机械设计基础机电(版)电子教案.doc

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，凸轮机构的类型，凸轮机构的应用和特点及类型 凸轮机构的应用 利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。 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） （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，能够绘制位移线绘制位移线 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了解凸轮机构基本尺寸的确定 凸轮廓线的设计方法 反转法原理 教学方法：利用动画演示反转法原理。 图4-10 反转