凸輪機(jī)構(gòu) 習(xí)題答案

3-1 什么樣的構(gòu)件叫凸輪？什么樣的機(jī)構(gòu)是凸輪機(jī)構(gòu)？凸輪機(jī)構(gòu)的功用是什么？答：凸輪是一個(gè)具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件。 凸輪機(jī)構(gòu)一般是由凸輪，從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)。凸輪通常作連續(xù)等速轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)件根據(jù)使用要求設(shè)計(jì)使它獲得一定規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，凸輪機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)要求，廣泛用于各種自動(dòng)化和半自動(dòng)化機(jī)械裝置中。 凸輪機(jī)構(gòu)主要作用是使從動(dòng)桿按照工作要求完成各種復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，包括直線運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)、等速運(yùn)動(dòng)和不等速運(yùn)動(dòng)。3-2 滾子從動(dòng)件的滾子半徑大小對(duì)凸輪工作有什么影響？若某一凸輪機(jī)構(gòu)的滾子損壞后，是否可以任取一滾子來代替？為什么？答：對(duì)于滾子從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，滾子半徑的大小常常影響到凸輪實(shí)際輪廓曲線的形狀，設(shè)計(jì)時(shí)要選擇合適的滾子半徑，否則會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失真的情況。對(duì)于滾子從動(dòng)件的凸輪機(jī)構(gòu)，如果滾子損壞不能任取一滾子代替。因?yàn)槿绻x取滾子與原有滾子尺寸不同，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律會(huì)發(fā)生變化；如果希望從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律不變，需要選取與原有凸輪相匹配的的滾子，或者修改凸輪，即凸輪在原理論廓線不變的情況下，作其法向等距曲線并使之距離等于新滾子半徑得到新的實(shí)際輪廓曲線，重新加工凸輪，后者較繁瑣，不宜采取。3-3 凸輪壓力角越小越好嗎？為什么？答：凸輪壓力角越小越好。 凸輪機(jī)構(gòu)壓力角：推桿在與凸輪的接觸點(diǎn)上所受的正壓力與推桿上該點(diǎn)的速度方向所夾的銳角。壓力角越大，將造成所受的正壓力越大，甚至達(dá)到無窮大而出現(xiàn)自鎖，因而，從減小推力，避免自鎖，使機(jī)構(gòu)具有良好的受力狀況來看，壓力角越小越好。3-4 為什么平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線一定要外凸？滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的凸輪輪廓曲線卻允許內(nèi)凹，而且內(nèi)凹段一定不會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)失真？答：對(duì)于平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，只有凸輪廓線外凸，才能保證凸輪輪廓曲線上的所有點(diǎn)都能與從動(dòng)件平底接觸；對(duì)于滾子直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪實(shí)際廓線是沿理論廓線，以滾子半徑為間距，作其法向等距曲線得到的，當(dāng)凸輪輪廓曲線內(nèi)凹時(shí)，實(shí)際廓線各點(diǎn)的曲率半徑為對(duì)應(yīng)理論廓線各點(diǎn)曲率半徑與滾子半徑之和，因而不管滾子半徑多大，實(shí)際廓線各點(diǎn)的曲率半徑都大于零，所以可以正常運(yùn)動(dòng)并且不會(huì)出現(xiàn)失真現(xiàn)象。3-5 何謂凸輪壓力角？壓力角的大小對(duì)機(jī)構(gòu)有何影響？用作圖法求題3-5圖中各凸輪由圖示位置逆轉(zhuǎn)45時(shí)，凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，并標(biāo)在題3-5圖中。答：從動(dòng)件所受作用力F與受力點(diǎn)速度間所夾的銳角稱為凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，用表示。 由上述關(guān)系式知，壓力角愈大，有效分力y愈小，有害分力x愈大。當(dāng)角大到某一數(shù)值時(shí)，必將會(huì)出現(xiàn)Fy<Fx的情況。這時(shí)，不論施加多大的Fn力，都不能使從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為自鎖。因此，為了保證凸輪機(jī)構(gòu)的正常工作，必須對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角進(jìn)行限制。（a） （b） （c）題3-5圖3-6 已知題3-6圖所示的平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪為的偏心圓，試求：題3-6圖（1）基圓半徑和升程；（2）推程運(yùn)動(dòng)角、回程運(yùn)動(dòng)角、遠(yuǎn)休止角和近休止角；（3）凸輪機(jī)構(gòu)的最大壓力角和最小壓力角；（4）從動(dòng)件的位移，速度和加速度的方程；（5）若凸輪以回轉(zhuǎn)，當(dāng)AO成水平位置時(shí)，從動(dòng)件的速度。解：（1）基圓半徑： mm；升程： mm。（2） 推程運(yùn)動(dòng)角：；回程運(yùn)動(dòng)角：； 遠(yuǎn)休止角：；近休止角：。（3） 由于平底垂直于導(dǎo)路的平底直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角恒等于零，所以。（4） 如圖所示，取AO連線與水平線的夾角為凸輪的轉(zhuǎn)角，則： 推桿的位移方程為：； 推桿的速度方程為：； 推桿的加速度方程為：。（5） 若，AO成水平位置時(shí)，或，所以推桿的速度為： 。3-7 題3-7圖所示為偏置尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu)，AFB、CD為圓弧，AD、BC為直線，A、B為直線與圓弧AFB的切點(diǎn)。已知，試求：（1）從動(dòng)件的升程，凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角，回程運(yùn)動(dòng)角和遠(yuǎn)休止角；（2）從動(dòng)件推程最大壓力角的數(shù)值及出現(xiàn)的位置；（3）從動(dòng)件回程最大壓力角的數(shù)值及出現(xiàn)的位置。題3-7圖解：取尺寸比例尺作圖，得（1） 推桿的升程為；推程運(yùn)動(dòng)角為；回程運(yùn)動(dòng)角為；遠(yuǎn)休止角為；（2） 推程段最大壓力角出現(xiàn)在D點(diǎn)，其值為；（3） 回程段最大壓力角出現(xiàn)在C點(diǎn)，其值為。