)*SIN(θ')

Z1=H+S * (1- COS(θ'))/2 （升程） ；Z1=H+S – S * (1- COS(θ'))/2 （回程） ；

其中：D - 凸轮外圆直径；S - 为升程；θ' - 为辊子转动的角度（弧度值）

2.2.2、凸轮面轨迹

为了便于看图，将图8简化如图10

图10

从图中可以看出，辊子在某一位置时，与凸轮的接触点分别相差一个角度δ1和 δ2

X1’=(D/2)*COS(θ'±δ1)

Y1’=(D/2)*SIN(θ'±δ1) （升程为+，回程为 -）

X1’=(D/2)*COS(θ'±δ2)

Y1’=(D/2)*SIN(θ'±δ2) （升程为 +，回程为 -）

将图7标上字符，如图11

图11

图中：а=ATAN(K)，

K = TAN（а）= S’（?）= SIN(?) /2；

?=π*φ/Φ ; Φ=θ - φ1；（角度转换）

注：S’（?）为导数，函数表达为：S（?）= H +S * (1- COS(?))/2

其中：K为辊子与凸轮表面相切的切线的斜率；?-升程（或回程）角度。

Φ-为升程的角度数；φ-为辊子沿凸轮转动的角度；φ1-升程开始角度位置。

AD= d/2*SIN(а); O’D= d/2 * COS(а)

Z1’=Z2’= Z1- O’D =Z1 - d/2 * COS(а)

参考图10 得出：（AD为直角三角形ODA和O’DA共用线）

δ1=ASIN(d/D*SIN(а))； δ2=ASIN(d/(D-2*W)*SIN(а))

此次数学模型建立完成。

三、利用EXCEL进行自动计算

3.1、打开EXCEL，依次将相关参数及公式输入到表中。

3.2、采用下拉复制，相关参数即可自动计算并显示在表中。如图12、13。

图12

图13

说明：1、图12与图13为左右对接关系，都与凸轮转动角度对应；

3.3、分别复制X1,Y1,Z1；X1,Y1,Z1；X1’,Y1’,Z1’；X1’,Y1’,Z1’；黏贴到记事本，并分别存为四个不同txt文件。如T1,T2,T3,T4。

四、 在SolidWorks中绘制凸轮3D模型

4.1、打开SolidWorks零件绘制环境，关闭草图

4.2、分别依次插入曲线

图14

4.3、按图15点击浏览，找到参数文件存放位置。

注意:文件类型要切换到 *.txt文件类型.

图15

插入后的结果如图16。

图16

注：上边的两条线为辊子中心内外侧形成的曲线；下面两条线为辊子外圆与凸轮面形成的曲线。

4.4、利用边界-曲面命令绘制凸轮表面如图17。

图17

4.5、在前视基准面上绘制草图，并拉伸到曲面，圆柱面凸轮绘制完成

图18 图19

五、 动画模拟

建立装配图，如图20。建模过程省略。

图20

说明：1、此图为简化模型，省略了导向元件，轴承等。

2、为了便于动画设置时放置位置准确，在凸轮外表面加了等分刻度。

按以下步骤进行动画（运动算例）制作：（参考）

5.1、将时间轴放到起始侦位置，然后把视图调整到希望的位置，再在“视向及相机视图”对应的起始侦位置右键，点选“替换键码”—目的是将调整后的视图设定为起始侦的视图，

这样视图就可以保持视角固定。

5.2、将时间轴放到第n秒的侦位置，然后拖动零件，使其转动到相应位置，再在时间轴上

该零件相应位置右键，点选“放置键码”—目的是将调整后的视图设定为第n秒的侦的视图。

5.3、此步是关键，拖动时间轴由第n秒侦位置拖到起始侦位置，再拖回第n秒侦位置。

（目的是将第n秒侦的视图与起始侦的视图连贯成动画过程。）

5.4、重复2、3步骤，不断的加入新视图并将之连成动画。

5.5、点击计算算例。

6.再播放一下动画，保存动画。

图21

六、结语

6.1、本文在分析过程中使用了SolidWorks、EXCEL，都是最常用的软件。

6.2、利用3D软件直观的优势，可以很清晰绘制出复杂的空间几何关系。此方法可以用于其它有复杂几何关系的结构分析。

6.3、利用EXCEL输入公式后的自动计算功能，可以节省大量运算时间。更方便的是可以随时根据需要修改输入参数值或是修改公式，以得到预期的结果。

图22是利用EXCEL，建立辊子转动角度与凸轮面的关系。在SolidWorks中插入可绘制凸轮展开图，

图22

解析法设计凸轮

解析法设计凸轮Ⅱ的实际轮廓曲线代码： Private Sub Command1_Click() Form2.Show '焦点出现form2 End Sub Private Sub Command1_Click() Dim l1, l2, l3 As Single Form2.Picture2.Scale (-0.1, 400)-(7, -400) l1 = -Abs(Form2.Picture1.ScaleHeight / Form2.Picture1.ScaleWidth) l3 = -Abs(Form2.Picture3.ScaleHeight / Form2.Picture3.ScaleWidth) '定义两个图框的高宽比Form2.Picture1.ScaleWidth = 9.5 Form2.Picture3.ScaleWidth = 150 '设定图框的长度 Form2.Picture1.ScaleHeight = l1 * Form2.Picture1.ScaleWidth Form2.Picture3.ScaleHeight = l3 * Form2.Picture3.ScaleWidth Form2.Picture1.ScaleLeft = -0.1 Form2.Picture3.ScaleLeft = -70 Form2.Picture1.ScaleTop = 7 Form2.Picture3.ScaleTop = 63 '规定高度的起点 Dim dt1, dt2, dt3, dt4, dt5, s1, v1, s2, v2, k1, s0 As Single Dim n, m As Integer Dim h, e As Integer Dim dt6, dt7, dt8, dt9, dt10, dt11, x1, y1, x2, y2, r As Single Dim x3, y3, x4, y4, rg '定义各种量 h = Form2.Text3 e = Form2.Text2 k1 = Form2.Text4 s0 = Form2.Text1 rg = Form2.Text5 '试各种变量与文本框相等，用于输入数据 Const pi = 3.1415926 n = 1000 '把每一步定义为360°/1000 dt11 = 0 dt1 = pi / 3 dt2 = pi / 3 dt3 = pi / 2 / n dt4 = 0 dt6 = pi / 18 Form2.Picture3.Line (-70, 0)-(70, 0) Form2.Picture3.Line (0, 70)-(0, -70) Form2.Picture1.Line (0, 0)-(7, 0) Form2.Picture1.Line (0, 6.5)-(0, 0) Form2.Picture2.Line (0, 0)-(7, 0) Form2.Picture2.Line (0, 390)-(0, -390) '画出各个两个图框的坐标轴 s1 = h * ((dt4 / dt1) - Sin(2 * pi * dt4 / dt1) / (2 * pi)) v1 = h * k1 * (1 - Cos(2 * pi * dt4 / dt1)) / dt1 '计算第一个点的速度和推程，选择正弦加速度规

凸轮机构习题

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。( )

凸轮机构习题解答

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（）。

matlab解析法画凸轮轮廓线

m a t l a b解析法画凸轮 轮廓线 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

班级：姓名：学号： 基于matlab的凸轮轮廓设计 一、设计凸轮机构的意义 在工业生产中，经常要求机器的某些部件按照规定的准确路线运动，仅应用连杆机构已难以满足这个要求，所以需要利用工作表面具有一定形状的凸轮。凸轮在所有基本运动链中，具有易于设计和能准确预测所产生的运动的优点。如果设计其他机构来产生给定的运功、速度、和加速度，其设计工作是很复杂的，但是设计凸轮机构则比较容易，而且运动准确、有效。所以在许多机器中，如纺织机、包装机、自动机床、自动化专用机床、数控机床、印刷机、内燃机、建筑机械、矿山机械、计算机的辅助装备及农业机具等，都可以找到凸轮机构。 在进行研究时，先设计一个简单的凸轮，在给定的旋转角度内有一定的总升距。设计凸轮轮廓的基本方法是把凸轮固定，使从动件以其与凸轮的相关位置绕凸轮回转而形成凸轮轮廓。因此设计凸轮时，必须画出足够多的点，使凸轮轮廓平滑可靠。 Matlab软件提供了强大的矩阵处理和绘图功能，具有核心函数工具箱。其编程代码接近数学推导公式，简洁直观，操作简易，人机交互性能好。因此，基于matlab软件进行凸轮机构的设计可以解决设计工作量大的问题。运用解析法进行设计，matlab可以精确的计算出轮廓上每一点的坐标，然后更为精确的绘制出凸轮轮廓曲线。 二、设计凸轮机构的已知条件 凸轮做逆时针方向转动，从动件偏置在凸轮轴心右边。从动件在推程做等加/减速运动，在回程做余弦加速运动。基圆半径rb=50mm，滚子半径 rt=10mm，推杆偏距e=10mm，推程升程h=50mm，推程运动角ft=100o，远休止角fs=60o，回程运动角fh=90o。 三、分析计算 1、建立坐标系 以凸轮轴心为坐标原点建立平面直角坐标系XOY，取杆件上升方向为Y轴正方向。 2、推杆运动规律计算 凸轮运动一周可分为5个阶段：推程加速阶段、推程减速阶段、远休止阶段、回程阶段、进休止阶段。 根据已知条件，推程阶段为等加/减速，故推程阶段的运动方程为：

凸轮机构习题答案

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

凸轮机构例题

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。

凸轮廓线解析法

凸轮解析法设计 预备知识：坐标旋转 cos sin 'sin cos 'x x y y αααα-??????= ? ????????? 问题1：对心尖顶盘状凸轮 00''x r s y ????= ? ?+???? 问题2：偏置尖顶盘状凸轮 ''e x y s ????=? ????? 问题3：摆动尖顶盘状凸轮 32020cos()'sin()'l l x l y ????-+????= ? ?+???? 问题4：平底直动盘状凸轮 12120',/'oP x oP v r s y ω????== ? ?+???? 问题5：滚子直动盘状凸轮 包络线方程(,,)0 0f x y f θθ =????=??? 1）222()()0T x X y Y r -+--=（理论廓线任一点（x ，y ）为圆心的滚子上必有一点属于工作廓线，即（X ，Y ）） 2）() ()0dx dy x X y Y d d ??-+-= T X x r =± ，T Y y r =

练习1：4-10 练习2： （10分）图示凸轮机构中凸轮是一偏心圆盘，该圆盘几何中心为A，半径 e=，图示位置从动杆垂直AO，主动件凸轮转向R=，偏心距40mm 100mm 如图所示。在图中标出从动件位移最大的位置，并计算出最大位移? h=及推程角? Φ=（注意：图形应画在答题纸上，不要直接画在题签上。） 练习3： 4、（10分）一偏置直动尖项从动件盘形凸轮机构如图所示。已知凸轮为一偏心圆盘，圆盘半径30mm R=，几何中心为A，回转中心为O，从动件偏距 OA=。凸轮以等角速度ω逆时针方向转动。当凸轮在图==，10mm OD e 10mm 示位置，即AD CD ⊥时，试求： （1）凸轮的基圆半径 r；（2）图示位置的凸轮机构压力角α； （3）图示位置的凸轮转角?；（4）图示位置的从动件的位移s； （5）该凸轮机构中的从动件偏置方向是否合理，为什么？

凸轮习题答案

一、填空 1.凸轮机构主要是由_凸轮_、_从动件_和固定机架三个基本构件所组成。 2.按凸轮的外形，凸轮机构主要分为_盘形__凸轮和_柱体_凸轮两种基本类型。 3.从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_尖顶_、_滚子_和平底三种。 4.以凸轮最小半径r0所作的圆称之为基圆，r0称为凸轮的基圆半径 7.凸轮机构从动杆等速运动的位移为一条__斜直线__线。 10、在凸轮机构一个运动循环中,从动件重复升、停、降、停的过程。 11、在等速度运动图中，位移和转角成正比关系，其图线为一条直线。 12、从动件的上升或下降运动速度v为常数时的运动规律，称为匀速运动规律。 13、凸轮机构在远休行程中，凸轮所对应的转角称之为远休角用字母表示。 14、平底式从动杆与凸轮的接触面较大，易于形成油膜，所以润滑较好，摩擦较小，常用于没有凹形曲线的凸轮上作高速传动 二、选择 10.凸轮机构的移动式从动杆能实现_c______。 a 匀速、平稳的直线运动 b 简偕直线运动c各种复杂形式的直线运动 11.凸轮与从动件接触处的运动副属于__a_____。 a 高副 b 转动副 c 移动副 12. 要使常用凸轮机构正常工作，必须以凸轮__c_____。 a 作从动件并匀速转动 b 作主动件并变速转动 c 作主动件并匀速转动 13.在要求__a_____的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件。 a 传力较大 b 传动准确、灵敏 c 转速较高 凸轮机构从动件作等速规律运动时会产生__a__冲击。 A. 刚性 B. 柔性 C. 刚性和柔性 14、__a__对于较复杂轮廓曲线的凸轮，也能准确地获得所需的运动规律。

A. 尖顶式从动件 B. 滚子式从动件 C. 平底式从动件 三、判断 1.凸轮机构广泛用于自动化机械中。( 对） 2.圆柱凸轮机构中，凸轮与从动杆在同一平面或相互平行的平面内运动。( 错） 3.平底从动杆不能用于具有内凹槽曲线的凸轮。(对） 4.凸轮机构从动件的运动规律是可按要求任意拟订的。(对）5．凸轮在机构中经常是主动件。( 对 ) 7.从动件的运动规律就是凸轮机构的工作目的。( 对 ) 8.凸轮机构也能很好的完成从动件的间歇运动。( 对 ) 四，已知基圆半径为２０mm的盘形凸轮，逆时针转９０。时，通过凸轮轴心的滚子直径为８mm的滚子从动杆等速上升３０mm，停歇１８０。后，凸轮继续转动，转过90。，从动件又等速下降３０mm，试画出从动件的位移运动曲线。

凸轮曲线设计

凸轮曲线设计 当根据使用要求确定了凸轮机构的类型、基本参数以及从动件运动规律后，即可进行凸轮轮廓曲线的设计。设计方法有几何法和解析法，两者所依据的设计原理基本相同。几何法简便、直观，但作图误差较大，难以获得凸轮轮廓曲线上各点的精确坐标，所以按几何法所得轮廓数据加工的凸轮只能应用于低速或不重要的场合。对于高速凸轮或精确度要求较高的凸轮，必须建立凸轮理论轮廓曲线、实际轮廓曲线以及加工刀具中心轨迹的坐标方程，并精确地计算出凸轮轮廓曲线或刀具运动轨迹上各点的坐标值，以适合在数控机床上加工。 圆柱凸轮的廓线虽属空间曲线，但由于圆柱面可展成平面，所以也可以借用平面盘形凸轮轮廓曲线的设计方法设计圆柱凸轮的展开轮廓。本节分别介绍用几何法和解析法设计凸轮轮廓曲线的原理和步骤。 1 几何法 反转法设计原理： 以尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构为例： 凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动。为了在图纸上画出凸轮轮廓曲线，应当使凸轮与图纸平面相对静止，为此，可采用如下的反转法：使整个机构以角速度(-w)绕O转动，其结果是从动件与凸轮的相对运动并不改变，但凸轮固定不动，机架和从动件一方面以角速度(-w)绕O转动，同时从动件又以原有运动规律相对机架往复运动。根据这种关系，不难求出一系列从动件尖底的位置。由于尖底始终与凸轮轮廓接触，所以反转后尖底的运动轨迹就是凸轮轮廓曲线。 1). 直动从动件盘形凸轮机构 尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构： 已知从动件位移线图，凸轮以等角速w顺时针回转，其基圆半径为r0，从动件导路偏距为e，要求绘出此凸轮的轮廓曲线。 运用反转法绘制尖底直动从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的方法和步骤如下： 1) 以r0为半径作基圆，以e为半径作偏距圆，点K为从动件导路线与偏距圆的切点，导路线与基圆的交点B0(C0)便是从动件尖底的初始位置。 2) 将位移线图s-f的推程运动角和回程运动角分别作若干等分（图中各为四等分）。 3) 自OC0开始，沿w的相反方向取推程运动角(1800)、远休止角(300)、回程运动角(1900)、近休止角(600)，在基圆上得C4、C5、C9诸点。将推程运动角和回程运动角分成与从动件位移线图对应的等分，得C1、C2、C3

考研机械凸轮典型计算例题

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。

凸轮机构练习题

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（）。

考研机械凸轮典型计算例题

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。

凸轮机构例题

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:

机械设计专升本章节练习题(含答案)——凸轮机构

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

凸轮机构解析法综合及动画指导

一、实验目的 1．培养学生平面凸轮机构解析法综合的能力。 2. 培养学生创新意识及综合设计的能力。 二、实验前的准备工作 1．要求预习本实验，掌握实验原理； 2．初步了解一下True Basic常用命令及其使用； 3．熟练掌握各种基本平面凸轮机构的解析法综合； 4．熟悉教师给定的凸轮机构。（亦可自己选择一个凸轮机构） 三、实验原理 凸轮机构解析法综合（参见MMT第五章） 五、实验方法与步骤 1．编写主程序 （1）编写从动件运动规律的程序并绘制从动件的位移、速度和加速度曲线图，初步检验其正确性。为此，编写了“在TB中绘制SV A三曲线”和“在ACAD 中绘制SV A三曲线”的学习指导，祥见“附件Ⅰ、Ⅱ”。 （2）编写凸轮廓线解析法综合的程序并绘制凸轮廓线（实际廓线和理论廓线）和刀具中心线。为此，编写了“在TB中绘制滚子直动凸轮廓线”、“在TB 中绘制滚子摆动凸轮廓线”的学习指导，祥见“附件Ⅲ、Ⅳ”。 （3）编程求凸轮廓线上任一点的压力角和曲率半径，以检验其是否合适，并绘制相应曲线(方法类似于附件Ⅰ、Ⅱ)编写程序将相应的数据保存成文件输出(可参阅附件Ⅴ：如何将TRUE BASIC 的输出数值打印出来)。 （4）编写程序将凸轮廓线数据保存成相应的.Scr文件并导入AUTOCAD。在AUTOCAD中绘制正式的凸轮机构运动简图。编写了“在ACAD中绘制凸轮廓线”的学习指导，祥见“附件Ⅵ” （5）编写凸轮机构的动画程序。为此，编写了“滚子直动从动件凸轮动画”和“滚子摆动从动件凸轮动画”的实习指导，祥见“附件Ⅶ、Ⅷ”。 2．上机调试

3．编写实验报告

在TB中绘制SV A三曲线 DIM S(0 TO 360) ! 从动件位移S的数值 DIM S1(0 TO 360) ! 从动件位移速度的数值 DIM S11(0 TO 360) ! 从动件位移加速度的数值 OPTION NOLET SET WINDOW -230,240,-200,140 H=80 DELTA0=140*PI/180 ！DELTA0代表推程角δ0 DELTAS=40*PI/180 ！DELTAS代表远休止角δS DELTA01=100*PI/180 ！DELTA01代表回程角δ0’ DELTAS1=80*PI/180 ！DELTAS1代表近休止角δS’ S0=SQR(RP^2-E^2) ！S0是常数，不要放在循环中 FOR I=0 TO 360 STEP 1 DELTA=I*PI/180 ! 需将凸轮转角转化为弧度δ IF DELTA<=DELTA0 THEN !推程区 D2=DELTA/DELTA0 S(I)=H*(10*D2^3-15*D2^4+6*D2^5) S1(I)=H*(30*D2^2-60*D2^3+30*D2^4)/DELTA0 S11(I)=H*(60*D2-180*D2^2+120*D2^3)/DELTA0^2 ELSEIF DELTA<=(DELTA0+DELTAS) THEN ! 远休止区 S(I)=H S1(I)=0 S11(I)=0 ELSEIF DELTA<=(DELTA0+DELTAS+DELTA01) THEN ！回程区 D4=(DELTA-DELTA0-DELTAS)/DELTA01 S(I)=H*(1-D4+1/(2*PI)*SIN(2*PI*D4)) S1(I)=-H/DELTA01*(1-COS(2*PI*D4)) S11(I)=-2*PI*H/DELTA01^2*SIN(2*PI*D4) ELSE !近休止区 S(I)=0 S1(I)=0 S11(I)=0 END IF NEXT I FOR I=0 TO 360 STEP 1 PLOT I,S(I);！每一点坐标后面要有分号，表示连续画折线！需在TB窗口调试合适的比例系数，使得各曲线都能清晰的显示出来。！每一点坐标后面要有分号，表示连续画折线。!由于位移、速度、加速度的单位不相同，有时需要将位移曲线放大或缩小或再上下平移，以使得三曲线都能够清晰地显示出来。

机械基础中凸轮机构练习题资料

凸轮机构 一、填空 1.凸轮机构主要是由_______、_______和固定机架三个基本构件所组成。 2.按凸轮的外形，凸轮机构主要分为_______凸轮和_______凸轮两种基本类型。 3.从动杆与凸轮轮廓的接触形式有_______、_______和平底三种。 4.以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_______。 5.凸轮理论轮廓曲线上的点的某点的法线方向(即从动杆的受力方向）与从动杆速度方向之间的夹角称为凸轮在该点的_______。 6.随着凸轮压力角α增大，有害分力F2将会_______而使从动杆自锁“卡死”，通常对移动式从动杆，推程时限制压力角α_______。 7.凸轮机构从动杆等速运动的位移为一条_______线，从动杆等加速等减速运动的位移曲线为一条_______线。 8.等速运动凸轮在速度换接处从动杆将产生_______冲击，引起机构强烈的振动。 9.凸轮机构的移动式从动杆能实现_______。 (a 匀速、平稳的直线运动 b 简偕直线运动 c各种复杂形式的直线运动 10.从动杆的端部形状有_______、_______和平底三种。 11.凸轮与从动件接触处的运动副属于_______。 (a 高副 b 转动副 c 移动副) 12. 要使常用凸轮机构正常工作，必须以凸轮_______。 ( a 作从动件并匀速转动 b 作主动件并变速转动 c 作主动件并匀速转动）13.在要求_______的凸轮机构中，宜使用滚子式从动件。 ( a 传力较大 b 传动准确、灵敏 c 转速较高） 14.使用滚子式从动杆的凸轮机构，为避免运动规律失真，滚子半径r与凸轮理论轮廓曲线外凸部分最小曲率半径ρ最小之间应满足_______。

凸轮机构基本参数的设计

凸轮机构基本参数的设计 前节所先容的几何法和解析法设计凸轮轮廓曲线，其基圆半径r0、直动从动件的偏距e或 摆动从动件与凸轮的中心距a、滚子半径rT等基本参数都是预先给定的。本节将从凸轮机 构的传动效率、运动是否失真、结构是否紧凑等方面讨论上述参数的确定方法。 1 凸轮机构的压力角和自锁 图示为偏置尖底直动从动件盘形凸轮机构在推程的一个位置。Q为从动件上作用的载荷（包 括工作阻力、重力、弹簧力和惯性力）。当不考虑摩擦时，凸轮作用于从动件的驱动力F是 沿法线方向传递的。此力可分解为沿从动件运动方向的有用分力F'和使从动件紧压导路的有 害分力F''。驱动力F与有用分力F'之间的夹角a（或接触点法线与从动件上力作用点速度方 向所夹的锐角）称为凸轮机构在图示位置时的压力角。显然，压力角是衡量有用分力F'与有 害分力F''之比的重要参数。压力角a愈大，有害分力F''愈大，由F''引起的导路中的摩擦阻 力也愈大，故凸轮推动从动件所需的驱动力也就愈大。当a增大到某一数值时，因F''而引 起的摩擦阻力将会超过有用分力F'，这时无论凸轮给从动件的驱动力多大，都不能推动从动 件，这种现象称为机构出现自锁。机构开始出现自锁的压力角alim称为极限压力角，它的 数值与支承间的跨距l2、悬臂长度l1、接触面间的摩擦系数和润滑条件等有关。实践说明， 当a增大到接近alim时，即使尚未发生自锁，也会导致驱动力急剧增大，轮廓严重磨损、 效率迅速降低。因此，实际设计中规定了压力角的许用值[a]。对摆动从动件，通常取[a]=40～ 50；对直动从动件通常取[a]=30～40。滚子接触、润滑良好和支承有较好刚性时取数据的上 限；否则取下限。 对于力锁合式凸轮机构，其从动件的回程是由弹簧等外力驱动的，而不是由凸轮驱动的，所 以不会出现自锁。因此，力锁合式凸轮机构的回程压力角可以很大，其许用值可取[a]=70～ 80。

凸轮机构综合练习题

凸轮机构综合练习题 一、填空题 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机构的凸轮廓线时，若发现凸轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数的改变上应采用的措施是_______________或___________________。 4.凸轮的基圆半径是从______到_______的最短距离。 5.滚子移动从动件盘状凸轮，它的实际廓线是理论廓线的________曲线。 6.维持凸轮与从动杆高副接触封闭的方法有_________、__________。 7.凸轮的基圆半径越小，则凸轮机构的压力角越_____,而凸轮机构的尺寸越______。 8.设计凸轮机构，若量得其中某点的压力角超过许用值，可以用__________________的方法使最大压力角减小。 9.移动从动件盘形凸轮机构，当从动件运动规律一定时，欲同时降低升程和回程的压力角，可采用的措施是_______________。若只降低升程的压力角，可采用____________的方法。 10.写出两种既无刚性冲击、又无柔性冲击的运动规律_____________________、

__________。 11.凸轮轮廓的形状是由________________决定的。 12.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___________。 13.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，此时应用采用的措施是。 14.凸轮机构中的压力角是和所夹的锐角。 15.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。 16. 用作图法绘制直动从动件盘形凸轮廓线时，常采用法。即假设凸轮，从动件作的复合运动。 二、选择题 1．当凸轮机构的从动件推程按等加速等减速规律运动时，在推程开始和结束位置存在。 A．存在刚性冲击； B.存在柔性冲击； C.不存在冲击。 2．为使凸轮机构的结构紧凑和受力条件好，设计时应满足。 A.α≤[α], r b≥[r b]; B.α>[α], r b<[r b] ; C.α≤[α], r b<[r b]; D. α>[α], r b>[r b]。 3．若增大凸轮机构的推程压力角α，则该凸轮机构的凸轮基圆半径将，从动件上所受有害分力将。 A．增大； B. 减小； C. 不变。 4．设计凸轮廓线时，若减小凸轮的基圆半径，则廓线曲率半径将。 A．变大； B. 变小； C. 不变。