第9章　凸轮机构及其设计

一、填空题

1．维持凸轮与从动件高副接触封闭的方法有______和______。[武汉科技大学2008研]

【答案】力封闭；几何封闭

【解析】为了使运动副元素始终保持接触，运动副必须封闭。凡借助于构件的结构形状所产生的几何约束来封闭的运动副称为几何封闭；借助于重力、弹簧力、气液压力等来封闭的运动副称为力封闭运动副。

2．凸轮机构的运动规律中，如出现速度不连续，则机构将产生______冲击，如出现加速度不连续，则机构将产生______冲击。[南京航空航天大学2010研]

【答案】刚性；柔性

【解析】推杆在某个运动瞬间，因速度有突变，这时推杆在理论上将出现无穷大的加速度和惯性力，因而会使凸轮机构受到极大的冲击，这种冲击称为刚性冲击。

当推杆某个运动瞬间的加速度发生突变值为有限值时，引起的冲击较小，这种冲击称为柔性冲击。

3．若增大凸轮机构的基圆半径，对于直动平底推杆盘形凸轮机构，则其压力角______；对于直动滚子推杆盘形凸轮机构，则其压力角______；对于直动尖顶推杆盘形凸轮机构，则其压力角______。[西北工业大学2004、2001研]

【答案】不变；减少；减少

【解析】平底推杆凸轮机构的压力角始终为零，对于滚子推杆凸轮机构和尖顶推杆凸轮机构，有，则基圆半径r₀增大，其压力角均减小。

4．当发现直动从动件盘形凸轮机构的压力角过大时，可采取______，______等措施加以改进。[浙江工业大学2011研]

【答案】增大基圆半径；增大偏心距。

【解析】基圆半径增大，适当增大从动件的偏心距，都可使压力角减小。

二、选择题

1．与其它机构相比，凸轮机构最大的优点是（　　）。[南京航空航天大学2010研]

A．可以实现各种预期的运动规律　 

B．便于润滑

C．制造方便，易于获得较高的运动精度

【答案】A

【解析】只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使从动件得到各种预期的运动规律。

2．由于从动件结构的特点，（　　）从动件的凸轮机构只适用于速度较低和传力不大的场合。[湖南大学2007研]

A．滚子 

B．曲面

C．平底

D．尖顶

【答案】D

【解析】尖顶从动件凸轮，从动件和主动件接触面积小，故其推杆易磨损，因此，只适用于速度较低和传力不大的场合。

3．相同的轮廓曲线和偏距，正偏置比负偏置的凸轮机构（　　）。[同济大学2008研]

A．升程时压力角小

B．回程时压力角小

C．基圆半径小

D．易产生刚性冲击

【答案】A

【解析】根据凸轮机构推程压力角解析表达式

其中，偏距e为代数值，对于正偏置凸轮机构取正号，负偏置则取负号。比较可得正偏置压力角较小。

4．在某一瞬时，从动件运动规律不变的情况下，要减小凸轮的基圆半径，则压力角（　　）。[武汉科技大学2009、2008研；南京航空航天大学2010研]

A．减小　 

B．增大　 

C．保持不变

【答案】B

【解析】根据凸轮压力角与凸轮基圆半径间的关系

可知，当其它条件不变时，基圆半径愈小压力角愈大。

三、计算分析题

如图9-1所示摆动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮为一半径为R的偏心圆盘，几何中心距凸轮旋转中心的距离L_oA＝R/2，滚子半径R_r。

（1）作图求出C点接触到D点接触过程中，凸轮转角δ和从动件摆角；

（2）在图中标出从动件在D点接触时的压力角；

（3）如果压力角超标，改变哪些基本尺寸可以改变压力角的大小？ [南京航空航天大学2010研]

图9-1

解：（1）如图9-2所示，凸轮转角，从动件摆角；

（2）压力角如图9-2所示。

图9-2

（3）如果压力角过大，可通过增大基圆半径的方法来减小压力角。