习题课连杆与凸轮20111128

平面连杆机构与凸轮机构平面连杆机构与凸轮机构习习 题题 课课基础知识回顾铰链四杆机构有曲柄的条件 ：（ 1）最短杆长度 +最长杆长 其余两杆长度之和；（ 2）最短杆为连架杆或机架。如果铰链四杆机构各杆长度满足杆长条件，当最短杆为连架杆时，则机构为 曲柄摇杆 机构；当最短杆为机架时，则机构为 双曲柄 机构；当最短杆的相对杆为机架时，机构为 双摇杆 机构。如果各杆长度 不满足 杆长条件，则机构无周转副，此时不论以何杆为机架，机构均为 双摇杆 机构。 极位夹角 、急回运动、行程速比系数 K四杆机构的传动角最小传动角 min 死点四杆机构的传动角连杆与从动件之间所夹的锐角 称为四杆机构在此位置的传动角。且 =90 90为了保证机构传力性能良好，应使 min40 50最小传动角对于曲柄摇杆机构， min 出现在主动件曲柄与机架共线的两位置之一。死点对于曲柄摇杆机构，以摇杆为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构的传动角 =0 ，这时主动件通过连杆作用于从动件上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件（从动件曲柄）转动的 “ 顶死 ” 现象，机构的这种位置称为 “ 死点 ” 。1. 曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，机构是否一定存在急回运动，且一定无死点？为什么？曲柄摇杆机构中，当以曲柄为原动件时，若从动件摇杆的空回行程速度大于工作行程速度，即行程速比系数 K1或极位夹角 0，则该机构存在急回特性，否则无急回特性。2. 四杆机构中的极位和死点有何异同？（ 1）相同点：极位和死点都出现在曲柄与连杆共线的位置。（ 2）不同点：极位出现在四杆机构中以曲柄为原动件；死点出现在四杆机构中以摇杆为原动件。 基本概念题3. 试说明对心曲柄滑块机构当以曲柄为主动件时，其传动角在何处最大？何处最小？4. 图示铰链四杆机构，已知 lBC=50mm， lDC=35mm，lAD=30mm，试问：（ 1）若此机构为曲柄摇杆机构，且 AB杆为曲柄， lAB最大值为多少？（ 2）若此机构为双曲柄机构， lAB最大值为多少？（ 3）若此机构为双摇杆机构， lAB应为多少？（ 4）若 lAB=15mm，则该机构的行程速度比系数 K=？极位夹角 =？最小传动角 min=？ 5. 图 示 铰链 四杆机构中，各杆 长 度 为 l1=28mm，l2=52mm， l3=50mm， l4=72mm， 试 求：（ 1）当取杆 4为 机架 时 ， 该 机构的极位 夹 角 、杆 3的最大 摆 角 、最小传动角 min和行程速比系数 K；（ 2）当取杆 1为机架时，将演化成何种类型的机构？为什么？并说明这时 C、 D两个转动副是周转副还是摆转副；（ 3）当取杆 3为机架时，又将演化成何种机构？这时A、 B两个转动副是否仍为周转副？ 6. 图示连杆机构中，已知各构件的尺寸为lAB=160mm， lBC=260mm， lCD=200mm， lAD=80mm；构件 AB为原动件，沿顺时针方向匀速回转，试确定：（ 1）四杆机构 ABCD的类型；（ 2）该四杆机构的最小传动角 min；（ 3）滑块 F的行程速度变化系数 K。凸轮机构基本概念题1. 何谓凸轮工作廓线的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？答：（ 1）对于外凸的凸轮轮廓曲线，其工作廓线的曲率半径等于理论廓线的曲率半径与滚子半径之差，即 a= rr。所以，若 =rr，则工作廓线的曲率半径为零，于是工作廓线将出现尖点，称之为变尖现象；若若 rr，则工作廓线的曲率半径为负值，致使推杆不能按预期的运动规律运动，称之为失真现象。（ 2）出现变尖现象时，凸轮轮廓在尖点处很容易磨损；出现失真现象时，制造凸轮时，将切除有用的工作廓线，致使推杆不能按预期的运动规律运动。（ 3）对于外凸的凸轮轮廓曲线，一方面应使滚子半径 rr小于理论廓线的最小曲率半径 min， 且 min一般不应小于 1 5mm。如果不能满足此要求，就应增大基圆半径或者适当减小滚子半径；有时则比寻修改推杆的运动规律，使凸轮工作廓线上出现尖点的地方代以合适的曲线。另一方面，滚子的尺寸还受其强度、结构的限制，不能做得太小，通常去滚子半径rr=（ 0.1 0.5） r0。2. 力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定是否一样？为什么？3. 一滚子推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推杆滚子的直径偏小，欲改用较大的滚子，问是否可行？为什么？4. 一对心直动推杆盘形凸轮机构，在使用中发现推程压力角稍偏大，拟采用推杆偏置的办法来改善，问是否可行？为什么？ 2.答：力封闭与几何封闭凸轮机构的许用压力角的确定不一样。因为力封闭凸轮机构在回程时，利用推杆的重力、弹簧力来使推杆与凸轮保持接触，故不存在自锁现象；而几何形状封闭凸轮机构利用凸轮对推杆的作用力来回程，故存在自锁现象。3.答：不可行。因为凸轮理论廓线与实际廓线的法向距离为滚子半径，如果不改变凸轮的实际廓线，只改变滚子半径，那么得到的理论廓线将与实际要求不符。4.答：可行。因为压力角的正切值为： 由上式可知，通过选择合适的偏置方向（顺左逆右）且加大偏距 e，可使压力角 减小，以改善受力情况。5. 在图示机构中，哪个是正偏置？哪个是负偏置？根据教材说明偏置方向对凸轮压力角有何影响？答：（ 1）图（ a）、（ b）均为正偏置。（ 2）由式可知，通过选择合适的偏置方向（正偏置），可使压力角减小，以改善受力情况；而若为负偏置，则压力角将增大。 (a) (b)上面的解答是错误的， (a)位移 s及 (b)转角 都错误的。正确解答见下页6.试标出上题（ a）图在图示位置时凸轮机构的压力角，凸轮从图示位置转过 90后推杆的位移；并标出（ b）图推杆从图示位置升高位移 s时，凸轮的转角和凸轮机构的压力角。正确解答 6（ a）正确解答 6（ b）7.在下图所示凸轮机构中 ul=1mm/mm， =1rad/s。试求：（ 1）凸轮的理论廓线和基圆；（ 2）图示位置时机构的压力角 ；（ 3）凸轮从图示位置转过