机械原理与机械设计课后作业参考答案 - 第3章 凸轮机构
机械原理凸轮机构习题与答案（五篇材料）
机械原理凸轮机构习题与答案（五篇材料）第一篇：机械原理凸轮机构习题与答案解：曲柄的存在的必要条件是1）最短杆与追长杆的杆长之和应小于或等于其余两杆的长度之和；2)连架杆与机架必有最短杆1）.杆件1为曲柄2）.在各杆长度不变的情况下，选取c杆做为机架就可以实现双摇杆机构试以作图法设计一偏置尖底推杆盘形凸轮的轮廓曲线。
已知凸轮以等角速度顺时针回转，正偏距e=10,基园半径r0=30mm.推杆运动规律为：凸轮转角δ=0~150时，推杆00.凸轮转角δ=180~300时推杆等速上升16mm;.凸轮转角δ=150~180时推杆远休；等加速回程16mm;.凸轮转角δ=300~360时推杆近休。
解：解题步骤1）首先绘制位移S与转角δ的关系曲线S-δ曲线。
2）根据S-δ曲线、凸轮基园半径和正偏距，绘制凸轮的轮廓曲线。
000000凸轮仅用了0度，90度，150度，180度，300度几个点绘制轮廓曲线，同学们绘制时英多用些点（一般取12个点，再勾画轮廓曲线）第二篇：机械原理_凸轮机构设计机械原理课程设计——凸轮机构设计（一）目录 (1)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿（一）、题目及原始数据 (2)（二）、推杆运动规律及凸轮廓线方程 (3)（三）、（四）、（五）、（六）、（七）、（八）、计算程序方框图..........................5 计算源程序..............................6 程序计算结果及分析......................10 凸轮机构图..............................15 心得体会................................16 参考书. (16)（一）、题目及原始数据试用计算机辅助设计完成偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构的设计，凸轮以1rad/s的角速度沿逆时针方向转动。
要求：（1）、推程运动规律为等加速等减速运动，回程运动规律为五次多项式运动规律；（2）、打印出原始数据；（3）、打印出理论轮廓和实际轮廓的坐标值；（4）、打印出推程和回程的最大压力角，以及出现最大压力角时凸轮的相应转角；（5）、打印出凸轮实际轮廓曲线的最小曲率半径，以及相应的凸轮转角；（6）、打印出凸轮运动的位移；（7）、打印最后所确定的凸轮的基圆半径。
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。
机械原理习题解答(第1-3章)
vB
+
vC2B
=
vC3
+
vC2C3
方向
？ ？
ω1lAB
？
BC
AB
0
? ∥BC
b
C(C2,C3,C4)
p
C3
C2
d
e
再根据速度影像原理，作△bde ∽ △ BDE 求得d及e，由图可得
b
vD v pd 0.23m / s
C(C2,C3,C4)
p' C '
（3）加速度分析
' C2
3
答：（1）机构所有的瞬心数：K=（N-1）/2=6(6-1)/2=15。 （2）求出如下三个瞬心P16，P36，P13，如下图所示。
P23 K（P13） P36
P12 P16
1 / 3 P P / P P 36 13 16 13
3-11 速度多边形和加速度多边形有哪些特性？试标出图 中VAB、VBC、VCA及VA、VB、VC的方向？ 答：速度多边形具有以下特点： （1）作图起点p称为速度多边形的极点p，它代表机构中速 度为零的点。 （2）在速度多边形中，连接p点和任一点的矢量代表该点 在机构图中同名点的绝对速度，其指向是从p点指向该点。
答：速度瞬心是互作平面相对运动的两构件上瞬时相对速 度为零的重合点，也就是具有同一瞬时绝对速度的重合点 (即瞬时绝对速度速度相等的重合点)，简称瞬心。若瞬心 处的绝对速度为零，则该瞬心称为绝对瞬心，否则称为相 对瞬心。 3-2 何为三心定理？何种情况下的瞬心需用三心定理来确 定？ 答： 三心定理是指三个彼此作平面平行运动的构件的三 个瞬心必位于同一直线上。 对于不通过运动副直接相连的两构件间的瞬心位置，需用 三心定理来确定。
孙桓《机械原理》笔记和课后习题(含考研真题)详解(凸轮机构及其设计)【圣才出品】
第9章凸轮机构及其设计9.1 复习笔记一、凸轮机构的应用及分类1．凸轮机构的应用（1）相关概念①凸轮a．定义凸轮是指一个具有曲线轮廓或凹槽的构件；b．运动形式凸轮通常为主动件作等速转动，也有作往复摆动或移动的。
②推杆被凸轮直接推动的构件称为推杆，常为从动件。
③反凸轮机构凸轮为从动件而以推杆为主动件的机构称为反凸轮机构。
（2）凸轮机构的特点①优点a．适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就能使推杆得到各种预期的运动规律；b．响应快速，机构简单紧凑。
②缺点a．凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损；b．凸轮制造较困难。
（3）凸轮机构的应用发展①提出了许多适于在高速条件下采用的推杆运动规律以及一些新型凸轮机构；②凸轮机构的计算机辅助设计和制造、反求设计已获得普遍地应用，提高了设计和加工的速度及质量。
2．凸轮机构的分类（1）按凸轮的形状分①盘形凸轮a．具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转；b．作往复直线移动的盘形凸轮，称为移动凸轮。
②圆柱凸轮a．在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件；b．是一种空间凸轮机构，可认为是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。
（2）按推杆的形状分①尖顶推杆a．构造最简单，易磨损；b．只适用于作用力不大和速度较低的场合。
②滚子推杆a．磨损较小，可用来传递较大的动力；b．滚子常采用特制结构的球轴承或滚子轴承。
③平底推杆a．凸轮与平底的接触面间易形成油膜，润滑较好；b．常用于高速传动中。
（3）按推杆的运动形式分①作往复直线运动的直动推杆若轴线通过凸轮的回转轴心，则称为对心直动推杆，否则称为偏置直动推杆。
②作往复摆动的摆动推杆（4）根据凸轮与推杆保持接触的方法不同分①力封闭凸轮机构利用推杆的重力、弹簧力来使推杆与凸轮保持接触；②几何封闭的凸轮机构利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆保持接触。
二、推杆的运动规律1．研究推杆运动的意义（1）根据工作要求选定合适的凸轮机构的形式、推杆的运动规律和有关的基本尺寸；（2）根据选定的推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线；（3）推杆运动的选择，关系到凸轮机构的工作质量。
机械原理与机械设计课后作业参考答案 - 第3章 凸轮机构
第三章凸轮机构及其设计3 - 1 判断题(正确的在其题号后括号内打√，否则打×)（1）为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹。
( )（2）若凸轮机构的压力角过大，可用增大基圆半径来解决。
( )（3）从动件作等速运动的凸轮机构有柔性冲击。
( )（4）凸轮的基圆一般是指以理论轮廓上最小向径所作的圆。
( )（5）滚子从动件盘形凸轮的理论轮廓是滚子中心的轨迹。
( )解答：（1）√（2）√（3）×（4）√（5）√3 - 2 填空题（1）对于外凸凸轮，为了保证有正常的实际轮廓，其滚子半径应理论轮廓的最小曲率半径。
（2）滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径是从到的最短距离。
（3）在凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动时，有冲击。
（4）绘制凸轮轮廓曲线时，常采用法，其原理是假设给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角速度ω的公共角速度，使凸轮相对固定。
（5）直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角为，其基圆半径应按条件确定。
解答：（1）小于（2）凸轮回转中心到凸轮理论轮廓（3）柔性冲击（4）反转法相反的（5）0 按全部廓线外凸的条件设计基圆半径3 - 3 简答题（1）凸轮机构中，常用的从动件运动规律有哪几种？各用于什么场合？解答：1）等速运动规律刚性冲击（硬冲）低速轻载2）等加速、等减速运动规律柔性冲击中低速轻载3）简谐（余弦）运动规律柔性冲击中低速中载4）正弦加速度运动规律无冲击中高速轻载5）3-4-5多项式运动规律无冲击中高速中载（2）何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮基圆半径r0有何关系？压力角的大小对凸轮的传动有何影响？解答：在不计摩擦时，凸轮作用在从动件上推力作用线与从动件受力点的绝对速度方向所夹锐角称为压力角，称为凸轮机构的压力角。
基圆半径愈大，机构压力角愈小，但机构愈不紧凑；基圆半径愈小，机构压力角愈大，机构易自锁，效率低，但机构紧凑。
（3）滚子从动件盘形凸轮机构与尖底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线是否相同？为什么？解答：不同。
机械原理第2、3、4、6章课后答案西北工业大学(第七版)
第二章 机构的结构分析题2-11 图a 所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴A 连续回转；而固装在轴A 上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构使冲头4上下运动，以达到冲压的目的。
试绘出其机构运动简图（各尺寸由图上量取），分析是否能实现设计意图，并提出修改方案。
解：1)取比例尺,绘制机构运动简图。
(图2-11a)2)要分析是否能实现设计意图,首先要计算机构的自由度。
尽管此机构有4个活动件，但齿轮1和凸轮2是固装在轴A 上，只能作为一个活动件，故 3=n 3=l p 1=h p01423323=-⨯-⨯=--=h l p p n F原动件数不等于自由度数，此简易冲床不能运动，即不能实现设计意图。
分析：因构件3、4与机架5和运动副B 、C 、D 组成不能运动的刚性桁架。
故需增加构件的自由度。
3)提出修改方案：可以在机构的适当位置增加一个活动构件和一个低副，或用一个高副来代替一个低副。
(1) 在构件3、4之间加一连杆及一个转动副(图2-11b)。
(2) 在构件3、4之间加一滑块及一个移动副(图2-11c)。
(3) 在构件3、4之间加一滚子(局部自由度)及一个平面高副(图2-11d)。
题2-11讨论：增加机构自由度的方法一般是在适当位置上添加一个构件（相当于增加3个自由度）和1个低副（相当于引入2个约束），如图2-1（b ）（c ）所示，这样就相当于给机构增加了一个自由度。
用一个高副代替一个低副也可以增加机构自由度，如图2-1（d ）所示。
题2-12 图a 所示为一小型压力机。
图上，齿轮1与偏心轮1’为同一构件，绕固定轴心O 连续转动。
在齿轮5上开有凸轮轮凹槽，摆杆4上的滚子6嵌在凹槽中，从而使摆杆4绕C 轴上下摆动。
同时，又通过偏心轮1’、连杆2、滑杆3使C 轴上下移动。
最后通过在摆杆4的叉槽中的滑块7和铰链G 使冲头8实现冲压运动。
试绘制其机构运动简图，并计算自由度。
机械原理 第3章 凸轮机构
2
26
§3.3 凸轮轮廓曲线的设计 一、凸轮轮廓曲线设计是根据凸轮参数如 基圆半径、推程和推程运动角、回程及回程 运动角、远、近休止角、偏距等参数，用反 转法设计凸轮轮廓曲线。
27
二、1-对心反转图解法设计凸轮廓线，见下图：
28
29
2-偏心反转 图解法设计凸轮轮廓
主要介绍已知从动件运动规律线图设计凸轮轮廓。 一、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制 分别介绍以下两种类型。 1、偏置尖顶直动从动件盘形凸轮 已知从动件位移线图如图3-8 (b)所示，基圆半径 r0，凸轮行程h，推程运动角Φ=1800，休止角 Φs=300，回程角Φ'=900，按图示画出凸轮轮廓线。 作图步骤按反转法如下： 1）将Φ、Φ'各平为4等份，如图(b)中1-1';...8-8'。 并以偏距e和r0画圆，如图（a）所示。基圆与导 路的交点B0（C0）即为从动件的起始点。 2）以OC0为起点，在基圆上平分Φ=180和Φ'=90 分别得C1、C2、C3、和C6、C7、C8各点，并过 C0、C1 . . . 各点向偏距圆作切线，这些切线就是 反转法导路在此点的位置。 3）在各对应的切线上，取C1B1=11' ；C2B2=22' ....得从动件尖顶位置B1、B2、B3... 4）将B0、B1、B2…连接成光滑的曲线就是凸轮 轮廓线（注意：B4、B5是圆弧，B9、B0之间是基 圆） 最后画出图纸进行加工。 30 当e=0时，各切线变成通过O点的射线。
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一、从动件的运动规律的描述与术语
从动杆位移线图的作图方法及基本名词术语
首先应确认，从动件的运 动规律是由主动件凸轮的轮 廓形状决定的。在图 3-5 中， 回转中心 O 到半径最小点 A 的 K' 圆叫基圆。图 3-5 中凸轮的轮 ϕk 廓规律是，弧 AB 间的半径逐 渐变大，对应的圆心角为 ϕ； 弧 BC 间半径保持不变，对应 K ϕk 的圆心角为 ϕ s ；弧 CD 间半径 逐步变小到基圆半径，对应 的圆心角为 ϕ ' ；弧 DA 间半径 保持基圆半径不变，对应的 圆心角为ϕs'。现凸轮以ω速度 顺时针转动，以 φ=ωt 为横坐 标，从动杆的移动 S为纵坐标， 则从动杆的移动曲线展开图 图3-12：凸轮轮廓与从动件位移线图 如（b）所示。其中： h--升程；ϕ--推程运动角；ϕs--远休止角； ϕ‘--回程运动角；ϕ's--近休止角。这 些角度总和为360˚。从图中可知，当凸轮从A点转过ϕk角到K点时，从动杆升高 到K’点；当凸轮从A点转过ϕ角度，从动杆升高了h到B点。其他各点作图方法 11 一样，然后将各点连成光滑的曲线，就是从杆的位移线图(b).
机械原理与机械设计-上册-范元勋-课后答案
2-10
V B1lA方 B A 向 B
VF1 VF3 VD VC
VCVDVCD VBVCB
VB VC
P→d ⊥CD P→b ⊥CB
VF3 VF1VF3F1
⊥FE ⊥FA ∥AF
pd v ? 1 lAB
?
VCvp c0.4m 5s4 V lC CD D8.7rads，
? 1 lAF ? 根据速度 影像法求 V D
0 . 2 m s 向上 当 45 时
V 2 V 1 1 l OA cos 45 10 0 . 02 cos 45
0 . 14 m s 逆 当 90 时
V2 V1 0
P23C
B
P13 A
ω1 P12
解：根据三心定 P12理求得
则在 P12处V1 V2 l1 A1P2 100.0250.25ms
pb bc2
c3c2
式中VC3 0
作速度多边形pbc2,然后按速度影象法，作Δbec2∽ΔBEC得 e点，再从e点作ed⊥bc2得d点，则 VE=(pe)μv=26×0.0067=0.1742m/s指向如图。 VD=(pd)μv=34×0.0067=0.2278m/s指向如图
确定 3
3
2
VC 2 B lC 2 B
//导路 ⊥AB ⊥导路
？
1 lAB
？
aB3aB2arB3B2
//导路 B→A ⊥导路
？ 12 lAB ？
a B 2 220 lA B 4 0 0 .0 0 5 2m 0 s2
作加速度多边形：
VB21lAB 2 00.05 1ms 取 v作速度 V 多 B3 边 vp形 3b0.72
aB3 a b3' 14ms
机械原理作业答案(含相对运动图解法)
F
E D
A
C B 图7
以 EF 为原动件时，其基本杆组及驱动杆组如图 8 所示，为 II 级机构。
E
C
B
D
F
A 图8
16c 以 AB 为原动件和以 EF 为原动件时，均为 II 级机构，其基本杆组及驱动杆组分别如图 9、图
10 所示。
B
E
C
C
F
A
D
图9
B
D
C
C A
F E
图 10
16d 除去机构中局部自由度，高副低代后的机构示意图和其基本杆组及驱动杆组如图 11 所示，II 级 机构。
当 AB 为最长杆时，有 lAB+lAD>lBC+lCD，即 lAB+30>50+35，得到 lAB>55 mm；由于 AB 杆的最大长度不
能大于其余三杆长度之和，即 lAB< lBC+lCD+lAD=50+35=30=115 mm，得到 55 mm< lAB<115 mm。
综合以上分析，得到 AB 杆的取值为：15 mm<lAB<45 mm 或 55 mm< lAB<115 mm
图9
2.20 习题
2.21 习题
221 解 设计步骤为（参见图 11）： 1）=180(K1)/(K+1)=180(1.51)/(1.5+1)=36 2）选择长度比例尺l，根据已知条件，作出机架 AD 和摇杆的一个极限位置 DC1，并以 D 为圆心， CD1 为半径画圆弧。连接 AC1；代表摇杆的一个极限位置； 3）根据极位夹角定义，作与 AC1 夹角为 的射线 AC，其与圆弧分别交于 C2 和 C2，则 DC2 和 DC2 均可作为摇杆 CD 的两个极限位置。 4）若将 AC2 视为连杆与曲柄拉伸共线位置，AC1 视为连杆与曲柄重叠共线位置，则 lAB=0.5l(AC2AC1)49.3 mm，lBC=0.5l(AC2+AC1)120 mm 若将 AC1 视为连杆与曲柄拉伸共线位置，AC2 视为连杆与曲柄重叠共线位置，则
机械原理及设计思考题练习题 (2)
第3 章 凸轮设计思考题1 凸轮机构按凸轮的形状分为哪几种？2 凸轮机构按凸轮的运动形式分为哪几种？3 从动件的常用运动规律有哪几种？它们各有什么特点？4 当要求凸轮机构从动件的运动没有冲击时，可选择那些常用运动规律？5 何为凸轮机构的偏距圆？6 何为凸轮的理论轮廓？何为凸轮的实际轮廓？两者有何联系与区别？7理论轮廓相同而实际轮廓不同的两个对心移动滚子从动件盘形凸轮机构，其从动件的运动规律是否相同？8在移动滚子从动件盘形凸轮机构中，若凸轮实际轮廓保持不变，而增大或减小滚子半径，从动件的运动规律是否发生变化？9 何为凸轮机构的压力角？为减小推程压力角，可采取哪些措施？10 在移动滚子从动件盘形凸轮机构的设计中，采用偏置从动件的主要目的是什么？偏置方向应如何选取？11 在移动平底从动件盘形凸轮机构的设计中，采用偏置从动件的主要目的是什么？偏置方向应如何选取？12 在滚子型从动件盘形凸轮机构的设计中，可能会出现运动失真现象，造成这种现象的原因可能有哪些？怎么避免？习题1 在直动从动件盘形凸轮机构中，从动件动程h =50mm ，其运动规律为：凸轮回转°=Φ120，从动件推程为等加速等减速运动规律；凸轮回转°=Φ90s ，从动件远休止；凸轮继续回转°=Φ′120，从动件回程为简谐运动规律；凸轮继续回转，从动件近休止。
写出从动件各阶段的位移方程式，并画出其完整的位移线图。
2 习题图 1为一尖顶直动从动件盘形凸轮机构从动件的部分运动线图。
试根据s 、v 和a 之间的对应关系定性地补全该运动曲线，并指出该凸轮机构工作时，何处有刚性冲击？何处有柔性冲击？习题图 13 在直动从动件盘形凸轮机构中，已知从动件动程h =50mm ，凸轮推程运动角°=Φ90。
求当凸轮转速min /60r n =时，从动件分别作等速、等加速等减速、余弦加速度和正弦加速度四种常用运动规律的最大速度max v 、最大加速度max a 及所对应的凸轮转角。
上海理工大学 机械原理与机械零件 第三章 凸轮机构
s2= h(θ –cosθ ) /2
推 程 运 动 规 律 图
a2|t =0= 0 a2|t =T =0 无冲击，适用于 高速场合。
§3-3 盘形凸轮轮廓的设计
根据工作要求合理地选择从动件的运动规律, 然后 根据机构的空间要求和其它具体要求, 设计凸轮轮廓 (图解法/解析法)。 ( ) s( )
绕轴心O 顺时针转动, lOA=30 mm, 滚子半径rT=12mm, 试求：
1) 凸轮的基园半径r0；
2) 从动件的升程h ；
3) 推程运动角δt ，回程运动
角δh，远休止角δs 和近休 止角δs’ ； 4) 在图中标出B点的从动件 位移S 和压力角α 。
5/5
滚子直动从动件盘形凸轮 已知：从动件位移线图，凸
rmin 在理 论轮廓上
轮的基圆半径rmin , 凸轮角速 度ω1 , 滚子半径rT 设计说明： 1) 将滚子中心看作尖顶，然 后按尖顶推杆凸轮廓线的设 计方法确定滚子中心的轨迹, 称其为凸轮的理论廓线; 2) 以理论廓线上各点为圆心， 以滚子半径rr为半径，作一 系列圆；
摆动从动件的结构型式
习题讲解
P54~55：题3-7、3-9~11、 3-13~15
作 业
P54：题3-8、3-12
复习与练习
一、填空： 1、凸轮机构按凸轮形状可分为 、 和 。按从动件型式可分为 、 和 三种。 2、在图解法设计滚子从动件凸轮中，把滚子中心的轨 迹称为凸轮 ；为使凸轮型线在任何位 置既不变尖，更不相交，就要求滚子半径必须小于 的最小曲率半径。 3、凸轮机构中，从动件采用等加速等减速运动规律时, 将引起 冲击，采用等速运动规律时会引 起 冲击。
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
机械原理课后答案3章
3-2 在如图所示的齿轮-连杆组合机构中，试用瞬心法求齿轮1与3的传动比ω1/ω3。
顺时针）(v 1613361331361331613113P P P PP P P P P ===ωωωω3-3在如图3-32所示的四杆机构中，LAB=60mm ，LCD=90mm ，LAD=LBC=120mm ，ω2=rad/s ，试用瞬心法求：（1） 当φ=165°时，点C 的速度vc;（2） 当φ=165°时，构件3的BC 线上（或延长线上）速度最小的一点E 的位置及其速度的大小；（3） 当vC=0时，φ角之值（有两个解）。
sm EP P P v P P v s m v s rad P P P P P P P P E C C CD C P /36.0143.055.2v (rad/s 55.2158.0403.0/403.009.048.4(/48.438.21738.9710v 133133431334341424122424142441224224=⨯=======⨯=⨯==⨯====ωωωωωωωω顺时针）顺时针）3-4在如图3-33所示的凸轮机构中，已知r=50mm ，LOA=30mm ，LAC=90mm ，φ1=90°，凸轮1以角速度ω1=10rad/s 逆时针转动。
试用瞬心法求从动件的角速度ω2。
顺时针）(/79.286.12486.3410v 2312131212231221312112s rad P P P P P P P P P =⨯====ωωωω 3-5在如图3-34所示的各机构中，已知各构件的尺寸及B 点的速度vB ，试作出其如图3-34所示位置时的速度多边形。
3-6在如图3-35所示的各机构中，已知各构件的尺寸，原动件1以等角速度ω1顺时针方向转动，试以图解法求机构在如图3-35所示位置时构件3上C 点的速度及角速度。
3-8A BCDEbk ec3。
机械原理第3章 凸轮机构(第二版)
二、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分 (1) 盘形凸轮机构
盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，绕固定转轴回转。 它是凸轮的基本型式，应用最为广泛。
（2）移动凸轮机构
移动凸轮相对机架作往复直线运动。 凸轮与从动件的相对运动是平面运动，属于平面凸轮机构。
（3）圆柱凸轮机构
圆柱凸轮是一个在圆柱上开有曲线槽或是在 圆柱端面上作出曲线轮廓的构件。 凸轮与从动件的相对运动是空间运动，属于 空间凸轮机构.
凸轮廓线上任意 两条平行切线间 的距离都等于框 架内侧的宽度。
两滚子中心间 的距离始终保 持不变。
等径凸轮机构
共轭凸轮机构
两滚子中心间的距离 始终保持不变。
主凸轮推动从动件——正行程， 从凸轮推动从动件——反行程。 克服了等宽、等径凸轮的缺点， 结构复杂，制造精度要求高。
从动件的运动规律的选择受到一定的限制，当180º范围内的 凸轮廓线根据从动件运动规律确定后，其余180º内的凸轮廓 线必须符合等宽、等径原则。
2. 按从动件形状及运动形式分
（1）按从动件形状： 尖顶、滚子和平底从动件
尖顶从动件
尖端能以任意复杂的凸轮轮廓保持接触， 从而使从动件实现任意的运动规律。
但尖端处极易磨损，只适用于低速场合。
滚子从动件
凸轮与从动件之间为滚动摩擦， 因此摩擦磨损较小，可用于传递 较大的动力。
平底从动件
从动件与凸轮之间易形成油膜， 润滑状况好，受力平稳，传动效 率高，常用于高速场合。但与之 相配合的凸轮轮廓须全部外凸。
三、 凸轮机构的特点
●运动特点：连续回转 → 往复运动。 ●优点：可精确实现任意运动规律，简单紧凑。 ●缺点：高副，线接触，易磨损，传力不大。 ●应用：传力不大的场合。
西北工业大学机械原理课后答案第3章-1
第三章 平面机构的运动分析题3-3 试求图示各机构在图示位置时全部瞬心的位置(用符号P ij 直接标注在图上) 解：1P 13(P 34)13∞题3-4 在图示在齿轮-连杆机构中,试用瞬心法求齿轮1与齿轮3 的传动比w1/w3.P 13P 23P 363D 652C 4B P 16A 1P 12解：1〕计算此机构所有瞬心的数目152)1(=-=N N K2〕为求传动比31ωω需求出如下三个瞬心16P 、36P 、13P 如图3-2所示。
3〕传动比31ω计算公式为：1316133631P P P P =ωω题3-6在图a 所示的四杆机构中，l AB =60mm ，l CD =90mm ，l AD =l BC =120mm ，ω2=10rad/s ，试用瞬心法求：231） 当φ=165°时，点C 的速度Vc ；2） 当φ=165°时，构件3的BC 线上速度最小的一点E 的位置及速度的大小； 3） 当Vc=0时，φ角之值〔有两个解〕 解：1) 以选定比例尺,绘制机构运动简图。
(图3-3 ) 2〕求V C ，定出瞬心P 13的位置。
如图3-3〔a 〕s rad BP ll v l AB AB B 56.21323===μωω s m CP v l C 4.0313==ωμ 3〕定出构件3的BC 线上速度最小的点E 的位置。
因为BC 线上速度最小的点必与P 13点的距离最近，所以过P 13点引BC 线延长线的垂线交于E 点。
如图3-3〔a 〕s m EP v l E 375.0313==ωμ4〕当0=C v 时，P 13与C 点重合，即AB 与BC 共线有两个位置。
作出0=C v 的两个位置。
量得 ︒=4.261φ ︒=6.2262φ题3-12 在图示的各机构中，设已知各构件的尺寸、原动件1以等角速度ω1顺时针方向转动。
试用图解法求机构在图示位置时构件3上C 点的速度及加速度。
解：a)速度方程：32233C C C B C B C v v v v v +=+=加速度方程：r C C k C C C t B C n B C B t C nC a a a a a a a a 232323333++=++=+b) 速度方程：2323B B B B v v v +=加速度方程：r B B K B B B t B nB a a a a a 2323233++=+c) 速度方程：2323B B B B v v v +=加速度方程：r B B K B B B t B nB a a a a a 2323233++=+题3-14 在图示的摇块机构中，已知l AB =30mm ，l AC =100mm ，l BD =50mm ，l DE =40mm 。
哈工大机械原理大作业-凸轮机构设计(第3题)
哈工大机械原理大作业-凸轮机构设计(第3题)机械原理大作业二课程名称：机械原理设计题目：凸轮机构设计院系：机电学院班级：1208103完成者：xxxxxxx学号：11208103xx指导教师：林琳设计时间：2014.5.2哈尔滨工业大学凸轮机构设计一、设计题目如图所示直动从动件盘形凸轮机构，其原始参数见表，据此设计该凸轮机构。
二、凸轮推杆升程、回程运动方程及其线图1 、凸轮推杆升程运动方程(650πϕ≤≤) 升程采用正弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，650π=Φ带入正弦加速度运动规律的升程段方程式中得：ω⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=512sin 215650ϕππϕS ； ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-=512cos 1601ππωv ； ⎪⎭⎫ ⎝⎛=512sin 14421ϕπωa ； 2、凸轮推杆推程远休止角运动方程（πϕπ≤≤65） mm h s 50==；0==a v ；3、凸轮推杆回程运动方程（914πϕπ≤≤） 回程采用余弦加速度运动规律，故将已知条件mm h 50=，95'0π=Φ，6s π=Φ带入余弦加速度运动规律的回程段方程式中得：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+=)(59cos 125πϕs ； ()πϕω--=59sin451v ； ()πϕω-=59cos 81-a 21；4、凸轮推杆回程近休止角运动方程（πϕπ2914≤≤） 0===a v s ；5、凸轮推杆位移、速度、加速度线图根据以上所列的运动方程，利用matlab 绘制出位移、速度、加速度线图。
①位移线图编程如下： %用t 代替转角t=0:0.01:5*pi/6;s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5));hold onplot(t,s);t=5*pi/6:0.01:pi;s=50;hold onplot(t,s);t=pi:0.01:14*pi/9;s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));hold onplot(t,s);t=14*pi/9:0.001:2*pi;s=0;hold onplot(t,s),xlabel('φ/rad'),ylabel('s/mm');grid onhold off所得图像为：②速度线图编程如下：%用t代替转角,设凸轮转动角速度为1 t=0:0.01:5*pi/6;v=60/pi*(1-cos((12*t)/5)); hold onplot(t,v);t=5*pi/6:0.01:pi;v=0;hold onplot(t,v);t=pi:0.01:14*pi/9;v=-45*sin(9*(t-pi)/5);hold onplot(t,v);t=14*pi/9:0.01:2*pi;v=0;hold onplot(t,v),xlabel('φ(rad)'),ylabel('v(mm/s)');grid onhold off所得图像为：③加速度线图利用matlab编程如下：%用t代替转角,设凸轮转动角速度为1t=0:0.01:5*pi/6;a=144/pi*sin(12*t/5);hold onplot(t,a);t=5*pi/6:0.01:pi;a=0;hold onplot(t,a);t=pi:0.01:14*pi/9;a=-81*cos(9*(t-pi)/5);hold onplot(t,a);t=14*pi/9:0.01:2*pi;a=0;hold onplot(t,a),xlabel('φ(rad)'),ylabel('a(mm/s^2)');grid onhold off所得图形：三、绘制s d ds -ϕ线图 根据运动方程求得：()⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧≤≤≤≤-≤≤≤≤--=πϕππϕππϕπϕππϕπππϕ2914.0914,59sin 4565,0650),512cos 6060(d ds 利用matlab 编程：%用t 代替φ,a 代替ds/d φ,t=0:0.01:5*pi/6;a=-(60/pi-60/pi*cos(12*t/5));s=50*((6*t)/(5*pi)-1/(2*pi)*sin(12*t/5));hold onplot(a,s);t=5*pi/6:0.01:pi;a=0;s=50;hold onplot(a,s);t=pi:0.01:14*pi/9;a=45*sin(9*(t-pi)/5);s=25*(1+cos(9*(t-pi)/5));hold onplot(a,s);t=14*pi/9:0.01:2*pi;a=0;s=0;hold onplot(a,s),title('ds/dφ-s'),xlabel('ds/dφ(mm/rad)'),ylabel('s(mm)');grid onhold off得s d ds -ϕ图：凸轮压力角的正切值ss e d ds +-=0/tan ϕα，左侧为升程，作与s 轴夹6π角等于升程许用压力角的切界线tt d D ，则在直线上或其左下方取凸轮轴心时，可使[]αα≤，同理右侧回程，作与s 轴夹角等于回程许用压力角3π的切界线''t td D ，则在直线上或其右下方取凸轮轴心时，可使[]αα≤。
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第三章凸轮机构及其设计
3 - 1 判断题 (正确的在其题号后括号内打√，否则打×)
（1）为了避免从动件运动失真，平底从动件凸轮轮廓不能内凹。
( )
（2）若凸轮机构的压力角过大，可用增大基圆半径来解决。
( )
（3）从动件作等速运动的凸轮机构有柔性冲击。
( )
（4）凸轮的基圆一般是指以理论轮廓上最小向径所作的圆。
( )
（5）滚子从动件盘形凸轮的理论轮廓是滚子中心的轨迹。
( )
解答：
（1）√（2）√（3）×（4）√（5）√
3 - 2 填空题
（1）对于外凸凸轮，为了保证有正常的实际轮廓，其滚子半径应理论轮廓的最小曲率半径。
（2）滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径是从到的最短距离。
（3）在凸轮机构中，从动件按等加速等减速运动规律运动时，有冲击。
（4）绘制凸轮轮廓曲线时，常采用法，其原理是假设给整个凸轮机构加上一个与凸轮转动角速度ω的公共角速度，使凸轮相对固定。
（5）直动平底从动件盘形凸轮机构的压力角为，其基圆半径应按条件确定。
解答：
（1）小于
（2）凸轮回转中心到凸轮理论轮廓
（3）柔性冲击
（4）反转法相反的
（5）0 按全部廓线外凸的条件设计基圆半径
3 - 3 简答题
（1）凸轮机构中，常用的从动件运动规律有哪几种？各用于什么场合？
解答：
1）等速运动规律刚性冲击（硬冲）低速轻载
2）等加速、等减速运动规律柔性冲击中低速轻载
3）简谐（余弦）运动规律柔性冲击中低速中载
4）正弦加速度运动规律无冲击中高速轻载
5）3-4-5多项式运动规律无冲击中高速中载
（2）何谓凸轮机构的压力角？压力角的大小与凸轮基圆半径r0有何关系？压力角的大小对凸轮的传动有何影响？
解答：
在不计摩擦时，凸轮作用在从动件上推力作用线与从动件受力点的绝对速度方向所夹锐角称为压力角，称为凸轮机构的压力角。
基圆半径愈大，机构压力角愈小，但机构愈不紧凑；基圆半径愈小，机构压力角愈大，机构易自锁，效率低，但机构紧凑。
（3）滚子从动件盘形凸轮机构与尖底从动件盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线是否相同？为什么？解答：
不同。
滚子中心运动轨迹就是尖端从动件的运动轨迹，其凸轮实际轮廓曲线为滚子的内包络线。
3 - 7 图示的凸轮为偏心圆盘（μl=0.002m/mm）。
圆心为O，半径R=30mm，
偏心距L OA=10mm，滚子半径r r=10mm，偏距e=10mm。
试求（均在图上标出）：
（1）推杆的行程h和凸轮的基圆半径r0；
（2）推程运动角Φ、远休止角Фs、回程运动角Φ´和近休止角Фs´；
（3）最大压力角αmax及发生位置；
（4）从B点接触到C点接触凸轮所转动的角度φ0和推杆的位移s；
（5）C点接触时凸轮机构的压力角αc。
解：
取尺寸比例尺μl=0.002m/mm作图，得
（1）推杆的行程h=20.5mm，基圆半径r0=30mm；
（2）推程运动角Φ=187°，回程运动角Φ´=173°，远休止角Фs=0°，
近休止角Фs´=0°；
（3）当滚子与凸轮廓线在D点接触时压力角最大，其值为αmax=30°；
（4）从接触点B到接触点C凸轮所转过的角度为φ0=313°，推杆的位移为s=17mm；
（5）在C点接触时凸轮机构的压力角为αc=2°。
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