机械设计基础4 凸轮机构分析与设计习题作业及答案

项目一内燃机的机械系统结构分析

任务四凸轮机构分析与设计

习题

4.1 试标出图4.20所示位移线图中的行程h、推程运动角

Φ，远

t

休止角

Φ，回程运动角hΦ，近休止角sΦ'。

s

图4.20 题4.1图

4.2 凸轮机构从动件常用的四种运动规律是哪些?哪些有刚性冲击？哪些有柔性冲击？哪些没有冲击？如何选择运动规律？

4.3 设计凸轮机构时,工程上如何选择基圆半径?

4.4 滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径如何度量?

4.5什么是压力角？凸轮平底垂直于导路的直动从动件盘形凸轮机构的压力角等于多少?机构的压力角有何工程意义？设计凸轮时,压力角如何要求?

4.6 平底从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓为什么一定要外凸？

4.7 用作图法作出图示凸轮机构转过45°后的压力角。

图4.21 题4.7图

4.8 已知基圆半径,250mm r =偏心距mm e 5=，以角速度ω顺时针转动，推程为mm h 12=。其运动规律如下表。设计偏心尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓。

4.9 设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构, 凸轮转动方向及从动件导路位置如图4.22。mm e 10=，mm r 400=，mm r T 10=，从动件运动规律同题4.8，试绘制凸轮轮廓。

图4.22 题4.9图

项目一内燃机的机械系统结构分析

任务四凸轮机构分析与设计

习题答案

4.1 解：如图。

题4.1答案图

4.2 答: 凸轮机构从动件常用的四种运动规律是:

①等速运动规律：从动件在推程开始和终止的瞬时，速度有突变，其加速度在理论上为无穷大，致使从动件在极短的时间内产生很大的惯性力，因而使凸轮机构受到极大的冲击。是刚性冲击。

②等加速等减速运动规律：从动件在升程始末，以及由等加速过渡到等减速的瞬时，加速度出现有限值的突然变化，这将产生有限惯性力的突变，从而引起冲击。是柔性冲击。

③余弦加速度运动规律：柔性冲击。

④正弦加速度运动规律：没有冲击。

在选择从动件的运动规律时,要综合考虑机械的工作要求、动力特性和加工制造等方面的内容。

①满足加工要求根据工作要求选择运动规律。例如：对内燃机中控制阀启闭的，凸轮机构，要求气门的启闭越快越好，全开的时间越长越好，并希望气阀机构的冲击和噪声，故要求从动件作等加等

减速运动。

②加工制造方面对无一定运动要求，只需要从动件有一定位栘量的凸轮机构，如央紧送料等凸轮机构．可只考虑加工方便，采用圆弧、直线等组成的凸轮轮廓。即等速运动规律和等加等减速运动规律。

③考虑动力特性对于高速机构，应减小惯性力．改善动力性能，可选用正弦加匣度运动规律或其他改进型的运动规律。

4.3答：工程上为了获得紧凑的机构常选取尽可能小的基圆半径，但必须要保证[]α

。

α≤

max

4.4答：滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径是从凸轮的回转中心到凸轮机构的理论轮廓曲线的最小距离来进行度量。

4.5答:平底垂直于导路的直动从动件盘形凸轮机构的压力角等于0。

凸轮机构的压力角是从动件在接触点所受的力的方向与该点速度方向的夹角(锐角)。

其工程意义为：压力角越大，传动的有效力越差。

设计上规定最大压力角

α要小于许用压力角[]α。

m ax

4.6 答:平底从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓只能外凸,如果内凹，会使从动件的平底不能与凸轮轮廓接触，就不能实现规定的运动规律。

4.7 解：如图。

题4.7答案图

4.8 解：

①作出位移线图如图a ；

②以与位栘线图相同的比例尺作出偏距圆及基圆，过偏距圆上任一点k 作偏距圆的切线为从动件导路，并与基圆相交于0B 点，该点也就是从动件尖顶的起始位置。

③从0OB 开始按ω-方向在基圆上画出推程运动角()Φ︒180，远休止角()s Φ︒30，回程运动角()Φ'︒90，近休止角()s Φ'︒60，并在相应段与位移

线图对应划分出若干等份，得分点 ,,,321C C C 。

④过各分点 ,,,321C C C 向偏距圆作切线，作为从动件反转后的导路线。 ⑤在以上的导路线上，从基圆上的点 ,,,321C C C 开始向外量取相

应的位移量得 ,,,321B B B ，即取1111'=C B 、2222'=C B 、 、

C B 3333'=，得出反转后从动件尖顶的位置。

⑥将 ,,,321B B B 点连成光滑曲线就是凸轮的轮廓曲线。

a) b)

题4.8答案图 4.9 解：滚子中心相当于题4.8中尖顶从动件的尖顶，设计方法同4.8题。