班级： 姓名： 学号： 机械设计基础习题_参考答案

3 凸轮机构

1．【答】

根据形状，可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮三类。 基本组成部分有凸轮、从动件和机架三个部分。

凸轮与从动件之间的接触可以通过弹簧力、重力或凹槽来实现。 2．【答】

从动件采用等速运动规律时，运动开始时，速度由零突变为一常数，运动终止时，速度由常数突变为零，因此从动件加速度及惯性力在理论上为无穷大（由于材料有弹性变形，实际上不可能达到无穷大），使机构受到强烈的冲击。这种由于惯性力无穷大突变而引起的冲击，称为刚性冲击。

从动件运动时加速度出现有限值的突然变化，产生惯性力的突变，但突变是有限的，其引起的冲击也是有限的，这种由于加速度发生有限值突变而引起的冲击称为柔性冲击。等加速等减速运动规律和简谐运动规律都会产生柔性冲击。

3．【答】应注意的问题有：

1）滚子半径：必须保证滚子半径小于理论轮廓外凸部分的最小曲率半径；在确保运动不失真的情况下，可以适当增大滚子半径，以减小凸轮与滚子之间的接触应力；

2）校核压力角：进行为了确保凸轮机构的运动性能，应对凸轮轮廓各处的压力角进行校核，检查其最大压力角是否超过许用值。如果最大压力角超过许用值，一般可以通过增加基圆半径或重新选择从动件运动规律；

3）合理选择基圆半径：凸轮的基圆半径应尽可能小些，以使所设计的凸轮机构可能紧凑，但基圆半径越小，凸轮推程轮廓越陡峻，压力角也越大，致使机构工作情况变坏。基圆半径过小，压力角就会超过许用值，使机构效率太低，甚至发生自锁。

4．【答】绘制滚子从动件凸轮轮廓时，按反转法绘制的尖顶从动件的凸轮轮廓曲线称为凸轮的理论轮廓。由于滚子从动件的中心真实反映了从动件的运动规律和受力状况，因此基圆半径和压力角应在理论轮廓上量取。

评语： 任课教师： 日期： （ 1 ）

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5．【解】

6．【解】

① 选择合适的比例绘制从动件位移线图，

如图所示

② 以基圆半径绘作基圆，绘制从动件尖顶

的起始位置

③ 将位移线图的推程和回程所对应的转

角分成若干等份

④ 按照反方向（顺时针方向），与从动件

位移线图各等分相对应，得各个点。连结这些点得到机构反转后从动件导路的各个位置

⑤ 量取对应的各位移量，得反转后尖顶的

一系列位置点

⑥ 将各个位置点连成光滑的曲线，得到所

要求的凸轮轮廓。如图所示。

（注：答案中所绘制图形不准确，供参考。）

评语： 任课教师： 日期： （ 2 ）

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4 齿轮机构

1．【答】

渐开线直齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等。

渐开线斜齿圆柱齿轮的正确啮合条件是两轮的模数和压力角必须分别相等，此外，外啮合时螺旋角大小相同、方向相反；内啮合时螺旋角大小和方向均相同。 2．【答】

用范成法加工齿轮时，若刀具的齿顶线或齿顶圆与啮合线的交点超过被切齿轮的极限点，则刀具的齿顶将切去齿轮齿根渐开线齿廓的一部分，这种现象称为根切现象。

标准齿轮为了避免根切，其齿数z必须大于或等于不根切的最少齿数zmin=2h*a/sin2α。 标准齿轮为了避免根切，其齿数zmin必须大于或等于不根切的最少齿数。 3．【答】

常见的渐开线齿廓的切齿方法有成形法和范成法两种。

成形法其方法简单，不需要专用机床，但生产率低，精度差，只适用于单件及精度要求不高的齿轮加工。

范成法中广泛采用齿轮滚刀，能连续切削，生产率较高。 4．【答】

沿斜齿轮分度圆上齿廓的任一点切齿轮的法面，该分度圆柱在切面上呈一椭圆。取标准压力角作一直齿圆柱齿轮，其齿形即可认为近似于斜齿轮的法向齿形。该直齿圆柱齿轮称为斜齿轮圆柱齿轮的当量齿轮，其齿数称为当量齿数，用zv表示，计算公式为

zv?2?z? mncos3?5．【解】

cos?k?rb357?? rk5511?k?arccos7?50.48? 11?k?rb?tan?k?35?tan50.48??42.43 mm

（或 ?k?rk?sin?k?55?sin50.48??42.43 mm）

评语： 任课教师： 日期： （ 3 ）