机械原理习题课-凸轮

《机械原理》凸轮习题1.凸轮机构中的压力角是和所夹的锐角。

2.凸轮机构中，使凸轮与从动件保持接触的方法有和两种。

3.在推程过程中，对凸轮机构的压力角加以限制的原因是。

4.在直动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的理论廓线与实际廓线间的关系是。

5.盘形凸轮的基圆半径是上距凸轮转动中心的最小向径。

6.当初步设计直动尖顶从动件盘形凸轮机构中发现有自锁现象时，可采用、、等办法来解决。

7.在设计滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线中，若出现时，会发生从动件运动失真现象。

此时，可采用方法避免从动件的运动失真。

8.凸轮基圆半径的选择，需考虑到、，以及凸轮的实际廓线是否出现变尖和失真等因素。

9.凸轮机构中的从动件速度随凸轮转角变化的线图如图所示。

在凸轮转角处存在刚性冲击，在处，存在柔性冲击。

10.在直动从动件盘形凸轮机构中进行合理的偏置，是为了同时减小推程压力角和回程压力角。

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - （）11.当凸轮机构的压力角的最大值超过许用值时，就必然出现自琐现象。

- - - （）12.滚子从动件盘形凸轮机构中,基圆半径和压力角应在凸轮的实际廓线上来度量。

（）13.为实现从动件的某种运动规律而设计一对心直动尖顶从动件凸轮机构。

当该凸轮制造完后,若改为直动滚子从动件代替原来的直动尖顶从动件,仍能实现原来的运动规律。

-- ( )14.在凸轮理论廓线一定的条件下，从动件上的滚子半径越大，则凸轮机构的压力角越小。

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - （）15.直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角。

(A）永远等于0 ；(B）等于常(C）随凸轮转角而变化。

16.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。

17.在图示凸轮机构中，画出凸轮从图示位置转过90︒时凸轮机构的压力角α。

机械原理凸轮机构习题与答案（五篇材料）第一篇：机械原理凸轮机构习题与答案解：曲柄的存在的必要条件是1）最短杆与追长杆的杆长之和应小于或等于其余两杆的长度之和；2)连架杆与机架必有最短杆1）.杆件1为曲柄2）.在各杆长度不变的情况下，选取c杆做为机架就可以实现双摇杆机构试以作图法设计一偏置尖底推杆盘形凸轮的轮廓曲线。

已知凸轮以等角速度顺时针回转，正偏距e=10,基园半径r0=30mm.推杆运动规律为：凸轮转角δ=0~150时，推杆00.凸轮转角δ=180~300时推杆等速上升16mm;.凸轮转角δ=150~180时推杆远休；等加速回程16mm;.凸轮转角δ=300~360时推杆近休。

解：解题步骤1）首先绘制位移S与转角δ的关系曲线S-δ曲线。

2）根据S-δ曲线、凸轮基园半径和正偏距，绘制凸轮的轮廓曲线。

000000凸轮仅用了0度，90度，150度，180度，300度几个点绘制轮廓曲线，同学们绘制时英多用些点（一般取12个点，再勾画轮廓曲线）第二篇：机械原理_凸轮机构设计机械原理课程设计——凸轮机构设计（一）目录 (1)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（一）、题目及原始数据 (2)（二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (3)（三）、（四）、（五）、（六）、（七）、（八）、计算程序方框图..........................5 计算源程序..............................6 程序计算结果及分析......................10 凸轮机构图..............................15 心得体会................................16 参考书. (16)（一）、题目及原始数据试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，凸轮以1rad/s的角速度沿逆时针方向转动。

要求：（1）、推程运动规律为等加速等减速运动，回程运动规律为五次多项式运动规律；（2）、打印出原始数据；（3）、打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值；（4）、打印出推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角；（5）、打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角；（6）、打印出凸轮运动的位移；（7）、打印最后所确定的凸轮的基圆半径。

大作业（二）凸轮机构设计题号：6班级：姓名：学号：同组者：成绩：完成时间：目录一凸轮机构题目要求 (1)二摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程 (2)三计算程序 (3)四运算结果及凸轮机构图 (9)4.1 第一组（A组）机构图及计算结果 (9)4.2 第二组（B组）机构图及计算结果 (14)4.3 第三组（C组）机构图及计算结果 (19)五心得体会 (24)第一组（A组） (24)第二组（B组） (24)第三组（C组） (24)六参考资料 (25)附录程序框图 (26)一凸轮机构题目要求（摆动滚子推杆盘形凸轮机构）题目要求：试用计算机辅助设计完成下列偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构或摆动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，已知数据如下各表所示。

凸轮沿逆时针方向作匀速转动。

表一摆动滚子推杆盘形凸轮机构的已知参数题号初选的基圆半径R0/mm机架长度Loa/mm摆杆长度Lab/mm滚子半径Rr/mm推杆摆角φ许用压力角许用最小曲率半径[ρamin][α1] [α2]A 15 60 55 10 24°35°70°0.3RrB 20 70 65 14 26°40°70°0.3RrC 22 72 68 18 28°45°65°0.35Rr 要求：1）凸轮理论轮廓和实际轮廓的坐标值2）推程和回程的最大压力角，及凸轮对应的转角3）凸轮实际轮廓曲线的最小曲率4）半径及相应凸轮转角5）基圆半径6）绘制凸轮理论廓线和实际廓线7）计算点数：N：72～120推杆运动规律：1)推程运动规律：等加速等减速运动2)回程运动规律：余弦加速度运动二摆杆的运动规律及凸轮轮廓线方程1）推程：1，运动规律：等加速等减速运动；2，轮廓线方程：A：等加速推程段设定推程加速段边界条件为：在始点处δ=0，s=0，v=0。

在终点处。

整理得：（注意：δ的变化范围为0~δ0/2。

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。

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。

第4章凸轮机构及其设计一、思考题思4－1 滚子从动件盘形凸轮机构凸轮的理论轮廓曲线与实际轮廓曲线之间存在什么关系?两者是否相似?答：（1）滚子从动件盘形凸轮理论轮廓曲线与实际轮廓曲线在法向方向上相差滚子的半径。

（2）两者相似，但并不时时相似。

思4－2 已知一滚子摆动从动件盘形凸轮机构，因滚子损坏，现更换了一个外径与原滚子不同的新滚子。

试问更换滚子后从动件运动规律和最大摆角是否发生变化?为什么?答：（1）更换滚子后从动件的运动规律发生变化，最大摆角不变。

（2）原因如下：更换滚子后凸轮的理论轮廓曲线发生变化，所以从动件的运动规律发生变化，而最大摆角由凸轮决定，所以最大摆角不变。

思4－3 何为凸轮机构的压力角?为什么要规定许用压力角?回程许用压力角为什么可大一些?凸轮机构的压力角与凸轮的压力角有何区别?答：（1）凸轮机构的压力角是指接触点的法线方向与从动件上作用点的速度方向之间所夹的锐角。

（2）当压力角增大到接近极限压力角时，即使尚未发生自锁，驱动力也会急剧增大，导致轮廓严重磨损、效率迅速降低，因此要规定许用压力角。

（3）从动件的回程不是由凸轮驱动的，不会发生自锁，因此回程压力角可取大一些。

（4）凸轮机构的压力角与从动件有关，随着从动件的变化，凸轮机构的压力角也会发生变化，而凸轮压力角是指凸轮本身的压力角，不会随着从动件的变化而变化。

思4－4 在图思4－1中尖底直动从动件圆盘凸轮机构中，凸轮作逆时针转动，试从减小推程压力角方面考虑从动件导路相对于凸轮回转中心的偏置方向是否合理。

又若将凸轮转向改为顺时针，从动件运动规律是否发生变化?为什么?思4－1答：（1）图中为正偏置，有利于减小推程压力角，偏置方向合理。

（2）若凸轮转向改为顺时针，从动件运动规律发生变化。

原因如下：改变凸轮的转向，其推程廓线段和回程廓线段互换，由于有偏置，这两个轮廓线段是不同的。

思4－5 平底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线为何一定要外凸?而滚子从动件盘形凸轮机构凸轮理论轮廓曲线却允许内凹，且在内凹段一定不会出现运动失真?答：（1）平底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线必须外凸，这样平底才能与轮廓上各点接触，以保证从动件完全实现预期的运动规律，如果平底从动件盘形凸轮轮廓曲线内凹会发生运动失真。

第三章凸轮机构一、思考题1.凸轮机构按凸轮形状分几种？2.凸轮机构按从动件高副元素形状分几种？3.凸轮机构运动学设计参数有哪些？4.画出凸轮机构压力角。

5.等速运动规律、等加等减速运动规律、余弦加速运动规律、正弦加速（摆线）运动规律各有什么特点？6.什么是刚性冲击、柔性冲击？7.移动从动件盘状凸轮机构基本尺寸有哪些？8.移动从动件盘状凸轮机构的偏距方向如何选择？为什么？9.移动从动件盘状凸轮机构r b的选取原则是什么？10.摆动从动件盘状凸轮机构基本尺寸有哪些？11.摆动从动件盘状凸轮机构压力角与基本尺寸的关系是什么？12.基园半径在哪个轮廓线上度量？13.熟练掌握讲课中的“重要例题”（不要求画αmax）14.若ρmin过小，采取什么处理措施？15.平底宽度如何确定？二、习题1 在图上标出推程运动角Φ、远休止角Φs、回程运动角Φ'、近休止角Φ's、最大位移h、基圆半径r b、图示位置位移s、压力角α。

2 试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构。

已知凸轮以等角速度顺时针回转，偏距e=10mm且偏于凸轮轴O的左侧，基圆半径r b=30mm ，滚子半径r r=10mm。

推杆运动规律：ϕ=0︒ ~150︒时推杆等速上升h=16mm，ϕ=150︒ ~180︒推杆远休止，ϕ=180︒ ~300︒时推杆等加速等减速返回，ϕ=300︒ ~360︒时推杆近休止。

3 在图上标出理论廓线η、基圆半径r b、最大位移h、推程运动角Φ、远休止角Φs、回程运动角Φ'、近休止角Φ's、图示位置位移s及压力角α和转过15︒时的位移s、压力角α，并判断偏距e的偏向是否正确。

4 设计一摆动滚子推杆盘形凸轮机构,已知L OA=60 mm；r b=25 mm；L AB=50 mm；r r=8 mm。

凸轮逆时针等速转动，要求当凸轮转过180︒时推杆以等速上摆25︒；转过其余角度时推杆以等加速等减速摆回原位。

第9章凸轮机构及其设计9.1 复习笔记一、凸轮机构的应用及分类1．凸轮机构的应用（1）相关概念①凸轮a．定义凸轮是指一个具有曲线轮廓或凹槽的构件；b．运动形式凸轮通常为主动件作等速转动，也有作往复摆动或移动的。

②推杆被凸轮直接推动的构件称为推杆，常为从动件。

③反凸轮机构凸轮为从动件而以推杆为主动件的机构称为反凸轮机构。

（2）凸轮机构的特点①优点a．适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就能使推杆得到各种预期的运动规律；b．响应快速，机构简单紧凑。

②缺点a．凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损；b．凸轮制造较困难。

（3）凸轮机构的应用发展①提出了许多适于在高速条件下采用的推杆运动规律以及一些新型凸轮机构；②凸轮机构的计算机辅助设计和制造、反求设计已获得普遍地应用，提高了设计和加工的速度及质量。

2．凸轮机构的分类（1）按凸轮的形状分①盘形凸轮a．具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转；b．作往复直线移动的盘形凸轮，称为移动凸轮。

②圆柱凸轮a．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；b．是一种空间凸轮机构，可认为是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。

（2）按推杆的形状分①尖顶推杆a．构造最简单，易磨损；b．只适用于作用力不大和速度较低的场合。

②滚子推杆a．磨损较小，可用来传递较大的动力；b．滚子常采用特制结构的球轴承或滚子轴承。

③平底推杆a．凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好；b．常用于高速传动中。

（3）按推杆的运动形式分①作往复直线运动的直动推杆若轴线通过凸轮的回转轴心，则称为对心直动推杆，否则称为偏置直动推杆。

②作往复摆动的摆动推杆（4）根据凸轮与推杆保持接触的方法不同分①力封闭凸轮机构利用推杆的重力、弹簧力来使推杆与凸轮保持接触；②几何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保持接触。

二、推杆的运动规律1．研究推杆运动的意义（1）根据工作要求选定合适的凸轮机构的形式、推杆的运动规律和有关的基本尺寸；（2）根据选定的推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线；（3）推杆运动的选择，关系到凸轮机构的工作质量。

第八章 凸轮机构1.从动件常用运动规律及其选择2.凸轮轮廓曲线的设计3.凸轮机构的结构尺寸4.圆柱凸轮机构简介教学重点与难点：1.凸轮机构从动件的各类运动规律动力性能。

2.压力角、基圆半径、偏距方位间的关系。

教学方法：课堂教学为主，习题课为辅，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念。

教学要求：1.了解凸轮机构的分类、凸轮机构从动件的常用运动规律动力性能。

2.能根据公式计算凸轮实际廓线上点的坐标值。

能根据公式分析压力角、基圆半径、偏距方位间的关系。

主要内容与基本要求一、本章主要内容（1）凸轮机构的组成、分类、特点及应用；（2）凸轮轮廓曲线的设计（3）从动件常用运动规律及其选择（4）凸轮机构的结构尺寸（5）圆柱凸轮机构简介二、本章基本要求（1）了解凸轮机构的类型和应用；（2）掌握推杆常用的运动规律的特点及选择运动规律时应考虑的因素；（3）能应用反转法对凸轮机构的运动过程进行分析；（4）能根据给定的运动规律，用解析法计算凸轮实际廓线上点的坐标值；（5）掌握压力角与自锁的关系，能根据公式分析压力角、基圆半径、偏距方位间的关系，以及滚子半径选择的原则；（6）能合理确定凸轮机构的基本尺寸。

重点与难点分析本章重点与难点1.凸轮机构从动件的各类运动规律动力性能。

2．压力角、基圆半径、偏距方位间的关系。

一、本章重点内容分析（1）推杆常用运动规律的特点及其学原则；（2）凸轮机构的运动过程的分析；（3）凸轮轮廓曲线的设计；（4）凸轮机构压力角与机构基本尺寸的关系。

二、本章难点内容分析1、凸轮机构设计的基本方法凸轮机构设计的基本方法是反转法，所依据的是相对运动原理，以图8-1所示的偏置式的尖顶直动推杆盘形凸轮为例，设想给整个机构一个与凸轮角速度ω大小相等而方向相反（即-ω）的转动，这时凸轮将静止不动，而推杆一方面随机架相对凸轮以ω角速度反转运动，另一方面又以原有的运动规律（s=s(δ)）相对于机架运动。

由于推杆的尖顶始终与凸轮轮廓保持接触，所以在推杆这种复合运动中，其尖顶的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。