西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理課后答案第9章.doc
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第9章課后參考答案 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)窮大的慣性力瞬問(wèn)作用到構(gòu)件上,使構(gòu)件產(chǎn)生強(qiáng)烈的沖擊;而柔性沖擊是指理論上有限大的慣性力瞬間作用到構(gòu)件上,使構(gòu)件產(chǎn)生的沖擊。s-, v-, a-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。92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?如何加以避免?題9-1圖答 在用包絡(luò)的方法確定凸輪的工作廓線時(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能實(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,因此應(yīng)設(shè)法避免。變尖和失真現(xiàn)象可通過(guò)增大凸輪的基圓半徑減小滾子半徑以及修改推桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律等方法來(lái)避免。93力封閉與幾何封閉凸輪機(jī)構(gòu)的許用壓力角的確定是否一樣?為什么?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的。因?yàn)樵诨爻屉A段-對(duì)于力封閉的凸輪饑構(gòu),由于這時(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,故允許采用較大的壓力角。但為使推稈與凸輪之間的作用力不致過(guò)大。也需限定較大的許用壓力角。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。94一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)是否可行?為什么?答 不可行。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)律也勢(shì)必發(fā)生變化。 95一對(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,擬采用推桿偏置的辦法來(lái)改善,問(wèn)是否可行?為什么?答 不可行。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)該是不允許擅自改動(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?根據(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 由凸輪的回轉(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 可知在其他條件不變的情況下。若為正偏置(e前取減號(hào))由于推程時(shí)(ds/d)為正式中分子ds/d-edsd。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。97 試標(biāo)出題96a圖在圖示位置時(shí)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角,凸輪從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)90后推桿的位移;并標(biāo)出題96b圖推桿從圖示位置升高位移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位置時(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)即為凸輪從圖示位置轉(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,以滾子中心升高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為推桿從圖示位置升高位移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)98在圖示凸輪機(jī)構(gòu)中,圓弧底擺動(dòng)推桿與凸輪在B點(diǎn)接觸。當(dāng)凸輪從圖示位置逆時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)90。時(shí),試用圖解法標(biāo)出: 1)推桿在凸輪上的接觸點(diǎn); 2)擺桿位移角的大?。?)凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角。 解 如圖所示,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)位置圓。過(guò)O點(diǎn)怍OA的垂線,交推桿轉(zhuǎn)動(dòng)中心反轉(zhuǎn)位置圓于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)際廓線于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。 99 已知凸輪角速度為15 rads,凸輪轉(zhuǎn)角時(shí),推桿等速上升16mm; 時(shí)推桿遠(yuǎn)休,時(shí)推桿下降16mm;時(shí)推桿近休。試選擇合適的推桿推程運(yùn)動(dòng)規(guī)律,以實(shí)現(xiàn)其最大加速度值最小,并畫(huà)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=h0 01 50(2)回程:等加速段s=h一2h202 060 等減速段s=2h(一)202 60120計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表93:根據(jù)表9-3可作所求圖如下圖: 910設(shè)計(jì)一凸輪機(jī)構(gòu),凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間為2 s。凸輪的推程運(yùn)動(dòng)角為60,回程運(yùn)動(dòng)角為150。,近休止運(yùn)動(dòng)角為150。推桿的行程為15 mm。試選擇合適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(huà)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,=10 mm,凸輪以等角速度逆時(shí)針回轉(zhuǎn)。凸輪轉(zhuǎn)角=0120時(shí),推桿等速上升20 mm;=120180時(shí),推桿遠(yuǎn)休止;=180270時(shí),推桿等加速等減速下降20 mm;=270:360時(shí),推桿近休止。要求推程的最大壓力角。30,試選取合適的基圓半徑,并繪制凸輪的廓線。問(wèn)此凸輪機(jī)構(gòu)是否有缺陷,應(yīng)如何補(bǔ)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=30 mm,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)1201r推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)上升20。,再轉(zhuǎn)過(guò)150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90時(shí),推桿靜止不動(dòng)。問(wèn)這種凸輪機(jī)構(gòu)壓力角的變化規(guī)律如何?是否也存在自鎖問(wèn)題?若有,應(yīng)如何避免?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=h1-cos(/0)/2: 0120 (2)回程 S=h1+cos(/0)/2 01 50 計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表9-4l:根據(jù)表9-4可作所求圖如下圖:這種凸輪機(jī)構(gòu)的壓力角為一定值,它恒等于平底與導(dǎo)路所夾銳角的余角與其他因素?zé)o關(guān)。這種凸輪機(jī)構(gòu)也會(huì)是存在自鎖問(wèn)題,為了避免自鎖在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該在結(jié)構(gòu)許可的條件下,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gan 9的懸臂尺寸。9一13 一擺動(dòng)滾子推桿盤形凸輪機(jī)構(gòu)(參看圖923),已知lOA=60 mmr0=25 mm,lAB=50 mm,rr=8 mm。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)180時(shí),推桿以余弦加速度運(yùn)動(dòng)向上擺動(dòng)25;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)擺回到原位置。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=1-cos(/0)/2 0180 (2)回程:s=1-(/0)十sin(2/0)/(2) o180 計(jì)算各分點(diǎn)的位移值如表95:根據(jù)表9。5作圖如圖所示914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側(cè),偏距e=20 mm,基圓半徑r。=50 mm,滾子半徑r,=10 mm。凸輪以等角速度沿順時(shí)針?lè)较蚧剞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=50 mm;凸輪繼續(xù)轉(zhuǎn)過(guò)炙=30。時(shí),推桿保持不動(dòng);其后,凸輪再回轉(zhuǎn)角度如=60時(shí),推桿又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降至起始位置;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)角在o23過(guò)程中,推桿按正弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律上升h=50 rnm。則 可得 02/3 02/3 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角占在2356過(guò)程中,推桿遠(yuǎn)休。 S=50 , 2356 ds/d=0, 2/356 當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在5/676過(guò)程中,推桿又按余弦加速度運(yùn)動(dòng)規(guī)律下降至起始位置。則 可得 5676 5676當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)角在7/62過(guò)程中,推桿近休。 S=0 762 ds/ d=0 72 (2)計(jì)算凸輪的理論廓線和實(shí)際廓線: i 本題的計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖(a)所示。選取坐標(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)cos-esin y=(s0+s)sin+ecos式中:s0=(r02-e2)1/2=(502-202)1/2=45.826mm 由圖 (b)可知凸輪實(shí)際廓線的方程即B點(diǎn)的坐標(biāo)方程式為 i x=x-rrcos Y=y-rrsin 因?yàn)?dy/d=(ds/d-e)sin+(s0+s)cos dx/d=(ds/d-e)cos-(s0-s)sin所以 故 x=x-10cos y=y-10sin 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96凸輪廓線如下圖昕示。915圖示為一旅行用輕便剃須刀,圖a為工作位置,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),使兩推桿只能在旋鈕套中移動(dòng),而不能相對(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)至水平位置(工作位置)。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)900成垂直位置,再逐漸全部縮回外殼中。要求設(shè)計(jì)外殼中的兩凸輪槽(展開(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,全部動(dòng)作在旋鈕套轉(zhuǎn)過(guò)2角的過(guò)程中完成。 解 由題意知。兩推桿相差180布置,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的最高位置時(shí)推桿B不再升高而推軒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AB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取出將凸輪槽適當(dāng)向水平方向伸展。據(jù)此沒(méi)計(jì)凸輪槽展開(kāi)圖如圖所示。 圖中第l位置為兩推桿最下位置時(shí)情況:第4位置為推桿B不再上升而推桿A繼續(xù)上升的情況;第5位置為題圖中的工作位置。第6,7位置是裝拆時(shí)的位置。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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