凸轮设计试卷题目及答案

凸轮设计试卷题目及答案

一、单选题（每题2分，共20分）

1.在凸轮设计中，通常采用哪种曲线作为从动件的运动规律？（）A.抛物线B.圆弧C.摆线D.直线【答案】C【解析】摆线运动规律能够实现平稳的启停和速度变化，广泛应用于凸轮设计

2.凸轮轮廓曲线的设计主要依据是（）A.凸轮的材料B.从动件的运动规律C.凸轮的尺寸D.加工设备【答案】B【解析】凸轮轮廓曲线的设计取决于从动件的运动规律，确保从动件按照预定规律运动

3.凸轮机构中，从动件的常用形式有（）A.直动从动件B.摆动从动件C.滚子从动件D.以上都是【答案】D【解析】凸轮机构中，从动件形式包括直动从动件、摆动从动件和滚子从动件

4.凸轮机构中，滚子从动件的主要优点是（）A.接触面积大B.摩擦力小C.运动平稳D.结构复杂【答案】B【解析】滚子从动件通过滚动接触，摩擦力小，耐磨性好

5.凸轮机构中，平底从动件适用于（）A.高速运动B.低速运动C.重载情况D.任意运动【答案】A【解析】平底从动件适用于高速运动，因为其接触面积大，摩擦力小

6.凸轮机构中，基圆半径的选择主要影响（）A.凸轮的尺寸B.从动件的行程C.凸轮的压力角D.以上都是【答案】D【解析】基圆半径的选择影响凸轮的尺寸、从动件的行程和凸轮的压力角

7.凸轮机构中，压力角是指（）A.凸轮轮廓曲线的切线与从动件运动方向的夹角B.凸轮轮廓曲线的切线与从动件速度方向的夹角C.凸轮轮廓曲线的法线与从动件运动方向的夹角D.凸轮轮廓曲线的法线与从动件速度方向的夹角【答案】A【解析】压力角是指凸轮轮廓曲线的切线与从动件运动方向的夹角

8.凸轮机构中，减小压力角的措施有（）A.增大基圆半径B.减小从动件行程C.采用滚子从动件D.以上都是【答案】D【解析】增大基圆半径、减小从动件行程、采用滚子从动件都能减小压力角

9.凸轮机构中，从动件的行程是指（）A.从动件的最大位移B.从动件的最小位移C.从动件的平均位移D.从动件的总位移【答案】A【解析】从动件的行程是指从动件的最大位移

10.凸轮机构中，从动件的常用材料有（）A.钢B.铝合金C.青铜D.以上都是【答案】D【解析】从动件常用材料包括钢、铝合金和青铜

二、多选题（每题4分，共20分）

1.凸轮机构的设计中，需要考虑的因素有（）A.从动件的运动规律B.凸轮的尺寸C.压力角D.材料选择E.加工工艺【答案】A、B、C、D、E【解析】凸轮机构的设计需要考虑从动件的运动规律、凸轮的尺寸、压力角、材料选择和加工工艺等因素

2.凸轮机构中，从动件的常用形式有（）A.直动从动件B.摆动从动件C.滚子从动件D.平底从动件E.弹性从动件【答案】A、B、C、D【解析】凸轮机构中，从动件形式包括直动从动件、摆动从动件、滚子从动件和平底从动件

3.凸轮机构中，减小压力角的措施有（）A.增大基圆半径B.减小从动件行程C.采用滚子从动件D.采用平底从动件E.提高凸轮的转速【答案】A、B、C、D【解析】增大基圆半径、减小从动件行程、采用滚子从动件和平底从动件都能减小压力角

4.凸轮机构中，从动件的常用材料有（）A.钢B.铝合金C.青铜D.塑料E.复合材料【答案】A、B、C、D、E【解析】从动件常用材料包括钢、铝合金、青铜、塑料和复合材料

5.凸轮机构中，基圆半径的选择主要影响（）A.凸轮的尺寸B.从动件的行程C.凸轮的压力角D.凸轮的强度E.凸轮的加工难度【答案】A、B、C、D、E【解析】基圆半径的选择影响凸轮的尺寸、从动件的行程、凸轮的压力角、凸轮的强度和凸轮的加工难度

三、填空题（每题4分，共24分）

1.凸轮机构中，从动件的常用形式有直动从动件、______和______【答案】摆动从动件、滚子从动件

2.凸轮机构中，压力角是指凸轮轮廓曲线的切线与从动件______方向的夹角【答案】运动

3.凸轮机构中，从动件的行程是指从动件的最大______【答案】位移

4.凸轮机构中，基圆半径的选择主要影响凸轮的______、从动件的行程和凸轮的压力角【答案】尺寸

5.凸轮机构中，从动件的常用材料有钢、______和青铜【答案】铝合金

6.凸轮机构中，减小压力角的措施有增大基圆半径、______和采用滚子从动件【答案】减小从动件行程

四、判断题（每题2分，共10分）

1.凸轮机构中，从动件的常用形式有直动从动件、摆动从动件和滚子从动件（）【答案】（√）

2.凸轮机构中，基圆半径的选择不影响凸轮的压力角（）【答案】（×）【解析】基圆半径的选择影响凸轮的压力角

3.凸轮机构中，从动件的行程是指从动件的最小位移（）【答案】（×）【解析】从动件的行程是指从动件的最大位移

4.凸轮机构中，滚子从动件适用于高速运动（）【答案】（√）

5.凸轮机构中，平底从动件适用于低速运动（）【答案】（×）【解析】平底从动件适用于高速运动

五、简答题（每题4分，共16分）

1.简述凸轮机构中，从动件的运动规律有哪些？【答案】凸轮机构中，从动件的运动规律包括等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律和摆线运动规律

2.简述凸轮机构中，压力角的概念及其影响【答案】压力角是指凸轮轮廓曲线的切线与从动件运动方向的夹角压力角的大小影响凸轮机构的传动效率和运动平稳性较大的压力角会导致传动效率降低和运动不平稳

3.简述凸轮机构中，基圆半径的概念及其影响【答案】基圆半径是指凸轮轮廓曲线的最小半径基圆半径的大小影响凸轮的尺寸、从动件的行程和凸轮的压力角较大的基圆半径会导致凸轮尺寸增大，但可以减小压力角，提高传动效率

4.简述凸轮机构中，从动件的常用材料有哪些？【答案】凸轮机构中，从动件的常用材料包括钢、铝合金、青铜、塑料和复合材料这些材料具有不同的力学性能和加工性能，适用于不同的应用场景

六、分析题（每题10分，共20分）

1.分析凸轮机构中，从动件的运动规律对凸轮设计的影响【答案】从动件的运动规律对凸轮设计有重要影响不同的运动规律会导致凸轮轮廓曲线的不同形状，从而影响凸轮的尺寸、压力角和传动效率例如，等速运动规律会导致凸轮轮廓曲线为复杂的非圆形，而等加速等减速运动规律会导致凸轮轮廓曲线为简单的圆形选择合适的运动规律可以提高凸轮机构的传动效率和运动平稳性

2.分析凸轮机构中，压力角对凸轮设计的影响【答案】压力角对凸轮设计有重要影响较大的压力角会导致传动效率降低和运动不平稳，而较小的压力角可以提高传动效率和运动平稳性因此，在设计凸轮机构时，需要选择合适的工作行程和基圆半径，以减小压力角此外，还可以采用滚子从动件和平底从动件等设计措施，进一步减小压力角，提高凸轮机构的性能

七、综合应用题（每题25分，共50分）

1.设计一个凸轮机构，要求从动件实现等速运动，行程为50mm，凸轮的基圆半径为30mm，从动件的运动方向与凸轮轮廓曲线的切线夹角为30°请绘制凸轮轮廓曲线，并计算凸轮的压力角【答案】由于题目要求具体绘制凸轮轮廓曲线，这里仅提供计算步骤和公式

（1）计算凸轮轮廓曲线的参数-从动件的等速运动速度v=50mm/s-凸轮的基圆半径r₀=30mm-从动件的运动方向与凸轮轮廓曲线的切线夹角θ=30°

（2）计算凸轮轮廓曲线的参数方程-凸轮轮廓曲线的参数方程为xt=r₀+stcosθyt=stsinθ其中，st为从动件的位移，t为时间

（3）计算凸轮的压力角-压力角α的计算公式为tanα=v/r₀其中，v为从动件的速度，r₀为凸轮的基圆半径

2.设计一个凸轮机构，要求从动件实现等加速等减速运动，行程为100mm，凸轮的基圆半径为40mm，从动件的运动方向与凸轮轮廓曲线的切线夹角为45°请绘制凸轮轮廓曲线，并计算凸轮的压力角【答案】由于题目要求具体绘制凸轮轮廓曲线，这里仅提供计算步骤和公式

（1）计算凸轮轮廓曲线的参数-从动件的等加速等减速运动速度v=100mm/s-凸轮的基圆半径r₀=40mm-从动件的运动方向与凸轮轮廓曲线的切线夹角θ=45°

（2）计算凸轮轮廓曲线的参数方程-凸轮轮廓曲线的参数方程为xt=r₀+stcosθyt=stsinθ其中，st为从动件的位移，t为时间

（3）计算凸轮的压力角-压力角α的计算公式为tanα=v/r₀其中，v为从动件的速度，r₀为凸轮的基圆半径---标准答案

一、单选题

1.C

2.B

3.D

4.B

5.A

6.D

7.A

8.D

9.A

10.D

二、多选题

1.A、B、C、D、E

2.A、B、C、D

3.A、B、C、D

4.A、B、C、D、E

5.A、B、C、D、E

三、填空题

1.摆动从动件、滚子从动件

2.运动

3.位移

4.尺寸

5.铝合金

6.减小从动件行程

四、判断题

1.（√）

2.（×）

3.（×）

4.（√）

5.（×）

五、简答题

1.凸轮机构中，从动件的运动规律包括等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐运动规律和摆线运动规律

2.压力角是指凸轮轮廓曲线的切线与从动件运动方向的夹角压力角的大小影响凸轮机构的传动效率和运动平稳性较大的压力角会导致传动效率降低和运动不平稳

3.基圆半径是指凸轮轮廓曲线的最小半径基圆半径的大小影响凸轮的尺寸、从动件的行程和凸轮的压力角较大的基圆半径会导致凸轮尺寸增大，但可以减小压力角，提高传动效率

4.凸轮机构中，从动件的常用材料包括钢、铝合金、青铜、塑料和复合材料这些材料具有不同的力学性能和加工性能，适用于不同的应用场景

六、分析题

1.从动件的运动规律对凸轮设计有重要影响不同的运动规律会导致凸轮轮廓曲线的不同形状，从而影响凸轮的尺寸、压力角和传动效率例如，等速运动规律会导致凸轮轮廓曲线为复杂的非圆形，而等加速等减速运动规律会导致凸轮轮廓曲线为简单的圆形选择合适的运动规律可以提高凸轮机构的传动效率和运动平稳性

2.压力角对凸轮设计有重要影响较大的压力角会导致传动效率降低和运动不平稳，而较小的压力角可以提高传动效率和运动平稳性因此，在设计凸轮机构时，需要选择合适的工作行程和基圆半径，以减小压力角此外，还可以采用滚子从动件和平底从动件等设计措施，进一步减小压力角，提高凸轮机构的性能

七、综合应用题

1.设计一个凸轮机构，要求从动件实现等速运动，行程为50mm，凸轮的基圆半径为30mm，从动件的运动方向与凸轮轮廓曲线的切线夹角为30°请绘制凸轮轮廓曲线，并计算凸轮的压力角-计算凸轮轮廓曲线的参数-从动件的等速运动速度v=50mm/s-凸轮的基圆半径r₀=30mm-从动件的运动方向与凸轮轮廓曲线的切线夹角θ=30°-计算凸轮轮廓曲线的参数方程-凸轮轮廓曲线的参数方程为xt=r₀+stcosθyt=stsinθ其中，st为从动件的位移，t为时间-计算凸轮的压力角-压力角α的计算公式为tanα=v/r₀其中，v为从动件的速度，r₀为凸轮的基圆半径

2.设计一个凸轮机构，要求从动件实现等加速等减速运动，行程为100mm，凸轮的基圆半径为40mm，从动件的运动方向与凸轮轮廓曲线的切线夹角为45°请绘制凸轮轮廓曲线，并计算凸轮的压力角-计算凸轮轮廓曲线的参数-从动件的等加速等减速运动速度v=100mm/s-凸轮的基圆半径r₀=40mm-从动件的运动方向与凸轮轮廓曲线的切线夹角θ=45°-计算凸轮轮廓曲线的参数方程-凸轮轮廓曲线的参数方程为xt=r₀+stcosθyt=stsinθ其中，st为从动件的位移，t为时间-计算凸轮的压力角-压力角α的计算公式为tanα=v/r₀其中，v为从动件的速度，r₀为凸轮的基圆半径。