第五章凸轮机械原理典型例题

αF=0
（4）从动件在F点接触时为最大位移， 即行程为h，此时αF=0。
例3 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？
αE hE E e ω r0 αmax

O
θ φ A R hF F
S=hF-hE Sin α =(e-loAcos θ)/(R+rT) θ =180时,α为 αmax
例6 ：图示为一直动推杆盘形凸轮机构。若一直凸轮基 圆半径r0，推杆的运动规律s=S(δ)，为使设计出的凸轮 机构受力状态良好，试结合凸轮机构压力角的计算公式 说明应采用哪些措施?
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
例4 尖底偏置直动从动件盘形凸轮机构中，已知凸轮轮廓线为一偏心圆，其 半径R=25mm，偏心距lOA=10mm，偏距e=5mm。求： （1）从动件与凸轮轮廓线在B点接触时的位移hB，压力角αB； （2）将偏置从动件2向左移5mm后，变为对心从动件，此时与轮廓线C点 接触时的压力角αC；比较αB，αC大小，说明题意中的偏置是否合理。 （3）如果偏距e=-5mm，此时的偏置是否合理？
解： (1)凸轮偏心距。利用速度瞬心 ，几何 中心O即为速度瞬心p，可得ν=eω，求 得e=25mm。 90° k V
hk
α max
αk
（2）凸来自百度文库转过90°时，从动件在K点 接触，其压力角为αk。
e/sinαk =R/sinθ；
θ
(P) h F
当θ=90°时，αk达到最大值。
αk=arcsin(e/R)=30° （3）凸轮转过90°时，从动件的位移 为h K。
1.选择题
(4) 若直动从动件盘形凸轮机构采用正配置，可_______压力角。 A A. 降低推程 B. 降低回程 C. 同时降低推程和回程 (5) 对于滚子从动件盘形凸轮机构，滚子半径______理论轮廓曲线 A 外凸部分的最小曲率半径。 A. 必须小于 B. 必须大于 C. 可以等于 (6) 在设计几何锁合式凸轮机构时，_______。 B A. 只要控制推程最大压力角 B. 要同时控制推程和回程最大压力角 C. 只要控制回程最大压力角 (7)对于平底从动件盘形凸轮机构，若出现运动失真，则其原因是 ____。 C A. 基圆半径太小 B. 凸轮轮廓外凸 C. 凸轮轮廓内凹或平底宽度不够
允许凸轮轮廓曲线内凹。 X (10)滚子接触凸轮副的最大接触应力出现在凸轮实际轮廓曲线
最小曲率半径处。 X
习题评讲
9-7：标出在图a位置时凸轮的压力角，凸轮从图示位置 转过90°后推杆的位移；标出图b中推杆从图示位置升 高位移s时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。
α α
s
φ s
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，用图解法 标出：（1）推杆在凸轮上的接触点B'；（2）摆杆位移 角的大小φ；（3）凸轮机构的压力角α。
A'

φ Cr B -ω O' A B' V

C' O
α


滚子中心C，半径r 理论轮廓，R=LO'C 基园R0， 推杆中心位置园， R=LOA 凸轮逆时90，推杆 中心A'，推杆位置 接触点B' 摆动角φ 压力角α
(5)力锁合式凸轮机构回程绝对不会发生自锁。 √ (6)为减小凸轮机构的压力角可增大凸轮基圆半径。 √ (7)凸轮机构的压力角就是凸轮的压力角。
X
2.正误判断题
(8)本章介绍的圆柱凸轮轮廓曲线按展开在平面上进行设计的
方法，无论对于摆动从动件还是直动从动件，这种设计方法 均是近似的。 X
(9)滚子从动件盘形凸轮机构和平底从动件盘形凸轮机构均不
2.正误判断题
(1)对于偏置直动从动件盘形凸轮机构，从动件推程对应的凸轮转角就 是凸轮推程轮廓对应的轮廓角。 X (2)当从动件推程按二次多项式规律运动时，仅在推程开始和结束位置 存在柔性冲击。 X (3)滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径是指凸轮理论轮廓曲线的最小 半径。 √
(4)凸轮理论轮廓曲线与实际轮廓曲线之间是法向等距曲线关系。 √
基本概念题
1.选择题
（1）对于远、近休止角均不为零的凸轮机构，当从动件推程按简谐运动 C 规律运动时，在推程开始和结束位置______。 A.不存在冲击 B.存在刚性冲击 C.存在柔性冲击 （2）已知一滚子接触摆动从动件盘形凸轮机构，因滚子损坏，更换了一 个外径与原滚子不同的新滚子，则更换滚子后________。 D A. 从动件运动规律发生变化，而从动件最大摆角不变 B. 从动件最大摆角发生变化，而从动件运动规律不变 C. 从动件最大摆角和从动件运动规律均不变 D. 从动件最大摆角和从动件运动规律均发生变化 (3)已知一滚子接触偏置直动从动件盘形凸轮机构，若将凸轮转向由顺 时针改为逆时针，则_________。 D A. 从动件运动规律发生变化，而从动件最大行程不变 B. 从动件最大行程发生变化，而从动件运动规律不变 C. 从动件最大行程和从动件运动规律均不变 D. 从动件最大行程和从动件运动规律均发生变化
1.选择题
(8)凸轮机构若发生自锁，则其原因是______。 B A. 驱动力矩不够 B. 压力角太大 C. 基圆半径太小 (9)对于平底直动从动件盘形凸轮机构，移动导路的平移_____。 C A. 会改变从动件运动规律 B. 会影响机构压力角的大小 C. 不会影响从动件运动规律和机构压力角的大小


2 2 tan 假设凸轮轮廓已经做出，要求在凸轮转过δ角时， (OP e) / O ' B ((ds / d ) e) / ( r0 e s) 位移为S，速度为V， V=ω×Lop ，压力角为α。 适当偏距e（左移），使凸轮转过δ角，此时应有 可知：采用适当的偏距且使推杆偏向凸轮轴心 的左侧，可使推程压力角减小，从而改善凸轮 相同位移S，相同速度V。此时压力角为α1； 的受力情况，但使回程的压力角增大，由于回 P为瞬心位置，相同的速度即瞬心P位置是固定的。程的许用压力角很大，故对机构的受力情况影 响不大。 右移，使凸轮转过δ角，此时压力角为α2；
机械原理典型例题（第五章） ——凸轮机构
2012.10
例1 图示两凸轮。AB段为推程轮廓线。试在图上标柱推程运动角δ0。
-ω
δ0
δ0
例2 图示偏心圆盘凸轮机构中，已知圆盘凸轮以ω=2rad/s转动，转 向为顺时针方向，圆盘半径R=50mm；当凸轮由图示位置转过90° 时，从动件的速度为ν=50mm/s。试求：（1）凸轮的偏心距e；（2） 凸轮转过90°时，凸轮机构的压力角αk ；（3）凸轮转过90°时，从 动件的位移hk；（4）从动件的行程h。
推程
r0
O
ω
S,V, a 是确定的
B
B
S
B
α
S0 δ
S δ
S
S0
α1
O’ e O ω
O
α2
δ ω e O’
S0
O
ω
P
tan OP / OB (ds / d ) / (r0 s)

P
P
tan (OP e) / O ' B ((ds / d ) e) / ( r02 e 2 s)
αC αD
C D e r0 O
αB
B hB R A
解： αC> αB。该偏置有利 减小压力角，改善受力， 故偏置合理。 α D> α C> αB，故偏置 不合理。
例5 凸轮为偏心轮如图，已知参数R=30mm，lOA=10mm，e=15mm，rT=5mm， E，F为凸轮与滚子的两个接触点。求 （1）画出凸轮轮廓线（理论轮廓线），求基园r0；（2）E点接触时从动件的压力角 αE； (3) 从E到F接触凸轮所转过的角度φ； （4）由E点接触到F点接触从动件的位 移S；(5）找出最大αmax的位置。