机械设计基础机电(第二版)4、5章电子教案

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1、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

2、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

3、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

4、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r0为半径所作的圆称为凸轮的基圆。r0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θ0称为推程运动角。4.远程休止过程：当凸轮继续转过角θs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θs称为远休止角。5.回程：当凸轮继续转过角θh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

5、轮转角θh称为回程运动角。6.近程休止过程：当凸轮继续转过角θj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θj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

6、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。

7、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，