第三章_凸轮机构设计习题.
机械设计基础习题及答案
第一章平面机构的自由度和速度分析题1-1在图示偏心轮机构中，1为机架，2为偏心轮，3为滑块，4为摆轮。
试绘制该机构的运动简图，并计算其自由度。
题1—2图示为冲床刀架机构，当偏心轮1绕固定中心A转动时，构件2绕活动中心C摆动，同时带动刀架3上下移动。
B点为偏心轮的几何中心，构件4为机架。
试绘制该机构的机构运动简图，并计算其自由度。
题1—3计算题1－3图a）与图b）所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）。
题1－3图a）题1－3图b）题1—4计算题1—4图a、图b所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出），并判断机构的运动是否确定，图中画有箭头的构件为原动件。
题1—5 计算题1—5图所示机构的自由度（若有复合铰链，局部自由度或虚约束应明确指出）,并标出原动件。
题1—5图 题解1—5图题1-6 求出图示的各四杆机构在图示位置时的全部瞬心。
第二章 连杆机构题2-1在图示铰链四杆机构中，已知 l BC =100mm ，l CD =70mm ，l AD =60mm ，AD 为机架。
试问：（1）若此机构为曲柄摇杆机构，且AB 为曲柄，求l AB 的最大值；（2）若此机构为双曲柄机构，求l AB 最小值； （3）若此机构为双摇杆机构，求l AB 的取值范围。
题2-2 如图所示的曲柄滑块机构： （1）曲柄为主动件，滑块朝右运动为工作 行程，试确定曲柄的合理转向，并简述其理由；（2）当曲柄为主动件时，画出极位夹角θ，最小传动角g min ； （3）设滑块为主动件，试用作图法确定该机构的死点位置 。
D题2-1图题2-3图示为偏置曲柄滑块机构，当以曲柄为原动件时，在图中标出传动角的位置，并给出机构传动角的表达式，分析机构的各参数对最小传动角的影响。
题2-4设计一曲柄摇杆机构，已知机构的摇杆DC长度为150mm，摇杆的两极限位置的夹角为45°，行程速比系数K=1.5，机架长度取90mm。
第三章凸轮机构设计习题-PPT精品文档
案
１F、２F、３T、４F、
５T 、6F 、 7F 、8T 、 三、选择题 9T 、10T
１B、２A、３A、
４C、５AD 、6A 、
7A 、8D 、
9A 、10B
7.凸轮机构几种常用的从动件运动规律中，____高速的情况；而_______可在高速下应用 。 8.反转法绘制凸轮廓线是给_____加上一个与凸轮的 角速度等值反向并绕凸轮轴心转动的角速度。
9.设计滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线时，若 发现凸轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数上应采取 的措施是____或____。
4、凸轮机构的压力角是指理论廓线上滚子从动 件接触点的法线AB 与从动件上对应点速度方向 OB之间所夹的锐角，如图所示。
5、当凸轮的实际廓线保持不变而将滚子半径rr 由 10mm 增大至15mm后，lAB将随之由50mm 增至 55mm ，因此从动件3 的运动将随之变化；若希 望从动件3 的运动规律保持不变，则应让理论廓 线保持不变，作该理论廓线的法向等距曲线并使 之距离等于15mm 得到新的实际廓线。
答案
9.为使凸轮机构的结构紧凑和受力条件好，设计时 应满足__。
A. C. B. D.
10.某凸轮机构的滚子损坏后换上一个较大的滚子， 则该机构_______ 。
A. B. C. D. 压力角不变，运动规律不变 压力角变，运动规律变 压力角不变，运动规律变 压力角变，运动规律不变 答案
答
一、判断题
第三章
凸轮机构设计
教学基本要求
重点与难点分析 典型例题分析
自测试题
典型例题分析
例3-1 图3-1 所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮 机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点， 半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示， lOA=25mm，滚子半径rr=10mm，试
第三章习题答案
宁夏大学机械工程学院基础部《机械原理》课程第三章机构的运动分析习题答案1. 在图示的凸轮机构中，已知各构件尺寸，长度比例尺μl ，凸轮1的角速度ω1，逆时针方向转动，试确定：（1）全部瞬心的数目（要写出计算公式）；（2）全部瞬心的位置（标注在图上）；（3）从动杆2的速度υ2的表达式。
解：分332)13(32)1N (N (1)K ----=-⨯=-=（2）瞬心位置如图----3分 （3）l 13121P122P P V V μω•==----3分2.在图示的四杆机构中，已知各构件尺寸，长度比例尺为μl ，构件1的角速度为ω1，逆时针方向转动，试确定：（1）全部瞬心的数目（要写出计算公式）；（2）全部瞬心的位置（标注在图上）；（3）从动杆3的角速度ω3的表达式。
解：分332)13(32)1N (N (1)K ----=-⨯=-=（2）瞬心位置如图----4分（3）2241424124l24144l 24122P P P P P P P P ωωμωμω==----3分3. 试求下图机构中的所有速度瞬心。
1234ω1P 12 P 24P 13P 14P 34P 23P 23 ∝P 23P 124. 画出下图所示机构的指定速度瞬心。
(1)画出图（a ）中的全部瞬心；(2)画出图(b)中的瞬心2426,P P5.在下图的四杆机构中，己知65,90,125,AB CD AD BC l mm l mm l l mm ==== 顺时针方向转动，试用瞬心法求： （1）当15oϕ=，点C 的速度C v(2) 当15o ϕ=时，构件BC(即BC 线上或其延长线上)速度最小的一点E 的位置及其速度值； (3)当0C v =时角ϕ的值。
110/,rad s ω=6. 已知下图所示机构各构件的尺寸，并知原动件1以速度'1v 匀速运动，试确定： (1)在图示位置时机构全部瞬心的位置；(2)构件2的角速度2ω、角加速度2α及其上C 点的速度C v 和加速度C a (写出表达式。
机械设计基础凸轮机构
+ (2)移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无
穷远时，则成为移动凸轮，当移动凸轮沿 工作直线往复运动时，推动从动件作往复 运动。如靠模车削机构。
+ (3)圆柱凸轮
3.2 凸轮的分类(2)
按从动件的形状分：尖底、滚子、平底。
滚子从动件
平底从动件
从动件与凸轮之间易形
凸轮与从动件之间为滚 成油膜，润滑状况好，受
F1＝Fｃｏｓα （有效分力） F2＝Fｓｉｎ α（有害分力）
a ↑→ F2 ↑ F1 →效率η↓ 当 a 大于一定值, 将自锁. 一般, 推程 [a ] = 30 (移动)
35 — 45 (摆动) 回程无自锁 [a ' ] = 70~ 80
ｎ
F F2 ｔ
Q
ｔ F1 ν
a
ｎ
Q
a' 过大 将造成滑脱
3、 压力角 a 与基圆半径 r0
从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的
3、推程：运动规律由离回转中心最近位置A到达
最远位置B的过程。
4、行程：
从动件在推程中上升的最大位移h。
5、推程运动角：
与推程相应的凸轮转角δ0。 δ0= ∠AOB
O
B'
h
A
δs' D δ0
δ0 ' δs
w
B
C
6、远停程：
凸轮由B转动到C，从 动件在最远位置停止不 动。
3.2 凸轮的分类(4)
按凸轮与从动件维持接触的方式分：外力锁合（重 力、弹簧力、其他力）、几何锁合（通过几何形状来锁 合）
弹簧力锁合
重力锁合
几何锁合
滚子对心移动从动件盘形凸轮机构
机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，滚子接触,摩擦阻 力小，不易摩擦，承载能力较大，但运动规律有局限性，滚子 轴处有间隙，不宜高速。
3凸轮机构习题答案
3-1 什么样的构件叫凸轮？什么样的机构是凸轮机构？凸轮机构的功用是什么？答：凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。
凸轮机构一般是由凸轮，从动件和机架三个构件组成的高副机构。
凸轮通常作连续等速转动，从动件根据使用要求设计使它获得一定规律的运动，凸轮机构能实现复杂的运动要求，广泛用于各种自动化和半自动化机械装置中。
凸轮机构主要作用是使从动杆按照工作要求完成各种复杂的运动，包括直线运动、摆动、等速运动和不等速运动。
3-2 滚子从动件的滚子半径大小对凸轮工作有什么影响？若某一凸轮机构的滚子损坏后，是否可以任取一滚子来代替？为什么？答：对于滚子从动件的凸轮机构，滚子半径的大小常常影响到凸轮实际轮廓曲线的形状，设计时要选择合适的滚子半径T r ，否则会出现运动失真的情况。
对于滚子从动件的凸轮机构，如果滚子损坏不能任取一滚子代替。
因为如果选取滚子与原有滚子尺寸不同，从动件的运动规律会发生变化；如果希望从动件的运动规律不变，需要选取与原有凸轮相匹配的的滚子，或者修改凸轮，即凸轮在原理论廓线不变的情况下，作其法向等距曲线并使之距离等于新滚子半径得到新的实际轮廓曲线，重新加工凸轮，后者较繁琐，不宜采取。
3-3 凸轮压力角越小越好吗？为什么？答：凸轮压力角越小越好。
凸轮机构压力角：推杆在与凸轮的接触点上所受的正压力与推杆上该点的速度方向所夹的锐角。
压力角越大，将造成所受的正压力越大，甚至达到无穷大而出现自锁，因而，从减小推力，避免自锁，使机构具有良好的受力状况来看，压力角越小越好。
3-4 为什么平底直动从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线一定要外凸？滚子直动从动件盘形凸轮机构的凸轮轮廓曲线却允许内凹，而且内凹段一定不会出现运动失真？答：对于平底直动从动件盘形凸轮机构，只有凸轮廓线外凸，才能保证凸轮轮廓曲线上的所有点都能与从动件平底接触；对于滚子直动从动件盘形凸轮机构，凸轮实际廓线是沿理论廓线，以滚子半径为间距，作其法向等距曲线得到的，当凸轮轮廓曲线内凹时，实际廓线各点的曲率半径为对应理论廓线各点曲率半径与滚子半径之和，因而不管滚子半径多大，实际廓线各点的曲率半径都大于零，所以可以正常运动并且不会出现失真现象。
第三章凸轮机构习题
4.1 图示为从动件在推程时的部分运动线图，其远、近休止角均不等于零。
试根据s 、v 和a 之间的关系定性地补全该运动线图，并指出何处存在刚性冲击，何处存在柔性冲击。
题4.1图 题4.2图4.2 设计一偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构，凸轮转向及从动件初始位置如图所示。
已知偏距mm e 10=，基圆半径mm r 400=，滚子半径mm r T 10=。
从动件运动规律如下： 150=Φ， 60,120,30=Φ'=Φ'=Φs s ，从动件推程以简谐运动规律上升，行程mm h 20=；回程以等加速等减速运动规律返回原处。
试绘制从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。
4.3 设计一尖底摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮转向及从动件初始位置如图所示。
已知mm l OA 75=，mm r mm l AB 30,580==。
从动件运动规律如下： 120,0,180=Φ'=Φ=Φs ， 60=Φ's ，从动件推程以简谐运动规律顺时针摆动，最大摆角 15m ax =ψ；回程以等加速等减速运动规律返回原处。
试绘制从动件位移线图及凸轮轮廓曲线。
题4.3图4.4 设计一平底摆动从动件盘形凸轮机构，凸轮转向及从动件初始位置如图所示。
已知mm l OA 75=，mm r 300=，从动件运动规律如下： 0,180,0,180=Φ'=Φ'=Φ=Φs s ；从动件推程以简谐运动规律顺时针摆动， 15m ax =ψ；回程以等加速等减速运动规律返回原处。
试设计凸轮轮廓曲线并确定从动件的长度。
题4.4图4.5 画出图示凸轮机构中凸轮的基圆，并在图上标出凸轮由图示位置转过45角时凸轮轮廓上的接触点位置及凸轮机构的压力角 。
题4.5图4.6 图示两个凸轮机构中凸轮均为偏心圆盘，转向如图。
已知mm l mm R OA 10,30==，mm l mm l mm r mm e BC OB T 40,50,5,15====。
凸轮机构设计习题
A. rr< ρmin B. rr>> ρmin C. rr= ρmin
D.不一定
答案
7.凸轮机构压力角对凸轮尺寸的影响反映在：如果 机构压力角减少其它参数不变时，基圆将_____。
A. 增大 B. 减少 C. 不变 D. 不一定
8.若要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停止不 动，对应的凸轮轮廓应是______。
4.位移曲线图是表示_____与____之间关系的曲线。 当从动件为等速运动规律时，其位移曲线是一条 ____线；若为等加速等减速运动规律时，其位移曲 线是一条____线。 5.在凸轮机构从动件的常用运动规律中，______运 动规律有刚性冲击；_____运动规律有柔性冲击； _____运动规律无冲击 。
答案
5.凸轮的基圆半径就是凸轮理论轮廓线上的最小曲 率半径 。 6.滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓 的等距曲线，因此，实际轮廓上各点的向径就等于 理论轮廓上各点的向径减去滚子半径 。
7.当从动件采用等速运动规律时，则机构自始至终 工作平稳不会产生刚性冲击 。
8.一般说来，在凸轮机构中，尖顶从动件可适应任 何运动规律而不致发生运动失真 。
图3-1
解： 1、滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮理论廓线 与实际廓线是两条法向等距的曲线，该法向距离
等于滚子半径rr ，故理论廓线为半径为 40+10=50mm的圆，如图所示。 2、凸轮理论轮廓线的最小向径称为凸轮的基圆半 径rb，因此，连接偏心圆的圆心A和凸轮转动中心 O，并延长使其与理论廓线相交于C点，则OC即 为凸轮的基圆半径rb。由图可知：rb=lAC- lOA =40+10-25=25mm 3、图示，h=(lOA+R+rr)-rb=25+40+10-25= 50 mm
大连理工大学 机械设计基础 作业解答：第3章-凸轮机构-3.6增加了压力角的校核
3-6 偏置直动滚子从动件盘形凸轮：凸轮以等角速度顺时针回转，
偏距 e =10mm，凸轮基圆半径 r0 =60mm，滚子半径10mm。
校核推程压力角：
简谐运动的位移曲线上，斜率变化最大的位置是推程开始处 （这在加速度曲线上也可看出）。
动 件在推程和回程均作简谐运动。请绘出凸轮轮廓并校核推程压 力角。
3-6 设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮：凸轮以等角速度顺时针
方向回转，偏距 e =10mm，凸轮基圆半径 r0 =60mm，滚子半径
10mm；从动件升程 h =10mm，推程运动角φ =150°，远休止角 φ s =30°，回程运动角φ ‘ =120°，近休止角φ s ’ =60°，从
r0 = O1A = 60mm /2 = 30mm
h = O1C－ O1A = OC = 60mm
αC = 0°
α tg D =O1O/OD=0.5 αD = arctg 0.5 = 26°
hD =O1D－O1A= 37mm
3-5 (b) 圆盘半径 R =60mm，半径 r =10mm， O1O = OA/2，求凸
（参见教材42页）
已知：升程 h =10mm，推程运动角φ =150°
3-6 设计偏置直动滚子从动件盘形凸轮：凸轮以等角速度顺时针
方向回转，偏距 e =10mm，凸轮基圆半径 r0 =60mm，滚子半径
10mm；从动件升程 h =10mm，推程运动角φ =150°，远休止角 φ s =30°，回程运动角φ ‘ =120°，近休止角φ s ’ =60°，从
此处的凸轮曲线最陡峭，是推程 压力角最大的地方。 αmax＝10°＜[α] ＝ 30°
重庆大学机械原理章节习题库第三章复习题
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。
东北大学机械设计基础各章习题(附解答)
绪论一、判断题（正确T，错误F）1. 构件是机械中独立制造的单元。
（）2. 能实现确定的相对运动，又能做有用功或完成能量形式转换的机械称为机器。
（）3. 机构是由构件组成的，构件是机构中每个作整体相对运动的单元体。
（）4. 所有构件一定都是由两个以上零件组成的。
（）二、单项选择题1. 如图所示，内燃机连杆中的连杆体1是（）。
A 机构B 零件C 部件D 构件2. 一部机器一般由原动机、传动部分、工作机及控制部分组成，本课程主要研究（）。
A 原动机B 传动部分C 工作机D 控制部分三、填空题1. 构件是机械的运动单元体，零件是机械的______单元体。
2. 机械是______和______的总称。
参考答案一、判断题（正确T，错误F）1. F2. T3. T4. F二、单项选择题1. B2. B三、填空题1. 制造2. 机构机器第一章平面机构的自由度一、判断题（正确T，错误F）1. 两构件通过点或线接触组成的运动副为低副。
（）2. 机械运动简图是用来表示机械结构的简单图形。
（）3. 两构件用平面低副联接时相对自由度为1。
（）4. 将构件用运动副联接成具有确定运动的机构的条件是自由度数为1。
（）5. 运动副是两构件之间具有相对运动的联接。
（）6. 对独立运动所加的限制称为约束。
（）7. 由于虚约束在计算机构自由度时应将其去掉，故设计机构时应尽量避免出现虚约束（）8. 在一个确定运动的机构中，计算自由度时主动件只能有一个。
（）二、单项选择题1. 两构件通过（）接触组成的运动副称为高副。
A 面B 点或线C 点或面D 面或线2. 一般情况下，门与门框之间存在两个铰链，这属于（）。
A 复合铰链B 局部自由度C 虚约束D 机构自由度3. 平面机构具有确定运动的条件是其自由度数等于（）数。
A 1B 从动件C 主动件D 04. 所谓机架是指（）的构件。
A 相对地面固定B 运动规律确定C 绝对运动为零D 作为描述其他构件运动的参考坐标点5. 两构件组成运动副必须具备的条件是两构件（）。
机械原理朱理版习题答案
机械原理朱理版习题答案机械原理是一门研究机械运动规律、机械结构设计原理和机械系统性能分析的学科。
朱理版的《机械原理》是众多教材中的一种，它以其系统性、实用性和理论性而受到广泛欢迎。
以下是一些习题的答案示例，供学习者参考。
# 第一章：机械运动的基本概念习题1：解释什么是自由度，并给出一个机械系统的自由度计算示例。
答案：自由度是指一个机械系统在空间中能够独立运动的方向数。
例如，一个平面机械系统，如果它有3个独立的运动方向，则它的自由度为3。
计算自由度的公式是：\( F = 3n - 2j - h \)，其中\( n \)是系统内的运动副数，\( j \)是低副数，\( h \)是高副数。
习题2：阐述平面四杆机构的类型及其特点。
答案：平面四杆机构主要有双曲柄机构、双摇杆机构和曲柄摇杆机构三种类型。
双曲柄机构具有两个曲柄，运动平稳；双摇杆机构没有曲柄，运动速度变化较大；曲柄摇杆机构则有一个曲柄和一个摇杆，兼具两者的特点。
# 第二章：平面连杆机构习题3：根据给定的连杆长度，设计一个满足特定运动要求的平面四杆机构。
答案：设计平面四杆机构时，需要根据给定的连杆长度和所需的运动轨迹来选择合适的连杆类型和长度比例。
例如，如果需要实现近似直线运动，可以选择双曲柄机构，并调整连杆长度以满足运动学要求。
# 第三章：凸轮机构习题4：描述凸轮机构的工作原理，并给出设计一个简单凸轮机构的步骤。
答案：凸轮机构通过凸轮的旋转来驱动从动件做往复或摆动运动。
设计凸轮机构的步骤通常包括确定运动规律、计算凸轮轮廓曲线、选择合适的材料和加工方法。
# 结束语机械原理的学习不仅要求理解理论知识，还需要通过习题来加深对概念的理解和应用。
希望上述习题答案能够帮助学习者更好地掌握机械原理的相关知识，并在实际设计中灵活运用。
请注意，上述内容仅为示例，具体的习题答案会根据实际的习题内容而有所不同。
如果需要针对特定习题的答案，请提供具体的习题信息。
机械设计基础----凸轮机构设计(第三章)
-ω
ω
步骤:
1)—5 ) 同上
1 3 5 78
O
6) 以理论轮廓曲线上各点为圆心，滚子半径 rs为半径作一系列滚子圆，过滚子圆作一 内包络线，即为滚子从动件凸轮的实际轮 廓曲线。 注意：凸轮基圆仍为理论轮廓的基圆。
实际轮廓
理论轮廓
凸轮轮廓曲线的设计
四、摆动从动件盘形凸轮机构
摆动从动件凸轮机构中， 已知凸轮的基圆半径r0，角速 度ω，摆杆长度l以及摆杆回转 中心与凸轮回转中心的距离d， d 摆杆角位移方程。 设计该凸轮轮廓曲线。 A8
●从动件的加速度：
v2
由运动线图可知： 在行程起点、中点和终点，存在加 a2 4hω2/δt2 速度突变，但突变为有限值，引起的惯 性力为有限值，在机构中产生有限冲击， 称为柔性冲击。 ∴等加速等减速运动规律可用于中、低速轻载场合。
d
从动件常用运动规律
位移线图的几何作图法：由s2 与 t2的关系作图。
0 1
4Байду номын сангаас9 4 1 0 1 2
s
3
4
5
6
s
3’ 2’ 1’
h/2
h/2
6 d
O
1 2 3 4 5 dt
从动件常用运动规律
四、余弦加速度运动规律
又称简谐运动规律,从动件加速度 按余弦规律变化。
s 5 6
4 3 2 1 1 h
推程中从动件位移： s2=h[1-cos(πδ/δt)]/2 加速度曲线为一余弦曲线。 由其运动线图可知： 在行程的起始和终止处加速 度有突变，但突变为有限值， 故产生柔性冲击。
3.1 凸轮机构的应用和分类 3.2 从动件的运动规律 3.3 盘状凸轮轮廓的设计 3.4 设计凸轮机构应注意的问题
机械设计基础第3章 凸轮机构习题解答1
3-1试分别标出四种凸轮机构在图示位置的压力角α。
a)b)c)d)a)b)c)d)3-2图示尖底直动从动件盘形凸轮机构，C 点为从动件推程的起始点。
完成下列各题：(1)在图上标出凸轮的合理转向；(2)试在图上作出凸轮的基圆与偏心圆，并标注其半径r b 与e ；(3)在图上作出轮廓上D 点与从动杆尖顶接触时的位移s 和压力角α；(4)在原图上画出凸轮机构的推程运动角Φ。
题3-2图3-3由图所示直动盘形凸轮的轮廓曲线，在图上画出此凸轮的基圆半径r b、各运动角即推程运动角Φ、远休止角ΦS、回程运动角Φ′和近休止角Φ′S及从动件升程h。
题3-3图3-4图示的对心滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际轮廓为一圆，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 r＝10mm，试问：(1)凸轮的理论曲线为何种曲线？(2)凸轮的基圆半径r b＝？(3)在图上标出图示位置从动件的位移S，并计算从动件的升距h？(4)用反转法作出当凸轮沿ω方向从图示位置转过90°时凸轮机构的压力角。
题3-4图解：(1)理论轮廓曲线为：以A点为圆心，半径为R＋r r的圆。
(2)此时所求的基圆半径为理论轮廓曲线的r b．r b＝R－OA+r r＝40-25+10＝25mm(3)从动件的位移S如图所示。
升程h＝R+OA+r r-r b＝40+25+10-25＝50mm(4)从动件导路沿-ω方向转过90°到B，压力角α'如图中所示。
3-5如图所示偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构。
已知凸轮实际轮廓线为一圆心在O 点的偏心圆，其半径为R ，从动件的偏距为e ，试用图解法：(1)确定凸轮的合理转向；(2)画出凸轮的基圆；(3)标出当从动件从图示位置上升到位移s 时,对应凸轮机构的压力角α；（要求量出具体的数值）题3-5图3-8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逆时针回转，正偏距e =10mm ，基圆半径r 0=30mm ，滚子半径r r =10mm 。
机械设计第三章课后习题答案
0°
15°
30°
45°
60°
75°
90°
105°
位移(mm)
0
0.734
2.865
6.183
10.365
15
19.635
23.817
速度(mm/s)
0
19.416
36.931
50.832
59.757
62.832
59.757
50.832
加速度（mm/s 2）
65.797
62.577
53.231
38.675
1.432
3.092
5.182
7.5
9.818
11.908
总转角（°）
120
135
150
165
180
195
210
225
角位移（°）
13.568
14.633
15
15
15
14.429
12.803
0.370
总转角（°）
240
255
270
285
300
315
330
345
角位移（°）
7.5
4.630
2.197
0.571
凸轮与从动件在D点接触时，导路的方向线。凸轮与从动件在D点接触时的压力角 如图所示。
3-3解：从动件在推程及回程段运动规律的位移、速度以及加速度方程分别为：
（1）推程：
0°≤ ≤ 150°
（2）回程：等加速段 0°≤ ≤60 °
等减速段
60°≤ ≤120 °
为了计算从动件速度和加速度，设 。计算各分点的位移、速度以及加速度值如下：
机械原理杨家军答案(第三章)
题3-12 试用解析法并编程求解滚子移动从动件盘形凸轮机构的理论 轮廓曲线与实际轮廓曲线的坐标值，计算间隔取10O,并校核此凸轮机 构的压力角。已知rb=45mm，rr=10mm，从动件偏在凸轮中心之右， 偏距e=20mm，逆时针等到速转动，当凸轮转过=90o，从动件以正 统加速运动规律上升h=20mm，凸轮再转过=90o，从动件以余弦加 速度运动规律下降回原处，其余s=180o，从动件静止不动。
19.3749
14.0190 -8.2372 -2.2051 3.8940 9.8748
270°
280° 290° 300° 310°
0.0000
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
40.3113
36.2259 31.0398 24.9106 18.0245
20.0000
26.6961 32.5811 37.4762 41.2325
31.3532
28.1757 24.1421 19.3749 14.0190
15.5556
20.7637 25.3409 29.1481 32.0697
考查要点
• • • • • • • • • • • • • • • • • • 1.机械系统与机械组成的基本概念 2.平面机构具有确定运动的条件 3.平面四杆机构设计中的一些共性问题，平面连杆机构的设计 4.从动件常用运动规律的特点，盘形凸轮机构基本尺寸的确定、盘形凸轮轮廓曲线的设 计方法 5. 渐开线的特点，渐开线直齿圆柱齿轮机构和斜齿圆柱齿轮机构的基本参数及尺寸计 算，渐开线直齿圆柱齿轮机构的啮合传动、直齿锥齿轮机构的特点，变位齿轮传动 6.周转齿轮系及复合齿轮系传动比计算 7.间歇运动机构的基本概念，其他机构的特点与应用 8.机构平衡的基本方法与机构的动力学设计 9. 机构的创新设计原理与方法 10. 机械设计中的强度问题，载荷及应力的分类 11.齿轮传动的失效形式，直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿锥齿轮传动的 受力分析及计算载荷，齿轮传动的强度计算 12. 蜗杆传动的受力分析及强度计算 13. 挠性传动的特点及设计方法 14. 轴的结构设计及强度计算方法 15 非液体摩擦滑动轴承及液体摩擦滑动轴承设计中的一些基本方法和概念 16. 滚动轴承类型、选择、受力分析、寿命计算及支承部件的组合设计 17. 联轴器、离合器、键联接、弹簧的基本特点 18. 螺纹联接的类型及特点，螺纹联接的强度计算，螺栓组联接的受力分析
第三章 凸轮机构习题
一、选择题1. ＿＿＿＿从动杆常用于高速凸轮机构中。
A. 滚子B. 平底C. 尖顶D. 都不对2. 凸轮机构压力角越＿＿＿＿则传动性能越＿＿＿＿，传动越省力。
A. 大，好B. 大，差C. 小，好D. 小，差3. 内燃机中控制气门启闭常采用＿＿＿＿机构。
A. 连杆B. 凸轮C. 棘轮D. 槽轮4. 在其它条件均相同的情况下，凸轮基圆半径越＿＿＿＿，结构尺寸就越大，压力角越。
A. 大/大B. 大/小C. 小/小D. 小/大5. ＿＿＿＿从动杆常用于高速凸轮机构中。
A. 滚子B. 平底C. 尖顶D. 都不对6. 可将连续回转运动变为往复移动的是＿＿＿＿机构。
A. 偏心轮B. 曲柄滑块C. 棘轮D. 凸轮7. 凸轮机构主要由＿＿＿＿个构件组成。
A. 一B. 二C. 三D. 四8. 凸轮机构中＿＿＿＿从动件可用于传递较大的动力。
A. 滚子B. 平底C. 尖顶D. 滚子或平底9. 凸轮机构的压力角是指＿＿＿＿之间的锐角。
A. 从动件的运动方向与其受力方向B. 凸轮转动方向与其受力方向C. 凸轮转动方向与从动件的运动方向D. 从动件的受力方向与凸轮转动方向10. 从动件与凸轮轮廓的接触形式有＿＿＿＿、＿＿＿＿和平底三种。
A. 凹面／凸面B. 移动／摆动C. 盘形／圆柱D. 尖顶／滚子11. 按凸轮的形状，凸轮主要分为＿＿＿＿凸轮、移动凸轮和＿＿＿＿凸轮。
A. 盘形／圆柱B. 盘形／鸡心C. 椭圆／圆柱D. 椭圆／鸡心12. 凸轮机构基圆半径过＿＿＿＿会造成压力角过＿＿＿＿，甚至会使机构发生自锁。
A. 大／小B. 大／大C. 小／大D. 小／小13. 在其他条件相同的情况下，凸轮机构基圆半径愈＿＿＿＿，结构尺寸就愈大，传动越＿＿＿＿。
A. 大／省力B. 小／省力C. 大／费力D. 小／费力14. 在凸轮机构的推程中，机构的压力角处处＿＿＿＿。
A. 相等B. 不等C. 等于０°D. 等于９０°15. 凸轮的＿＿＿＿决定了凸轮机构从动件预定的运动规律。
机械设计基础IA--第三章凸轮机构--习题与答案
第3章凸轮机构一、判断题（正确T，错误F）1.凸轮机构出现自锁是由于驱动力小造成的。
（）2.在凸轮从动件运动规律中，等速运动的加速度冲击最小。
（）3.适用于高速运动的凸轮机构从动件运动规律为余弦加速度运动。
（）4.基圆是凸轮实际廓线上到凸轮回转中心距离最小为半径的圆。
（）5.若要使凸轮机构压力角减小，应增大基圆半径。
（）6.凸轮机构的从动件按简谐运动规律运动时，不产生冲击。
（）二、单项选择题1. 设计凸轮机构，当凸轮角速度和从动件运动规律已知时，则。
A.基圆半径越大，压力角越大B.基圆半径越小，压力角越大C.滚子半径越小，压力角越小D.滚子半径越大，压力角越小2. 凸轮机构的从动件选用等加速等减速运动规律时，其从动件的运动。
A.将产生刚性冲击B.将产生柔性冲击C.没有冲击D.既有刚性冲击又有柔性冲击3. 在设计直动滚子从动件盘形凸轮机构时，若发生运动失真现象，可以。
A.增大滚子半径B.减少基圆半径C.增大基圆半径D.增加从动件长度4. 在下列凸轮机构中，从动件与凸轮的运动不在同一平面中的是。
A.直动滚子从动件盘形凸轮机构B.摆动滚子从动件盘形凸轮机构C.直动平底从动件盘形凸轮机构D.摆动从动件圆柱凸轮机构5. 与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是。
A.设计较为复杂B.惯性力难以平衡C.点、线接触，易磨损D.不能实现间歇运动6. 有限值的突变引起的冲击为刚性冲击。
A.位移B.速度C.加速度D.频率7.对于转速较高的凸轮机构，为减小冲击振动，从动件运动规律宜采用运动规律。
A.等速B.等加速等减速C.正弦加速度8.若从动件的运动规律为等加速等减速运动规律、简谐运动规律或正弦加速度运动规律，当把凸轮转速提高一倍时，从动件的加速度是原来的倍。
A. 1B. 2C. 4D. 89.当凸轮基圆半径相同时，采用适当的从动件导路偏置可以凸轮机构推程的压力角。
A.减小B.增加C.保持原来10.滚子从动件盘形凸轮机构的滚子半径应凸轮理论廓线外凸部分的最小曲率半径。
08、第三章、凸轮机构(设计凸轮机构应注意的问题)
∵凸轮基圆半径rb越大，则凸 轮廓线的最小曲率半径ρ min也 越大； ∴也可按凸轮的基圆半径rb进
行选取凸轮的滚子半径rT； 常取rT = 0.4rb
四、凸轮的结构与材料
1、凸轮的结构 基圆半径较小时，做 成凸轮轴；
凸轮与轴的联接方式 常用有几种： 平键联接—如右图示：
圆锥销联接—如左图示：
弹性锥套和螺母联接—如右图示：
三、滚子半径的选择
设： ρ ’ — 凸轮实际轮廓曲率半径； ρ min —凸轮理论轮廓上的最小曲率半径；
rT —滚子半径。 rT取大一些，有利于减小凸轮
与滚子间的接触应力，提高滚子及 其心轴的强度和寿命。但rT过大， 机构尺寸会增大，导致从动件“运 动失真”。∴ rT的选择与ρ min有 关。 1、当理论廓线内凹时，如右图示： ρ ’ = ρ min+
第三章 凸轮机构
（设计凸轮机构应注意的问题）
机械科教师：马少萍
2005年8月制作
复习旧课：
1、按给定运动规律设计凸轮廓线的方法有哪几类？ 图解法，解析法。
2、图解法设计凸轮廓线的基础是反转法，其含义是什么？
反转法的含义是：给凸轮机构施加一个与凸轮的ω等值反向的 - ω ，使凸轮相对固定不动，从动件在随同导路以- ω绕凸轮 轴心转动并相对导路按预定规律运动时，其尖端的运动轨迹 就是凸轮的廓线。 3、图解法可以设计哪几类凸轮廓线？ （1）、尖底对心移动从动件盘形凸轮； （2）、滚子对心移动从动件盘形凸轮； （3）、平底对心移动从动件盘形凸轮； （4）、偏置移动从动件盘形凸轮； （5）、摆动从动件盘形凸轮机构。
3、为保证凸轮机构有良好的传力性能，避免产生自锁现象， 必须限制： α max≤[α] 一般推荐：推程运动 回程运动 移动从动件：[α]=30° [α]=70°~80° 摆动从动件：[α]=35°~45° 4、压力角的校核
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7.凸轮机构几种常用的从动件运动规律中，_____ 只宜用于低速情况；______宜用于中速但不宜用 于高速的情况；而_______可在高速下应用 。 8.反转法绘制凸轮廓线是给_____加上一个与凸轮的 角速度等值反向并绕凸轮轴心转动的角速度。
9.设计滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮廓线时，若 发现凸轮廓线有变尖现象，则在尺寸参数上应采取 的措施是____或____。
10.凸轮基圆半径越小，则凸轮机构的压力角越____， 而凸轮机构的尺寸越_____。
答案
三、 选择题 1.与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是___ 。
A. 惯性力难以平衡 C. 设计较为复杂 B. 点线接触易磨损 D. 不能实现间歇运动
2.与其它机构相比，凸轮机构最大的优点是 _____。
A.可实现各种预期的运动规律 B. 便于润滑 C. 制造方便易获得较高的精度 D. 从动件的行程可较大
１B、２A、３A、
４C、５AD 、6A 、
7A 、8D 、
9A 、10D
4.位移曲线图是表示_____与____之间关系的曲线。 当从动件为等速运动规律时，其位移曲线是一条 ____线；若为等加速等减速运动规律时，其位移曲 线是一条____线。 5.在凸轮机构从动件的常用运动规律中，______运 动规律有刚性冲击；_____运动规律有柔性冲击； _____运动规律无冲击 。 6.凸轮轮廓的形状是由________决定的 。
1. 作出凸轮的理论轮廓线； 2. 作出凸轮的基圆，并标出其基圆半径rb； 3. 求从动件的升程h； 4. 标出图示位置的压力角α； 5. 若凸轮的实际轮廓线不变而将滚子半径改为15mm ，从 动件的运动规律有无变化？
图3-1
解： 1、滚子从动件盘形凸轮机构的凸轮理论廓线 与实际廓线是两条法向等距的曲线，该法向距离 等于滚子半径rr ，故理论廓线为半径为 40+10=50mm的圆，如图所示。 2、凸轮理论轮廓线的最小向径称为凸轮的基圆半 径rb，因此，连接偏心圆的圆心A和凸轮转动中心 O，并延长使其与理论廓线相交于C点，则OC即 为凸轮的基圆半径rb。由图可知：rb=lAC- lOA =40+10-25=25mm 3、图示，h=(lOA+R+rr)-rb=25+40+10-25= 50 mm
答案
9.为使凸轮机构的结构紧凑和受力条件好，设计时 应满足__。
A. C. B. D.
10. 滚子从动件盘形凸轮的理论廓线和实际廓线之间 的关系为__。
A.两条廓线相似 B.两条廓线相同 C.两条廓线之间的径向距离相等 D.两条廓线之间的法向距离相等
答案
答
一、判断题
案
１F、２F、３T、４F、
５T 、6F 、 7F 、8T 、 三、选择题 9T 、10T
图（a）所示对心直动尖底从动件偏心圆盘凸轮机构，O为凸轮几何合中心，O1为凸 轮转动中心，直线AC⊥BD,O1O=OA/2，圆盘半径R=OA=60mm。 （1）根据图（a）及上述条件确定基园半径r0，行程h， C点压力角αc和D点接触时 的压力角αD，位移hD；（2）若偏心圆盘凸轮几何尺寸不变，仅将从动件由尖底改为 滚子，见图（b）,滚子半径rT=10mm。试问，上述参数r0，h，αc，和hD，αD是否改 变？对于有改变的参数试分析其增大还是减小？
第三章
凸轮机构设计
本章的主要内容 重点与难点 典型例题分析
自测试题
设计 3. 用作图法设计凸轮轮廓曲线 4. 凸轮机构的压力角。
重点难点
1.凸轮机构基本尺寸的确定。
2.平面凸轮轮廓曲线的设计。
典型例题分析
例3-1 图3-1 所示的对心直动滚子从动件盘形凸轮 机构中，凸轮的实际轮廓线为一圆，其圆心在A点， 半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示， lOA=25mm，滚子半径rr=10mm，试
h
h
α c=0
α c=0
基园r0增大； 行程h不变； 压力角α C不变； hD减小； α D减小。
hD
a
αD
hD
b
αD
自测试题
一、 判断题（正确：T，错误：F）
1.凸轮机构是一种低副机构 。 2.凸轮机构中，凸轮基圆半径越大，说明从动件的 位移越大 。
3.在运动规律一定时，凸轮的基圆越大，则从动件 就越不容易发生自锁卡死 。 4.凸轮机构采用等加速等减速运动规律时，由于在 起始点加速度出现有限值的突然变化，因而产生惯 性力的突变，结果引起刚性冲击 。
5.对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构的推程压力角超 过许用值时，可采用_______措施解决。
A. 增大基圆半径 C. 改变凸轮转向 B. 改用滚子推杆 D. 改为偏置直动尖顶推杆
6.为了避免运动失真并减少接触应力和磨损，滚子半 径rr 和凸轮理论廓线上的最小曲率半径ρmin 应满足__。
A. rr< ρmin B. rr>> ρmin C. rr= ρmin D.不一定
答案
9.平底移动从动件盘形凸轮机构的压力角恒等于一 个常量 。 10.为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓 不能内凹 。
答案
二、 填空题
1.凸轮机构是由______、______和_____三个基本 构件组成 。
2.按凸轮形状不同凸轮可分为____、_____和 _____ 。
3.维持凸轮与从动件高副接触封闭的方法有__ 和__。
答案
7.凸轮机构压力角对凸轮尺寸的影响反映在：如果 机构压力角减少其它参数不变时，基圆将_____。
A. 增大 B. 减少 C. 不变 D. 不一定
8.若要盘形凸轮机构的从动件在某段时间内停止不 动，对应的凸轮轮廓应是______。
A. 一段直线 B. 一段圆弧 C. 一段抛物线 D. 以凸轮转动中心为圆心的圆弧
4、凸轮机构的压力角是指理论廓线上滚子从动 件接触点的法线AB 与从动件上对应点速度方向 OB之间所夹的锐角，如图所示。
5、当凸轮的实际廓线保持不变而将滚子半径rr 由 10mm 增大至15mm后，lAB将随之由50mm 增至 55mm ，因此从动件3 的运动将随之变化；若希 望从动件3 的运动规律保持不变，则应让理论廓 线保持不变，作该理论廓线的法向等距曲线并使 之距离等于15mm 得到新的实际廓线。
答案
5.凸轮的基圆半径就是凸轮理论轮廓线上的最小曲 率半径 。
6.滚子从动件盘形凸轮的实际轮廓曲线是理论轮廓 的等距曲线，因此，实际轮廓上各点的向径就等于 理论轮廓上各点的向径减去滚子半径 。
7.当从动件采用等速运动规律时，则机构自始至终 工作平稳不会产生刚性冲击 。 8.一般说来，在凸轮机构中，尖顶从动件可适应任 何运动规律而不致发生运动失真 。
3.凸轮机构中，若从动件按等速运动规律运动，则 最大加速度理论上为________。
A. amax=∞ C. amax=有限值 B. amax=0 D. amax=不定值 答案
4.在凸轮机构中，下述___运动规律既不会产生柔性 冲击也不会产生刚性冲击，可用于高速场合。
A. 等速 B. 等加速等减速 C. 摆线 D. 简谐