第6章 凸轮机构及其设计
习 题
1．判断题
（1）凸轮机构中，只要合理设计凸轮廓线，则推杆可以实现各种复杂形式的运动规律。 （√） （2）推杆是在凸轮轮廓的推动下实现预定运动的，所以凸轮廓线形状的不同，推杆所实现的运动也就不同。 （√）
（3）以凸轮转动中心为圆心，以凸轮最小半径为半径所做的圆称为凸轮的基圆。 （√） （4）凸轮机构运动时，加速度突变为有限值，引起的惯性冲击也是有限值，称这种冲击为刚性冲击。 （×）
（5）凸轮机构的压力角是指推杆在其与凸轮接触点处所受正压力的方向（接触点处凸轮轮廓的法线方向）与推杆上力作用点的速度方向所夹锐角。 （√）
（6）适当减少滚子半径可避免凸轮轮廓曲线出现尖点或失真现象。 （√） 2．单选题
（1）与连杆机构相比，凸轮机构最大的缺点是（B）。 A.惯性力难以平衡 B.点、线接触，易磨损 C.设计较为复杂 D.不能实现简谐运动 （2）与其他机构相比，凸轮机构的最大优点是（A）。 A.可实现各种预期的运动 B.便于润滑
C.制造方便，易获得较高精度 D.推杆行程较大 （3）（C）盘形凸轮机构的压力角恒等于常数。 A.摆动尖顶推杆 B.直动滚子推杆 C.摆动平底推杆 D.摆动滚子推杆 （4）对于直动推杆盘形凸轮来讲，在其他条件相同的情况下，偏置直动推杆与对心直动推杆相比，两者在推程段最大压力角的关系为（D）。
A.偏置比对心大 B.对心比偏置大 C.一样大 D.不一定
（5）凸轮机构的推杆选用等速运动规律时，其运动（A）。 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．简答题
（1）凸轮机构推杆常用的运动规律有哪些？他们各自有什么特点？适合用于什么场合？ （2）何为凸轮廓线变尖现象和推杆运动的失真现象？它对凸轮机构的工作有何影响？如何加以避免？
（3）何谓凸轮机构传动中的刚性冲击和柔性冲击？试补全图6-29所示各段s??、v??、a?? 1
曲线，并指出哪些地方有刚性冲击，哪些地方有柔性冲击？
图6-29
（4）什么是正偏置和负偏置？在图6-30所示机构中，若为了减小推杆推程压力角，凸轮的转向
应该如何？
图 6-30
（5）何为凸轮的理论廓线？何为凸轮的实际廓线？两者的区别和联系是怎样的？
（6）何为凸轮机构的压力角？若发现凸轮机构的压力角超过许用值，可采用什么措施减小推程压力角？
（7）试说明对心直动尖顶推杆盘形凸轮机构和偏置尖顶直动推杆盘形凸轮机构在绘制凸轮轮廓的方法上有什么不同？
（8）理论廓线相同而实际廓线不同的两个对心直动推杆盘形凸轮机构，其推杆的运动规律是否相同？为什么？
（9）不同运动规律进行组合推杆运动曲线时，应遵循的原则是什么？ 4．计算题
（1）试以作图法设计一偏置直动滚子推杆盘形凸轮机构凸轮的轮廓曲线。已知凸轮以等角速度顺时针回转，正偏距e?10mm，基圆半径r0?30mm，滚子半径rr?10mm。推杆运动规律为：凸轮转角??0?~150?时，推杆等速上升16mm； ??150?~180?时推杆远休，??180?~300?时推
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杆等加速等减速回程16mm；??300?~360?时推杆近休。 解：（1）运动规律确定：
根据题意知从动件的运动规律如下： 推程
回程等加速段
回程等减速段
取凸轮转角间隔为15°，计算得每个位置对应的从动件的位移如表1所示
表1 S(mm) 0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 从动件的位移线图如图6-31所示
0 1.6 3.2 4.8 6.4 8 9.6 11.2 12.8 14.4 16 16 16 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 15.9657 15.4517 13.2242 7.227 2.7758 0.5483 0.0343 0 0 0 0 0 S(mm)
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图6-31 从动件位移线图
(2)作图法设计轮廓：
第一步，任取一点为齿轮的转动中心O，以O为圆心r0=30mm为半径作基圆； 第二步，以O为圆心，以10mm为半径做偏距圆；
第三步，在O点左侧作一条与偏距圆相切，与Y轴平行的直线，与基圆交于A0点，作为从动件推杆的起始位置；
第四步，自OA开始沿逆时针方向量取升程角在基圆上得到B、C、D各点
第五步，在基圆上推程段和回程段每15°量取一点得到A1、A2、A3、…A9，A10、A11、A12、…A16； 第六部，过上述各点作偏距圆切线，代表从东件反转过程中分别占据的位置，并在这些辅助线上自A1、A2、A3、…A9、B，C、A10、A11、A12、…A16和D点开始向远离圆心方向量取线段A1 B1、A2 B2、A3 B3…、A16 B16分别等于对应凸轮转角处从动件的位移s，分别得到B1、B2、B3、…B 9、B’，C’、B10、B11、B12、…B16;
第七步，用光滑的曲线将上述个点连接起来，就得到凸轮的理论廓线；
第八步，以理论廓线上的点为圆心，滚子半径rr?10mm为半径做一系列滚子圆，然后做这些滚子圆的内包络线，就得到凸轮的实际廓线。
凸轮理论廓线和工作廓线如图6-32所示
，远休止角
，回程角
，
图6-32 凸轮的廓线图
（2）图6-33所示为对心直动滚子推杆盘形凸轮机构。已知凸轮的实际廓线为一圆，半径
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R?40mm，凸轮逆时针转动。圆心A至转轴O的距离lOA?25mm，滚子半径rr?8mm。试确定：① 凸轮的理论廓线；② 凸轮的基圆半径r0；③ 推杆的行程h；④ 在图示位置机构的压力角?。
解：①以A为圆心，以
图6-33
为半径画圆为基圆，理论轮廓如图所示。
;
②连接OA并延长交理论廓线于C、C1点，凸轮基圆半径
③因为是对心直动从动件凸轮结构，所以，当从动件滚子中心与凸轮理论廓线在C点接触时，从动件在最低位置；当从动件滚子中心与凸轮理论廓线在C1点接触时，从动件在最高位置。因此，从动件行程为; ④压力角是从动件滚子中心B点的绝对速度方向与凸轮理论廓线在B处法线方向之间的夹角，压力角如图6-34所示。
图6-34 题2凸轮机构
（3）图6-35所示为偏置移动滚子推杆盘形凸轮机构。该凸轮为绕A点转动的偏心圆盘，圆盘的圆心在O点。试在图上：① 作出凸轮的理论廓线；② 画出凸轮的基圆和凸轮机构的初始位置；③ 当推杆推程作为工作行程时，标出凸轮的合理转向。
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