機械原理考研講義第八九章

第八章平面連桿機構及其設計連桿機構的傳動特點：1.因為其運動副一般為低副，為面接觸，故相同載荷下，兩元素壓強小，故可承受較大載荷；低副元素便于潤滑，不易磨損；低副元素幾何形狀簡單，便于制造。2.當原動件以同樣的運動規(guī)律運動時，若改變各構件的相對長度，可使從動件得到不同的運動規(guī)律。3.利用連桿曲線滿足不同的規(guī)矩要求。4.增力、擴大行程、實現(xiàn)遠距離的傳動（主要指多桿機構）。缺點：1.較長的運動鏈，使各構件的尺寸誤差和運動副中的間隙產生較大的積累誤差，同時機械效率也降低。2.會產生系統(tǒng)慣性力，一般的平衡方法難以消除，會增加機構動載荷，不適于高速傳動。平面四桿機構的類型和應用一、平面四桿機構的基本型式1.曲柄搖桿機構2.雙曲柄機構3.雙搖桿機構二、平面四桿機構的演化型式.改變構件的形狀和運動尺寸曲柄搖桿機構 曲柄滑塊機構.改變運動副的尺寸偏心輪機構可認為是將曲柄滑塊機構中的轉動副的半徑擴大，使之超過曲柄的長度演化而成的。.選用不同的構件為機架（a）曲柄滑塊機構 （b）ABVBC為轉動導桿機構（AB>BC為擺動導桿機構）（c）曲柄搖塊機構（d）直動滑桿機構（定塊機構）平面四桿機構的基本知識一、平面四桿機構有曲柄的條件1.錢鏈四桿機構中曲柄存在的條件（1）存在周轉副的條件是：①最短桿長度+最長桿長度4其余兩桿長度之和 ，此條件稱為桿長條件。②組成該周轉副的兩桿中必有一桿為最短桿。（意即：連架桿和機架中必有一桿是最短桿）2滿足桿長條件下，不同構件為機架時形成不同的機構①以最短構件的相鄰兩構件中任一構件為機架時，則最短桿為曲柄，而與機架相連的另一構件為搖桿，即該機構為曲柄搖桿機構。②以最短構件為機架，則其相鄰兩構件為曲柄,即該機構為雙曲柄機構。

③以最短構件的對邊為機架，則無曲柄存在，即該機構為雙搖桿機構。3.不滿足桿長條件的機構為雙搖桿機構。注：曲柄滑塊機構有曲柄的條件：a+eWb導桿機構：a<b時，轉動導桿機構； a>b時，擺動導桿機構。例題：9.(上海交通大學2000年考研試題)圖8.25所示軌鍵四桿機構中.已/?=50mm./rx-35 =30mm.iX求：(1)若此機構為曲柄搖桿機構,且八8桿為曲柄」燦的0大值,(2)若此機構為雙曲柄機構的齦大值?(3)若此機構為雙搖桿機構〃”的值?(4)若/m=15mm,則該機構的行程速度系數(shù)K.極位夾角久鍛小區(qū)動角?(用作圖法在圖上總取)解(1》&/nr+一/*=15mm.所以被大值15mm.(2) 4-/ah&lir+/vi&，才+—/ad=55mm?因此At大值55mm.(3)若AB為坡短桿，/ah+In>Iam>/cd4-/ap-Im=15mm著AD桿為坡短桿,BC桿為ift長桿時：/ao+6t>+/cnV+In— =45mmtiAD桿為殿短桿,A8桿為殿長桿時8Zap-In'>+/cd,AA>，《r+/ii>-Iad=55mm所以,若機構為雙搖桿機構〃j取值范第為x15mmVV45mm或>55mm(4)取相應比例尺〃作圖.見圖8.26?由圖立得：G=ZGAC,=65°破小他動角：因為/8,GD="V/B'C'D,所以=0.（15分）平面四桿機構通過絞鏈連接如圖2所示,設其中三桿的長度分別為AB=160mm.CD=240mm.AD=210mm,另一桿BC桿的長度L（0<L<8）,求：L取和值（范圍）時，該四桿連接：.不能成為機構 2.成為雙曲柄機構 3.成為曲柄搖桿機構 4.成為雙搖桿機構（2）標示出圖示位置構件AB為原動件時,機構傳動的壓力角a.傳動角Y.（3）當AB桿為原動件時的曲柄搖桿機構是否存在死點,為什么?（中礦）九、（1S分）圖示依便因桿機構中,8桿的長度為4=25me.4=50we.I,u72m州.試求：<l>當取件4為機架列，最小修沏用了…為多少？<2>當取HI為機架時,將演化成乜首美串的機構？這時A,B四個興動削*周轉剛逢尾擺轉M?（3）號取桿3為機燮時，乂梅僵化成忖神機構？這時C?D兩個轉動身處周轉卓還是雙轉副？（山科）6.圖示導桿機構中，已知LAB=40mm,偏距e=10mm,試問：1）欲使其為曲柄擺導桿機構，Lac的最小值為多少；2）若Lab不變，而e=O,欲使其為曲柄擺動導桿機構，LAC的最小值為多少；3）若Lab為原動件，試比較在e>0和e=O兩種情況下，曲柄擺動導桿機構的傳動角，哪個是常數(shù)，哪個是變數(shù)，哪種傳題圖力效果好？解答：1）Lac>L4B+^=（40+10）=50mm,即Lac的最小值為50mm。2）當e=0時，該機構成為曲柄擺動導桿機構，必有LAC<LAB=40mm,即Lac的最大值為40mmo3）對于e=0時的擺動導桿機構，傳動角7=90。、壓力角a=0。均為一常數(shù),對于e>0時的擺動導桿機構，其導桿上任何點的速度方向不垂直于導桿，且隨曲柄的轉動而變化，而滑塊作用于導桿的力總是垂直于導桿，故壓力角a不為零,而傳動角0。</<90。且是變化的。從傳力效果看，e=0的方案好。二、急回運動和行程速比系數(shù).極位與極位夾角（1）極位：機構的極限位置（即搖桿兩極限位置，曲柄與連桿兩次共線位置）,（2）極位夾角：搖桿處于兩極限位置時，曲柄與連桿兩次共線位置之間的夾角。（會作圖求極位夾角）（3）擺角：搖桿兩極限位置之間的夾角。.急回運動在一周中，曲柄等速轉動，但搖桿是不等速的：工作行程匕（空回行程上,搖桿的這種運動性質稱為急回運動。.行程速比系數(shù)K：衡量急回運動的程度。匕__180+8Vjt2a2180-6.結論:（1）K>1,即匕>匕，即機構有急回特性?？赏ㄟ^此判定曲柄的轉向。（2）當曲柄搖桿機構在運動過程中出現(xiàn)極位夾角°時，機構便具有急回運動特性。（注：對心曲柄滑塊機構：無急何特性；b：偏心曲柄滑塊機構：有急IE特性。）

（3）°T，kT,機構急回運動也越顯著，所以可通過分析e及°的大小，判斷機構是否有急回運動及急回運動的程度。雷達天線的俯仰傳動的曲柄搖桿機構無急回特性。（4）急回運動的作用：在一些機械中可以用來節(jié)省動力和提高勞動生產率。I、圖樂機構中，已知a=145"，叭d=290””“，求:1）圖a中挑動導桿機構的極位火力0及盛科DC的找例中.2）圖b仙柄搖塊機構的極位央向0及從動$18￡的挖角w.DD二、（15分）題二、（15分）題2圖為一個連桿機構的示意圖。構件1為主動件，弁以角速度少勻速轉動。已知［=成：=20mm，Ld=%=1cd=25mm?1、判斷構件5是否為曲柄？說明判斷的主要依據(jù)；2、自選作圖比例，畫出構件5的極限位置，并根據(jù)作圖確定機構的極位夾角9和行程速比系數(shù)人三、(30分)題3圖所示連桿機構，已知/.三、(30分)題3圖所示連桿機構，已知/.=SQmm,lK=120mm,偏距e=20mm,構件/B為主動件，并以角速度。勻速轉動。.構件4B是否為曲柄？簡要說明判斷的依據(jù)；.確定在機構運動過程中的最小傳動角匕….畫出滑塊C的極限位置，并根據(jù)作圖確定機構的極位夾角6和行程速比系數(shù)A.4、在保持滑塊。的極限位置和偏距e不變的情況下，如果要將行程速比系數(shù)K改為1.25,問構件桿長31股應改為多少？三、四桿機構的傳動角與死點1.壓力角和傳動角(會作圖)(1)壓力角從動桿件受力方向和受力作用點速度方向之間所夾的銳角。(2)傳動角7：壓力角的余角，7=90-0。實際就是連桿與從動桿件之間所夾的銳角。(3)結論：。越小，機構的傳力性能越好可見。是判斷機構傳力性能是否良好的標志。相應有7越大，機構的傳力性能越好最小傳動角出現(xiàn)的位置或:成.%=arccosb2+c2-(d-a)2y2或:成.%=arccosb2+c2-(d-a)2y2=arccosYi=180b~+c~一(d+a)-arccos2bcb2+c2-(d-a)2

2bcY1和Y2中小者為＞min即九，出現(xiàn)在主動曲柄與機架共線的兩位置之一注：①導桿機構的傳動角： 傳動角7=90',且恒等于90。②曲柄滑塊機構的7min在曲柄與機架共線的兩位置之一傳動向最小.-arccos&L.2.死點作一柄搖桿機構中，搖桿CD為主動件.連桿與從動曲柄共線時，曲柄AB不能轉動而出現(xiàn)頂死的現(xiàn)象。這個位置稱為死點。(1)原因：連桿作用曲柄的力通過回轉中心A,對A點無矩，不能驅使其轉動。傳動角7=°(2)改善方法：目的：使機構能夠順利通過死點而正常運轉。1.錯列2.裝飛輪加大慣性匚工圖示含一個移動副四桿機構，已知：。=120mm,Bb=250mm,e=60mmw 嗎力心、(1)試證明轉動副4、8為整轉剛，構件I為曲柄； 彳弦\<2若構件1為主動件并作勻速轉動，轉向如圖，試求：(2)機構的極位夾角e和行程速度變化系數(shù)心 一7(3)滑塊3的行程％ 題二圖(4)機構快行程的最小傳動角和慢行程的最小傳動角匚1t.例8.6在曲柄播桿機構.曲柄為主動件.轉速”一60r/min.且已知曲柄長/m=50mm.連桿長人=70mm.搖桿長自=80mm.機架長/版=90mm(I：作行程平均速度V空網行程速度).試求?<1)行匏速度系數(shù)Ki(2)搖桿一個I：作行程離要的時間?(3)/小幡動角分析由題意知.本題以J根據(jù)機構中給定的各桿長度確定行程速比系ftK和顯小心動角問通.解取適當比例尺作圖8.18.△ACD中：/C解取適當比例尺作圖8.18.△ACD中：/CAD—arccos(,”?+1,5”+l\t)-An

2(/?-+l,KHUad41.81°△ACD中?z^C,AD=arccos=54.31,8=/GAD-ZCAD=12.5,_18<T+。一180.+12.5*_.=180*-6=180*-12.5*=(3)(3)曲柄。機架就微共線時:arccos2//h7iap30°arccos2//h7iap30°曲柄與機架拉在共線時：v f曲柄與機架拉在共線時：v fBC4-fiT>—(/ao+IAH>'_1Q7B9.180—/,=arccos =-；-； =137.82ZiHilm/,=42.18*>/,所以 =/i=30*評注本題在解題過程中.有兩點需特別注意.一是行程速比系數(shù)和機構鍛小傳動角的計算運用了三角形的余弦定理,而未采用作圖法,在未要求解法的前提下.這種方法節(jié)容岫圖時間.計算結果也更精確,但數(shù)學展咄瞿扎實，二是機構急回運動的定義要牢記.并能滅活運用.2.圖3所示為一插床機構簡圖，已知Lab=2.圖3所示為一插床機構簡圖，已知Lab=100mm,LAD=80mm,Lbc=120mm.L[x=180mm-BC為原動件，順時針方向轉動，滑塊5為輸出構件，且A、B、C三點在一直線上。（1）前置四桿機構48C屬于哪一種機構？⑵作出滑塊5上E點的左、右極限位置后、良及對應的。I、和G、。2的位置。滑塊的行程S等于多少？（3）當滑塊由Ey運動到Ez，及從E2運動到田時，作出主動曲柄的對應轉知矽和.，并寫出該機構行程速度變化系數(shù)K的表達式。2.（I）前置四桿機構ABC為轉動導桿機構。（2）按要求作圖.滑塊的行程S=2Lad=160mm（3）作出仍、物如圖,K=//物已知圖示六桿機構，原動件48作等速回轉。試用作圖法確定：（1）滑塊5的沖程H；（2）滑塊5往返行程的平均速度是否相同？行程速度變化系數(shù)K值;（3）滑塊處的最小傳動角7min（保留作圖線）。（北交2008年）

24 6E出=0.002m/mm解：(1)H=4(而)=0.002x17=0.03、(2)不相等?！?800+。1800+42°，,,K= = ?1.61180。一。1800-42°⑶7min=69°題8-5圖解用作圖法設計四桿機構1.按連桿預定的位置設計四桿機構(1)已知活動較鏈中心的位置當四桿機構的四個校鏈中心確定后，其各桿長度也就相應確定了，所以根據(jù)設計要求確定各桿的長度，可以通過確定四個較鏈中心的位置來確定。例：要求連桿占據(jù)三個位置與G,82c2,83C3,求所對應的四桿機構。分析：該機構設計的主要問題是確定兩固定鉉鏈A,D點的位置。由于B,C兩點的運動軌跡是圓，該圓的中心就是固定錢鏈的位置。解：連/82n中垂線仇2 連斗出=＞中垂線% a連G，C2n中垂線。12 連。2，。3n中垂線。23 D就可得四桿機構。(2)已知固定較鏈中心位置例8.3圖8.13所示為一校鏈四桿機構八BCD的固定較族A已知主動件AB的3個位置和連桿上K點所對應的3個點.試,(1)確定連桿上校鏈(?的位置和連架桿CD的長度i<2)驗算其主動件是否為曲柄?(3)指出能小性動角/...的位置并確定K：數(shù)值，分析由題意知.(1)實際上是已知連桿的3個位置8K K,以及固定皎鏈兒。的位置,設計四桿機構問廷屬「根據(jù)機構中給定的各桿艮度來確定屬「?何種校法四桿機構和確定M小傳動珀問題.解(1>見圖8.14,先取相應比例尺“，.分別連線EK-8,K：.8,K,.用反轉法作圖如F,作AB,K、D'W△及氏D和AB,K,1/^AB,KD,求得。.D"點,分別作DD*.C'D”的中垂線4“.4,.其交點即為C,,連B.C,及CD.則A8,C|D即為該機構第位置的機構簡圖.由圖8.14可知.，m=42mm.圖8.14(2>由圖8.14可知?/.Au+/“-68.5mmVla)+Z.v)=86.5mmH連架桿AH為最短桿.所以為曲柄。(3>作ABCD和ABfCfD兩位置?經比較.機構在AB'C'D位置時其傳動角為班小,由圖用得幾“，=/*(、力=44\

?-23圖8.60所東為L1知的曲柄搖桿機構.現(xiàn)要求用連桿將擾桿CD和滑快卜連接起來?使搖桿的三個（2知位置CD?CD?GD和滑快的三個已知位置E?E.￡相對應（圖示尺寸系按比例繪電）?試確定此連懺的長度及其與搖桿（Z）校接點的位置.（河北工業(yè)）（河北工業(yè)）解 由題意釗,本題實際是為按兩連饕桿（掘桿?；瑝K）的預定對兩位置設計四懺機構的問通.具體作圖過程如圖8.6］所示，連桿EF的長度為/0-^ETK-130mm.〃1800+。K= 2.按給定的行程速比系數(shù)K設計四桿機構：原理：180。-8,K-\.?.6=180° K+1,已知K,則等于已知6,那么，利用機構在極位時的幾何關系，再結合其它輔助條件即可進行設計。（1）曲柄搖桿機構：

例8.S設計曲柄18桿機構ABCD.ll如搖桿CD的長度/m=290mm.M桿兩極限位置間的夾角5二32°.行程速比系數(shù)K-1.25?連桿BC的長度〃二260mm.M求曲柄AB的長度/m和機架AD的長度/仙?（解法不限）分析 此眩稅F?已知行程速比系數(shù)設計四桿機構問題.因此可先作出困定校鏈八所處的隊.再根據(jù)CC,及。角?由.角形的余弦定理解得，切?作圖求出/版.解0=180°(K-1)/(K4-1>=18O°(1.25-1)/(1.254-1)=20°取相應比例尺W作圖8.17.取一點D.使/GDC：=32*.05=CTD=品/〃，連C77?作/CGP-90?一&=70\作C,。GG交GPf，點.作△CG。的外接隊.在△('GA中.<GC,):=(/n-/“)'+(&+/心尸一2(/"—I.KH)</?+l.\n)coMR中.CT7=2/rr>cosZCC：D-2X290Xcos74*=159.87mm解得 /&=67mm以C為國心./“?一為羋經作弧交△c,c,p的外接跋r八點.故/,9=2AT）ss250mm評注 已知行程速比系數(shù)K改計四懺機構.可先作出困定軌鏈A所處的園（即以UC為弦.圓周角為。的肉）,然后再依據(jù)K：他條件確定出A點的確定位置.8-25如圖8.64所示.設已知破碎機的行程速比系數(shù)K一1.2.教板長度/.t,=300mm.熟板提角中=35°.曲柄長度/仙=80mm.求連桿的長度,井臉算解先計算e=）80*^W=1801?f-1=16.36,取相應比例尺”作出福桿CD的兩板限位置CD及C,D和因定校鏈八所在跌1*,（保用作圖線）.如圖8.65所示.以C為院心.2AU為堂徑作版.同時以F為陰心.2斤-為半徑作品.兩院交丁?點E.作CE的延長線與院$,的交點.即為較鏈A的位置.由圖知?

lM=inAC,+/.VI=310mm7...=/*=45->40°5.試設計一曲柄搖桿機構，已知搖桿及D=500mm,擺角上45°,其中左極限位置為垂直，如題5圖所示，固定較鏈X、D同在水平線上，行程速比系數(shù)K=L4.試用圖解法確定該機構曲柄〃b、連桿Lac和機架Lad的長度，并標注出最小傳動角丫疝心（保留作圖線，作圖比例自選） （共12分=4+4+4）（中礦2011）例題：圖示為一用于雷達天線俯仰傳動的曲柄搖桿機構。已知天線俯仰的范圍為30°,lcp=525nun,1AD=800mm。

試求：（1）曲柄和連桿的長度1AB和IBC；（2）校驗傳動角是否大于等于40度（北交2007）解：（1）由于雷達天線俯仰傳動時不應有急回作用，故有：K=1,0=0（2）選取比例尺ul=并利用已知條件作圖如下：1.已知曲柄搖桿機構中搖桿的兩個極限位置CxD和C2D與機架AD的夾角分別為0-45。.@?90。，選取長度比例尺“繪制出機架4D及搖桿的兩個極限位置，如圖2-la所示.（15分）（1）用圖解法求曲柄長Aab和連桿長工M（保留作圖線）：⑵在圖上標出機構的極位夾角，：（3）以曲柄*8為主動件（逆時針轉向），用山圖2-lalR得的尺寸,在圖2-lb上作出機構出現(xiàn)最小傳動用7mm時的位置,并進行標注：（4）若分別以構件48和CD為機架，務獲得什么機構？國2-laD國2-laD四、設計-他柄搖桿機構4600.已知搖桿的行程速比系數(shù)" 搖桿的長度為/,1,-50mm,福桿兩板電位皆與機架4。貓莢聲芬別為例=30.和仍=90二試求戌機構的式它未知桿長"（6分） j/G四（20分）圖4所示，現(xiàn)欲設計一較鏈四桿機構，設已知搖桿CO的長度為=75mm,行程速度變化系數(shù)K=1.5,方喋4。的長度為%,=100〃〃”，搖桿的一個極限位置與機架間的夾角為°=45°。試求曲柄的長度I.和連桿的長度lBCo3.圖2-3所示強式破碎機，設其行程速比系數(shù)K=1.4,我板長度ZcD=300mm,顆板搓角片35。，顆板在極限位置CQ時，錢鏈G與4之間的距離〃ci=225mm.試用圖解法確定曲柄長度I4連桿長度/bc和機架長度/ad（保留作圖線）.（20分）三、凸輪機構分析（20分）圖3所示為一偏置浪子移動從動件盤形凸輪機構，凸槍的實

2.（15分）如圖5所小曲柄搖桿機構,已知各構件的長度為/AB-240mm,/acWOOmm,/co=500mm./內產800mm。試作：（1）標出此機構的極位夾角。；（5分）（2）將機構進行修改設計：保持/ab、/?：,K不變，使擺角v=4%試用圖解法求搖桿長度任及機柒長度4m＞。（io分）圖5圖5（題二、2圖）機架￡ad=100mm,曲柄AB為主動件,機架￡ad=100mm,曲柄AB為主動件,當搖桿CO在右極限位置時，曲柄482與機架夾角為30°,當搖桿CO在左極限位置時，機構的壓力角a=30°。試用圖解法確定該機構曲柄乙小連桿工￡和搖桿左。的長度。（保留作圖線，作圖比例自選）（共12分）（2）曲柄滑塊機構已知：K,H,e要求：設計一曲柄滑塊機構。分析：關鍵求O；認識到H相當于曲柄搖桿機構中的W。8-27試設計一曲柄滑塊機構.設已知滑塊的行程速比系數(shù)K=1.5,滑塊的行程H=50mm.偏距，=20mm.并求其最大樂力角/“*?解計算6=180° =180" =360.并取相應比例尺〃根據(jù)a\+1 l?O+1滑塊的沖程H作出兩極位。及G?作6網，作偏距線,兩齊的交點即較鏈A所在的位置（見圖8.66）.由圖8.66可得36rnrnZ.w=（AC?—ACi）/2=17mm36rnrn/ir=2（ZC?+AC?）/2=

amnv=62.7°

圖8.66網8-27解圖設計一曲柄滑塊機構，己知曲柄長度乙8=15mm,偏距e=1()mm,要求最小傳動角(1)確定連桿的長度，bc；(2)畫出滑塊的極限位置；(3)標出極位夾角6及行程H;(4)確定行程速比系數(shù)K。導路導路題8-10圖H(20分)在圖示插床機構中，滑塊5的移動導路ee通過較鏈中心C,且垂直于AC。B、C、D三點共線。導桿機構ABC的兩連架桿可作整周轉動，AB為原動件，以他等速轉動。(1)在機構簡圖上繪出滑塊上E點的二極限位置El、E2,并作出曲柄的對應轉角叼、%(2)若要求滑塊的行程S=154mm,行程速比系數(shù)K=L5,B點軌跡與導路ee的交點4、4之間距44=2s。試計算ab,ac的長度；(3)若壓力角amax=l。，試計算連桿DE的長度。（1）曲柄滑塊機構CDE中.當C、D,E共線時，滑塊處在極限位置，即AB轉至AB1時,則CD轉至CD1,此時滑塊處于右邊極限位置E1。當AB繼續(xù)轉至AB2時，則CD逆時針轉至CD2,此時滑塊處于左邊極限E2。曲柄AB對應轉角必、。2如圖所示。（6分）(2)對心曲柄滑塊CDE中:s =s1CD=—=77mm0= xl80=36極位夾角K+1???/=180-6=144=CR=5504mm/4?=ktg7?。 AB（3）在對心曲柄滑塊機構CDE中，當曲柄與導路ee垂直時，出現(xiàn)M母心=念：=磊=44340^分）（3）導桿機構己知：d,Ko10.(古林I.業(yè)大學1999年考研試題)圖8.27所示為牛頭刨冰的主動心動機構.已知=75mm./nc=100mm.行程速度系數(shù)K=2.刨頭5的行XH=300mm.要求在整個行程中推動刨頭5有較小的壓力角.試設計此機構(即求Im.h,1c.解計算，桿的提角午=6= 一 =60°取相應比例尺再作圖.由圖8.28可得3桿和機架的長度為：ln)=/iiCD=300mm/*?=^ =150mm導桿端點D的行程75西=ETE7=H/ut為了使推動刨頭5在整行程中有較小樂力角?刨頭導路的位置〃應為%=Ax(1+cos與),2=300X(I+CO5y-)/2=279.9mm點津本題屬r按行程速比系數(shù)k設計四桿機構問電.需要注意的是，①5桿CD的城大展角與機構極位夾角相等I②因H=300mm.n要求在整個行建中創(chuàng)頭運動壓力角較小,所以取ar-nr=3oomm.wjTnr=h一顆mm.用圖3所示機構來實現(xiàn)割刀尸所需的運動。設已知搖桿CO的長度￡cD=200mm,并設其二極限位置對稱于過。點向移動導路所作的垂線，其最大擺知”=45。，該機構的機架AD與搖桿的左極限位置成40°ft,要求該機構的行程速度變化系數(shù)K=\,割刀的行程為〃=300mm,其起始點后如圖所示，要求在二極限位置時的壓力角闔為20。。試用圖解法求出該機構曲柄A8,連桿0E及搖桿EF的長度。圖3取作圖,星彳J：Lab=AiiACr-ACt)/2=76inm.Z.bc=Ai<>'G+4C1)/2=355mni./-DE=W)￡=392mm. 尸’.EF=160mm練習題:四、1）應用作圖法標出圖（a）機構的極位夾角0和C點的壓力角a.（5分）2）用作圖法設計一給定連桿三個位置如圖（b）的軌鞋四桿機構。（5分）3、如下圖（b）汽車前輪轉向使用了什么機構？轉向后兩輪軸線平行嗎？汽車后輪驅動橋采用什么裝置可實現(xiàn)左右兩半軸轉速不同？1輪著地而3輪懸空時汽車能否前進？四輪全驅動有何好處？（10分）：答：汽車前輪轉向使用了雙搖桿機構，兩前輪分別和AB和CD相連。直線運行時兩輪軸線平行，轉向后兩輪軸線不平行，其交點P理論上應落在后輪軸軸的延長線上。汽車后輪驅動橋采用采用汽車差速器，它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動力的同時，允許兩邊半軸以不同的轉速旋轉，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。1輪著地而3輪懸空時汽車能前進，四輪全驅動又稱全輪驅動，是指汽車前后輪都有動力?？砂葱旭偮访鏍顟B(tài)不同而將發(fā)動機輸出扭矩按不同比例分布在前后所有的輪子上，以提高汽車的行駛能力。四輪驅動最大的好處就是動力分布比較均勻，可以減少車身打滑，相對兩輪驅動比較安全。2,設計?校鏈四桿機構，已知搖桿CO的行程速比系數(shù)K=1.5,機架的長度L=120亳米，搖桿的長度兒。=85毫米，搖桿的個極限位置與機架之間的夾角%=450，求曲柄長度，a和連桿長度用圖解法解）作圖過程的圖線保留.第九章凸輪機構及其設計（-）凸輪機構的應用和分類一、凸輪機構.組成：凸輪，推桿，機架。.優(yōu)點：只要適當?shù)卦O計出凸輪的輪廓曲線，就可以使推桿得到各種預期的運動規(guī)律，而且機構簡單緊湊。缺點：凸輪廓線與推桿之間為點、線接觸，易磨損，所以凸輪機構多用在傳力不大的場合。二、凸輪機構的分類.按凸輪的形狀分：盤形凸輪 圓柱凸輪.按推桿的形狀分尖頂推桿：結構簡單，能與復雜的凸輪輪廓保持接觸，實現(xiàn)任意預期運動。易遭磨損，只適用于作用力不大和速度較低的場合滾子推桿：滾動摩擦力小，承載力大，可用于傳遞較大的動力。不能與凹槽的凸輪輪廓時時處處保持接觸。平底推桿：不考慮摩擦時，凸輪對推桿的作用力與從動件平底垂直，受力平穩(wěn)；易形成油膜，潤滑好：效率高。不能與凹槽的凸輪輪廓時時處處保持接觸。.按從動件的運動形式分（1）往復直線運動：直動推桿，又有對心和偏心式兩種。（2）往復擺動運動：擺動推桿，也有對心和偏心式兩種。.根據(jù)凸輪與推桿接觸方法不同分：（1）力封閉的凸輪機構：通過其它外力（如重力，彈性力）使推桿始終與凸輪保持接觸,（2）幾何形狀封閉的凸輪機構：利用凸輪或推桿的特殊幾何結構使凸輪與推桿始終保持接觸。①等寬凸輪機構②等徑凸輪機構③共輾凸輪（二）推桿的運動規(guī)律一、基本名詞：以凸輪的回轉軸心O為圓心，以凸輪的最小半徑r。為半徑所作的圓稱為凸輪的基圓，I?。稱為基圓半徑。推程：當凸輪以角速度轉動時，推桿被推到距凸輪轉動中心最遠的位置的過程稱為推程。推桿上升的最大距離稱為推桿的行程，相應的凸輪轉角稱為推程運動角?；爻蹋和茥U由最遠位置回到起始位置的過程稱為回程，對應的凸輪轉角稱為回程運動角。休止：推桿處于靜止不動的階段。推桿在最遠處靜止不動，對應的凸輪轉角稱為遠休止角；推桿在最近處靜止不動，對應的凸輪轉角稱為近休止角二、推桿常用的運動規(guī)律.剛性沖擊：推桿在運動開始和終止時，速度突變，加速度在理論上將出現(xiàn)瞬時的無窮大值，致使推桿產生非常大的慣性力，因而使凸輪受到極大沖擊，這種沖擊叫剛性沖擊。.柔性沖擊：加速度有突變，因而推桿的慣性力也將有突變，不過這一突變?yōu)橛邢拗?，因而引起有限沖擊，叫柔性沖擊。.掌握等速運動規(guī)律和等加速等減速運動規(guī)律的推程的速度、位移、加速度的方程：推桿運動規(guī)律一一推桿在推程或回程時，其位移s、速度v和加速度a隨時間t變化的規(guī)律。多項式運動規(guī)律：一般表示為：s=Co+C"+Cz戶+…+c?5"一次多項式運動規(guī)律（等速運動規(guī)律）推程：s=h8/80v=h3/6q

a=04h<0'i回程：s-h(1-6/6o') v=~h3/6o'4h<0'i圖示為其推程運動線圖。由圖可知，有剛性沖擊。(2)二次多項式運動規(guī)律(等加等減速運動規(guī)律)推程增速段：s=2人32/8/v=4Aw8/5o2a=4/1a>2/6?推程減速段：s=h-2h(6o-6)2/602v=4Aa?(80-8)/802a=-Ah。76°z由圖知，有柔性沖擊。(3)五次多項式運動規(guī)律10〃§315/7.4?6萬§5其位移方程式為：s=b；3。既沒有柔性沖擊，也沒有剛性沖擊。TOC\o"1-5"\h\z2.2三角函數(shù)運動規(guī)律 I(1)余弦加速度運動規(guī)律(又稱簡諧運動規(guī)律)推程運動方程式為s=Ml-cos(乃6/")]/2 ,v=7thcosin(^/)/25u > - 6 -"。=乃2/102cos(乃5/6)/2笳] WD-=1.57hs/0回程運動方程式為5=//[l+COS(^/^'(,)]/2 $v=-Tihcosxn^S18\)128'Q >a=一Mha)2cos(?rb/8,0)/2鼠由圖知，亦有柔性沖擊，只是沖擊的次數(shù)有所減少。(2)正弦加速度運動規(guī)律(又稱擺線運動規(guī)律)推程運動方程式為s=h[(3/^0)-sin(2^/2)/2萬]'v= -cos(2^/(J0)]/^0 >a=Ijdico2sin(2熱回程運動方程式為a...=6.28hco/6s=用1一（6/b'o）+sin（2乃5/打）/2乃v=h<y[cos（2^/^'0）-1]/^'0 >a=-27thco2sin（2/rb/5'o）/b'；由圖知，既沒有剛性沖擊，也沒有柔性沖擊。常見題型：（15分）設一對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構推桿的行程〃=16mm,推程運動角品=120°。試分別繪出等速運動規(guī)律、等加速等減速運動規(guī)律和余弦加速度運動規(guī)律在推程段的推桿位移線（s-S）圖；并簡述該三種運動規(guī)律對凸輪機構產生的沖擊情況；若凸輪以等角速度逆時針回轉，基圓半徑2=30〃〃”，試以余弦加速度運動規(guī)律繪出在推程段的凸輪輪廓曲線。（山科2009）四、（15分）己知一對心自動尖頂推桿盤出凸輪機構的凸輪以等角速度向轉，推桿運動規(guī)律為：凸輪咕角6=0°?150°時，推桿技等加速等減速運動規(guī)律上升15加；6=150°?180°時，推桿遠休；6=180°?300°時，推口按等速運動規(guī)律回程15mm：5=300°?360°時，推桿近休。試繪出?141的位移變化展律圖，筒述推H受到的沖擊情況?當外輪轉角6>100°時，求推桿的垃移做S是多少？（山科2010）（15分）如圖6所示為凸輪機構推程階段的運動線圖。設凸輪以等角速度3轉動，在推程時，凸輪的運動角為必，推桿完成行程人，該推桿運動規(guī)律為哪一種運動規(guī)律？試推導出該推桿推程的運動方程，并分析受到的沖擊情況。圖6

（三）凸輪輪廓曲線的設計一、凸輪廓線設計方法的基本原理1.原理：反轉法。在設計凸輪廓線時，可假設凸輪靜止不動，而使推桿相對于凸輪作反轉運動，同時又在其導軌內作預期運動，作出推桿在這種復合運動中的一系列位置，則其尖頂軌跡就是所求的凸輪廓線。一般步驟：（1）作出推桿在反轉中依次占據(jù)的位置。（2）根據(jù)選定的運動規(guī)律，求出推桿在預期運動中依次占據(jù)的位置。（3）作出輪廓線。二、用作圖法設計凸輪輪廓.對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構己知：基圓半徑，凸輪等3逆時針轉動，運動規(guī)律己知要求：設計一對心直動尖頂推桿盤形凸輪機構。步驟：（1）畫位移線圖，并對其作等分。（2）取適當比例尺，根據(jù)已知作出基圓。（3）確定推桿在反轉中占據(jù)的各位置（相應于運動線圖對基圓作相應等分）（4）確定推桿尖頂在預期運動中占據(jù)的各位置。（5）連接各點成光滑曲線。.偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構圖5.16a所示為?偏置直動尖頂從動件盤形凸輪機構.設已知凸輪基圓半徑小、偏距，、從動件的運動規(guī)律，凸輪以等角速度w沿逆時針方向回轉，要求繪制凸輪輪廓曲線.凸輪輪廨曲線的設計步驟如下：（1）選取位移比例尺（，根據(jù)從動件的運動規(guī)律作出位移曲線…，如圖5.161＞所示，并將推程運動角仇和回程運動角此分成若干等分：（2）選定長度比例尺〃,=〃，作基圓，取從動件與基圓的接觸點.4作為從動件的起始位置：（3）以凸輪轉動中心。為圓心，以偏距，為半徑所作的圓稱為偏距圓。在偏距圓沿-切勿向就取心、心、個、心.并在偏距圓I：作等分點，即R到從、號、…、各點：（4）過￡,、&、…、K”作偏距圓的切線,這些切線即為從動件軸線在反轉過程中所占據(jù)的位置：（5）上述切線與基園的交點從、區(qū)、…、%則為從動件的起始位置，故在量取從動件位移量時，應從4、81、…、8s開始,得到與之對應的①、小…、兒各點：（6）將A、,4,、A2、…、.%,各點光滑地連成曲線，便得到所求的凸輪輪廓曲線，其中等徑例弧段0及G分別為使從動件遠、近休止時的凸輪輪廓曲線.對于耐心直動尖頂從動件盤形凸輪機構,可以認為是e=0時的偏置凸輪機構，其設計方法。上述方法基本相同，只需將過偏距圓上各點作偏距圓的切線改

圖5.16偏宜自動尖頂從動件盤形凸輪設計為過基網上各點作基閱的射線即可..偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構已知：基圓半徑，滾子半徑，凸輪等3逆時針轉動，運動規(guī)律已知要求：設計一偏置直動滾子推桿盤形凸輪機構。驟如下：將滾廣中心.4當作從動件的尖頂，按照上述尖頂從動件盤形凸輪輪廓曲線的設計方法作出曲線自，這條曲線是反轉過程中滾f中心的運動軌跡，稱為凸輪的理論輪廓曲線；以理論輪廓曲線上各點為留心，以滾f半徑r,為半徑，作一系列的滾廣圓，然后作這族滾廣圓的內包絡線尸,它就是凸輪的實際輪廓曲線.很顯然，該實際輪廓曲線是上述理論輪廓曲線的等距曲線，且其距離與滾r半徑r,相等.但須注意，在滾「從動件盤形凸輪機構的設計中，其基網半徑r。應為理論輪廓曲線的最小向徑.圖5.17對心H動流「從動件盤形凸輪設計★說明：(1)理論輪廓線：滾子中心的軌跡線。(2)實際輪廓線：與滾子直接接觸的凸輪輪廓曲線，又稱工作廓線。(3)凸輪的基圓半徑是指理論廓線的基圓半徑。.對心直動平底推桿盤形凸輪機構已知：基圓半徑，凸輪等3逆時針轉動，運動規(guī)律已知。要求：設計一對心直動平底推桿盤形凸輪機構。圖5.18所示為對心直動平底從動件盤形凸輪機構，其設計基本思路與上述滾子從動件盤形凸輪機構相似。輪廓曲線具體作圖步驟如下：取平底與從動件軸線的交點A當作從動件的尖頂，按照上述尖頂從動件盤形凸輪輪廓曲線的設計方法，求出該尖頂反轉后的一系列位置Al、A2、…、A15；然后過點Al、A2、…、A15作一系列代表平底的直線，則得到平底從動件在反轉過程中的一系列位置，再作這一系列位置的包絡線即得到平底從動件盤形凸輪的實際輪廓曲線。m；.18對心n切平底從幼竹做形八輪設u.擺動尖頂推桿盤形凸輪機構已知：基圓半徑，位移曲線，擺桿長，機架距OA。要求：作一擺動尖頂推桿盤形凸輪機構。分析：要注意到這兒的位移曲線的位移是指角度。圖5.19擾動尖頂從動件盤形八輪設計(b)（1）選取適當?shù)谋壤?，作出從動件的位移線圖，在位移曲線的橫坐標上將推程角和回程角區(qū)間各分成若干等分，如圖5.19b所示.與移動從動件不同的是，這里縱坐標代表從動件的角位移夕因此其比例尺應為1mm代表多少角度.（2）以0為回心、以r0為半徑作出基圓，并根據(jù)已知的中心距/,“，確定從動件轉軸.4的位置Ao.然后以Ao為圓心，以從動件桿長度Q為半徑作圓弧,交基圓于Co點.（C。即代收從動件的初始位置，C。即為從動件尖頂?shù)某跏嘉恢?（3）以0為圓心，以（）A0為半徑作圓，并自.40點開始沿著-w方向將該國分成與圖5.19b中橫坐標對應的區(qū)間和等分，得點①、&、…、人.它們代我反轉過程中從動件擺動中心.4依次占據(jù)的位置。（4）以上述各點為圓心，以從動件桿長度Q為半徑，分別作圓弧，交基圓于（小心、…、心各點，得到從動件各初始位置&g、.42c2、…、4,G：再分別作NG.%9、/g49、…、/g48V,使它們與圖5.191）中對應的角位移相等，即得線段4從、&a、…、這些線段代表反轉過程中從動件所依次占據(jù)的位置，而用、/、…、&諸點為反轉過程中從動件尖頂所處的時應位置。（5）將點"、4、…、風連成光滑曲線,即得凸輪的輪廓曲線.（四）凸輪機構的基本尺寸的確定一、凸輪機構的壓力角及其校核1.壓力角：推桿在與凸輪接觸點處所受正壓力的方向（接觸點法線方向）與該點速度方向之間的銳角。2壓力角的數(shù)學表達式的推導:同連桿機構一樣，壓力角是衡量凸輪機構傳力特性好壞的一個重要參數(shù)，而TOC\o"1-5"\h\z壓力角是指在不計摩擦情況下，凸輪對從動件作用 自力的方向線與從動件上受力點的速度方向之間所 ]13夾的銳角，用a發(fā)示.圖5.26為偏置尖頂直動 v從動件就形凸輪機構在推程的?個任意位置。過 、…尸「凸輪與從動件的接觸點8作公法線“一n,它與過 R凸輪軸心。且垂直于從動件導路的直線相交于人 :Mr夕就是凸輪和從動件的相對速度瞬心，則1??=5 .=:;1因此由圖可得偏置尖頂直動從動件盤形凸A輪機構的*力角計算公式為 十總稼U.一7\在上式中，當導路和瞬心。在凸輪軸心〃的圖5.26偏置尖頂11動從動同側時，式中取“-”號，可使壓力角減少：反之，當件盤形凸輪機構的樂力角導路和瞬心P在凸輪軸心。的異側時，取“+”號，壓力角將增大.正確偏置：導路位于與凸輪旋轉方向3相反的位置。（即逆轉右偏，順轉左偏）注意:用偏置法可減小推程壓力角，但同時增大了回程壓力角，故偏距e不能太大。3.凸輪基圓半徑的確定對于偏置尖頂直動從動件盤形凸輪機構，如果限制推程的壓力角ag[a],則可由式壓力角的公式導出基圓半徑的計算公式為提問：在設計一對心凸輪機構時，當出現(xiàn)的情況，在不改變運動規(guī)律的前提下，可采取哪些措施來進行改進？D加大基圓半徑r。：r°tI2）將對心改為正偏置：et 3）采用平底從動件,a=04滾子半徑的確定對于外凸輪廓，要保證正常工作，應使：P?》rr第一類：直動尖頂從動件偏心圓凸輪機構1.如圖所示，有一對心直動尖頂從動件偏心圓凸輪機構，。為凸輪幾何中心，。為凸輪轉動中心，直線/C_LBD,0\0=20A,圓盤半徑/?=60mnio試根據(jù)上述條件確定基圓半徑入、律§力，C點壓力角%和D點接觸時的位移壓力角（要求在圖中畫出并同時計算出）

解：4=?4=30mm解：4=?4=30mm--偏置直動尖頂推桿盤形凸輪機構如圖9.9（a）所示。已知凸輪為--偏心圓盤，圓盤半徑R=30mm,幾何中心為A,回轉中心為0,推桿偏距0D=e=l0mm,0A=10mm,凸輪以等角速度3逆時針方向轉動。當凸輪在圖示位置，即AD_LCD時，試求：（1）凸輪的基圓半徑r0；（2）圖示位置的凸輪機構壓力角a：（3）圖示位置的凸輪轉角（p：（4）圖示位置的推桿的位移s；（5）該凸輪機構中的推桿偏置方向是否合理，為什么？(a)(b)

(a)(b)解根據(jù)已知條件，以O為圓心，以。點與連線和凸輪廓線的交點E間的距離為半徑作圓得凸輪機構的基圓,如圖9.9(b)所示。由圖可知：(Dr=R—()A=30—10=20mma=arcsin(AD/AB)=arcsin[(f)D+(AE-EO))/ABJ=arcsin[(f(.R—r))/AB]=arcsin(20/30)%41.81°p=arccos(D()/ )=arcsin(10/20)=60°(4)5=BD-FD=JR]一(的+加產- -CXJ2=x/302-(104-10)2-y202-10-=5.04mm(5)不合理。因為如此偏置時，機構的壓力角。=arcsin.出點￡已愈大，a就AB愈大,使傳動效率降低。推桿偏置到凸輪軸心的右側時較為合理。點津當偏置與推程時凸輪和推桿的相對速度瞬心位于凸輪軸心的同側時，凸輪機構的壓力角較小，而本題卻在異側.所以從壓力角的角度來說,偏置不合理。關于偏置方向與凸輪轉向以及基圓半輕間的關系問題是凸輪機構計算分析的典型考題，應引起足夠的重視。L(15分)如圖4所示凸輪機構，凸輪1以角速度3勻速回轉.試作：(1)標出凸輪的基圓半徑r。；(2分)(2)標出圖示位置機構的壓力角a：(2分)(3)標出凸輪的推程運動角巾和回程運動角So'；(4分)⑷凸輪從圖示位置轉過多少角度6推和引一至域高位置？(2分)(5)若凸輪轉向改為順時針，其它條件都不變，推桿2的運動規(guī)律與原來的是否相同？為什么？(5分)第二類：滾子從動件盤形凸輪機構圖4(題三、1圖4(題三、1圖)河北工業(yè)2012例9.2對丁圖9.3(a)所示的凸輪機構.瞿求，(1)寫出以凸輪機構的名稱?(2)在圖上標出凸輪的介理轉向?(3＞畫出凸輪的基版；(4)貼出從開程開始到圖示位置時推桿的位移s.相對應的凸輪轉角＜p.U點的壓力角ai＜5)岫出推桿的行程H,分析凸輪機構名稱的命名.一般的順序為推桿的運動形式+推桿的形式+凸輪的形式，在本題中.凸輪的介理轉向系指使推理東力向較小的馬輪轉向.當偏西與推理時凸輪和推桿的相對速度展心位「?凸輪軸心的阿惻時,凸輪機構的慶力角較小.凸輪的基圈是指凸輪理1論楙線的越眼.所以應先求出凸輪的理論次線,在求解圖示位置時推桿的位移和相對時的凸輪轉角.應先找到推桿升程的起點.解(1)偏五直動滾子推桿歐形凸輪機構.(2)為使推程壓力角較小.凸輪附讀順時針轉動.(3)以()為同心.以(齒為半徑倒映得理論廊線.連結并延長交理論廓線「8點.再以轉動中心八為圓心.以AB為半徑岫由得柒院.其半徑為((見圖9.3(b)).8點即為推桿推程的起點.圖示位置時推桿的位移和相附的凸輪轉向分別為一少見圖9.3(b).8點處的壓力角a=0.“)連線與凸輪理論廓線的力一交點為從.過B作偏距微的切線交些/FC點,因此B.G為行程H.

在圖3所示的偏置式移動滾子從動件盤形凸輪機構中，凸輪為一偏心圓,圓心在O點，半徑7?=80nun,凸輪以角速度3=10ra&s逆時針方向轉動，￡oA=5Onun,滾子半徑,i=20nun,從動件的導路與O-4垂宜且平分。4..在圖中畫出凸輪的理論輪廓曲線和偏距圓：（2分）.計算凸輪的基圓半徑6并在圖中畫出凸輪的基圓：（3分）.計算并在圖中標出從動件的升程力；（2分）.在圖中標出機構該位置的壓力角4；（2分）.計算出機構處于圖示位置時從動件移動速度（2分）.凸輪的轉向可否改為順時針轉動？為什么？（2分）.若凸輪實際輪廓不變，而將滾子半徑改為lOnmi,從動件的運動規(guī)律有無變化？（2分）（1）理論輪廓線為圓其半徑為100mm,偏距圓的徑e為25mm，如圖中所畫。（2分）（2）凸輪的基￥徑50mm（3分）（3）從動件的升程力=1（/?+。4+1一〃 =]046mm,圖中所標。（2分）（4）該位置的壓力角以圖中所標（2分）（5）此時凸輪5從動件的瞬心在幾何中心O點，所以機構處「圖示位置時從動件移動速度i=a?<OA=500mm/s（2分）（6）凸輪的轉向若改為順時針轉動,則在推桿階段的瞬心偏AJ-偏距的異側,會增大推程壓力角,這樣設計不合理。（2分）（7）若凸輪實際輪廓不變,而將滾子半徑改為10mm,從動件的運動規(guī)律仃變化（2分）

圖4所示為一對心式直動從動件盤形凸輪機構。已知偏心網盤凸輪的半徑R=40mm,滾子半徑rROmm,偏心距O4=25mm,凸輪逆時針方向轉動。.說明該凸輪機構的推程角G和回程角力各為多少？從動件的升程h為多少？該凸輪機構的基圓半徑不是多少？.作出或算出當圓盤幾何中心A處于校鏈中心。點的右側，則。4垂直于從動件的導路時，該凸輪機構的壓力角比＞.要進一步提高該凸輪機構的機械效率，需要減小凸輪機構推程的壓力角，試提出兩種能減小該凸輪機構推程壓力角的措施.1.該機構的推程角西I啊程角6各為180%從動件的升秤/?=(R+OA+rt)-(R-OA+rT)=50mm,%=(/?—OA+0)=25mm(2)按要求作圖如圖示(3)可采用增人基圓平.徑6或從動件向A偏置的措施圖示凸輪機構，凸輪為偏心圓盤.已知：&=30mm,'04-10mm,偏距e=15mm,滾子半徑.=5mm.(I)求凸輪基圓半徑力和從動件行程分的數(shù)值.(2)當凸輪轉向為逆時針時，在圖⑶中標出：凸輪的推程運動角。和回程運動角由從動件推程最大壓力角0口和回程最大壓力角比從動件推程最小壓力角^mia?。)當凸輪轉向為順時針時，在圖(b)中標出：凸輪的推程運動角。和回程運動角從動件推程最大壓力角4皿和回程最大壓力角a溫；從動件推程最小壓力角^mio< * .(4)分析比較凸輪不同轉向對從動件推程最大壓力角的影響，者為該機構選擇合理的凸輪轉向.愛於h如^，劉力眾自信4份物以％/3區(qū)勺邊第三類：平底從動件盤形凸輪機構例5.4圖5.7（a）所示為一對心直動平底推桿盤形凸輪機構，已知凸輪的角速度助.試在圖上畫出：（1）凸輪的基圓；（2）機構在圖示位置時的壓力角?（3）在圖示位置時推桿的位移”及速度圖5.7分析平底推桿盤形凸輪機構，其凸輪的理論廓線是以導路與平底的交點為尖頂推桿的尖頂而作出的廓線，其基圓是以理論廓線上到轉動中心的最短距離為半徑而作的圓。因此.此類機構的位移也可從理論廊線上得出.解（D連接AO延長交凸輪廓線于B點?以A為圓心，以AB為半徑畫圓.得基圓.心如圖（b）所示.（2）作出推桿在圖示位置時的速度方向，再作出凸輪與推桿在接觸點處的法線，可得。如圖（b）所示.（3）在圖示位置時，由基圓沿導路方向向外量至導路與平底的交點，可得位移”如圖（b）所示；求得此時凸輪機構中構件1與構件2的速度瞬心Pb，由此可得速度5如圖（b＞所示。大小為s=?在圖3所示的偏置式移動平底從動件盤形凸輪機構中，凸輪為一偏心圓,圓心在O點，半徑R=80mm,凸輪以角速度小lOrads逆時針方向轉動，2oA=50mm,從動件的導路與0a垂直且平分.在圖中畫出凸輪的偏距圓：（2分）.計算凸輪的基圓半徑，卜并在圖中畫出凸輪的基圓；（2分）.在圖中標出從動件在該位置時的位移s：（2分）.在圖中標出機構該位置的壓力角a并說明通常將從動件的平底設計成與導路垂宜的原因；（3分）.若將凸輪半徑R改為60mm,從動件的運動規(guī)律有無變化？（2分）.計算出機構處于圖示位置時從動件的移動速度丫：（2分）.若將從動件的平底改為尖頂，將帶來哪些不足？（2分）（1）偏距圓如圖:（2分）（2）凸輪的基圓半徑小R-OA=30mm：（2分）（3）標出從動件該位置的位移s如圖所示；（2分）（4）在圖中標出該位置的壓力角80。，將平底設計成仔導路力直可使壓力角始終為0度,傳力特性好。（3分）（5）心凸輪半價R改為60mm,從動件的運動規(guī)律仃變化：（2分）

（6）此時凸輪4從動件的瞬心在幾何中心。點,所以機構處于圖示位置時從動件移動速度i=M（）A=5（X）mm/s：（2分）（7）若將從動件的平底改為尖頂,尖頂容易被磨損,也增大了推程的壓力角。（2分）第四類：擺動從動件盤形凸輪機構11.在圖5.16所示援動濠子?推桿盆形凸輪機構中,凸輪為偏心圓盤?且以角速度3逆時針方向回轉.試在困上，（I）畫出該凸輪基回，（2）標出升程運動角。和回程運動角。<3）標出圖示位置時推桿的初始位置角外和角位移以（4）標出圖示位置推桿之壓力角a,<5>標出推桿的最大角位移在?。

例6.3在圖6.4（a）所示的凸輪機構中,凸輪為一圈盤.其圈心為C.半徑為R=40mm.滾子￥徑r,=10mm.（）A=90mm.Ali—70mm?凸輪的傳動中心為（）點.（）（'=20mm.凸輪逆時針方向轉動。①標出凸輪機構在圖示位置的壓力角；②畫出基圓.并求基圓半徑③作出從動件從其最卜位置接到圖示位置從動件的提用中及相應的凸輪轉角3（簡要說明作法）.(?)圖6.4rab.4解：①在圖6.4(a)中連接CB.并作3點的速度線.兩線之間的夾角a即為圖示位置凸輪機構的壓力角。②在圖6.43)中.連(X'并延長與凸輪廓線交與D,則r0=()D4-r,-ROC+r,=40-204-10=30mm0以O為同心=30mm為半徑作閱,則該圓為凸輪的玨圓.③以A為同心以AB為'「徑喇弧交基網于B,'.連AB,/,則AB與AB,'之間的夾角中即為從動件的提用.延長CD與基圓交于B..以Bo為留心、人3長為￥徑畫孤.與以。為留心、(M長為半徑所畫的例相交于A”.連A.B..、A“(). 等于/CAB。'等于次,,稱為人8提桿的起始角.而鈍角/A,(M即為凸輪相應的轉角8.從圖中可以看出從動件已處F回程中.故隨著凸輪轉角的變化,擺桿的搓角W從零變到當前值然后繼續(xù)增大到史」.最后再從*3減小到當前值.故相應的凸輪的轉角應為鈍用/A“M.ifu非銳角/A,.銳角/AM為提桿提角從當前值變?yōu)榱愕倪^程中凸輪相應的轉角。如所示為一擺動從動件盤形凸輪機構。C為起始上升點。求：.標出從點C接觸到點。接觸時的凸輪轉角Q,從動件的位移;.標出點。接觸時的壓力角。(a) (b)解題要點：當從動件為擺動從動件時，如何正確使用反轉法原理。解：取長度比例尺從作機構圖如例3-7(b)圖所示。.以凸輪轉動中心。為圓心，分別以機架長度OA為半徑，以滾子在C點接觸時的中心5'與凸輪轉動中心。的距離08'為半徑作中心圓〃和理論廓線的基圓7/'。根據(jù)反轉法原理，從動件擺桿與凸輪廓線的接觸點C點沿方向移動到。點。故以擺桿長48為半隹以8'點為圓心作弧與中心圓〃交于A'點，則A'B'是擺桿與凸輪廓線在C點接觸時的位置。過A點，4點分別向。點作連線45,AV,則NA'OA為從動件從點C接觸到點。接觸時的凸輪轉角夕。以擺桿長度A8為半徑，以4為圓心作弧與基圓〃'交于8"點，則/8。8"=什，也即是從動件擺動的位移。.過8、。兩點作直線〃"，〃〃即為從動件擺桿在O點接觸時的公法線?！āㄅcB點的速度%之間所夾的銳角a即為該位置的壓力角。五、一偏心圓盤凸輪機構如圖所示，（1）畫出凸輪機構的基圓和理論輪廓曲線。（2）用圖解法在圖中標出從構件2最低位置開始，凸輪按圖示方向轉過45，,90',180?時從動件2的角位移。（3）在圖中標出從構件2最低位置開始，凸輪按圖示方向轉過90。