機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題第章作業(yè)

機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題第章作業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題第章作業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)課后習(xí)題第章作業(yè)第9章作業(yè)9-1何謂凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中的剛性沖擊和柔性沖擊?試補(bǔ)全圖示各段s一、一、一曲線，并指出哪些地方有剛性沖擊，哪些地方有柔性沖擊？答凸輪機(jī)構(gòu)傳動(dòng)中的剛性沖擊是指理論上無(wú)量大的慣性力瞬問(wèn)作用到構(gòu)件上，使構(gòu)件產(chǎn)生激烈的沖擊；而柔性沖擊是指理論上有限大的慣性力瞬時(shí)作用到構(gòu)件上，使構(gòu)件產(chǎn)生的沖擊。s-δ,v-δ,a-δ曲線見(jiàn)圖。在圖9-1中B，C處有剛性沖擊，在0，A，D，E處有柔性沖擊。9—2何謂凸輪工作廓線的變尖現(xiàn)象和推桿運(yùn)動(dòng)的失真現(xiàn)象?它對(duì)凸輪機(jī)構(gòu)的工作有何影響?如何加以防備?答在用包絡(luò)的方法確立凸輪的工作廓線時(shí)，凸輪的工作廓線出現(xiàn)尖點(diǎn)的現(xiàn)象稱為變尖現(xiàn)象：凸輪的工作廓線使推桿不可以實(shí)現(xiàn)預(yù)期的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的現(xiàn)象件為失真現(xiàn)象。變尖的工作廓線極易磨損，使推桿運(yùn)動(dòng)失真．使推桿運(yùn)動(dòng)規(guī)律達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，所以應(yīng)想法防備。變尖和失真現(xiàn)象可經(jīng)過(guò)增大凸輪的基圓半徑．減s0/32/34/35/32va題9-1圖小滾子半徑以及更正推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等方法來(lái)防備。9—3力封閉與幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角的確定能否相同?為何?答力封閉與幾何封閉凸輪機(jī)溝的許用壓力角的確定是不一樣樣的。因?yàn)樵诨爻屉A段-對(duì)于力封閉的凸輪饑構(gòu)，因?yàn)檫@時(shí)使推桿運(yùn)動(dòng)的不是凸輪對(duì)推桿的作用力F，而是推桿所受的封閉力．其不存在自鎖的同題，故同意采納較大的壓力角。但為使推稈與凸輪之間的作用力不致過(guò)大。也需限制較大的許用壓力角。而對(duì)于幾何形狀封閉的凸輪機(jī)構(gòu)，則需要考慮自鎖的問(wèn)題。許用壓力角相對(duì)就小一些。9—4一滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推桿滾子的直徑偏小，欲改用較大的滾子？問(wèn)能否可行?為何?答不行行。因?yàn)闈L子半徑增大后。凸輪的理論廓線改變了．推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律也必定發(fā)生變化?！?一對(duì)心直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，在使用中發(fā)現(xiàn)推程壓力角稍偏大，擬采納推桿偏置的方法來(lái)改進(jìn)，問(wèn)能否可行?為何?答不行行。因?yàn)橥茥U偏置的大小、方向的改變會(huì)直接影響推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律．而原凸輪機(jī)構(gòu)推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)該是不一樣意擅自改動(dòng)的。9-6在圖示機(jī)構(gòu)中，哪個(gè)是正偏置?哪個(gè)是負(fù)偏置?依據(jù)式(9-24)說(shuō)明偏置方向?qū)ν馆啓C(jī)構(gòu)壓力角有何影響?答由凸輪的輾轉(zhuǎn)中心作推桿軸線的垂線．得垂足點(diǎn)，若凸輪在垂足點(diǎn)的速度沿推桿的推程方向．剛凸輪機(jī)構(gòu)為正偏置．反之為負(fù)偏置。由此可知．在圖示機(jī)溝中，兩個(gè)均為正偏置。由可知．在其余條件不變的狀況下。若為正偏置(e前取減號(hào))．因?yàn)橥瞥虝r(shí)(ds/dδ)為正．式中分子ds/dδ-e<ds/dδ,故壓力角α減小。而回程時(shí),因?yàn)閐s／dδ為負(fù),式中分子為|(ds／dδ)-e|=|(ds／dδ)|+|e|>ds／dδ。故壓力角增大。負(fù)偏置時(shí)剛相反，即正偏置會(huì)使推程壓力角減小，回程壓力角增大；負(fù)偏置會(huì)使推程壓力角增大，回程壓力角減小。9—7試標(biāo)出題9—6a圖在圖示地址時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角，凸輪從圖示地址轉(zhuǎn)過(guò)90o后推桿的位移；并標(biāo)出題9—6b圖推桿從圖示地址高升位移s時(shí)，凸輪的轉(zhuǎn)角和凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。解如圖(a)所示，用直線連接圓盤凸輪圓心A和滾子中心B，則直線AB與推桿導(dǎo)路之間所夾的銳角為圖示地址時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。以A為圓心,AB為半徑作圓,得凸輪的理論廓線圓。連接A與凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)中心O并延長(zhǎng)，交于凸輪的理論廓線于C點(diǎn)。以O(shè)為圓心．以O(shè)C為半徑作圓得凸輪的基圓。以O(shè)為圓心,以O(shè)點(diǎn)到推桿導(dǎo)路的距離OD為半徑作圓得推桿的偏距圓；。延長(zhǎng)推桿導(dǎo)路線交基圓于G-點(diǎn)，以直線連接OG。過(guò)O點(diǎn)作OG的垂線，交基圓于E點(diǎn)。過(guò)E點(diǎn)在偏距圓的下側(cè)作切線．切點(diǎn)為H點(diǎn)．交理論廓線于F點(diǎn)，則線段EF的長(zhǎng)即為凸輪從圖示地址轉(zhuǎn)過(guò)90后推桿的位移s。方法同前，在圖(b)中分別作出凸輪的理論廓線、基圓、推桿的偏距圓。延長(zhǎng)推桿導(dǎo)路線交基圓于G點(diǎn)，以直線連接OG。以O(shè)為圓心，以滾子中心高升s后滾子的轉(zhuǎn)動(dòng)中心K到O點(diǎn)的距離OK為半徑作圓弧，交理論廓線于F點(diǎn)。過(guò)F點(diǎn)作偏距圓的切線，交基圓于E點(diǎn)，切點(diǎn)為H。則∠GOE為推桿從圖示地址高升位移s時(shí)-凸輪的轉(zhuǎn)角，∠AFH為此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。(a)

(b)9—8在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中，圓弧底搖動(dòng)推桿與凸輪在置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90。時(shí)，試用圖解法標(biāo)出：

B點(diǎn)接觸。當(dāng)凸輪從圖示位推桿在凸輪上的接觸點(diǎn)；擺桿位移角的大??；凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。解以以下圖，以O(shè)為圓心，以O(shè)點(diǎn)到推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心A的距離AO為半徑作圓，得推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心反轉(zhuǎn)地址圓。過(guò)O點(diǎn)怍OA的垂線，交推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心反轉(zhuǎn)地址圓于D點(diǎn)。以O(shè)`為圓心．以O(shè)`點(diǎn)到推桿圓弧圓心C的距離CO’為半徑作圓．得凸輪的理論廓線。以O(shè)為圓心，作圓內(nèi)切于凸輪的理論廓線圓，得凸輪的基圓。以D為圓心，以AC為半徑作圓弧，交凸輪的理論廓線于E點(diǎn)，交凸輪的圓于G點(diǎn)。用直線連接EO’，交凸輪的實(shí)質(zhì)廓線于F點(diǎn)，此即為推桿在凸輪上的接觸點(diǎn)；而∠GDE即為擺桿的位移角；過(guò)E點(diǎn)并垂直于DE的直線與直線EF間所夾的銳角即為此時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。9—9已知凸輪角速度為1．5rad／s，凸輪轉(zhuǎn)角0~150時(shí)，推桿等速上升16mm;150~180時(shí)推桿遠(yuǎn)休，180~300時(shí)推桿降落16mm;300~360時(shí)推桿近休。試選擇適合的推桿推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律，以實(shí)現(xiàn)其最大加速度值最小，并畫出其運(yùn)動(dòng)線圖。解推桿在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為：(1)推程：s=hδ／δ00o≤δ≤150o(2)回程：等加速段s=h一2hδ2／δ`020o≤δ≤60o等減速段s=2h(δ’一δ)2／δ0`260o≤δ≤120o計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表9．3：依據(jù)表9-3可作所求圖以以下圖：9—10設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu)，凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間為2s。凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角為60o，回程運(yùn)動(dòng)角為150。，近休止運(yùn)動(dòng)角為150o。推桿的行程為15mm。試選擇適合的推桿升程和回程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，使得其最大速度值最小，并畫出運(yùn)動(dòng)線圖。9一11試設(shè)計(jì)一對(duì)心直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)，滾子半徑r，=10mm，凸輪以等角速度逆時(shí)針輾轉(zhuǎn)。凸輪轉(zhuǎn)角δ=0o～120o時(shí)，推桿等速上升20mm；δ=120o～180o時(shí)，推桿遠(yuǎn)休止；δ=180o～270o時(shí)，推桿等加速等減速降落20mm；δ=270o～：360o時(shí)，推桿近休止。要求推程的最大壓力角α。。≤30o，試采納適合的基圓半徑，并繪制凸輪的廓線。問(wèn)此凸輪機(jī)構(gòu)能否出缺點(diǎn)，應(yīng)如何挽救。9一12試設(shè)計(jì)一個(gè)對(duì)心平底直動(dòng)推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的輪廓曲線。設(shè)已知凸輪基圓半徑rn=30mm，推桿平底與導(dǎo)軌的中心線垂直，凸輪順時(shí)針?lè)较虻人俎D(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)120~1~r推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)上升20。。，再轉(zhuǎn)過(guò)150o時(shí)，推桿又以余弦加速度運(yùn)動(dòng)回到原位，凸輪轉(zhuǎn)過(guò)其余90o時(shí)，推桿靜止不動(dòng)。問(wèn)這類凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的變化規(guī)律如何?能否也存在自鎖問(wèn)題?如有，應(yīng)如何防備?解推桿在推程及回程運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為（1)推程S=h[1-cos(

πδ/δ0)]/2

：

0o≤δ≤120o（2）回程．S=h[1+cos(

πδ/δ0`)]/2

0o

≤δ≤150o計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表9-4l：依據(jù)表9-4可作所求圖以以下圖：這類凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角為必定值，它恒等于平底與導(dǎo)路所夾銳角的余角．與其余要素沒(méi)關(guān)。這類凸輪機(jī)構(gòu)也會(huì)是存在自鎖問(wèn)題，為了防備自鎖．在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該在結(jié)構(gòu)同意的條件下，盡可能取較大的推桿導(dǎo)路導(dǎo)軌的長(zhǎng)度。并盡可能減小推gan9的懸臂尺寸。9一13一搖動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(參看圖9—23)，已知lOA=60mmr0=25mm，lAB=50mm，rr=8mm。凸輪順時(shí)針?lè)较虻人俎D(zhuǎn)動(dòng)，要求當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)180o時(shí)，推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)向上搖動(dòng)25o；轉(zhuǎn)過(guò)一周中的其余角度時(shí)，推桿以正弦加速度運(yùn)動(dòng)擺回到原地址。試以作圖法設(shè)計(jì)凸輪的工作廓線。解推扦在推程及回程段運(yùn)動(dòng)規(guī)律的位移方程為(1)推程：s=Φ[1-cos(πδ/δ0)/20o≤δ≤180o(2)回程：s=Φ[1-(δ/δ`0)十sin(2πδ/δ`0)]/(2π)oo≤δ≤180o計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表9．5：依據(jù)表9。5作圖以以下圖9—14試設(shè)計(jì)偏置直動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的理論輪廓曲線和工作廓線。已知凸輪軸置于推桿軸線右邊，偏距e=20mm，基圓半徑r。=50mm，滾子半徑r，=10mm。凸輪以等角速度沿順時(shí)針?lè)较蜉氜D(zhuǎn)，在凸輪轉(zhuǎn)過(guò)角占，：120。的過(guò)程中，推桿按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升矗=50mm；凸輪連續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)炙=30。時(shí)，推桿保持不動(dòng)；以后，凸輪再輾轉(zhuǎn)角度如=60時(shí)，推桿又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律降落至初步地址；凸輪轉(zhuǎn)過(guò)一周的其余角度時(shí)，推桿又靜止不動(dòng)。解(1)汁算推桿的位移并對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角δ在o≤δ≤2π／3過(guò)程中，推桿按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升h=50rnm。則sh[12)]33)]sin(50[cos(3可得020220≤δ≤2π/3dsh[11cos(2)]50[33cos(3)]d111220≤δ≤2π/3當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角占在2π／3≤δ≤5π／6過(guò)程中，推桿遠(yuǎn)休。S=50，2π／3≤δ≤5π／6ds/dδ=0，2π/3≤δ≤5π／6當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角δ在5π/6≤δ≤7π／6過(guò)程中，推桿又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降至初步地址。則可得sh{1cos[(12)]}50{1cos[3(5)]}23265π／6≤δ≤7π／6dshsin[(12)]53sin[3(5)]d233265π／6≤δ≤7π／6當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角δ在7π/6≤δ≤2π過(guò)程中，推桿近休。S=07π／6≤δ≤2πds/dδ=07π≤δ≤2π(2)計(jì)算凸輪的理論廓線和實(shí)質(zhì)廓線：i本題的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖（a)所示。采納坐標(biāo)系如圖(b)所示，由圖（b)可知，凸輪理論廓線上B點(diǎn)(即滾子中心)的直角坐標(biāo)為:x=(s0+s)cosδ-esinδy=(s0+s)sinδ+ecosδ式中：s0=(r02-e2)1/2=(502-202)1/2=45.826mm由圖(b)可知凸輪實(shí)質(zhì)廓線的方程即B’點(diǎn)的坐標(biāo)方程式為ix`=x-rrcosθY`=y-rrsinθ因?yàn)閐y/dδ=(ds/dδ-e)sinδ+(s0+s)cosδdx/dδ=(ds/dδ-e)cosδ-(s0-s)sinδsindx/ds(dx/d)2(dy/d)2cosdy/ds(dx/d)2(dy/d)2所以故x`=x-10cosθy`=y-10sinθ由上述公式可得理論輪廓曲線和工作廓線的直角坐標(biāo)．計(jì)算結(jié)果如表9．6凸輪廓線以以下圖昕示。9—15圖示為一旅行用輕巧剃須刀，圖a為工作地址，圖b為正在收起的位置(整個(gè)刀夾可以收入外殼中)。在刀夾上有兩個(gè)推桿A、B，各有一個(gè)銷A’、B’，分別插入外殼里面的兩個(gè)內(nèi)凸輪槽中。按圖a所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)旋鈕套時(shí)(在旋鈕套中部有兩個(gè)長(zhǎng)槽，推桿上的銷從中穿過(guò)，使兩推桿只好在旋鈕套中挪動(dòng)，而不可以相對(duì)于旋鈕套轉(zhuǎn)動(dòng))，刀夾一方面跟著旋鈕套旋轉(zhuǎn)，并同時(shí)從外殼中逐漸伸出，再旋轉(zhuǎn)至水平川址(工作地址)。按圖b所示箭頭方向旋轉(zhuǎn)旋鈕套時(shí)，刀夾也一方面跟著旋鈕套旋轉(zhuǎn)，并先沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)過(guò)90。成垂直地址，再逐漸所有縮回外殼中。要求設(shè)計(jì)外殼中的兩凸輪槽(睜開(kāi)圖)，使該剃須刀能完成上述動(dòng)作，設(shè)計(jì)中所需各尺寸可從圖中量取，所有動(dòng)作在旋鈕套轉(zhuǎn)過(guò)2”角的過(guò)程中完成。，內(nèi)有凸輪槽解由題意知。兩推桿相差180o部署，所以它們各自對(duì)應(yīng)的凸輪槽應(yīng)為等距線。當(dāng)兩銷予都到達(dá)推桿B的最高地址時(shí)．推桿B不再高升．而推軒A繼續(xù)升高，此段推桿B對(duì)應(yīng)的凸輪槽應(yīng)為水平的，而推桿A對(duì)應(yīng)的凸輪槽不變。為了安裝方便．將推桿A．B所對(duì)應(yīng)的凸輪槽與端部連通。為了保證能同時(shí)將A,B推桿以及旋鈕套從外殼中拿出．將凸輪槽適合向水平方向伸展。據(jù)此沒(méi)計(jì)凸輪槽展開(kāi)圖以以下圖。圖中．第l

地址為兩推桿最下地址時(shí)狀況：第

4地址為推桿

B不再上升而推桿A連續(xù)上升的狀況；第5地址為題圖中的工作地址。第6，7地址是裝拆時(shí)的地址。9—16武求一劃心平底推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)凸輪的廓線方程。設(shè)巳知推《的平底與其導(dǎo)軌的中心線垂直，凸輪的茉圓半徑h==45mzn。凸輪沿順時(shí)針j向等速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)過(guò)120。時(shí)．推桿以等加速等減速運(yùn)動(dòng)上升15mm：凸柑轉(zhuǎn)過(guò)9(，。時(shí)，推扦以正弦加速度運(yùn)動(dòng)回到原地址：(-h輪轉(zhuǎn)過(guò)一用中的其余角l時(shí)，推柑：靜止不動(dòng)。解(1)糾’算推桿的位移并對(duì)凸輪轉(zhuǎn)角求導(dǎo)：當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角艿在0≤艿≤2n／3越程中，推桿以等加速等減速運(yùn)動(dòng)上j15mitt。此中，當(dāng)0≤艿≤“／3時(shí)·為等加速階段，則s一2^等．蕊碟s—z^簧一淼籌?！苷肌芘锞?嘗=藩等?！苷肌堋保?／3d艿艿；(2Ⅱ)!。、。“、“當(dāng)”j‘3≤艿≤27r／3時(shí)，為等減速階段，(麗～艿)。躋-hi得

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