教案凸轮机构.doc

课题：凸轮机构 课时：2节教学要求：熟悉凸轮机构的分类及其应用特点教学方法：讲练结合法。教学用具：模型和挂图。复习提问：导杆机构是如何演化而来的？导入新课：在机械工业中，当需要从动件按照复杂的运动规律运动或从动件的位移、速度、加速度按照预定的规律变化时，常采用凸轮机构实现。凸轮机构是一种常用的机构，特别是在自动化机械中，它的应用更为广泛。讲授新课：81凸轮机构概述82凸轮机构的分类与特点凸轮 是具有曲线或曲面轮廓且作为高副元素的构件。 凸轮机构 含有凸轮的机构，分平面凸轮机构和空间凸轮机构两大类。 凸轮机构是一种常用机构，特别是在自动化机械中，应用更广泛。一、凸轮机构的基本组成1.应用实例（介绍工作情形）图81 内燃机气阀控制机构图82 刀架进给机构图83 变速操纵机构2.通过三个例子看出：1）凸轮是一个能够控制运动件运动规律的具有曲线轮廓或凹槽的构件。2）凸轮机构组成：凸轮、从动件、固定架等。3）机构工作：凸轮转动时可使从动件作相对运动，改变凸轮轮廓外形，能使从动件实现不同的运动规律。二、凸轮机构的应用特点1) 凸轮机构可以用在对从动件运动规律要求严格的场合，也可以根据实际需要任意拟订从动件的运动规律。2）凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠。3）凸轮机构是高副机构，难以保持良好的润滑， 故易磨损，寿命低。4）凸轮机构能传递较复杂的运动，但要精确的分析和设计凸轮轮廓曲线较困难。随着电子计算机和数控机床的广泛应用，凸轮轮廓型面的设计、制造将变得方便、容易。三、凸轮机构的基本类型1、按凸轮的形状分类1）盘形凸轮（1）定义：仅具有径向尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮。是一个具有变化半径的圆盘形构件，结构简单，是凸轮的最基本形式。（2）分类：盘形外轮廓凸轮：利用外轮廓推动从动件运动（图81、2、4）盘形槽凸轮：利用曲线沟槽推动从动件运动。（3）特点：结构简单，应用广泛，一般用于从动件行程或摆动较小的场合。（4）移动凸轮（板状凸轮）当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，即成为移动凸轮。移动凸轮通常作往复直线移动。（图84）以上两种凸轮，其凸轮和从动件的相对运动是在一平面运动的，叫平面凸轮2）柱体凸轮： （1）圆柱凸轮：轮廓曲线位于圆柱面上并绕其轴线旋转的凸轮。是具有曲线沟槽的圆柱体构件。（表81）（2）端面凸轮：轮廓曲线位于圆柱端部并绕其轴线旋转的凸轮。（表81）（3）柱体凸轮也称空间凸轮机构，从动件可以通过直径不大的圆柱凸轮获得较大的行程2、按从动件的形式分类 （1）按运动形式分：移动式和摆动式 （2）按从动件端部结构形式分： 尖顶：结构简单，多用于传力小，速度低，传动灵敏的场合。 滚子：承载能力大，不宜高速。 平底：结构紧凑，适宜高速，凸轮轮廓不允许呈凹形。 曲面：介于滚子和平底之间。 课堂小结：通过这两节课的学习，同学们要熟悉凸轮机构的分类及其应用特点。 作业布置：习题册课题：凸轮机构的工作过程及从动件运动规律 课时：2节教学要求：掌握凸轮机构等速运动规律的工作特点教学方法：讲练结合法。教学用具：模型和挂图。复习提问：凸轮机构的基本组成？导入新课：通过上次课的学习，同学们已对凸轮机构有了基本的了解，那么凸轮机构的工作过程是怎样的呢？从动件又是如何运动的呢？我们这节课来学习。讲授新课：83凸轮机构的工作过程及从从件运动规律一、凸轮机构的工作过程和有关参数 1.参数1）基圆：凸轮轮廓上最小半径所画的圆，用r0表示。2）推程：从动件自最低位置升到最高位置的过程。3）推程运动角：推动从动件实现推程时凸轮的转角。4）远休止角：从动件在最高位置停止不动时，凸轮的转角。5）回程：从动件自最高位置升到最低位置的过程。（相对应的有回程角）6）近休止角：从动件在最低位置停止不动时，凸轮的转角。7）行程：从动件在推程或回程中移动的距离，用h表示。2.位移曲线（S曲线）图86表示，横坐标代表凸轮的转角（或运动时间t），纵坐标表示从动件的位移S，位移曲线直观地表示了从动件的位移变化规律，是凸轮轮廓设计的依据。二、从动件的常用运动规律1. 等速运动规律：从动件上升（或下降）的速度为一常数的运动规律。1）图87为一等速盘形凸轮机构。凸轮以角速度转动，从0 1 上升；从动件以等速度1上升从动件的位移 S = t凸轮转角 = t 由此可得 S = v/w （ 87 ）式中 和 都是常数，所以位移曲线为一倾斜直线。2）特点：凸轮开始回转的一瞬间，从动件由静止状态突然以速度1上升运动，当从动件上升到最高位置时速度由1骤变为零，使加速度达到无穷大而引起刚性冲击，对构件产生很大破坏力。因此它只适合于凸轮作低速回转、从动件质量小和轻载的场合。3）为避免刚性冲击，可在A、B两点圆弧过渡，对曲线修正。图87所示。2. 等加速等减速运动规律从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速运动的运动规律。图88为一等加速等减速盘形凸轮1） 位移曲线：由运动学可知，从动件作等加速直线运动时，S = at2/2 = a t得从动件在推程中前一半作等加速运动时的位移方程 （角变化范围为0 1） 同理，可推得从动件在推程中后一半坐等减速运动时得位移方程 （角变化范围为1/21）2）位移曲线作图方法 （图89）(1) 根据选定的比例分别在x，y两轴上截取1和h及1/2和h/2。(2)连接0与h/2的各分点线段 (3)用光滑曲线连接各点(4)用同样方法可绘出等减速段的位移曲线。3）工作特点 从动件在整个运动过程中，v没有发生突变，无刚性冲击。在两段上升过程中，加速度a只发生有限值的突变，引起惯性力的突变，结果使凸轮机构发生柔性冲击。只适用于凸轮作低速转动，从动件质量不大的场合。除上述两规律外，还有简谐运动、摆线等，需要时可参阅有关资料。课堂练习：习题8课堂小结：1、凸轮回转的