凸轮机构习题课.ppt
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第4章凸轮机构及其设计习题解答(总8页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--如图(a)所示的凸轮机构推杆的速度曲线由五段直线组成。
要求:在题图上画出推杆的位移曲线、加速度曲线;判断哪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,有无冲击存在图【分析】要正确地根据位移曲线、速度曲线和加速度曲线中的一个画出其余的两个,必须对常见四推杆的运动规律熟悉。
至于判断有无冲击以及冲击的类型,关键要看速度和加速度有无突变。
若速度突变处加速度无穷大,则有刚性冲击;若加速度的突变为有限值,则为柔性冲击。
解:由图(a)可知,在OA段内(0≤δ≤π/2),因推杆的速度v=0,故此段为推杆的近休段,推杆的位移及加速度均为零。
在AB段内(π/2≤δ≤3π/2),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,位移曲线为抛物线运动曲线,而加速度曲线为正的水平直线段;在BC段内,因速度曲线为水平直线段,故推杆继续等速上升,位移曲线为上升的斜直线,而加速度曲线为与δ轴重合的线段;在CD段内,因速度线为下降的斜直线,故推杆继续等减速上升,位移曲线为抛物线,而加速度曲线为负的水平线段。
在DE段内(3π/2≤δ≤2π),因v<0,故为推杆的回程段,因速度曲线为水平线段,故推杆做等速下降运动。
其位移曲线为下降的斜直线,而加速度曲线为与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。
综上所述作出推杆的速度v及加速度a线图如图(b)及(c)所示。
由推杆速度曲线和加速度曲线知,在D及E处,有速度突变,且相应的加速度分别为负无穷大和正无穷大。
故凸轮机构在D和E处有刚性冲击。
而在A,B,C及D处加速度存在有限突变,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。
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。
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____________________。
《凸轮机构及其设计》作业习题1.思考题3-1 什么是刚性冲击、柔性冲击?常见的运动规律哪些出现刚性冲击?哪些出现柔性冲击? 3-2 什么是凸轮的理论轮廓曲线?尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件凸轮机构的实际轮廓曲线和理论轮廓曲线有何区别?3-3 何谓凸轮机构的压力角?滚子从动件凸轮机构的压力角如何度量?压力角变化对凸轮机构有何影响?3-4 何谓正偏置?何谓负偏置?若凸轮以顺时针转动,采用偏置直动从动件时,从动件的导路线应偏向凸轮回转中心的哪一侧较合理?为什么?3-5 为什么不能为了机构紧凑,而任意减小盘形凸轮的基圆半径?3-6 设计滚子从动件盘形凸轮机构时,如实际轮廓上出现尖点,将可能出现什么后果?面对这一实际结果,设计上应如何加以处理?2.填空题3-7 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。
3-8 以凸轮的理论轮廓曲线的最小半径所做的圆称为凸轮的_______。
3-9 平底对心直动从动件盘形凸轮机构中,其压力角等于 。
3-10 凸轮机构主要是由_______、_______和固定机架三个基本构件所组成。
3-11 凸轮理论轮廓曲线上的某点的法线方向(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_______。
3-12 从动件与凸轮轮廓的接触形式有_______、_______和平底三种。
3-13 凸轮机构从动件等速运动的位移为一条_______线,从动件等加速等减速运动的位移曲线为一条_______线。
3-14 凸轮与从动件接触处的运动副属于_______。
3-15 按凸轮与从动件维持高副接触的方式分类,凸轮机构可有_______锁合和_______锁合两种。
3-16 凸轮机构的等加速等减速运动,是从动件_______先作等加速上升,然后再_______作等减速下降完成的。
3.是非判断题(正确的在括号内画√,错误的画×)3-17 在滚子从动件盘形凸轮机构中,当凸轮理论轮廓曲线外凸部分的曲率半径大于滚子半径时,从动件的运动规律将出现“失真”现象。
A。
永远等于0° B.等于常数 C。
随凸轮转角而变化 D.肯定大于0°二.填充题(每空2分,共20分)1.理论轮廓曲线相同而实际轮廓曲线不同的两个对心移动滚子从动件盘形凸轮机构,其从动件的运动规律是相同的。
(选填相同/不同)2.设计某移动从动件盘形凸轮机构,采用平底从动件可以保证凸轮机构在运动过程中压力角保持不变。
3.图示凸轮机构的名称是偏置移动从动件盘型凸轮机构。
(填充题3图)(填充题4图)4.在图示凸轮机构中,盘形凸轮的一段轮廓线为渐开线,且凸轮基圆与渐开线基圆半径相同(半径r0=10 mm),偏置距离e=10 mm,当从动件尖端与渐开线轮廓段在图示位置接触时,其压力角α= 0 。
5.在凸轮机构中,当从动件选择等速运动规律时,会产生刚性冲击。
6.当凸轮机构的压力角过大时,机构易出现锁死现象。
7.在设计滚子移动从动件盘形凸轮机构时,若发生凸轮实际轮廓变尖现象,为克服变尖现象,可采取的措施有__增大基圆半径___或____减小滚子半径___。
8.用作图法绘制凸轮廓线时,常采用的方法为有_____图解法__________。
9.凸轮机构中常用弹簧来保持凸轮和从动件紧密接触,弹簧在机构运动分析中不是一个构件.(选填是/不是)三、(本题10分)在图示偏置滚子移动从动件盘形凸轮机构中,在图中作出:(1)图示位置时推杆的压力角和位移;(2)凸轮从图示位置转过90°后,推杆的压力角和位移;(3)推杆的行程和所在位置的压力角.四、(本题10分)在图示偏心尖端移动从动件盘形凸轮机构中,已知图示为从动件推程起始位置,推程运动角ϕ1=120°,回程运动角ϕ2=60°,近休止角ϕ3=180°,试用反转法(保留做图线)绘出从动件的位移曲线(即s—ϕ曲线)。
五、(本题10分)图示凸轮机构中,凸轮廓线为圆形,几何中心在B点,请标出:1) 凸轮的理论廓线;2) 凸轮的基圆;3) 凸轮机构的偏距圆;4) 凸轮与从动件在D点接触时的压力角;5) 凸轮与从动件从在C点接触到在D点接触时凸轮转过的角度。