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1、平面连杆机构与凸轮机构 习 题 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=9090 为了保证机构传力性能良好，应
2、使min4050 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？
3、 （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
4、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
5、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
6、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15mm。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=（0.10.5）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
7、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
8、？,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90时的位移s； （4）图示位置时从动件2的速度v； （5）其他条件不变：1）若改变滚子半径，从动件的运动规律是否改变？为什么？2）若改变凸轮的转向，从动件的运动规律是否改变？为什么？3）若凸轮的偏心距离变为0，从动件的运动规律是否改变？为什么？,
