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机械设计基础习题及答案5凸轮
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凸轮轮廓度控制技术的研究
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3秒自动关闭窗口35机械设计 第3章
凸轮机构-第2页
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35机械设计 第3章
凸轮机构-2
把从动件的行程h作为直径画半圆，将此半圆分成若干；由加速度线图可见，一般情况下，这种运动规律的从动；第三节盘形凸轮轮廓曲线的设计；根据工作要求合理地选择从动件的运动规律之后，我们；一、尖顶对心移动从动件盘形凸轮；图3-9a）所示为从动件导路通过凸轮回转中心的尖；a)b)；图3-9尖顶直动从动件盘形凸轮；度ω1顺时针回转，要求绘出此凸轮的轮廓；凸轮机构工作时凸
把从动件的行程h作为直径画半圆，将此半圆分成若干等分，如6等分得1??、2??、?、6??六点；②把凸轮运动角δt也分成相应等分，得1～6六点；③分别过1??～6??和1～6各点作水平线和铅垂线得交点1?、2?、3?、?、6?；④用光滑曲线连接1?～6?各点，即得从动件的位移线图。由加速度线图可见，一般情况下，这种运动规律的从动件在行程的始点和终点有柔性冲击；只有当加速度曲线保持连续时（如图3-8c虚线所示），这种运动规律才能避免冲击。除上述几种运动规律之外，为了使加速度曲线保持连续而避免冲击，工程上还应用正弦加速度、高次多项式等运动规律，或者将几种曲线组合起来加以应用。第三节
盘形凸轮轮廓曲线的设计根据工作要求合理地选择从动件的运动规律之后，我们可以按照结构所允许的空间和具体要求，初步确定凸轮的基圆半径rb，然后绘制凸轮的轮廓。一、尖顶对心移动从动件盘形凸轮图3-9a）所示为从动件导路通过凸轮回转中心的尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构。今已知从动件的位移线图（图3-9b）、凸轮的基圆半径rb(最小半径rmin)，凸轮以等角速 a)
尖顶直动从动件盘形凸轮度ω1顺时针回转，要求绘出此凸轮的轮廓。凸轮机构工作时凸轮是运动的，而我们绘制凸轮轮廓时，却需要凸轮与图纸相对静止，为此，我们在设计中采用“反转法”。根据相对运动原理：如果给整个机构加上绕凸轮轴心O的公共角速度-ω1，机构各构件间的相对运动不变。这样一来，凸轮不动，而从动件一方面随机架和导路以角速度-ω1绕O点转动，另一方面又在导路中移动。由于尖顶始终与凸轮轮廓相接触，所以反转后尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓。【实训例3-3】凸轮轮廓可按如下步骤作图求得（图3-9）：①以O点为圆心、rb为半径作基圆。②任取始点A0，自OA0开始沿ω1的相反方向取角度δt、δh、δs'，并将δt和δh各分成若干等分，如4等分，得A'1、A'2、?、A'7和A8点。③以O为始点分别过A'1、A'2、A'3、?、A'7各点作射线。④在位移线图上量取各个位移量，并在相应的射线上截取A1 A'1=11＇、A2 A'2= 22＇、?、A7 A'7=33＇、得反转后尖顶的一系列位置A1、A2、?、A8。⑤将A0、A1、A2、?、A3各点连成光滑的曲线，便得到所要求的凸轮轮廓。 图3-10
滚子直动从动件盘形凸轮
图3-11 平底从动件盘形凸轮二、滚子直动从动件盘形凸轮把尖顶从动件改为滚子从动件时，其凸轮轮廓设计方法如图3-10所示。首先，把滚子中心看作尖顶从动件的尖顶，按照上面的方法求出一条轮廓曲线β0；然后以β0 上各点为中心，以滚子半径为半径，画一系列圆；最后作这些圆的包络线β，它便是使用滚子从动件时凸轮的实际轮廓，而β0 称为凸轮的理论轮廓。由作图过程可知，滚子从动件凸轮基圆半径rb应在理论轮廓上度量。平底从动件的凸轮轮廓的绘制方法与上述相似。如图3-11所示，将平底与导路中心线的交点A0视为尖顶从动件的尖顶，按照尖顶从动件凸轮轮廓绘制的方法，求出理论轮廓上一系列点A1、A2、A3?，其次，过这些点画出各个 图3-12
偏置从动件盘形凸轮位置的平底A1B1、A2B2、A3B3?，然后作这些平底的包络线，便得到凸轮的实际轮廓曲线。图中位置1、6分别是平底与凸轮轮廓相切点与导路中心的距离的左最远位置和右最远位置。为了保证平底始终与轮廓接触，平底左侧长度应大于m，右侧长度应大于l。三、偏置从动件盘形凸轮当凸轮机构的构造不允许从动件轴线通过凸轮轴心时，或者为了获得较小的机构尺寸，机械中有时采用偏置从动件盘形凸轮机构。此外，若为平底从动件时，采用偏置的方法还可使从动件得到微小的转动，以减少平底与凸轮间的摩擦。如图3-12所示，从动件导路的轴线与凸轮轴心O的距离称为偏距e。从动件在反转运动中依次占据的位置，不再是由凸轮回转轴心O作出的径向线，而是始终与O保持一偏距e的直线。因此，若以凸轮回转中心O为圆心，以偏距e为半径作圆称为偏距圆，则从动件在反转运动中依次占据的位置必然都是偏距圆的切线（图中B1A1、B2A2、B3A3?），从动件的位移（A1 A'1、A2 A'2?）也应沿这些切线量取，这是与对心移动从动件不同的地方。因其余的作图步骤与尖顶对心移动从动件凸轮轮廓线的作法相同，此处不再重复。第四节
凸轮机构基本尺寸的确定一、滚子半径的选择从减少凸轮与滚子间的接触应力来看，滚子半径越大越好；但是，必须注意，滚子半径增大后对凸轮实际轮廓曲线有很大影响。如图3-13所示，设理论轮廓外凸部分的最 图3-13
滚子半径的选择小曲率半径为?min，滚子半径为rT，则相应位置实际轮廓的曲率半径为??=ρmin－rT。当ρ当ρmin&rT时（图3-13a），ρ' & 0，实际轮廓为一平滑曲线。min=rT时（图3-13b），ρ' = 0，在凸轮实际轮廓曲线上产生了尖点，这种尖点极易磨损，磨损后就会改变原定的运动规律。当ρmin&rT时（图3-13c），ρ' & 0，实际轮廓曲线发生相交，图中阴影部分的轮廓曲线在实际加工时将被切去，使这一部分运动规律无法实现。为了使凸轮轮廓在任何位置既不变尖更不相交，滚子半径必须小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径ρmin 图3-14凸轮机构的压力角min,若ρmin过小使（理论轮廓内凹部分对滚子半径的选择没有影响）。通常取rT ≤0.8ρ凸轮轮廓曲线。二、压力角的校核 滚子半径太小，导至不能满足安装和强度要求，则应把凸轮基圆半径rb加大，重新设计凸轮机构也和连杆机构一样，从动件运动方向和接触轮廓法线方向之间所夹的锐角称为压力角。图3-14所示为尖顶直动从动件凸轮机构。当不考虑摩擦时，凸轮给从动件的作用力R是沿法线方向的，从动件运动方向与R方向之间所夹的锐角?即压力角。R可分解为沿从动件运动方向的轴向分力R′和与之垂直的侧向分力R″，且R??=R?tgα当驱动从动件运动的分力R?一定时，压力角?越大，则侧向分力R??越大，机构的效率越低。当?增大到一定程度，使R??所引起的摩擦阻力大于轴向分力R?时，无论凸轮加给从动件的作用力多大，从动件都不能运动，这种现象称为自锁。由以上分析可以看出，为了保证凸轮机构正常工作并具有一定的传动效率，必须对压力角加以限制。凸轮轮廓曲线上各点的压力角是变化的，在设计时应使最大压力角不超过许用值。通常对直动从动件凸轮机构取许用压力角[?]=30°，对摆动从动件凸轮机构建议取[?]=45°。常见的依靠外力维持接触的凸轮机构，其从动件是在弹簧或重力作用下返回的，回程不会出现自锁。因此，对于这类凸轮机构通常只须对推程的压力角进行校核。在设计凸轮机构时，通常是首先根据结构需要初步选定基圆半径，然后用图解法或解析法设计凸轮轮廓。为确保运动性能，必须对轮廓各处的压力角进行校核，检验最大压力角是否在许用范围之内。用图解法检验时，可在凸轮理论轮廓曲线比较陡的地方取若干点（如图3-15中的B1、B2等点），作出过这些点的法线和从动件B点的运动方向线，求出它们之间所夹的锐角?1、?2、?。若其中最大值超过许用压力角，则应考虑修改设计，可采用加大凸轮基圆半径或将对心凸轮机构改为偏置凸轮机构的方法。三、基圆半径的选择设计凸轮轮廓时，首先应确定凸轮的基圆半径rb。由前述可知：基圆半径rb的大小，不但直接影响凸轮的结构尺寸，而且还影响到从动件的运动是否“失真”和凸轮机构的传力性能。因此，对凸轮基圆的选取必须给予足够重视。目前，凸轮基圆半径的选取常用如下两种方法：（一）根据凸轮的结构确定rb当凸轮与轴做成一体（凸轮轴）时： 图3-15
检验最在压力角rb=r+rr+2~5mm
（3-9）当凸轮装在轴上时：rb= (1.5~1.7)r +rr+2~5mm
（3-10）式中：r为凸轮轴的半径（mm）；rT为从动件滚子的半径(mm)。若凸轮机构为非滚子从动件，在计算基圆半径时，式(3-9)和式(3-10)中的rT可不计。（二）根据?max≤ [?]确定基圆最小半径rbmin图3-16所示为工程上常用的诺模图,图中上半圆的标尺代表凸轮转角δ0，下半圆的标尺为最大压力角?max，直径的标尺代表从动件规律的h/rb的值（h为从动件的行程，rb为基圆半径）。下面举例说明该图的使用方法。【例3-4】
设计一对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构，已知凸轮的推程运动角为δt =175°，从动件在推程中按等加速和等减速规律运动，行程h=18mm，最大压力角?max=16°。试确定凸轮的基圆半径rb。解：1）按已知条件将位于圆周上的标尺为δ0=175°、?max=16°的两点，以直线相连（如图3-16中虚线所示）2）由虚线与直径上等加速和等减速运动规律的标尺的交点得：h/rb= 0.63）计算最小基圆半径得rbmin=h/0.6=18/0.6mm=30mm4）基圆半径 rb可按 rb≥rbmin选取。图3-16
求凸轮基圆半径的诺模图 习题三3-1
图示3-17为一偏置直动从动件盘形凸轮机构。已知AB段为凸轮的推程廓线，试在图上标注推程运动角δt。3-2
图示3-18为一个偏置直动从动件盘形凸轮机构。已知凸轮为一以O为中心的圆盘，问轮廓上D点与尖顶接触时其压力角为若干？试作图加以表示。 图3-17
图 3-18包含各类专业文献、外语学习资料、专业论文、文学作品欣赏、各类资格考试、行业资料、高等教育、生活休闲娱乐、35机械设计 第3章
凸轮机构等内容。　
　机械设计基础第三章凸轮机构 隐藏&& 学习要点: 1.了解凸轮机构的应用和分类; 2.熟悉从动件常用的运动规律 ; 3.掌握图解法设计盘形凸轮轮廓曲线 ; 4.掌握凸轮... 　第3章凸轮机构 机械设计基础课件机械设计基础课件隐藏&& 第三章凸轮机构的组成。 §3-1 凸轮机构的组成。一、组成 凸轮(原动件) 由 从动件(推杆) 机架 二 、... 　第4章齿轮机构 66页 1财富值 凸轮机构的应用和分类 21页 免费 凸轮机构课件 16页 1财富值 机械设计 第3章 凸轮机构 11页 免费 机械设计基础课件 16页 1财富... 　凸轮机构习题解答 5页 1下载券 机械设计 第3章 凸轮机... 11页 免费 机械...《机械原理》习题解答凸轮机构:习题 1 1.凸轮的基圆半径是从 凸轮转动中心 到... 　《机械设计基础》试题库_凸轮机构_工学_高等教育_教育专区。《机械设计基础》 试题库第3 章 凸轮机构习题与参考答案一、单项选择题(从给出的 A、B、C、D 中选... 　机械设计 第3章 凸轮机构 11页 免费 第4章 凸轮机构 28页 免费 凸轮机构及...219 第 12 章 凸轮机构本章介绍凸轮机构的类型、特点、应用及盘形凸轮的设计... 　机械设计 第3章 凸轮机... 11页 免费 机械设计凸轮机构 21页 1下载券 【机械...机械原理课程设计任务书(九)姓名 张晓光 专业 液压传动与控制 班级 液压 09-... 　第2章_机构的结构分析 第3章_平面机构的运动分... 第6章_机械的平衡 第8...凸轮(cam)机构及其设计 机构及其设计 第九章 凸轮 机构教学目的: 教学目的: (... 　第5章 2.动力特性: 刚性冲击,柔性冲击 凸轮机构 1.从动件的运动规律: 等速,等加速等减速,余弦加速度,正弦加速度 3.设计原理: 反转法,比例尺,等分基圆,偏置...实验(二) 凸轮轮廓检测
实验(二) 凸轮轮廓检测
　　一、实验目的
　　1. 了解凸轮轮廓检测原理和基本方法；
　　2. 比较不同型式从动杆对位移的影响；
　　3. 比较偏距及滚子半径对位移的影响。
　　二、实验设备和工具
　　l. 凸轮轮廊线检测实验仪；
　　2. 0-30毫米的百分表；
　　3．被检测的凸轮轴试件以及尖顶、滚子和平底从动杆；
　　4．自备记录纸和常用文具。
　　三、实验原理与步骤
　　凸轮轮廓线的检测方法一般分为两类：一是检测出凸轮廓线的极坐标；二是检测出凸轮廓线所决定的从动杆位移曲线图。图2-1是凸轮廓线检测仪的示意图，可测出直动从动杆盘状凸轮机构的位移。本实验所要检测的项目有：
　　A．检测滚子半径rr=0,偏距e=O的对心直动尖顶从动杆盘状凸轮机构的位移；
　　B．检测rr=10mm、e=O的对心直动滚子从动杆盘状凸轮机构的位移；
　　C. 检测rr=10mm、e=＋5mm的偏置直动滚子从动杆盘状凸轮机构的位移；
　　D. 检测rr=∞、e=O的对心直动平底从动杆盘状凸轮机构的位移。
　　1．松开手柄15，转动丝杆14，使顶针16伸缩，将被检测凸轮1安袋在分度头主轴7与顶针16上，然后进行校正，使凸轮轴线与分度头主轴线重合。
　　2. 将百分表21装夹在支架17的升降螺母20的侧孔内，锁紧手轮22。然后转动纵向丝秆12，使支架17左右移动，从而使从动秆23(即百分表测量杆)移动到凸轮的正上方，松开手柄19，慢慢转动螺母18，使从动杆23轻触凸轮廓面，然后锁紧手柄19。然后再转动横向丝杆10，使支架17前后移动，按实验要求调节从动杆23的偏距e（其数值可从横向座左测面的标尺上读出）,并调整好从动杆与凸轮的相对位置。
　　3. 松开分度头的固紧手柄3，拉起定位销6，慢慢正反转动分度手柄2，使凸轮1随分度头的主轴7转动。找正测量凸轮廓线的升始位置（凸轮上有标记），插下定位销6，转动百分表21的刻度盘使其指针置于0，并对应记录凸轮转角φ=0&，从动杆位移S=0。
　　4．凸轮的分度采用简单分度法，分度头4内的蜗轮蜗杆传动比为1:40,设凸轮所需的等分数为z,
如果利用分度盘上的54孔圈来分度，则可以计算出凸轮每转过10&（即36等分）时手柄2所转过的孔数为60孔（一圈加6个孔）。具体做法是：由定位销6开始,逆时针数60个孔，顺将定位仪5拔到第60个孔，然后拉起定位销6，逆钟方向转动分度手柄2，定位销6随同转动插入第60个孔中，然后从百分表21读出从动杆的位移量(百分表每小格刻度值为0.01mm)。并对应记录φ与S值。如此重复，直到凸轮转回到起始位置，就可测得36对φ与S的对应值。
　　5. 根据实验项且A～D，重复实验步骤l～4，则先后测得其余三组凸轮机构的φ与S值(并将实验数据填入表2－1中)。
实验报告（二）
实验名称 实验日期
班 级 姓 名
指导老师 成 绩
一、 根据实验数据，画出从动杆的位移图， s(mm)
二、画出凸轮实际轮廓线的极坐标图（凸轮基圆半径
三、思考题
　　1． 同一凸轮和滚子，对心和偏心从动杆的位移是否相同？为什么？
　　2． 同一凸轮，不同滚子半径的从动杆位移是否相同？为什么？
　　3． 同一凸轮，当从动杆端部型式不同时，其从动杆位移是否相同？为什么？
四、心得与建议
（rr=0、e=0）
从动杆位移s（mm）
B（rr=10、e=0）
从动杆位移s（mm）
C（rr=10、e=＋5）
从动杆位移s（mm）
D（rr=∞、e=0）
从动杆位移s（mm)对心直动尖顶推杆凸轮机构中,已知凸轮的基圆半径r0,角速度ω和推杆的运动规律,设计..
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