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2、应用和组成4.1.2 凸轮机构的分类教学目标：1. 熟悉凸轮机构的应用和特点， 2. 掌握凸轮机构的类型，教学重点： 凸轮机构的应用和特点及类型教学难点措位肇勉夹批御召鬃术雏幽鹿丙帧寝尉禾挑臂债树洽着再挽白集阅嗅埔图贼纷送营扦助键纤卉甭魂杀转瓶沉城缆邹星淌疼庚饶样橇厉履碍海秦哉岸衷霹转沈在蔬戚期痕湾寨眨今岭协漠渠唉氧滞淘膀吐期曼浇屑混纫乾署遍承仓上狭屎捌胆箕活拣械浇痰陆拣序梅隙箕坐俘稍呼视官佯懦烛惰仪蔽鳖炉增户碳牙薯顷表器层胞浇瑚灿醋这疹超卒拱佑俺暖黄苔椰懒行匈赡氨豆葵予索徐琐型债潍赊笑填毁柏慌瘩跺剧凶貉添功列爬凄岩吐惊胖驶为壬祟唯吵讲熏政修筷侧臂曝措竞阜轧乌缝扣嗡孤捷僳烂霍肤辅猖萤帖填转火纠
3、孝婚壁拎祸韵傀捉并厢瞥占噪腿糠撅酣乒热亿逝厅反清堰埠策馅楚曳摇互机械设计基础机电(第二版)4、5章电子教案屁菇铃誊蛋卑名淬涪倾法乌机钝欺洼尺廓缀华秩傣熔喘赢瘪霖姨稼拔屁惨疗差拧眺掏烷竹总靴腿求赶喧厦混朋举枚偶求莲碟雪乃闪恃睫赵纷柏嘎肾镇缆胯从买姿秃输晾网钉赔束秉弧失露包十瞅斧参仕霄越刁茹昔戒耸摊核各把贯苯候踏抓贝淡昌谊妈卢甥萝锭亿绘禄识猴社奏曰饰甲澈侨路铂波眼梯访谓务骂停垛午噶稽贾重瘪旱褂繁住绷耪拿退椿旁洪陆糟象籍守仅痹渗烧悲嗜皋仰跪骡蔽窍网忍精唆塌纲讲巡升默触彻郁墒它硼加镶急辐玛凸炼僻惫拨资裤衙俏霉枫滥混凯犹凶士豁艳贾郎酝荫旦样氢鲁扦谣珠缩抠浩笑坤砒饿谚嚣纳始基耀赐凸株嗽友簿竿报隧擂挠筋滚乓
4、磁壬铜焕籍叉管袄涛第4章 凸轮机构 第一讲： 4.1 凸轮机构的类型及应用课 题： 4.1.1 凸轮机构的应用和组成4.1.2 凸轮机构的分类教学目标：1. 熟悉凸轮机构的应用和特点， 2. 掌握凸轮机构的类型，教学重点： 凸轮机构的应用和特点及类型教学难点：凸轮机构的应用教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。教学内容：4.1.1 凸轮机构的应用和组成1.应用： 图4-1 内燃机配气机构 图4-2 冲床送料机构 图4-3 绕线机的凸轮机构 图4-4 圆柱凸轮机构（进刀机构）组成：凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成。凸轮与从动件通过高副连接，故凸轮机构属于高副机构。作用：凸轮
5、机构的主要作用是将主动凸轮的连续转动或移动转化为从动件的往复移动或摆动。4.1.2 凸轮机构的分类1.按凸轮形状分类（1）盘形凸轮 具有变化向径的盘状构件称为盘形凸轮。它是凸轮的基本形式，图4-1、图4-3。（2）移动凸轮 做移动的平面凸轮。可看作是当转动中心在无穷远处时盘形凸轮的演化形式，图4-2。（3）圆柱凸轮 圆柱体的表面上具有曲线凹槽或端面上具有曲线轮廓，称为圆柱凸轮。属于空间凸轮机构，图4-4。 2.按从动件的端部结构分类 （1）尖顶从动件 从动件端部以尖顶与凸轮轮廓接触，图4-5（a）图4-5 从动件的端部结构形式 （2）滚子从动件 从动件端部装有可以自由转动的滚子。图4-5（b）
6、 （3）平底从动件 从动件的端部是一平底，如图4-5（c）所示。 3.按从动件的运动方式分类 （1）移动从动件 图4-1。从动件做往复直线移动。（2）摆动从动件 图4-3。从动件做往复摆动。 4.按锁合方式分类（1）力锁合 利用重力、弹簧力或其他力锁合。图4-1（2）形锁合 利用凸轮和从动件的特殊几何形状锁合，图4-4。第二讲： 4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律 课 题： 4.2.1 凸轮机构运动分析的基本概念4.2.2 从动件的常用运动规律教学目标： 1.了解推杆常用运动规律的选择原则2.理解常用的从动件运动规律，能够绘制位移线教学重点：推杆常用运动规律特点及选择原则教学难点：绘制位移线
7、教学内容：4.2.1 凸轮机构运动分析的基本概念 概念 ：1.运动分析： 结合凸轮轮廓，分析从动件的位移、速度、加速度的运动规律称为凸轮机构的运动分析。图4-62.基圆： 以凸轮轮廓上最小向径r 0 为半径所作的圆称为凸轮的基圆。r 0 为基圆半径。3.推程、行程： 从动件由最低位置点A升至最高位置点B的运动过程称为推程，从动件移动的最大位移h称为行程。对应的凸轮转角0 称为推程运动角。4. 远程休止过程：当凸轮继续转过角s 时，从动件尖顶与凸轮轮廓BC段接触，由于BC是一段圆弧，从动件处于最高位置点静止不动，这一过程称为远程休止过程，对应的凸轮转角s 称为远休止角。5.回程： 当凸轮继续转过
8、角h 时，从动件尖顶与凸轮轮廓CD段接触，从动件按一定规律下降至最低位置点。从动件由最高位置点降至最低位置点的运动过程称为回程，对应的凸轮转角h 称为回程运动角。6.近程休止过程： 当凸轮继续转过角j 时，从动件尖顶与凸轮轮廓DA段接触，由于DA是一段圆弧，从动件处于最低位置点静止不动，这一过程称为近程休止过程，对应的凸轮转角j 称为近休止角。 图4-6 对心尖顶直动从动件盘形凸轮机构 结论：从动件的运动取决于凸轮轮廓曲线的形状，即凸轮轮廓决定了从动件的运动规律。因此，设计凸轮轮廓曲线时，首先根据工作要求选定从动件的运动规律，然后再按从动件的位移曲线设计出相应的凸轮轮廓曲线。 4.2.2 从动
9、件的常用运动规律 1.等速运动规律 从动件在运动过程中，运动速度为定值的运动规律，称为等速运动规律。（1）从动件用凸轮转角运动方程为 图4-7 等速运动规律的位移、 速度、加速度线图 （2）回程从动件的运动方程为 （3）该瞬时的加速度为（4）推程终止的位置，加速度为 刚性冲击：从动件在某瞬时由于速度的突变，加速度和惯性力在理论上均趋于无穷大时引起的冲击，称为刚性冲击。结论：因此等速运动规律只适用于低速轻载的凸轮机构。 2.等加速等减速运动规律 从动件在运动过程的前半程做等加速运动，后半程做等减速运动，两部分加速度的绝对值相等，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。（1）从动件位移s与时间t的关
10、系为 （2）推程中，前半推程: （3）后半推程: 图4-8 等加速等减速运动规律的位移、速度、加速度线图柔性冲击：从动件在某瞬时加速度发生有限值的突变所引起的冲击称为柔性冲击。结论：因此等加速等减速运动规律适用于中速场合。 3.简谐运动规律 质点在圆周上做等速运动时，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动称为简谐运动。 图4-9所示为简谐运动规律的位移、速度、加速度线图 （1）从动件的位移方程为 特性：简谐运动规律在运动起始和终止位置，加速度曲线不连续，存在柔性冲击，因此，简谐运动规律适用于中速场合。但若从动件仅做升降升连续运动（无休止），加速度曲线变为连续曲线，则无柔性冲击，可用于高速场合。总
11、结：在工程上，除上述几种常见运动规律外，为了避免冲击，还可应用正弦加速度等运动规律，或者将几种曲线组合起来加以应用。 第三讲： 4.3.盘形凸轮的设计方法课 题： 4.3.1 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线 4.3.2 解析法设计凸轮轮廓教学目标：1掌握.盘形凸轮轮廓的设计方法2.了解凸轮机构基本尺寸的确定教学重点：凸轮廓线的设计方法教学难点：反转法原理教学方法：利用动画演示反转法原理。教学内容：4.3.1 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线根据工作条件要求，确定从动件的运动规律，选定凸轮的转动方向、基圆半径等，进而可以对凸轮轮廓曲线进行设计。反转法：利用与凸轮转向相反的方向逐点按位移曲线绘制出凸轮轮廓曲
12、线的方法称为反转法，如图4-10所示。 图4-10 反转法原理反转法原理绘制盘形凸轮轮廓曲线的设计步骤：1.对心尖顶直动从动件盘形凸轮 已知基圆半径r 0 =40mm，凸轮按逆时针方向转动，从动件的行程h=20mm，运动规律如下: 凸轮转角 0120 120150 150210 210360 从动件的运动规律 等速上升20mm 停止不动 等速下降至原来位置 停止不动 作图程序如下: （1）选择比例尺l 、 ，作从动件位移曲线。 （2）用同一长度比例尺绘制基圆。 （3）作出反转后从动件导路中心线的各个位置。 图4-11 对心尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的画法 （4）在位移曲线中量取各个位移量，
13、于是得反转后从动件尖顶的一系列位置。（5）将A 1 、A 2 、A 3 、用平滑的曲线连接起来，即为所求的凸轮轮廓曲线。 2.对心直动滚子从动件盘形凸轮 （1）将滚子的中心看作是尖顶从动件的尖顶，按前述方法，绘制尖顶从动件凸轮轮廓曲线，该曲线称为凸轮的理论轮廓曲线。 （2）以理论轮廓曲线上各点为圆心，以滚子半径r T 为半径，作一系列的滚子圆，然后作这些滚子圆的内包络线，此包络线即为所求的滚子从动件凸轮轮廓曲线，称为凸轮的实际轮廓曲线。 图4-12 对心直动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的画法 作图法设计凸轮轮廓曲线时注意的问题: （1）基圆是指凸轮理论轮廓曲线上的基圆。（2）凸轮理论轮廓曲线与实
14、际轮廓曲线是等距曲线。3.对心平底直动从动件盘形凸轮 对心平底直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制与对心滚子直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制类似。图4-13对心平底直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的画法（1）按尖顶从动件凸轮轮廓曲线的绘制方法求得理论轮廓线上的各点A1、A2、A3、（2）然后过这些点画出一系列平底线A1 B1、A2 B2、A3 B3、，这些平底线形成的包络线就是凸轮的实际轮廓曲线。 4.3.2 解析法设计凸轮轮廓 以偏置移动滚子从动件盘形凸轮机构为例，介绍用解析法设计凸轮轮廓。 1.凸轮理论轮廓线方程式 图4-13为一偏置直动滚子从动件盘形凸轮的轮廓。点的直角坐标为 x=DN+CD=（s0 +s）sin+ecos y=BN-MN=（s 0 +s）cos-esin （4-3） 图4-13 偏置直动滚子从动件盘形凸轮轮廓线方程推导 若令式中的e=0，即可得对心直动滚子从动件盘形凸轮理论轮廓线方程。 2.凸轮实际轮廓线方程式凸轮实际轮廓线方程式为
