学习情境3凸轮机构

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1、机械设计基础教案学习情境3凸轮机构主讲教师吴明清指导教师授课日期授课班级12模具、机电学习情境任务4内燃机配气机构盘形凸轮轮廓设计学时4能力目标1.分析凸轮从动件常用运动规律的能力；2.图解法设计较复杂程度的凸轮机构。训练项目运动副、构件、常用机构的表示；绘制机构运动简图。知识点凸轮机构的基本类型及其应用；从动件的常用运动规律；凸轮机构压力角、基圆半径及偏距，滚子半径。教学重点与难点1.从动件的常用运动规律；2.凸轮机构压力角、基圆半径及偏距，滚子半径。教学方法任务驱动教学与典型案例讲解相结合教学准备课件，黑板，多媒体设备等。检测与评

2、价教师评价与学生自评与互评相结合；职业能力(占70%)、职业素质(30%)；评价成绩采用百分制。教案设计工作过程工作内容课前组织（5min）1．清点学生人数；2．检查授课环境；3．链接多媒体课件。任务导入（5min）凸轮是具有曲线或曲面轮廓的构件，含有凸轮的机构称为凸轮机构。凸轮机构是一种常用的机构，特别是在自动化机械中应用广泛。当机器的执行构件需要按一定的位移、速度和加速度规律运动时，尤其是当执行构件需要作间歇运动时，这种情况下最简单的解决方法就是采用凸轮机构。凸轮机构是将凸轮(主动件)的连续转动或移动，转化为从动件的往复移动或摆动

3、，是一种常见的高副机构，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现预定的运动规律。如下图一内燃机，用作图法设计其配气机构凸轮轴的凸轮轮廓，此凸轮机构为对心直动尖顶从动件盘形凸轮。已知基圆半径rb＝35mm，h=20mm，凸轮顺时针匀速转动，从动件的运动规律见下表。凸轮转角j0°～180°180°～210°210°～300°300°～360°从动件的运动规律等加速等减速上升停止不动等速下降回到原处停止不动机械设计基础教案内燃机凸轮机构模型资讯（60min）2.1凸轮机构的类型及应用凸轮机构的类型很多，通常可按凸轮的形状、从动件端部

4、的结构、从动件的运动形式等分类。2.1.1按凸轮的形状分类按凸轮的形状可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮3类。2.1.2按照从动件端部的结构分类按照从动件端部的结构，可分为尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件三种。2.1.3按照从动件的运动形式分类从动件可相对于机架作往复移动或摆动，因此，按照从动件的运动形式，可分为直动从动件和摆动从动件两种。2.1.4按照锁合方式分类维持运动副中两个构件之间的接触方式称为锁合。凸轮与从动件之间的锁合方式分为力锁合和形锁合。2.2凸轮机构的特点与其它机构相比，凸轮机构具有以下特点：优点：结构紧凑、工作可

5、靠、设计简单，只需设计适当的凸轮轮廓，便可得到从动件所需的运动规律。缺点：凸轮与从动件属高副接触，压强大，易磨损。适用于传力不大的控制机构和调节机构中。巡回指导检查，及时解答学生疑问。2.2凸轮机构的运动分析这里以图4-9（a）所示尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构为例，说明凸轮机构的运动过程和基本参数。图中以凸轮轮廓上的最小向径rb为半径所作的圆称为凸轮的基圆，rb称为基圆半径。图示位置是从动件的尖顶与凸轮轮廓在A点接触时的情况。此时从动件位于距离凸轮转动中心O最近的位置，也是从动件开始上升运动时的起始点。凸轮逆时针转动时，向径增大，从

6、动件被凸轮轮廓推向上运动，到达向径最大的B点时，从动件距凸轮轴心最远，这一过程称为推程，又称升程。与之对应的凸轮转角j0称为推程运动角，简称推程角或升程角，从动件上升的最大位移h称为行程。当凸轮继续转过j1时，由于轮廓BC段为一向径不变的圆弧，从动件停留在最远处不动，此过程称为远休止，又称远停程，对应的凸轮转角j1称为远休止角或机械设计基础教案远停程角。当凸轮又继续转过j2角时，凸轮向径由最大减至rb，从动件从最远处回到基圆上的D点，此过程称为回程，对应的凸轮转角j2称为回程运动角，简称回程角。当凸轮继续转过j3角时，由于轮廓DA段为

7、向径不变的基圆圆弧，从动件继续停在距轴心最近处不动，此过程称为近休止，又称近停程，对应的凸轮转角j3称为近休止角或近停程角。由以上分析可知，凸轮转过一圈，机构完成一个工作循环。在凸轮机构的一个运动循环中，凸轮以等角速度ω转动一周，从动件则完成一个“升—停—降—停”的运动循环，而且凸轮的转角存在着下面的关系：j0+j1+j2+j3=2p（4-1）2.3从动件的运动规律上述过程可以用从动件的位移曲线来描述。以从动件的位移s为纵坐标，对应的凸轮转角j为横坐标（因凸轮通常等角速度转动，故也可以时间作为横坐标），将凸轮转角或时间与对应的从动件位

8、移之间的函数关系用曲线表达出来的图形称为从动件的位移线图，如图4-9（b）所示。由于凸轮以等角速度ω作等速转动，因此在凸轮运动的任意瞬时，凸轮的转角与转动时间t成线性关系，即j=ωt。从动件的运动规律指从动件在运动过程中