机械设计课后习题第9章作业图文要点
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机械设计基础第9章 螺纹连接
ψ
Fa
11
重物下滑过程分析：
ψ
R
当ψ >ρ时
N
v
ρ
滑块在重力作用下会加速下滑
要使其匀速下滑，还要施加少
量的水平力F（F > 0）
F = Fa tan(ψ-ρ）
fN F
ψ
Fa
此时F 由驱动力变为阻力，而Fa由阻力变为驱动力
当ψ ≤ρ时
由于摩擦力过大，重物不能自行下滑，而在斜面上保持静止
要使其下滑需施加反向力， F ≤ 0，此时F 变为驱动力
tan S np d2 d2
ψ
4
二、螺纹的分类
普通螺纹 三角形
粗牙螺纹 一般连接 细牙螺纹 薄壁零件或微调装置
管 螺 纹 管路连接
牙 矩形 型 梯 形 传递运动或传力
锯齿形 (效率高)
牙顶较大圆角，旋合 后无径向间隙，英制
细牙螺纹
5
四种螺纹的牙侧角：
β=0° β=3°
β=15°
β=30°
螺纹旋向： 常用右旋，特殊要求时用左旋
一、螺旋线方向的判定
左(右)手自然展开成掌， 使拇指与螺纹轴线平行，若左 手四个指头的指向与螺纹牙走 向一致，则螺纹为左旋螺纹； 则螺纹为右旋螺纹。(见右图 中左旋螺纹的判定)
二、螺纹轴向力的判定
在螺母固定的情况下，旋动螺杆时，螺杆将沿轴线方 向前进或后退，这说明螺杆受到了一个沿运动方向的作用 力。该作用力方向的判定方法是对左、右旋螺纹分别采用 左、右手定则。具体做法如下：拇指伸直，其余四指握拳， 令四指弯曲方向与螺杆转动方向一致，拇指的指向即是螺 杆前进的方向。
此种现象称为“自锁”，自锁条件是： ψ ≤ρ
12
§9-2 螺纹副受力分析、效率和自锁
机械设计基础第9章机械零件设计概论(六-1)
▲ 可靠性准则 ----当计及随机因素影响时，仍应确 保上述各项准则。
一）强度准则
强度准则是指零件中的应力不得超过许用值。
即： σ ≤ σlim
σlim ----材料的极限应力
脆性材料：σlim = σB (强度极限)
延伸率 < 5％
塑性材料：σlim = σS (屈服极限) 延伸率 > 5％
为了安全起见，引入安全系数S，得：
B
如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，
由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表
层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。
这时零件强度称为接触强度。
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的，在载荷重复作用下，首先在
表层内约20μm处产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹中将
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
机器的可靠度——指在规定的使用时间内和预定的环 境下机器能够正常工作的概率。
机器由于某种故障而不能完成预定的功能称为失 效，它是随机发生的，其原因是零件所受的载荷、环 境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化 的。为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零 件性能两个方面使其变化尽可能小。
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
其它专用要求——针对不同机器所特有的要求。例如： 1)对机床有长期保持精度的要求； 2)对飞机有质量小，飞行阻力小而运载能力大的要求；
3)对流动使用的机器有便于安装和拆卸的要求；
4)对大型机器有便于运输的要求等等。
一）强度准则
强度准则是指零件中的应力不得超过许用值。
即： σ ≤ σlim
σlim ----材料的极限应力
脆性材料：σlim = σB (强度极限)
延伸率 < 5％
塑性材料：σlim = σS (屈服极限) 延伸率 > 5％
为了安全起见，引入安全系数S，得：
B
如齿轮、凸轮、滚动轴承等。
潘存云教授研制
潘存云教授研制
若两个零件在受载前是点接触或线接触。受载后，
由于变形其接触处为一小面积，通常此面积甚小而表
层产生的局部应力却很大，这种应力称为接触应力。
这时零件强度称为接触强度。
机械零件的接触应力通常是随时间作周期性变化的，在载荷重复作用下，首先在
表层内约20μm处产生初始疲劳裂纹，然后裂纹逐渐扩展(润滑油被挤迸裂纹中将
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
机器的可靠度——指在规定的使用时间内和预定的环 境下机器能够正常工作的概率。
机器由于某种故障而不能完成预定的功能称为失 效，它是随机发生的，其原因是零件所受的载荷、环 境温度、零件本身物理和机械性能等因素是随机变化 的。为了提高零件的可靠性，就应当在工作条件和零 件性能两个方面使其变化尽可能小。
▲使用功能要求 ▲经济性要求 ▲劳动保护要求 ▲可靠性要求 ▲其它专用要求
其它专用要求——针对不同机器所特有的要求。例如： 1)对机床有长期保持精度的要求； 2)对飞机有质量小，飞行阻力小而运载能力大的要求；
3)对流动使用的机器有便于安装和拆卸的要求；
4)对大型机器有便于运输的要求等等。
机械设计第九章课后习题答案
9-1答退火：将钢加热到一定温度，并保温到一定时间后，随炉缓慢冷却的热处理方法。
主要用来消除内应力、降低硬度，便于切削。
正火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，空冷或风冷的热处理方法。
可消除内应力，降低硬度，便于切削加工；对一般零件，也可作为最终热处理，提高材料的机械性能。
淬火：将钢加热到一定温度，保温一定时间后，浸入到淬火介质中快速冷却的热处理方法。
可提高材料的硬度和耐磨性，但存在很大的内应力，脆性也相应增加。
淬火后一般需回火。
淬火还可提高其抗腐蚀性。
调质：淬火后加高温回火的热处理方法。
可获得强度、硬度、塑性、韧性等均较好的综合力学性能，广泛应用于较为重要的零件设计中。
表面淬火：迅速将零件表面加热到淬火温度后立即喷水冷却，使工件表层淬火的热处理方法。
主要用于中碳钢或中碳合金钢，以提高表层硬度和耐磨性，同时疲劳强度和冲击韧性都有所提高。
渗碳淬火：将工件放入渗碳介质中加热，并保温一定时间，使介质中的碳渗入到钢件中的热处理方法。
适合于低碳钢或低碳合金钢，可提高表层硬度和耐磨性，而仍保留芯部的韧性和高塑性。
9-2解见下表9-3解查教材表 9-1，Q235的屈服极限查手册 GB706-88标准，14号热轧工字钢的截面面积则拉断时所所的最小拉力为9-4解查教材表9-1，45钢的屈服极限许用应力把夹紧力向截面中心转化，则有拉力和弯距截面面积抗弯截面模量则最大夹紧力应力分布图如图所示图 9.3 题9-4解图9-5解查手册，查手册退刀槽宽度，沟槽直径，过渡圆角半径，尾部倒角设所用螺栓为标准六角头螺栓，对于的螺栓，最小中心距，螺栓轴线与箱壁的最小距离。
9-6解查手册，当圆轴时，平键的断面尺寸为且轴上键槽尺寸、轮毂键槽尺寸。
图 9.5 题9-6解图9-7解（1）取横梁作为示力体，当位于支承右侧处时由得由得由得由得（ 2）横梁弯矩图图 9.7 题9-7解图（ 3）横梁上铆钉组的载荷力矩水平分力垂直分力9-8解水平分力在每个铆钉上产生的载荷垂直分力在每个铆钉上产生的载荷力矩在每个铆钉上产生的载荷各力在铆钉上的方向见图所示图 9.9 题9-8解图根据力的合成可知，铆钉 1的载荷最大9-9解铆钉所受最大载荷校核剪切强度校核挤压强度均合适。
课后习题答案第9章_AD转换和DA转换
第9章 A/D转换与D/A转换9-1 一个8位D/A转换器的分辨率为多少？解答：n位D/A转换器的分辨率为，因此8位D/A转换器的分辨率为。
9-2 图9-27所示电路为3位T形电阻D/A转换器。
（1）试分析其工作原理，求出v O的表达式；（2）如果已知n=8位的D/A转换器中，V REF=-10V，R f=3R，输入D=11010100时，输出电压v O=？（3）如果R f=2R，对应（2）中的输出电压v O又是多少？解答：（1）S3、S2、S1、S0为模拟开关，分别受输入代码d3、d2、d1、d0的状态控制，也就是说输入代码的高低电平状态可控制流入集成运放A反相输入端的电流，也就控制了输出电压的大小。
从而使得输出电压与输入的数字代码成比例关系。
输出电压表达式为：（2）如果已知n=8位的D/A转换器中，V REF=-10V，R f=3R，输入D=11010100时，同理可推出n=8位的D/A转换器的输出电压，即。
（3）如果R f=2R，对应（2）中的输出电压为。
9-3 在图9-8所示的倒T形电阻D/A转换器5G7520的应用电路中，若n=10，V REF=-10V，R f=R，输入D=0110111001时，输出电压v O=？解答：输出电压为9-4 一个8位D/A转换器的最小输出电压增量V LSB为0.02V，当输入代码为01001101时，输出电压v O为多少？解答：输出电压为9-5 不经过采样、保持可以直接进行A/D转换吗？为什么？在采样保持电路，选择保持电容C h时，应考虑哪些因素？解答：A/D转换时，由于输入的模拟信号在时间上是连续的，而输出的数字信号是离散的，因此A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。
采样就是把连续变化的模拟信号在一段时间内的信号用选定的瞬间点对应的值来表示，此值经量化/编码，便得到其对应的数字代码；采样的值是瞬时的，在下一个采样时刻到来之前这个值必须保持，否则对其操作的控制器来说则读不到转换器的输出值。
《机械设计》讲义(第八版)濮良贵(第9章)
§９—２ 传动链的结构特点： 一．滚子链： 1．结构： 1——滚子： 2——套筒： 3——销轴： 4——内链板 5——外链板
44
p
与 2 间隙配合。 与 3 间隙配合， 与 4 过盈配合。 与 5 过盈配合。
图9-2 滚子链的结构
b1
5 4 3 2 1
d2 d1
h2
《机械设计》 （第八版）濮良贵主编
《机械设计》 （第八版）濮良贵主编
第九章 链传动
第九章 链传动
§９—１ 链传动的特点及应用： 1．组成： 3．特点： 优： 链条，主、从动链轮，机架。 与带传动相比 1）平均传动比准确（∵无弹性滑动和打滑） ，效率较高（97～98%） 。 2）结构紧凑，压轴力 FP 小（∵无需张得很紧） 。 3）易安装，成本低，可远距传动。 （相对于齿轮） 4）可在高温、低速、多尘、润滑差的恶劣条件下工作。 缺： 4．适用： 5．分类： 1）只能用于平行轴间的同向传动。 2）瞬时传动比不恒定，冲击、噪音较大。 要求工作可靠，两轴相距较远，及其它不宜用齿轮传动处。 如： 农业、矿山、运输等机械中。 按用途不同可分三类： 又分： ①滚子链（主要介绍） ②齿形链 等几种。 2）输送链： 主要用于传送装置等（如：自动生产线的输送装置） 3）起重链： 主要用于起重机械中。 1）传动链： 使用最广，适用于： P＜100kw. v＜15m/s. i＜imax=8 的埸合。 P.165. 图 9-1. 2．工作原理： 靠链轮轮齿与链节的啮合传动。
50
p d sin(180 z)
（载荷平稳时，可达： i=10）
《机械设计》 （第八版）濮良贵主编
第九章 链传动
尽量选较小节距的单排链. ① 高速大功率：
并推荐:
机械设计基础-第9章-轴和联轴器
碳素钢
500许用弯曲应力170
75
45
600
200
95
55
700
230
110
65
800
合金钢
900
270
130
75
300
140
80
1000
330
150
90
铸钢
400
500
100
50
30
120
70
40
折合系数取值：α=
0.3 ----转矩不变； 0.6 ----脉动变化； 1 ----频繁正反转。
设计公式： d 3 M d
滑动轴承 向心球轴承 调心球轴承 圆柱滚子轴承 圆锥滚子轴承 安装齿轮处轴
的截面
允许偏转角 [θ](rad)
0.001 0.005 0.05 0.0025 0.0016
0.001~0.00 2
四、轴的设计
类比法 根据轴的工作条件，选择与其相似的轴进行类比及结构设计，画出 轴的零件图。
设计计算法
根据轴的工作条件选择材料，确定许用应力。 按扭转强度估算出轴的最小直径。 设计轴的结构，绘制出轴的结构草图。包括
第九章 轴和联轴器
§9.1 轴的分类和材料 §9.2 轴的结构 §9.3 轴的计算 §9.4 轴毂联结 §9.5 联轴器和离合器
§9-1 轴的分类和材料
轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转 运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，并传递运动和动力。
分类： 按承受载荷分有：
类 型
按轴的形状分有：
为了减少键槽对轴的削弱，可按以下方式修正轴径
有一个键槽
有两个键槽
轴径d＞ 100mm
机械原理-第9章凸轮机构及其设计
③等加速回程段：(见书上) ④等减速回程段：(见书上)
①等加速推程段：
s = 2hδ2/δ02 v = 4hω δ /δ02 a = 4h ω 2/ δ02
②等减速推程段： s = h－2h(δ0－δ)2/δ02 v = 4hω(δ0－δ)/ δ02 a = －4hω2/δ02
由图知，有柔性冲击。
凸轮机构的适用场合： 广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置
和装配生产线。
2.凸轮机构的分类
盘形凸轮 (1)按凸轮的形状分：移动凸轮 (板凸轮 )
圆柱凸轮
尖端推杆 (2)按从动件端部型式分 滚子推杆
平底推杆
直动推杆 (3)按从动件的运动方式分 摆动推杆
凸轮机构的命名：
从动件
原动件
对心
• 沿-w方向将基圆作相应等分；
• 沿导路方向截取相应的位移， 得到一系列点；
• 光滑联接。
2)对心直动滚子推杆盘形凸轮机构
s
h
h/2
w
O 1 2 3 /2 5 6 7 5 /4 10 11 127 /4 2
4
89
13 14
14 1
取长度比例尺l绘图
13
2
12 w
3
实际廓线
11
4
10
5
9
6
7
A5
C
6
2
B B180°B
6 5
4C
C
5
4φ3
C
φ3 2
A1Leabharlann R(3)按-w 方向划分圆R得 A0、A1、A2等点； 即得机架 反转的一系列
位置；
A4 A3
A2
(4)找从动件反转后的一系
①等加速推程段：
s = 2hδ2/δ02 v = 4hω δ /δ02 a = 4h ω 2/ δ02
②等减速推程段： s = h－2h(δ0－δ)2/δ02 v = 4hω(δ0－δ)/ δ02 a = －4hω2/δ02
由图知，有柔性冲击。
凸轮机构的适用场合： 广泛用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置
和装配生产线。
2.凸轮机构的分类
盘形凸轮 (1)按凸轮的形状分：移动凸轮 (板凸轮 )
圆柱凸轮
尖端推杆 (2)按从动件端部型式分 滚子推杆
平底推杆
直动推杆 (3)按从动件的运动方式分 摆动推杆
凸轮机构的命名：
从动件
原动件
对心
• 沿-w方向将基圆作相应等分；
• 沿导路方向截取相应的位移， 得到一系列点；
• 光滑联接。
2)对心直动滚子推杆盘形凸轮机构
s
h
h/2
w
O 1 2 3 /2 5 6 7 5 /4 10 11 127 /4 2
4
89
13 14
14 1
取长度比例尺l绘图
13
2
12 w
3
实际廓线
11
4
10
5
9
6
7
A5
C
6
2
B B180°B
6 5
4C
C
5
4φ3
C
φ3 2
A1Leabharlann R(3)按-w 方向划分圆R得 A0、A1、A2等点； 即得机架 反转的一系列
位置；
A4 A3
A2
(4)找从动件反转后的一系
机械设计基础第9章齿轮传动
9.2 渐开线和渐开线齿廓
9.2.1 渐开线的形成及性质
当一直线BK 沿半径为rb的圆作纯 滚动时，该直线上任一点K 的轨迹
就是该圆的渐开线。
渐开线的性质
展角
1）发生线沿基圆滚过的长度，等 于基圆上被滚过的圆弧长度，即：
AB = BK
2）渐开线上任意点的法线必切于基圆。
3）渐开线距基圆越远的部分，曲率半 径愈大，反之亦然。
标准值，单位为mm.
◆ d=mz，p= m
◆ 齿数相同的齿轮，模数越大，尺寸越大。
分度圆压力角
任意圆压力角 基圆a上i 的压ar力cc角os等rrbi于0
分度圆压力角a （齿形角） a arccos rb
r
rb r cosa
分度圆大小相同的齿轮，其齿廓渐开线的形状随压力角
渐开线齿轮传力性能好。
（3）渐开线齿轮具有可分性
中心距变动不影响传动比
O1N1P ∽ O2N2P
i12
1 2
O2 P O1P
rb2 rb1
渐开线齿轮的传动比取 决于两轮基圆半径的比
传动的可分性 指渐开线齿轮传动中心距变化
不影响其传动比的特性
（4）四线合一 啮合线、啮合点的公法线、两齿轮基圆内公切线、 啮合点的受力方向线
（3）渐开线的极坐标参数方程
rk= rb/cos ak qk = inv ak= tg ak - ak
（4）渐开线的直角坐标方程
x rb sin u rbu cos u y rb cos u rbu sin u
9.3 渐开线直齿圆柱齿轮
9.3.1 渐开线齿轮各部分名称及符号
第9章 齿轮传动
9.1、齿轮传动的特点与基本类型
机械设计基础 第2版 第9章 链传动
四、链传动的应用特点
1.优点 1)能保证准确的平均传动比。 2)传动功率大。 3)传动效率高，一般可达0.95~0.98。 4)可用于两轴中心距较大的场合。 5)能在低速、重载、高温和有腐蚀等恶劣条件下工作。 6)作用在轴和轴承上的力小。
《机械设计基础》 第2版
第9章 链传动
四、链传动的应用特点
2.缺点 1)由于链节的多边形运动，瞬时传动比是变化的，瞬时链 速度不是常数，传动中会产生动载荷和冲击，因此不宜用 于要求精密传动的机械。 2)链条的铰链磨损后，使链条节距变大，传动中链条容易 脱落。 3)工作时有噪声。 4)对安装和维护要求较高。 5)无过载保护作用。
《机械设计基础》 第2版
第9章 链传动
二、链传动的张紧
常用的张紧方法有：移动链轮以增大两轮的中心距。但中心 距不可调时，也可以采用张紧轮张紧，张紧轮应装在靠近主动链 轮的松边上。不论是带齿的还是不带齿的张紧轮，其分度圆直径 最好与》 第2版
《机械设计基础》 第2版
第9章 链传动 一、链传动的布置原则
1.两链轮的回转平面应在同一垂直平面内，否则易使链条脱 落和产生不正常的磨损。
2.两链轮中心连线最好是水平的，或者与水平面成60°以下 的倾角。
3.尽量避免垂直布置，以免与下方链轮啮合不良或脱离啮合； 必须成垂直布置时，应采取中心距可调、设张紧装置或上、下两 轮偏置等措施。
一、滚子链
1．滚子链的标 记 滚子链是标准件，其标记为：链号一排数一链节数
标准编号
标记示例 ：
《机械设计基础》 第2版
二、齿形链
第9章 链传动
齿形链又称无声链，也属于传动链中的一种形式。它由一组带有 齿的内、外链板左右交错排列，用铰链连接而成，如图9-7所示。与 滚子链相比，其传动平稳性好、传动速度快、噪声较小、承受冲击 性能较好，但结构复杂、装拆困难、质量较大、易磨损、成本较高。
1.优点 1)能保证准确的平均传动比。 2)传动功率大。 3)传动效率高，一般可达0.95~0.98。 4)可用于两轴中心距较大的场合。 5)能在低速、重载、高温和有腐蚀等恶劣条件下工作。 6)作用在轴和轴承上的力小。
《机械设计基础》 第2版
第9章 链传动
四、链传动的应用特点
2.缺点 1)由于链节的多边形运动，瞬时传动比是变化的，瞬时链 速度不是常数，传动中会产生动载荷和冲击，因此不宜用 于要求精密传动的机械。 2)链条的铰链磨损后，使链条节距变大，传动中链条容易 脱落。 3)工作时有噪声。 4)对安装和维护要求较高。 5)无过载保护作用。
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第9章 链传动
二、链传动的张紧
常用的张紧方法有：移动链轮以增大两轮的中心距。但中心 距不可调时，也可以采用张紧轮张紧，张紧轮应装在靠近主动链 轮的松边上。不论是带齿的还是不带齿的张紧轮，其分度圆直径 最好与》 第2版
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第9章 链传动 一、链传动的布置原则
1.两链轮的回转平面应在同一垂直平面内，否则易使链条脱 落和产生不正常的磨损。
2.两链轮中心连线最好是水平的，或者与水平面成60°以下 的倾角。
3.尽量避免垂直布置，以免与下方链轮啮合不良或脱离啮合； 必须成垂直布置时，应采取中心距可调、设张紧装置或上、下两 轮偏置等措施。
一、滚子链
1．滚子链的标 记 滚子链是标准件，其标记为：链号一排数一链节数
标准编号
标记示例 ：
《机械设计基础》 第2版
二、齿形链
第9章 链传动
齿形链又称无声链，也属于传动链中的一种形式。它由一组带有 齿的内、外链板左右交错排列，用铰链连接而成，如图9-7所示。与 滚子链相比，其传动平稳性好、传动速度快、噪声较小、承受冲击 性能较好，但结构复杂、装拆困难、质量较大、易磨损、成本较高。
机械设计系统方案设计第九章开式链机构ppt课件
3
9-1 概述
• 机器人的作用:从事一般及特殊劳动.包括制造 业,制药业,微电子,深水,航空,挖掘,排险及军事, 医用,家用等.
4
9-1概述
• 机器人的基本组成: 1.执行系统(操作器); 2.控制系统; 3.驱动系统;
5
9-2 开式链机构的结构分析
一、操作器的组成 二、操作器的自由度 三、操作器的结构分类
• 为了使操作器手部能够达到空间任一位 置，通常的空间机器人操作器的臂部应 至少具有3个自由度。
• 为了使操作器手部能够达到平面任一位 置，通常的平面机器人操作器的臂部应 至少具有2个自由度。
9
9-2 开式链机构的结构分析
• 腕部的自由度主要是用来调整的姿态的 • 为了使手爪在空间能取得任意要求的姿
l1
s
in
1
l2 l2
cos(1 2 )
s in( 1
2
)
1 2
p
xB y B
l1 sin 1 l2 sin(1 2 )
l1
cos
1
l2
cos
(1
2
)
l2 sin(1 2 )1
l2
cos (1
2 )
2
J
12
J
L1 sin 1 L2 sin(1 2 )
6
9-2 开式链机构的结构分析
一、操作器的组成： 操作器是机器人的执行系统，是机
器人握持工具或工件、完成各种运动和 操作任务的机械部分。
操作器是由机身、臂部、腕部和手 部（末端执行器）等组成。
7
9-2 开式链机构的结构分析
二、操作器的自由度：
• 操作器的自由度是指在确定操作器所有构件的 位置时所必须给定的独立运动参数的数目。
9-1 概述
• 机器人的作用:从事一般及特殊劳动.包括制造 业,制药业,微电子,深水,航空,挖掘,排险及军事, 医用,家用等.
4
9-1概述
• 机器人的基本组成: 1.执行系统(操作器); 2.控制系统; 3.驱动系统;
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9-2 开式链机构的结构分析
一、操作器的组成 二、操作器的自由度 三、操作器的结构分类
• 为了使操作器手部能够达到空间任一位 置，通常的空间机器人操作器的臂部应 至少具有3个自由度。
• 为了使操作器手部能够达到平面任一位 置，通常的平面机器人操作器的臂部应 至少具有2个自由度。
9
9-2 开式链机构的结构分析
• 腕部的自由度主要是用来调整的姿态的 • 为了使手爪在空间能取得任意要求的姿
l1
s
in
1
l2 l2
cos(1 2 )
s in( 1
2
)
1 2
p
xB y B
l1 sin 1 l2 sin(1 2 )
l1
cos
1
l2
cos
(1
2
)
l2 sin(1 2 )1
l2
cos (1
2 )
2
J
12
J
L1 sin 1 L2 sin(1 2 )
6
9-2 开式链机构的结构分析
一、操作器的组成： 操作器是机器人的执行系统，是机
器人握持工具或工件、完成各种运动和 操作任务的机械部分。
操作器是由机身、臂部、腕部和手 部（末端执行器）等组成。
7
9-2 开式链机构的结构分析
二、操作器的自由度：
• 操作器的自由度是指在确定操作器所有构件的 位置时所必须给定的独立运动参数的数目。
机械设计基础第6、7、9章 课后习题参考答案
1．什么是弹性滑动和打滑？对带传动分别有什么影响？答：由于带的弹性及其在带轮两边的拉力差引起的相对滑动称为弹性滑动，使带传动的传动比不准确；打滑指由于某种原因机器出现过载，引起带在带轮面上的全面滑动，从动轮转速急剧降低甚至停止转动，造成传动失效。
3．带传动的主要失效形式是什么？带传动的设计准则是什么？答：带传动的主要失效形式是带在带轮面上的打滑和带的疲劳破坏。
带传动的设计准则是保证在不打滑的条件下具有一定的疲劳强度和工作寿命。
4. 带传动安装时，为什么要张紧？常见的张紧装置有哪几种？答：（1）带传动工作时依靠带和带轮之间的摩擦来传递运动和动力，因此需要一定的张紧力；（2）利用电动机的自重和调整螺钉调整带的拉力实现张紧；使用张紧轮。
5. 链传动的速度不均匀性是什么原因引起的？如何减轻这种不均匀性？答：（1）刚性链节在链轮上呈多边形分布，在链条每转过一个链节时，链条前进的瞬时速度周期性变化，链条垂直于运动方向的分速度也相应作周期性变化，从而产生“多边形效应”，使链传动的速度不均匀。
（2）选取小节距的链条，有利于降低链传动的运动不均匀性。
7. 已知V带传动传递的功率P = 7.5kW，带速v = 10m / s，测得紧边拉力是松边拉力的两倍，即F1 = 2F2，试求紧边拉力F1、有效拉力F e和张紧力F0。
答：9-1 机械平衡的目的是什么？在什么情况下刚性转子可以只进行静平衡？在什么情况下应该进行动平衡？刚性转子达到动平衡的条件是什么？答：（1）消除或减小离心惯性力，降低机械的周期性受迫振动，提高机械的工作精度和可靠性。
（2）对于轴向尺寸较小的盘状转子（通常是指宽径比b / D<0.2的构件），只需进行静平衡。
（3）对于轴向宽度很大的转子（b/D>0.2），需进行动平衡。
（4）满足离心惯性力之和以及惯性力偶矩之和都等于零，即⎪⎩⎪⎨⎧==∑∑00M F同时满足上述两条件所得到的平衡，则动平衡。
机械制图习题集第九章答案《装配图》
03
04
色彩统一
尽量使用同一色系，以提高整 体协调性。
强调重点
使用对比色强调关键部分或装 配关系。
区分功能区域
根据功能区域使用不同颜色， 便于区分。
考虑视觉效果
考虑色彩案
装配图绘制中的常见问题
零件编号混乱
尺寸标注不准确
在装配图中，零件的编号应清晰、有序， 方便识别。如果编号混乱，可能导致读者 无法正确理解装配关系。
习题三答案解析
答案：A
VS
解析：在装配图中，为了清晰地表示 机器或部件的工作原理和装配关系， 通常需要使用序号、明细栏和标题栏 等标注。其中，序号用于表示零件的 顺序和位置，明细栏用于列出零件的 名称、数量和材料等。因此，A选项 正确。
THANKS
感谢观看
03
装配图的绘制技巧
装配图的布局技巧
确定视图方向
选择适当的视图方向，以便清晰地表达装配 关系和结构。
突出主要装配关系
通过调整线型、虚实、粗细等方式，突出主 要装配关系。
合理安排视图
根据装配体的复杂程度，选择合适的视图数 量，并合理布置。
标注适当的尺寸
根据需要，标注必要的尺寸，包括装配尺寸、 外形尺寸和安装尺寸。
装配图的细节处理技巧
零件编号和明细栏
为每个零件编号，并在明细栏中列出所有零 件的名称、数量和材料。
零件间连接方式
明确表示零件间的连接方式，如螺栓连接、 焊接等。
装配关系
清晰地表示各零件间的装配关系，如定位、 配合等。
剖面线
根据需要，使用剖面线表示内部结构和装配 关系。
装配图的色彩搭配技巧
01
02
尺寸标注不准确 的解决方案
绘制装配图时，应使用统一 的尺寸标注规范，确保所有 尺寸都准确无误。对于关键 尺寸，应特别注意标注清晰 。
《机械原理》课件_第9章_凸轮机构及其设计
Vmax
(hω /δ 0)×
amax
(hω /δ
0 2)
冲击
推荐应用范围 低速轻载
×
刚性
1.0
∞
等加等减速
五次多项式 余弦加速度
2.0
1.88 1.57
4.0
5.77 4.93
柔性
无 柔性
中速轻载
高速中载 中速中载
正弦加速度
改进正弦加速度
2.0
1.76
6.28
5.53
无
无
高速轻载
高速重载
§9－3 凸轮轮廓曲线的设计
3
边界条件：
起始点：δ =0，s=0， v＝0， a＝0 终止点：δ =δ 0，s=h, v＝0，a＝0 求得：C0＝C1＝C2＝0, C3＝10h/δ C4＝15h/δ
0 4 0 3
v
,
s
h
a δ δ
0
, C5＝6h/δ
0
5
位移方程： s=10h(δ /δ 0)3－15h (δ /δ 0)4+6h (δ /δ 0)5
-ω
δ
rr
s0 (1)
B0
r0
x
n
x= (s0+s)sinδ + ecosδ y= (s0+s)cosδ - esinδ
第9章 凸轮机构及其设计
§9－1 § 9－ 2 § 9－ 3 凸轮机构的应用和分类 推杆的运动规律 凸轮轮廓曲线的设计 一、凸轮廓线设计方法的基本原理 二、用图解法设计凸轮廓线
1)对心直动尖顶推杆盘形凸轮 2)对心直动滚子推杆盘形凸轮 3)对心直动平底推杆盘形凸轮 4)偏置直动尖顶推杆盘形凸轮
5)摆动尖顶推杆盘形凸轮机构 6)直动推杆圆柱凸轮机构 7)摆动推杆圆柱凸轮机构
机械设计课后习题第9章作业
解推杆在推程及回程运动规律的位移方程为
（1)推程
S=h[1-cos(πδ/δ0)]/2：0º≤δ≤120º
（2）回程．
S=h[1+cos(πδ/δ0`)]/2 0º≤δ≤1 50º
计算各分点的位移值如表9-4l：
根据表9-4可作所求图如下图：
这种凸轮机构的压力角为一定值，它恒等于平底与导路所夹锐角的余角．与其他因素无关。这种凸轮机构也会是存在自锁问题，为了避免自锁．在设计时应该在结构许可的条件下，尽可能取较大的推杆导路导轨的长度。并尽可能减小推gan 9的悬臂尺寸。
转过9(，。时，推扦以正弦加速度运动回到原位置：(-h轮转过一用中的其余角l
时，推柑：静止不动。
解(1)纠’算推杆的位移并对凸轮转角求导：
当凸轮转角艿在0≤艿≤2n／3越程中，推杆以等加速等减速运动上j
1 5 mitt。其中，当0≤艿≤“／3时·为等加速阶段，则
s一2^等．
蕊
碟s—z^簧一淼筹。≤占≤棚
(a) (b)
9—8在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90。时，试用图解法标出：
1)推杆在凸轮上的接触点；
2)摆杆位移角的大小；
3)凸轮机构的压力角。
解如图所示，以O为圆心，以O点到推杆转动中心A的距离AO为半径作圆，得推杆转动中心反转位置圆。
过O点怍OA的垂线，交推杆转动中心反转位置圆于D点。
9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么?
答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。
9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么?
（1)推程
S=h[1-cos(πδ/δ0)]/2：0º≤δ≤120º
（2）回程．
S=h[1+cos(πδ/δ0`)]/2 0º≤δ≤1 50º
计算各分点的位移值如表9-4l：
根据表9-4可作所求图如下图：
这种凸轮机构的压力角为一定值，它恒等于平底与导路所夹锐角的余角．与其他因素无关。这种凸轮机构也会是存在自锁问题，为了避免自锁．在设计时应该在结构许可的条件下，尽可能取较大的推杆导路导轨的长度。并尽可能减小推gan 9的悬臂尺寸。
转过9(，。时，推扦以正弦加速度运动回到原位置：(-h轮转过一用中的其余角l
时，推柑：静止不动。
解(1)纠’算推杆的位移并对凸轮转角求导：
当凸轮转角艿在0≤艿≤2n／3越程中，推杆以等加速等减速运动上j
1 5 mitt。其中，当0≤艿≤“／3时·为等加速阶段，则
s一2^等．
蕊
碟s—z^簧一淼筹。≤占≤棚
(a) (b)
9—8在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90。时，试用图解法标出：
1)推杆在凸轮上的接触点；
2)摆杆位移角的大小；
3)凸轮机构的压力角。
解如图所示，以O为圆心，以O点到推杆转动中心A的距离AO为半径作圆，得推杆转动中心反转位置圆。
过O点怍OA的垂线，交推杆转动中心反转位置圆于D点。
9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么?
答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。
9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么?
机械设计第9章 链传动设计 PPT课件
2
从动轮节圆上圆周速度：
v2
v cos
v1 cos cos
R11 cos cos
R2 2
3.
链传动的瞬时传动比i瞬 ——
i瞬
1 2
R2 cos R1 cos
的变化范围为：180 , 的变化范围为：180
z1
z2
一般情况下 ，故i瞬 常数
内链板 外链板 销轴
套筒 滚子
一）滚子链结构分析——滚子链由内链板、外链板、销轴、
套筒和滚子组成。
销轴与外—链—板用过盈
配合连接，称为外链节。
h2
套筒与内—链—板用过盈
p
配合连接，称为内链节。
销轴与套筒—之—间间隙配 合，当链条与链轮轮齿啮合 时，内、外链相对转动。
内链板
外链板 销轴
套筒 滚子
滚子链的结构分析图
180 z1
R11
180 cos
z1
垂直方向分速度：
v1'
R11
sin
180 z1
R11
sin 180 z1
相位角β变化：由 180 / z1 0 180 / z1
前进方向分速度：
每啮进一 个链节时，
由R11
cos
击载荷时承受较大的动载荷，经过多次冲击，滚子表面产 生点蚀，且滚子、套筒和销轴会产生冲击断裂。
4. 销轴与套筒的胶合 由于套筒和销轴间存在相对运动，在变载荷的作用
下，润滑油膜难以形成，当转速过高时，套筒与销轴间产 生的热量导致套筒与销轴的胶合失效。
5. 过载拉断
在低速重载的传动中或者链传动严重过载时，链元 件被拉断。
从动轮节圆上圆周速度：
v2
v cos
v1 cos cos
R11 cos cos
R2 2
3.
链传动的瞬时传动比i瞬 ——
i瞬
1 2
R2 cos R1 cos
的变化范围为：180 , 的变化范围为：180
z1
z2
一般情况下 ，故i瞬 常数
内链板 外链板 销轴
套筒 滚子
一）滚子链结构分析——滚子链由内链板、外链板、销轴、
套筒和滚子组成。
销轴与外—链—板用过盈
配合连接，称为外链节。
h2
套筒与内—链—板用过盈
p
配合连接，称为内链节。
销轴与套筒—之—间间隙配 合，当链条与链轮轮齿啮合 时，内、外链相对转动。
内链板
外链板 销轴
套筒 滚子
滚子链的结构分析图
180 z1
R11
180 cos
z1
垂直方向分速度：
v1'
R11
sin
180 z1
R11
sin 180 z1
相位角β变化：由 180 / z1 0 180 / z1
前进方向分速度：
每啮进一 个链节时，
由R11
cos
击载荷时承受较大的动载荷，经过多次冲击，滚子表面产 生点蚀，且滚子、套筒和销轴会产生冲击断裂。
4. 销轴与套筒的胶合 由于套筒和销轴间存在相对运动，在变载荷的作用
下，润滑油膜难以形成，当转速过高时，套筒与销轴间产 生的热量导致套筒与销轴的胶合失效。
5. 过载拉断
在低速重载的传动中或者链传动严重过载时，链元 件被拉断。
机械设计课后参考答案第九章
A．提高链传动的工作能力 B．增大包角 C．避免松边垂度过大而引起啮合不良和链条振动
9．链传动的张紧轮应装在。
A．靠近主动轮的松边上 B．靠近主动轮的紧边上 C．靠近从动轮的松边上
10．链传动采用人工润滑时，润滑油应加在。
A．紧边上 B．松边上 C．链条与链轮啮合处
11．在链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大时，宜选用。
A．大节距单排链 B．小节距多排链 C．大节距多排链
12．与带传动相比较，链传动的优点是；
A．工作平稳，无噪音 B．寿命长 C．制造费用低
13．为了限制链传动的动载荷，在链节距和小链轮齿数一定时，应限制。
A．小链轮的转速 B． 传递的功率 C．传递的圆周力
14．链条由于静强度不够而被拉断的现象，多发生在情况下。
主动轮转速n1＝960 r/min 。 求： ①链条平均速度υ＝ ？
②链条最小速度υmin ＝？
③链条最大速度υmax ＝？
④链条最大加速度amax ＝？
一、选择题：
1． A 2． B 3． C 4． C 5． A 6． B 7． B 8． C 9． A 10． B 11． B 12． B 13． A 14． C 15． C 16． B 17． C 18． A 19． C 20． B
18．套筒滚子链中，滚子的作用是。
A．减轻套筒与轮齿间的磨损B．缓和冲击 C．保证链条与轮齿间的良好啮合
19．链条中应尽量避免使用过渡链节，这主要是因为。
A．过渡链节制造困难B．装配困难 C．链板要承受附加弯曲作用
20．链轮的节圆是所构成的圆。
A．齿廓曲率中心 B．销轴中心 C．相邻两销轴中心连线的中点
④链条最大加速度a max ＝±ω12P／2＝±1/2×（2πn1／60）2P≈128．35 m/s2
9．链传动的张紧轮应装在。
A．靠近主动轮的松边上 B．靠近主动轮的紧边上 C．靠近从动轮的松边上
10．链传动采用人工润滑时，润滑油应加在。
A．紧边上 B．松边上 C．链条与链轮啮合处
11．在链传动设计中，当载荷大、中心距小、传动比大时，宜选用。
A．大节距单排链 B．小节距多排链 C．大节距多排链
12．与带传动相比较，链传动的优点是；
A．工作平稳，无噪音 B．寿命长 C．制造费用低
13．为了限制链传动的动载荷，在链节距和小链轮齿数一定时，应限制。
A．小链轮的转速 B． 传递的功率 C．传递的圆周力
14．链条由于静强度不够而被拉断的现象，多发生在情况下。
主动轮转速n1＝960 r/min 。 求： ①链条平均速度υ＝ ？
②链条最小速度υmin ＝？
③链条最大速度υmax ＝？
④链条最大加速度amax ＝？
一、选择题：
1． A 2． B 3． C 4． C 5． A 6． B 7． B 8． C 9． A 10． B 11． B 12． B 13． A 14． C 15． C 16． B 17． C 18． A 19． C 20． B
18．套筒滚子链中，滚子的作用是。
A．减轻套筒与轮齿间的磨损B．缓和冲击 C．保证链条与轮齿间的良好啮合
19．链条中应尽量避免使用过渡链节，这主要是因为。
A．过渡链节制造困难B．装配困难 C．链板要承受附加弯曲作用
20．链轮的节圆是所构成的圆。
A．齿廓曲率中心 B．销轴中心 C．相邻两销轴中心连线的中点
④链条最大加速度a max ＝±ω12P／2＝±1/2×（2πn1／60）2P≈128．35 m/s2
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9—7试标出题9—6a图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过90º后推杆的位移；并标出题9—6b图推杆从图示位置升高位移s时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。
解如图(a所示，用直线连接圆盘凸轮圆心A和滚子中心B，则直线AB与推杆导路之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以A为圆心, AB为半径作圆,得凸轮的理论廓线圆。连接A与凸轮的转动中心O并延长，交于凸轮的理论廓线于C点。以O为圆心．以OC为半径作圆得凸轮的基圆。以O为圆心,以O点到推杆导路的距离OD为半径作圆得推杆的偏距圆；。延长推杆导路线交基圆于G-点，以直线连接OG。过O点作OG的垂线，交基圆于E点。过E点在偏距圆的下侧作切线．切点为H点．交理论廓线于F点，则线段EF的长即为凸轮从图示位置转过90后推杆的位移s。
第9章作业
9-1何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段 一 、
一 、 一 曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？
答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。
方法同前，在图(b中分别作出凸轮的理论廓线、基圆、推杆的偏距圆。延长推杆导路线交基圆于G点，以直线连接OG。以O为圆心，以滚子中心升高s后滚子的转动中心K到O点的距离OK为半径作圆弧，交理论廓线于F点。过F点作偏距圆的切线，交基圆于E点，切点为H。则∠GOE为推杆从图示位置升高位移s时-凸轮的转角，∠AFH为此时凸轮机构的压力角。
(a (b
9—8在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90。时，试用图解法标出：
1推杆在凸轮上的接触点；
2摆杆位移角的大小；
3凸轮机构的压力角。
解如图所示，以O为圆心，以O点到推杆转动中心A的距离AO为半径作圆，得推杆转动中心反转位置圆。
过O点怍OA的垂线，交推杆转动中心反转位置圆于D点。
9-6在图示机构中，哪个是正偏置?哪个是负偏置?根据式(9-24说明偏置方向对凸轮机构压力角有何影响?
答由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线．得垂足点，若凸轮在垂足点的
速度沿推杆的推程方向．刚凸轮机构为正偏置．反之为负偏置。由此可知．在图
示机沟中，两个均为正偏置。由
可知．在其他条件不变的情况下。若为正偏置(e前取减号．由于推程时(ds/dδ为正．式中分子ds/dδ-e δ ,故压力角α减小。而回程时,由于ds／d δ为负,式中分子为|(ds／d δ -e|=| (ds／d δ |+ |e| >ds／d δ。故压力角增大。负偏置时刚相反，即正偏置会使推程压力角减小，回程压力角增大；负偏置会使推程压力角增大，回程压力角减小。
9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么?
答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F，而是推杆所受的封闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。
9一11试设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，滚子半径r，=10 mm，凸轮以等角速度逆时针回转。凸轮转角δ=0º～120º时，推杆等速上升20 mm；δ=120º～180º时，推杆远休止；δ=180º～270º时，推杆等加速等减速下降20 mm；δ=270º～：360º时，推杆近休止。要求推程的最大压力角α。。≤30º，试选取合适的基圆半径，并绘制凸轮的廓线。问此凸轮机构是否有缺陷，应如何补救。
等减速段s=2h(δ’一δ2／δ0`260º≤δ≤120º
计算各分点的位移值如表9．3：
根据表9-3可作所求图如下图：
9—10设计一凸轮机构，凸轮转动一周时间为2 s。凸轮的推程运动角为60º，回程运动角为150。，近休止运动角为150º。推杆的行程为15 mm。试选择合适的推杆升程和回程的运动规律，使得其最大速度值最小，并画出运动线图。
9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么?
答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。
9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么?
答不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律．而原凸轮机构推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的。
9—9已知凸轮角速度为1．5 rad／s，凸轮转角 时，推杆等速上升16mm; 时推杆远休， 时推杆下降16mm; 时推杆近休。试选择合适的推杆推程运动规律，以实现其最大加速度值最小，并画出其运动线图。
解推杆在推程及回程段运动规律的位移方程为：
(1推程：s=hδ／δ00º≤δ≤1 50º
(2回程：等加速段s=h一2hδ2／δ`0圆心C的距离CO’为半径作圆．得凸轮的理论廓线。
以O为圆心，作圆内切于凸轮的理论廓线圆，得凸轮的基圆。
以D为圆心，以AC为半径作圆弧，交凸轮的理论廓线于E点，交凸轮的圆于G点。
用直线连接EO’，交凸轮的实际廓线于F点，此即为推杆在凸轮上的接触点；而∠GDE即为摆杆的位移角；过E点并垂直于DE的直线与直线EF间所夹的锐角即为此时凸轮机构的压力角。
s-δ, v-δ, a-δ曲线见图。在图9-1中B，C处有刚性冲击，在0，A，D，E处有柔性冲击。
9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免?
题9-1图
答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。
解如图(a所示，用直线连接圆盘凸轮圆心A和滚子中心B，则直线AB与推杆导路之间所夹的锐角为图示位置时凸轮机构的压力角。以A为圆心, AB为半径作圆,得凸轮的理论廓线圆。连接A与凸轮的转动中心O并延长，交于凸轮的理论廓线于C点。以O为圆心．以OC为半径作圆得凸轮的基圆。以O为圆心,以O点到推杆导路的距离OD为半径作圆得推杆的偏距圆；。延长推杆导路线交基圆于G-点，以直线连接OG。过O点作OG的垂线，交基圆于E点。过E点在偏距圆的下侧作切线．切点为H点．交理论廓线于F点，则线段EF的长即为凸轮从图示位置转过90后推杆的位移s。
第9章作业
9-1何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击?试补全图示各段 一 、
一 、 一 曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？
答凸轮机构传动中的刚性冲击是指理论上无穷大的惯性力瞬问作用到构件上，使构件产生强烈的冲击；而柔性冲击是指理论上有限大的惯性力瞬间作用到构件上，使构件产生的冲击。
方法同前，在图(b中分别作出凸轮的理论廓线、基圆、推杆的偏距圆。延长推杆导路线交基圆于G点，以直线连接OG。以O为圆心，以滚子中心升高s后滚子的转动中心K到O点的距离OK为半径作圆弧，交理论廓线于F点。过F点作偏距圆的切线，交基圆于E点，切点为H。则∠GOE为推杆从图示位置升高位移s时-凸轮的转角，∠AFH为此时凸轮机构的压力角。
(a (b
9—8在图示凸轮机构中，圆弧底摆动推杆与凸轮在B点接触。当凸轮从图示位置逆时针转过90。时，试用图解法标出：
1推杆在凸轮上的接触点；
2摆杆位移角的大小；
3凸轮机构的压力角。
解如图所示，以O为圆心，以O点到推杆转动中心A的距离AO为半径作圆，得推杆转动中心反转位置圆。
过O点怍OA的垂线，交推杆转动中心反转位置圆于D点。
9-6在图示机构中，哪个是正偏置?哪个是负偏置?根据式(9-24说明偏置方向对凸轮机构压力角有何影响?
答由凸轮的回转中心作推杆轴线的垂线．得垂足点，若凸轮在垂足点的
速度沿推杆的推程方向．刚凸轮机构为正偏置．反之为负偏置。由此可知．在图
示机沟中，两个均为正偏置。由
可知．在其他条件不变的情况下。若为正偏置(e前取减号．由于推程时(ds/dδ为正．式中分子ds/dδ-e δ ,故压力角α减小。而回程时,由于ds／d δ为负,式中分子为|(ds／d δ -e|=| (ds／d δ |+ |e| >ds／d δ。故压力角增大。负偏置时刚相反，即正偏置会使推程压力角减小，回程压力角增大；负偏置会使推程压力角增大，回程压力角减小。
9—3力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样?为什么?
答力封闭与几何封闭凸轮机沟的许用压力角的确定是不一样的。因为在回程阶段-对于力封闭的凸轮饥构，由于这时使推杆运动的不是凸轮对推杆的作用力F，而是推杆所受的封闭力．其不存在自锁的同题，故允许采用较大的压力角。但为使推秆与凸轮之间的作用力不致过大。也需限定较大的许用压力角。而对于几何形状封闭的凸轮机构，则需要考虑自锁的问题。许用压力角相对就小一些。
9一11试设计一对心直动滚子推杆盘形凸轮机构，滚子半径r，=10 mm，凸轮以等角速度逆时针回转。凸轮转角δ=0º～120º时，推杆等速上升20 mm；δ=120º～180º时，推杆远休止；δ=180º～270º时，推杆等加速等减速下降20 mm；δ=270º～：360º时，推杆近休止。要求推程的最大压力角α。。≤30º，试选取合适的基圆半径，并绘制凸轮的廓线。问此凸轮机构是否有缺陷，应如何补救。
等减速段s=2h(δ’一δ2／δ0`260º≤δ≤120º
计算各分点的位移值如表9．3：
根据表9-3可作所求图如下图：
9—10设计一凸轮机构，凸轮转动一周时间为2 s。凸轮的推程运动角为60º，回程运动角为150。，近休止运动角为150º。推杆的行程为15 mm。试选择合适的推杆升程和回程的运动规律，使得其最大速度值最小，并画出运动线图。
9—4一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子？问是否可行?为什么?
答不可行。因为滚子半径增大后。凸轮的理论廓线改变了．推杆的运动规律也势必发生变化。
9—5一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行?为什么?
答不可行。因为推杆偏置的大小、方向的改变会直接影响推杆的运动规律．而原凸轮机构推杆的运动规律应该是不允许擅自改动的。
9—9已知凸轮角速度为1．5 rad／s，凸轮转角 时，推杆等速上升16mm; 时推杆远休， 时推杆下降16mm; 时推杆近休。试选择合适的推杆推程运动规律，以实现其最大加速度值最小，并画出其运动线图。
解推杆在推程及回程段运动规律的位移方程为：
(1推程：s=hδ／δ00º≤δ≤1 50º
(2回程：等加速段s=h一2hδ2／δ`0圆心C的距离CO’为半径作圆．得凸轮的理论廓线。
以O为圆心，作圆内切于凸轮的理论廓线圆，得凸轮的基圆。
以D为圆心，以AC为半径作圆弧，交凸轮的理论廓线于E点，交凸轮的圆于G点。
用直线连接EO’，交凸轮的实际廓线于F点，此即为推杆在凸轮上的接触点；而∠GDE即为摆杆的位移角；过E点并垂直于DE的直线与直线EF间所夹的锐角即为此时凸轮机构的压力角。
s-δ, v-δ, a-δ曲线见图。在图9-1中B，C处有刚性冲击，在0，A，D，E处有柔性冲击。
9—2何谓凸轮工作廓线的变尖现象和推杆运动的失真现象?它对凸轮机构的工作有何影响?如何加以避免?
题9-1图
答在用包络的方法确定凸轮的工作廓线时，凸轮的工作廓线出现尖点的现象称为变尖现象：凸轮的工作廓线使推杆不能实现预期的运动规律的现象件为失真现象。变尖的工作廓线极易磨损，使推杆运动失真．使推杆运动规律达不到设计要求，因此应设法避免。变尖和失真现象可通过增大凸轮的基圆半径．减小滚子半径以及修改推杆的运动规律等方法来避免。