凸轮设计练习题及参考答案

凸轮设计练习题及参考答案

一、单选题

1.凸轮机构中，从动件的运动规律由凸轮的______决定（1分）A.轮廓形状B.转速C.材料D.尺寸【答案】A【解析】凸轮机构的从动件运动规律完全由凸轮的轮廓形状决定

2.以下哪种凸轮机构可以实现间歇运动？（1分）A.盘形凸轮B.圆柱凸轮C.移动凸轮D.以上都是【答案】D【解析】盘形凸轮、圆柱凸轮和移动凸轮均可实现间歇运动，具体取决于设计

3.凸轮机构中，基圆半径是指______（1分）A.凸轮最小半径B.凸轮最大半径C.从动件导路中心到凸轮回转中心的距离D.从动件半径【答案】C【解析】基圆半径是指从动件导路中心到凸轮回转中心的距离

4.在凸轮机构中，若从动件作简谐运动，则凸轮的轮廓曲线应为______（1分）A.圆弧B.阿基米德螺旋线C.正弦曲线D.任意曲线【答案】C【解析】从动件作简谐运动时，凸轮轮廓应为正弦曲线

5.凸轮机构中，压力角是指______（1分）A.凸轮轮廓切线与从动件速度方向的夹角B.凸轮轮廓切线与从动件加速度方向的夹角C.凸轮轮廓切线与从动件力的方向的夹角D.以上都不是【答案】A【解析】压力角是指凸轮轮廓切线与从动件速度方向的夹角

6.凸轮机构中，增大导路摩擦系数会导致______（1分）A.压力角减小B.压力角增大C.传动效率提高D.传动效率降低【答案】B【解析】增大导路摩擦系数会使压力角增大

7.以下哪种凸轮机构属于高副机构？（1分）A.连杆机构B.齿轮机构C.凸轮机构D.螺旋机构【答案】C【解析】凸轮机构属于高副机构，其他均为低副机构

8.凸轮机构中，若从动件行程增大，则凸轮的______（1分）A.基圆半径增大B.基圆半径减小C.轮廓曲线不变D.轮廓曲线可能改变【答案】D【解析】从动件行程增大通常会使凸轮轮廓曲线改变

9.凸轮机构中，若从动件作摆动运动，则凸轮的______（1分）A.形状为圆形B.形状为矩形C.形状为任意曲线D.形状为正弦曲线【答案】C【解析】从动件作摆动运动时，凸轮形状为任意曲线

10.凸轮机构中，若要减小压力角，可以______（1分）A.增大基圆半径B.减小基圆半径C.增大行程D.减小行程【答案】A【解析】增大基圆半径可以减小压力角

二、多选题（每题4分，共20分）

1.以下哪些因素会影响凸轮机构的设计？（）A.从动件运动规律B.凸轮材料C.压力角D.基圆半径E.工作载荷【答案】A、C、D、E【解析】从动件运动规律、压力角、基圆半径和工作载荷均影响凸轮机构设计，凸轮材料影响寿命和性能

2.凸轮机构中，常见的从动件形式有哪些？（）A.滚子从动件B.平底从动件C.尖端从动件D.摆动从动件E.直动从动件【答案】A、B、C、D、E【解析】滚子、平底、尖端、摆动和直动从动件均为常见形式

3.凸轮机构中，以下哪些是凸轮机构的设计参数？（）A.基圆半径B.行程C.压力角D.转速E.从动件运动规律【答案】A、B、C、D、E【解析】基圆半径、行程、压力角、转速和从动件运动规律均为设计参数

4.凸轮机构中，以下哪些情况会导致自锁？（）A.压力角过大B.摩擦系数过大C.行程过大D.基圆半径过小E.工作载荷过大【答案】A、B、D、E【解析】压力角过大、摩擦系数过大、基圆半径过小和工作载荷过大会导致自锁

5.凸轮机构中，以下哪些是常见的凸轮类型？（）A.盘形凸轮B.圆柱凸轮C.移动凸轮D.平底凸轮E.摆动凸轮【答案】A、B、C【解析】盘形、圆柱和移动凸轮为常见类型，平底和摆动为从动件形式

三、填空题

1.凸轮机构中，从动件的______运动规律由凸轮的轮廓形状决定【答案】运动规律（4分）

2.凸轮机构中，基圆半径是指______【答案】从动件导路中心到凸轮回转中心的距离（4分）

3.凸轮机构中，压力角是指______【答案】凸轮轮廓切线与从动件速度方向的夹角（4分）

4.凸轮机构中，若从动件作简谐运动，则凸轮的轮廓曲线应为______【答案】正弦曲线（4分）

5.凸轮机构中，增大导路摩擦系数会导致______【答案】压力角增大（4分）

四、判断题

1.凸轮机构中，基圆半径越小，压力角越大（）（2分）【答案】（√）【解析】基圆半径越小，压力角越大

2.凸轮机构中，从动件作摆动运动时，凸轮的形状为圆形（）（2分）【答案】（×）【解析】从动件作摆动运动时，凸轮形状为任意曲线

3.凸轮机构中，增大行程会导致压力角增大（）（2分）【答案】（×）【解析】增大行程不一定会导致压力角增大，取决于设计

4.凸轮机构中，若要减小压力角，可以减小基圆半径（）（2分）【答案】（×）【解析】减小基圆半径会导致压力角增大

5.凸轮机构中，滚子从动件比尖端从动件磨损小（）（2分）【答案】（√）【解析】滚子从动件比尖端从动件磨损小

五、简答题

1.简述凸轮机构中压力角的定义及其影响因素（2分）【答案】压力角是指凸轮轮廓切线与从动件速度方向的夹角影响因素包括基圆半径、行程、从动件运动规律和工作载荷

2.简述凸轮机构中从动件常见的运动规律有哪些（2分）【答案】常见的从动件运动规律包括简谐运动、等速运动、等加速等减速运动和正弦运动

3.简述凸轮机构中自锁的定义及其条件（2分）【答案】自锁是指凸轮机构在特定条件下无法运动的现象条件包括压力角过大、摩擦系数过大、基圆半径过小和工作载荷过大

六、分析题

1.分析凸轮机构中基圆半径对压力角的影响（10分）【答案】基圆半径对压力角有显著影响基圆半径越小，压力角越大，机构越容易自锁；基圆半径越大，压力角越小，机构越稳定在设计时需综合考虑基圆半径和压力角，确保机构既有良好的运动性能又不会自锁

2.分析凸轮机构中从动件运动规律的选择对设计的影响（10分）【答案】从动件运动规律的选择对设计影响显著不同的运动规律对应不同的凸轮轮廓形状，直接影响机构的运动性能和设计难度例如，简谐运动适用于平稳运动场合，而等加速等减速运动适用于需要频繁启停的场合选择合适的运动规律可以提高机构的性能和效率

七、综合应用题

1.设计一个盘形凸轮机构，要求从动件作简谐运动，行程为50mm，凸轮转速为60r/min，基圆半径为30mm计算凸轮轮廓上对应于从动件上升段和下降段的曲线方程（25分）【答案】从动件作简谐运动时，凸轮轮廓为正弦曲线设凸轮转角为θ，从动件位移为h，则有\[h=H\cdot\sin\theta\]其中，H为行程，即50mm凸轮转速为60r/min，即1r/s，周期T=1s，角速度ω=2πr/s从动件上升段对应于凸轮转角0到π，下降段对应于凸轮转角π到2π因此，凸轮轮廓方程为\[h=50\cdot\sin2\pi\cdot\theta\]其中，θ为凸轮转角（弧度）完整标准答案

一、单选题

1.A

2.D

3.C

4.C

5.A

6.B

7.C

8.D

9.C

10.A

二、多选题

1.A、C、D、E

2.A、B、C、D、E

3.A、B、C、D、E

4.A、B、D、E

5.A、B、C

三、填空题

1.运动规律

2.从动件导路中心到凸轮回转中心的距离

3.凸轮轮廓切线与从动件速度方向的夹角

4.正弦曲线

5.压力角增大

四、判断题

1.√

2.×

3.×

4.×

5.√

五、简答题

1.压力角是指凸轮轮廓切线与从动件速度方向的夹角影响因素包括基圆半径、行程、从动件运动规律和工作载荷

2.常见的从动件运动规律包括简谐运动、等速运动、等加速等减速运动和正弦运动

3.自锁是指凸轮机构在特定条件下无法运动的现象条件包括压力角过大、摩擦系数过大、基圆半径过小和工作载荷过大

六、分析题

1.基圆半径对压力角有显著影响基圆半径越小，压力角越大，机构越容易自锁；基圆半径越大，压力角越小，机构越稳定在设计时需综合考虑基圆半径和压力角，确保机构既有良好的运动性能又不会自锁

2.从动件运动规律的选择对设计影响显著不同的运动规律对应不同的凸轮轮廓形状，直接影响机构的运动性能和设计难度例如，简谐运动适用于平稳运动场合，而等加速等减速运动适用于需要频繁启停的场合选择合适的运动规律可以提高机构的性能和效率

七、综合应用题

1.从动件作简谐运动时，凸轮轮廓为正弦曲线设凸轮转角为θ，从动件位移为h，则有\[h=H\cdot\sin\theta\]其中，H为行程，即50mm凸轮转速为60r/min，即1r/s，周期T=1s，角速度ω=2πr/s从动件上升段对应于凸轮转角0到π，下降段对应于凸轮转角π到2π因此，凸轮轮廓方程为\[h=50\cdot\sin2\pi\cdot\theta\]其中，θ为凸轮转角（弧度）。