第3章 凸轮机构及其设计
1、图（a）和图（b）分别为滚子对心直动从动件盘形凸轮机构和滚子偏置直动从动件盘形凸轮机构，已知：R=100mm，OA=20mm，e=10mm，rT=10mm，试用图解法确定；当凸轮自图示位置（从动件最低位置）顺时针方向回转90°时两机构的压力角及从动件的位移值。
（a） (b)
题1图
2、图示给出了某直动推杆盘形凸轮机构的推杆的速度线图，当凸轮以1等速转动时，试求：
（1） 定性地画出该推杆的位移线图和加速度线图；
（2） 说明此种运动规律的名称和特点（指v，a的大小，以及冲击性质等）；
（3） 说明该种运动规律的适用场合。
题3图
3、设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向及从动件初始位置如图所示。已知偏距e=10mm，基圆半径r0=40mm，滚子半径rT=10mm，从动件运动规律如下：Φ=150°，ΦS=30°，Φ’=120°，Φ′S=60°，从动件在推程以简谐运动规律上升，行程h=20mm；回程以等加速等减速运动规律返回原处，试绘出从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。
4、设计一平底直动从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向及从动件初始位置如图所示。已知基圆半径r0=60mm，行程h=20mm，Φ=150°，ΦS=30°，Φ’=120°，Φ′S=60°，从动件在推程以简谐运动规律上升，回程以等加速等减速运动规律返回原处，试绘出该机构凸轮轮廓曲线并决定从动件底面应有的长度。
题4图 题5图
5、设计一平底摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮回转方向和从动件初始位置如图所示。已知lOA=75，r0=30mm，从动件运动规律如下：Φ=180°，ΦS=0°，Φ’=180°，Φ′S=0°，从动件推程以简谐运动规律顺时针摆动，ψmax=15°；回程以等加速等减速运动规律返回原处。试绘出凸轮轮廓曲线并确定从动件的长度。
第四章 凸轮机构及其设计
题4-9 解：推杆在推程段及回程段运动规律的位移方程为：
1）推程： （0º≤ ≤150º）
2）回程：等加速段 （0º≤ ≤60º）
等减速段 （60º≤ ≤120º）
计算各分点的位移值如下：
总转角
0º 15º 30º 45º 60º 75º
s 0 1.6 3.2 4.8 6.4 8
总转角 90º 105º 120º 135º 150º 165º
s 9.6 11.2 12.8 14.4 16 16
总转角 180º 195º 210º 225º 240º 255º
s 16 15.5 14 11.5 8 4.5
总转角 270º 285º 300º 315º 330º 360º
s 2 0.5 0 0 0 0
取 =1 mm /mm作图如题图4-9所示。
想一想：
1）什么是正偏置和负偏置？各有何优缺点？
2）凸轮廓线上出现什么情况时将会引起刚性冲击？
3）凸轮廓线上任一点的压力角是如何确定的？
题图4-9
题4-10 解：推杆在推程及回程的运动规律的位移方程为：
1）推程 （0º≤ ≤150º）
2）回程 （0º≤ ≤120º）
计算各分点的位移值如下：
总转角
0º 15º 30º 45º 60º 75º
s 0 0.171 1.158 3.262 6.349 10.00
总转角 90º 105º 120º 135º 150º 165º
s 13.65 16.74 18.842 19.83 20 19.24
总转角 180º 195º 210º 225º 240º 255º
s 17.07 13.83 10.00 6.173 2.929 0.761
总转角 270º 285º 300º 315º 330º 360º
s 0 0 0 0 0 0
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凸轮机构的设计和计算详解
1. 引言
凸轮机构是一种常见的机械传动装置，通过凸轮的运动来实现对其他部件的控制和驱动。凸轮机构广泛应用于发动机、机械加工、自动化设备等领域。在本文中，我们将详细介绍凸轮机构的设计和计算方法。
2. 凸轮机构的基本原理
凸轮机构由凸轮、从动件和控制件组成。凸轮通过旋转或移动的方式，驱动从动件进行线性或旋转运动。不同凸轮形状和运动方式将实现不同的功能。
3. 凸轮的设计要点
凸轮的设计涉及凸轮形状、凸轮面积、凸轮运动规律等方面。在进行凸轮设计时，需要考虑以下要点：
• 运动要求：根据从动件需要的运动类型（线性或旋转）、速度和加速度要求，确定凸轮的形状和运动规律。 未知驱动探索，专注成就专业
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• 动态负载：凸轮在运动过程中所承受的动态负载应被考虑在内，以确保凸轮的强度和耐久性。
• 材料选择：根据凸轮的工作条件和负载要求，选择适当的材料来制造凸轮，以保证其可靠性和寿命。
4. 凸轮机构的计算方法
4.1 凸轮剖面的计算
凸轮剖面的计算是凸轮机构设计中的重要一环。根据凸轮的运动规律和从动件的运动要求，可以进行凸轮剖面的计算。常用的凸轮剖面计算方法有：
• 凸轮剖面生成法：根据从动件的运动要求，通过几何构造和插值计算，生成凸轮剖面。
• 凸轮运动分析法：通过分析凸轮的运动规律和从动件的运动要求，推导出凸轮剖面的数学表达式。
4.2 凸轮机构的运动学分析
凸轮机构的运动学分析是确定凸轮机构各部件的运动规律和参数的过程。通过运动学分析，可以计算凸轮机构的几何关系、速度和加速度等。 未知驱动探索，专注成就专业
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常用的凸轮机构运动学分析方法有：
• 图形法：通过绘制凸轮机构的运动示意图和运动曲线，分析凸轮机构的运动规律。
• 解析法：通过建立凸轮机构的运动学方程，推导出各部件的运动参数，并进行计算。
4.3 凸轮机构的强度计算
凸轮机构的强度计算是为了确定凸轮所承受的载荷是否安全，并选择适当的材料和结构来满足设计要求。在强度计算中，需要考虑凸轮的静载荷、动载荷和疲劳载荷等。
凸轮机构及其的设计
凸轮机构是一种广泛应用于机械工程中的重要机构，用于变换一种运动形式为另一种运动形式。它通常由凸轮、摇杆和连接杆等组成。凸轮机构的设计涉及到运动规律、工作轨迹、轴向力分析等多个方面，下面将详细介绍凸轮机构的设计。
第一步是确定机构的运动要求和工作方式。在设计凸轮机构之前，需要明确所需的运动形式，比如旋转、直线、往复等。同时，还需要确定工作的速度、加速度、角度等参数。这些运动要求和工作方式将直接影响凸轮机构的设计。
第二步是选择凸轮的形状和尺寸。凸轮是凸轮机构中最为重要的部件，其形状和尺寸将决定机构的运动规律和工作轨迹。常见的凸轮形状有圆形、椭圆形、心形等，可以根据具体要求选择合适的形状。凸轮的尺寸则需要根据凸轮机构的工作范围和受力情况进行计算和确定。
第三步是设计摇杆。摇杆是凸轮机构中的另一个重要部件，用于连接凸轮和连接杆。摇杆的长度和位置将直接决定机构的运动范围和力度。设计摇杆时需要注意受力情况，确保摇杆在工作时不会产生过大的应力和变形。
第四步是选择合适的连接杆。连接杆连接凸轮机构的其他部件，传递力度和运动形式。不同的连接杆形式包括曲柄连杆机构、平行四边形机构等，可以根据具体要求选择合适的连接杆。
第五步是进行轴向力分析。凸轮机构在工作时会产生轴向力，因此需要进行轴向力分析，确保机构的稳定性和可靠性。轴向力分析包括摩擦力、静力平衡、稳定性等方面。 第六步是进行运动仿真和优化设计。通过运动仿真可以验证凸轮机构的运动规律和工作轨迹是否满足设计要求，并进行必要的优化设计。运动仿真常常使用专业的动力学仿真软件，可以模拟机构的运动和受力情况。
总结起来，凸轮机构的设计需要考虑运动要求、工作方式、凸轮形状和尺寸、摇杆设计、连接杆选择、轴向力分析等多个因素。通过合理的设计和优化，可以实现凸轮机构的稳定运动和有效工作。
