(完整版)凸轮机构教案
（完整版）凸轮机构教案
（完整版）凸轮机构教案凸轮机构4.1 凸轮机构的类型及应用4.1.1 凸轮机构的组成和应用组成：由凸轮、从动件和机架三部分组成特点：1）只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。
2）结构简单、紧凑。
3）凸轮机构是高副机构，易于磨损。
4）凸轮轮廓加工比较困难。
应用：只适用于传递动力不大的场合。
应用实例：内燃机配气机构绕线机的凸轮机构凸轮自动送料机构结论：从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线或凹槽曲线的形状。
二、凸轮机构的分类(一)按凸轮的形状分1．盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转)尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构特点：结构简单，但是从动件行程不能太大，否则凸轮运转沉重。
2．移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分，它作往复直线移动。
)特点：凸轮和从动件都可作往复移动。
3. 圆柱凸轮（圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。
）特点：从动件可获得较大的行程。
(二)按从动杆的端部型式分1．尖顶从动件凸轮机构特点：（1）传动灵敏。
（2）从动杆的构造最简单，但易磨损。
应用：只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表等机构中)。
2．滚子从动件凸轮机构特点：磨损较小，可用来传递较大的动力，但结构复杂。
应用：常用于速度不高、载荷较大的场合。
3．平底从动件凸轮机构特点：传动平稳，润滑较好，传动效率高。
应用：常用于高速传动中。
但平底从动件不能用于具有内凹轮廓曲线的凸轮。
（三）按推杆的运动形式分移动从动杆凸轮机构摆动从动杆凸轮机构4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律4.2.1基本概念所作的圆1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 rb2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置3、推程角：角δ0，这个行程称为，δ2称为4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；5、回程角：角δ26、远停程角：角δ17、近停程角：角δ3凸轮与从动件的关系：从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓曲线形状。
凸轮机构电子教案
第一章：凸轮机构概述1.1 凸轮机构的定义1.2 凸轮机构的组成1.3 凸轮机构的分类1.4 凸轮机构的特点与应用第二章：凸轮的型式与设计2.1 凸轮的型式2.2 凸轮的材料与制造2.3 凸轮的设计原则2.4 凸轮设计的方法与步骤第三章：凸轮机构的工作原理与分析3.1 凸轮机构的工作原理3.2 凸轮机构的运动分析3.3 凸轮机构的动力分析3.4 凸轮机构的动态特性分析第四章：凸轮机构的压力角与传动角4.1 压力角的概念与计算4.2 传动角的概念与计算4.3 压力角与传动角对凸轮机构的影响4.4 压力角与传动角的选择与设计第五章：凸轮机构的效率与损失5.2 凸轮机构的损失5.3 影响凸轮机构效率与损失的因素5.4 提高凸轮机构效率与减少损失的方法第六章：凸轮机构的运动规律6.1 基本运动规律6.2 运动规律的选择与分析6.3 运动规律的图示与计算6.4 运动规律对凸轮机构性能的影响第七章：凸轮机构的轮廓设计7.1 轮廓设计的基本要求7.2 轮廓设计的步骤与方法7.3 轮廓设计的注意事项7.4 轮廓设计的实例分析第八章：凸轮机构的参数设计与优化8.1 参数设计的基本内容8.2 参数设计的方法与步骤8.3 参数优化的目标与方法8.4 参数设计与优化实例第九章：凸轮机构的应用实例9.1 汽车发动机凸轮机构9.2 缝纫机凸轮机构9.4 其他行业凸轮机构应用实例第十章：凸轮机构的测量与维护10.1 凸轮机构的测量方法10.2 凸轮机构的测量设备10.3 凸轮机构的维护与保养10.4 凸轮机构的故障分析与处理重点和难点解析重点一：凸轮机构的基本概念与组成凸轮机构是机械系统中一种常见的传动机构，主要由凸轮、从动件和支撑构件组成。
凸轮作为主动件，通过其轮廓形状和转动来驱动从动件完成特定的运动。
学生需要重点掌握凸轮机构的定义、组成及其分类，这是理解后续内容的基础。
重点二：凸轮的型式与设计凸轮的型式包括盘形凸轮、圆柱形凸轮、摆线凸轮等，每种型式都有其特定的应用场景。
最新机械设计基础教案——第5章 凸轮机构
第5章凸轮机构（一）教学要求1．了解凸轮机构的工作原理2．掌握常用从动件运动规律及特性3．掌握盘形凸轮轮廓的设计4．了解凸轮机构的尺寸的确定（二）教学的重点与难点1．凸轮的工作原理2．用反转法设计凸轮轮廓3．凸轮的尺寸对其机构的影响（三）教学内容5.1概述5.1.1 概念1．凸轮机构的组成：凸轮是由从动件、机架、凸轮三部分组成的高幅机构。
2．凸轮：是一种具有曲线轮廓或凹糟的构件，它通过与从动什的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。
3．特点：结构相当简单，只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。
但另一方面，由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力不大的场合。
4．凸轮机构的应用例：内燃机配气机构（如下图所示）靠模车削机构（如下图所示）自动送料机构（如下图所示）分度转位机构（如下图所示）5.1.2 凸轮机构的分类1、按照凸轮的形状分为：(1)盘形凸轮凸轮中最基本的形式。
凸轮是绕固定铂转动且向径变化的盘形零件，凸轮与从动件互作平面运动，是平面凸轮机构。
(2)移动凸轮可看作是回转半径无限大的盘形凸轮，凸轮作往复移动，是平面凸轮机构。
(3)圆柱凸轮可看作是移动凸轮绕在圆柱体上演化而成的，从动件与凸轮之间的相对运动为空间运动，是一种空间凸轮机构。
(4)曲面凸轮当圆柱表面用圆弧面代替时，就演化成曲面凸轮，它也是一空间凸轮机构。
2、按锁合方式的不同凸轮可分为：(1)力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；(2)几何锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。
3、按从动件型式分为：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件根据从动件运动型式不同分为直动从动件和摆动从动件。
5.1.3 凸轮和滚子的材料凸轮机构的主要失效形式：磨损和疲劳点蚀要求凸轮和滚子的工作表面硬度高、耐磨并且有足够的表面接触强度。
对于经常受到冲击的凸轮机构还要求凸轮芯部有较强的韧性。
凸轮机构教案
第九章凸轮机构及其设计1.本章的教学目的及教学要求了解凸轮机构的应用及分类方法；对推杆常用运动规律及其选择原则、机构压力角等有明确的概念；掌握盘形凸轮廓线的设计方法和确定基本尺寸的主要原则。
2.本章教学内容的重点及难点推杆的常用运动规律; 盘形凸轮轮廓曲线的设计;凸轮的基圆半径与压力角及自锁问题。
3.本章教学工作的组织及学时分配本章理论教学时数为6学时。
3.1第1讲(4学时)1)教学内容凸轮机构的应用和分类；推杆的常用运动规律及其选择原则;用作图法设计平面凸轮的轮廓曲线。
2)教学方法结合模型介绍凸轮机构的组成，指出什么是凸轮，并说明为什么凸轮机构在各种机械，特别是自动机械中得到广泛的应用。
说明凸轮机构属于高副机构，它虽然可以实现各种复杂的运动要求，但不宜承受大的载荷。
介绍分类时，指出各种凸轮机构的优缺点及其适用的场合。
讲述推杆常用的运动规律时，可简要说明运动规律方程式的建立过程，重点分析归纳各种运动规律的优缺点及其适用场合，并简要介绍运动规律的选择原则。
为了实现推杆预期的运动规律，就需设计出凸轮的廓线，即凸轮的轮廓曲线决定了推杆的运动规律。
设计凸轮廓线的方法有作图法和解析法两种。
这两种方法所依据的基本原理和方法相同，作图法具有形象直观的特点。
讲述作图法时，以对心直动尖端推杆盘形凸轮机构为例，在选定推杆的运动规律和凸轮的基圆半径的前提下，重点介绍“反转法”原理。
指出“反转法”就是根据相对运动原理，给整个机构加上一个与凸轮转速相等转向相反的绕凸轮轴的反转运动，前后各构件之间的相对运动关系并未发生变化。
在此过程中凸轮将“静止不动”，而推杆则一方面以反转角速度绕凸轮轴反转，另一方面又仍按其预期的运动规律运动，即推杆的运动是其反转运动和预期运动合成的复合运动。
推杆在这种复合运动中，其尖端的运动轨迹即为凸轮的轮廓曲线。
再适当介绍其他类型凸轮机构的设计步骤。
使学生懂得凸轮的实际轮廓曲线是推杆在复合运动中其高副元素所形成的曲线族的包络线。
机械基础凸轮机构教案
机械基础凸轮机构教案第一章：凸轮机构概述1.1 凸轮机构的定义凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的机械传动机构。
凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的旋转构件，用于转换转动运动为线性或其他形式的运动。
1.2 凸轮的分类按形状分类：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮等。
按工作原理分类：正凸轮、逆凸轮、复合凸轮等。
1.3 凸轮机构的特点和应用特点：简单、紧凑、易于控制和调节。
应用：印刷机械、包装机械、机床、汽车等。
第二章：凸轮的轮廓设计2.1 凸轮轮廓的基本参数基圆半径：凸轮与从动件接触点的圆的半径。
顶圆半径：凸轮最高点或最低点的圆的半径。
工作圆半径：凸轮轮廓的最小圆的半径。
2.2 凸轮轮廓的计算按运动规律计算：正弦、余弦、直线等运动规律。
按压力角计算：凸轮轮廓的压力角与基圆压力角的关系。
2.3 凸轮轮廓的设计方法按运动要求设计：确定凸轮的升程、降程和回程。
按力学要求设计：计算凸轮的强度和刚度。
按加工要求设计：选择合适的加工方法和刀具。
第三章：凸轮机构的从动件设计3.1 从动件的分类和特点按形状分类：摆动从动件、直线从动件、滚子从动件等。
按驱动方式分类：曲柄摇杆机构、摆线机构、蜗轮蜗杆机构等。
3.2 从动件的设计要点确定从动件的运动规律和运动要求。
选择合适的从动件形状和尺寸，满足力学和运动要求。
考虑从动件与凸轮的接触条件和磨损情况。
3.3 从动件的设计实例以摆动从动件为例，介绍其设计步骤和注意事项。
分析不同形状和尺寸的从动件对凸轮机构性能的影响。
第四章：凸轮机构的动力特性4.1 凸轮机构的压力角和啮合角压力角：凸轮和从动件接触点处的压力角。
啮合角：凸轮和从动件啮合点处的啮合角。
4.2 凸轮机构的动态特性冲击和振动：凸轮和从动件的接触冲击和振动。
传动误差：凸轮和从动件的啮合误差。
4.3 凸轮机构的动力分析和优化分析凸轮机构的动力特性对整个机械系统的影响。
优化凸轮的形状和参数，减小冲击和振动，提高传动效率。
第五章：凸轮机构的应用实例5.1 印刷机械中的凸轮机构介绍印刷机械中凸轮机构的作用和应用。
第5章凸轮机构学习教案
第23页/共42页
24 第二十四页，共42页。
、凸轮廓线设计(shèjì)的基本原 理
反转法：根据相 对运动(xiānɡ duì yùn dònɡ) 原反转理法原理适用于
s2
h
2h
2 h
12
v2
4h1
2 h
1
a2
4h12
2 h
后半行程从动件
作等减速运动
(jiǎn sù yùn
dònɡ)时的运动方
s2 程为2th：2 ( h 1)2
v2
4h1
2 h
( h
1)
a2
4h12
2 h
第17页/共42页
18 第十八页，共42页。
等加速等减速运动(jiǎn sù yùn dònɡ)规律 特点：有柔性冲击。 柔性冲击：由有限加速度 产生的惯性力引起(yǐnqǐ)的冲击。 应用：中速、轻载。
第33页/共42页
φ5 A5
思考：摆杆的起始位 置为什么不放在右侧 ？
34
第三十四页，共42页。
§5.4 凸轮机构基本尺寸的确定
凸轮机构的压力(yālì)角的确定
凸轮(tūlún)基圆半径的确定 滚子从动件滚子半径(bànjìng)的选择
第34页/共42页
35 第三十五页，共42页。
凸轮机构( jīgòu)的压力角
-ω
29
3 对心滚子移动(yídòng)从动件盘形凸轮将 从从 动动 件件 的滚 尖子 顶中心当作
对心直动滚子推杆凸轮机构中，已知凸轮 的基圆半径r0，角速度ω和推杆的运动 (yùndòng)规律，设计该凸轮轮廓曲线。
凸轮机构教案
施教日期09年9月10日星期四
章节与课题
第六章常用机构第三节凸轮机构
课型
专业理论课
教时
2课时
教学目标
1.掌握凸轮机构的应用和分类
2.了解凸轮机构的主要参数
3.了解从动杆运动规律
教学重点：
凸轮机构的分类。
教学难点：
凸轮机构的主要参数。
教具（工量具）准备：
多媒体课件
浙江信息工程学校教案纸（2）
1.观察
2.小组讨论
分组回答讨论结果
随老师一起整理结论
1.观察凸轮形状
按凸轮形状分类
2.观察从动件型式
按从动件的型式分类
自学凸轮的应用P108
集体回答
2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置
3、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置
4.滚子半径：滚子式从动杆的半径
5.压力角：接触点法线与从动杆运动方向线之间的夹角
介绍从动件的运动规律（多媒体）
1．等速运动规律
当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。
板书设计：
第三节凸轮机构
一、凸轮机构的组成
1．凸轮
2．从动件
3．机架
二、凸轮机构的特点
三、凸轮的分类
1．按凸轮形状分类
2．按从动件的运动形式分类
3．按从动件的接触形式分类
四、凸轮的应用
五、凸轮机构的主要参数
六、从动杆运动规律
教学后思：
浙江信息工程学校教案纸（3）
第1-2教时
步骤
用时
教师活动
学生活动
备注
分组别写下各组回答结果
教案凸轮机构
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—φ曲线）
图8—6表示，横坐标代表凸轮的转角φ（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
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。
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、凸轮回转的过程中，从动件作往复移动，而其位移曲线是设计凸轮轮廓的依据，通过这次课的学习，同学们要掌握等速运动规律的工作特点。
图8—2刀架进给机构
图8—3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。
第6章 凸轮机构 (教案)
第6章 凸轮机构1．教学目标（1）了解凸轮机构的分类及应用；（2）了解推杆常用运动规律的选择原则；（3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题；（4）能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线。
2．教学重点和难点（1）推杆常用运动规律特点及选择原则；（2）盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；（3）凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。
难点：“反转法原理”与压力角的概念。
3．讲授方法多媒体课件4．讲授时数8学时6.1 凸轮机构的应用及分类6.1.1凸轮机构的应用凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。
其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。
从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。
在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构。
下面我们先看两个凸轮使用的实例。
图6.1所示为内燃机的配气凸轮机构，凸轮1作等速回转，其轮廓将迫使推杆2作往复摆动，从而使气门3开启和关闭（关闭时借助于弹簧4的作用来实现的），以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。
图6.2所示为自动机床中用来控制刀具进给运动的凸轮机构。
刀具的一个进给运动循环包括：1）刀具以较快的速度接近工件；2）刀具等速前进来切削工件；3）完成切削动作后，刀具快速退回；4）刀具复位后停留一段时间等待更换工件等动作。
然后重复上述运动循环。
这样一个复杂的运动规律是由一个作等速回转运动的圆柱凸轮通过摆动从动件来控制实现的。
其运动规律完全取决于凸轮凹槽曲线形状。
由上述例子可以看出，从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线决定的，只要凸轮轮廓设计得当，就可以使从动件实现任意给定的运动规律。
同时，凸轮机构的从动件是在凸轮控制下，按预定的运动规律运动的。
这种机构具有结构简单、运动可靠等优点。
但是，由于是高副机构接触应力较大，易于磨损，因此，多用于小载荷的控制或调节机构中。
6.1.2 凸轮机构的分类根据凸轮及从动件的形状和运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下四种：1．按凸轮的形状分类（1）盘形凸轮：如图6.1所示，这种凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。
机械设计基础第五章凸轮机构学习教案
机械设计基础第五章凸轮机构学习教案教案内容：一、教学内容：本节课的教学内容选自机械设计基础第五章，主要涉及凸轮机构的相关知识。
教材的章节包括：凸轮机构的组成、分类、工作原理及其设计方法。
具体内容有：凸轮的形状、凸轮的运动规律、凸轮机构的压力角、基圆半径的计算、凸轮轮廓曲线的绘制等。
二、教学目标：1. 使学生了解凸轮机构的组成和分类，理解凸轮的工作原理。
2. 使学生掌握凸轮的运动规律，能够进行凸轮的设计和计算。
3. 培养学生的动手能力，学会绘制凸轮轮廓曲线。
三、教学难点与重点：重点：凸轮机构的组成、分类、工作原理及其设计方法。
难点：凸轮的运动规律的计算和凸轮轮廓曲线的绘制。
四、教具与学具准备：教具：黑板、粉笔、多媒体教学设备。
学具：教材、笔记本、尺子、圆规、橡皮擦。
五、教学过程：1. 实践情景引入：观察生活中常见的凸轮机构，如洗衣机脱水装置、汽车雨刷等，引导学生思考凸轮机构的作用和原理。
2. 知识讲解：讲解凸轮机构的组成、分类、工作原理及其设计方法。
3. 例题讲解：分析典型凸轮机构的设计案例，讲解凸轮的运动规律的计算和凸轮轮廓曲线的绘制。
4. 随堂练习：让学生动手绘制简单的凸轮轮廓曲线，巩固所学知识。
六、板书设计：凸轮机构1. 组成：凸轮、从动件、支撑件2. 分类：盘形凸轮、圆柱凸轮、球形凸轮3. 工作原理：凸轮的运动规律1. 线速度与角速度2. 加速度与减速度3. 压力角与基圆半径凸轮轮廓曲线的绘制七、作业设计：1. 题目：设计一个盘形凸轮，使其能够实现某个特定的动作。
答案：根据动作要求，计算凸轮的参数，绘制凸轮轮廓曲线。
2. 题目：计算一个给定参数的凸轮的运动规律。
答案：根据凸轮的参数，计算出线速度、角速度、加速度、减速度等运动规律。
八、课后反思及拓展延伸：本节课通过观察生活中的凸轮机构，让学生了解凸轮机构的作用和原理。
通过例题讲解和随堂练习，使学生掌握凸轮的设计方法和轮廓曲线的绘制。
在教学过程中，要注意引导学生思考，培养学生的动手能力。
机械基础凸轮机构教案
机械基础凸轮机构教案第一章：凸轮机构概述教学目标：1. 了解凸轮机构的定义、分类和应用。
2. 掌握凸轮的形状、尺寸和运动特性的基本知识。
教学内容：1. 凸轮机构的定义和分类。
2. 凸轮的形状和尺寸。
3. 凸轮的运动特性和曲线。
4. 凸轮机构在实际应用中的例子。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。
2. 展示凸轮机构的实物模型或图片。
3. 分析凸轮的运动特性和曲线。
教学活动：1. 引入凸轮机构的定义和分类。
2. 展示凸轮的形状和尺寸的图片。
3. 分析凸轮的运动特性和曲线。
4. 举例说明凸轮机构在实际应用中的例子。
作业与练习：1. 复习凸轮机构的定义和分类。
2. 练习分析凸轮的形状和尺寸。
3. 练习分析凸轮的运动特性和曲线。
第二章：凸轮的设计与制造教学目标：1. 掌握凸轮的设计原则和方法。
2. 了解凸轮制造的工艺和设备。
教学内容：1. 凸轮的设计原则和方法。
2. 凸轮制造的工艺和设备。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。
2. 展示凸轮设计的实例。
3. 分析凸轮制造的工艺和设备。
教学活动：1. 介绍凸轮的设计原则和方法。
2. 展示凸轮设计的实例。
3. 分析凸轮制造的工艺和设备。
作业与练习：1. 复习凸轮的设计原则和方法。
2. 练习分析凸轮制造的工艺和设备。
第三章：凸轮机构的工作原理与分析教学目标：1. 掌握凸轮机构的工作原理。
2. 学会分析凸轮机构的运动特性和性能。
教学内容：1. 凸轮机构的工作原理。
2. 凸轮机构的运动特性和性能分析。
教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。
2. 演示凸轮机构的运动。
3. 分析凸轮机构的运动特性和性能。
教学活动：1. 介绍凸轮机构的工作原理。
2. 演示凸轮机构的运动。
3. 分析凸轮机构的运动特性和性能。
作业与练习：1. 复习凸轮机构的工作原理。
2. 练习分析凸轮机构的运动特性和性能。
第四章：凸轮机构的应用与实例教学目标：1. 了解凸轮机构在实际应用中的例子。
2. 学会分析凸轮机构的优缺点和适用场合。
最新中职机械类专业机械基础教案：第八章凸轮机构
第八章凸轮机构（6课时）教学目标1、理解凸轮机构的工作过程2、掌握凸轮机构的分类与特点3、掌握凸轮机构的从动件运动规律。
教学重点难点1、凸轮机构的分类与特点。
2、从动件运动规律。
第一节凸轮机构概述凸轮机构由凸轮、从动件和机架组成（图1）。
凸轮是主动件，从动件的运动规律由凸轮轮廓决定。
凸轮机构是机械工程中广泛应用的一种高副机构。
图1 凸轮机构图2 汽车内燃机配汽机构图3 自动车床的走刀机构凸轮机构常用于低速、轻载的自动机或自动机的控制机构。
图2所示为汽车内燃机的配气机构，当凸轮1转动时，依靠凸轮的轮廓，可以迫使从动件气阀2向下移动打开气门(借助弹簧的作用力关闭)，这样就可以按预定时间，打开或关闭气门，以完成内燃机的配气动作。
凸轮机构可以将主动件凸轮的等速连续转动变换为从动件的往复直线运动或绕某定点的摆动，并依靠凸轮轮廓曲线准确地实现所要求的运动规律优点是：只要正确地设计凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任意给定的运动规律，且结构简单、紧凑、工作可靠。
缺点是：凸轮与从动件之间为点或线接触，不易润滑，容易磨损。
因此，凸轮机构多用于传力不大的控制机构和调节机构第二节凸轮机构的分类与特点一、凸轮机构的分类1、按凸轮的形状分(l)盘形凸轮也叫平板凸轮。
这种凸轮是一个径向尺寸变化的盘形构件，当凸轮l绕固定轴转动时，可使从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动(2)移动凸轮当盘形凸轮的径向尺寸变得无穷大时，其转轴也将在无穷远处，这时凸轮将作直线移动。
通常称这种凸轮为移动凸轮。
(3)圆柱凸轮凸轮为一圆柱体，它可以看成是由移动凸轮卷曲而成的。
曲线轮廓可以开在圆柱体的端面也可以在圆柱面上开出曲线凹槽。
2、按从动件的形式分(l)尖顶从动件结构最简单，而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触，从而能实现较复杂的运动，但因尖顶极易磨损，故只适用于轻载、低速的凸轮机构和仪表中。
(2)滚子从动件在从动件的一端装有一个可自由转动的滚子。
由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，故磨损较小，改善了工作条件。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
一、教案概述机械原理课程教案—凸轮机构及其设计教学目标：1. 使学生了解凸轮机构的定义、分类和应用；2. 使学生掌握凸轮的轮廓曲线及其设计方法；3. 使学生熟悉凸轮机构的设计步骤和注意事项。
教学内容：1. 凸轮机构的定义和分类；2. 凸轮的轮廓曲线及其设计；3. 凸轮机构的设计步骤；4. 凸轮机构的应用实例。
教学重点：1. 凸轮机构的分类和应用；2. 凸轮的轮廓曲线及其设计方法；3. 凸轮机构的设计步骤。
教学难点：1. 凸轮的轮廓曲线的设计方法；2. 凸轮机构的设计步骤。
教学准备：1. 教学PPT；2. 凸轮机构的相关图纸和实例；3. 设计软件（如AutoCAD、SolidWorks等）。
教学方法：1. 讲授法：讲解凸轮机构的定义、分类和应用；2. 案例分析法：分析凸轮机构的设计实例；3. 实践操作法：引导学生利用设计软件进行凸轮机构的设计。
二、教学过程1. 导入：通过展示凸轮机构的实例，引导学生思考凸轮机构的定义和作用。
2. 讲解凸轮机构的定义、分类和应用。
3. 讲解凸轮的轮廓曲线及其设计方法。
4. 讲解凸轮机构的设计步骤。
5. 分析凸轮机构的设计实例。
6. 练习：引导学生利用设计软件进行凸轮机构的设计。
三、教学评价1. 课堂问答：检查学生对凸轮机构的定义、分类和应用的掌握情况。
2. 设计练习：评估学生对凸轮机构设计方法的掌握程度。
3. 课后作业：布置相关设计题目，检查学生对凸轮机构设计的实际操作能力。
四、教学拓展1. 介绍其他常见的机械传动机构，如齿轮传动、皮带传动等；2. 介绍凸轮机构的应用领域，如汽车、机械制造等。
五、教学资源1. 教学PPT；2. 凸轮机构的相关图纸和实例；3. 设计软件（如AutoCAD、SolidWorks等）。
六、教学进度安排1. 课时：2课时（90分钟）；2. 教学环节：讲解、案例分析、练习。
六、教学内容6. 凸轮机构的动态特性分析a. 运动规律b. 压力角与传动角c. 凸轮与从动件的接触条件d. 凸轮机构的效率与功耗7. 凸轮机构的强度计算a. 凸轮的接触应力b. 从动件的弯曲应力c. 凸轮机构的疲劳寿命d. 安全系数的确定8. 凸轮机构的实验研究a. 实验目的与意义b. 实验设备与方法c. 实验结果分析9. 凸轮机构的设计案例分析a. 案例一：单凸轮机构设计b. 案例二：双凸轮机构设计c. 案例三：组合凸轮机构设计d. 案例讨论与总结10. 凸轮机构的应用与创新a. 凸轮机构的实际应用场景b. 凸轮机构在现代工业中的挑战与机遇c. 凸轮机构的设计创新d. 未来发展趋势与展望七、教学过程1. 导入：通过展示凸轮机构的动态特性实验，引导学生关注凸轮机构的动态特性分析。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计一、教学目标1. 使学生了解凸轮机构的分类、工作原理和应用。
2. 培养学生掌握凸轮机构的设计方法和步骤。
3. 提高学生分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1. 凸轮机构的分类及工作原理凸轮机构的分类凸轮的工作原理凸轮机构的应用2. 凸轮的轮廓曲线设计凸轮轮廓曲线的基本原理常用凸轮轮廓曲线的特点及应用凸轮轮廓曲线的设计方法3. 凸轮的压力角和基圆半径的选择压力角的定义及作用基圆半径的计算方法压力角和基圆半径的选择原则4. 凸轮机构的设计步骤确定凸轮的类型和参数选择合适的轮廓曲线计算压力角和基圆半径校核凸轮的强度和运动性能5. 凸轮机构的设计实例实例分析设计过程演示结果讨论和评价三、教学方法1. 采用讲授法，讲解凸轮机构的基本概念、设计方法和步骤。
2. 利用多媒体演示凸轮机构的工作原理和设计过程。
3. 引导学生进行实例分析，培养学生的实际设计能力。
4. 开展课堂讨论，提高学生的思考和表达能力。
四、教学环境1. 教室环境：宽敞、明亮，配备多媒体教学设备。
2. 教学材料：教案、PPT、参考书籍、设计实例。
五、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和讨论情况，评价学生的积极性。
2. 作业完成情况：检查学生提交的凸轮机构设计作业，评价学生的理解和应用能力。
3. 期末考试：设置有关凸轮机构设计的题目，评价学生对课程知识的掌握程度。
六、教学活动1. 课堂讲解：讲解凸轮机构的基本概念、分类、工作原理和应用。
2. PPT演示：通过PPT展示凸轮机构的工作原理和设计过程。
3. 实例分析：分析典型凸轮机构设计实例，引导学生掌握设计方法和步骤。
4. 小组讨论：分组讨论凸轮机构设计中的问题，培养学生的团队协作能力。
5. 作业布置：布置凸轮机构设计相关作业，巩固所学知识。
七、教学资源1. PPT：制作精美的凸轮机构教学PPT，展示图片、图表和实例。
2. 参考书籍：提供有关凸轮机构设计和应用的参考书籍，方便学生查阅。
机械基础教案-凸轮机构
教师授课教案2016下-2017上学年一学期课程机械基础教学内容旧知复习：1.铰链四杆机构的类型，铰链四杆机构基本形式的判别。
2.平面四杆机构的运动特性。
讲授新课：任务2 凸轮机构一、凸轮机构的组成凸轮机构由有凸起或凹槽轮廓形状的凸轮、从动件和机架三个构件组成。
二、凸轮机构的运动特点与组成铰链四杆机构至少需要四个构件相比，凸轮机构具有构件数少，结构紧凑的特点。
三、凸轮机构的分类1. 按凸轮的外部形状分类（1）盘形凸轮（2）移动凸轮（3）圆柱凸轮2. 按从动件的端部形状分(1) 尖顶从动件从动件的顶部为尖形。
（2）滚子从动件从动件的顶端装有滚子。
（3）平底从动件从动件的顶端作成较大的平底。
3. 按从动件的运动形式分（1）直动从动件从动件作往复直线移动（2）摆动从动件从动件作往复摆动四、凸轮机构的材料和结构1. 凸轮和滚子的材料凸轮和滚子的工作表面要有足够的硬度、耐磨性和接触强度，有冲击载荷的凸轮机构还要求凸轮芯部有较好的韧性。
2. 凸轮的结构（1）整体式凸轮轴当凸轮的轮廓与轴的直径相差不大时，将凸轮和轴做成一体的凸轮轴。
（2）组合式凸轮当凸轮的轮廓与轴的直径相差较大时，可将凸轮和轴分别做成零件，然后再紧固连接在一起。
五、凸轮机构的运动分析在凸轮机构中，从动件的运动是由凸轮的轮廓曲线所决定，具有特定轮廓曲线的凸轮驱动从动轮按照预定的规律运动，不同运动规律的从动件，要求凸轮具有不同的运动曲线。
1.从动件的运动曲线从动件的运动规律是指从动件的位移s随时间t而变化的规律。
2．盘形凸轮的运动分析当凸轮以匀角速度 顺时针转动时，凸轮轮廓AB段推动从动件以运动规律上升到最高位置B′，这个过程称为推程，从动件移动的距离h称为升程，对应的凸轮转角δ0称为升程角。
当凸轮继续转过δs时，凸轮轮廓BC段直径不变，从动件停在最远处不动，相应的凸轮转角δs称为远休止角；当凸轮继续转过δh时，凸轮轮廓CD段直径逐渐减小，从动件在重力或弹簧作用下，紧紧接触凸轮轮廓，以一定的运动规律，回到起始位置，这个过程称为回程，角δh称为回程角。
凸轮机构 (教案1)教材
凸轮机构凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化、半自动化机械中应用较为广泛。
6.1凸轮机构的特点、应用和分类6.1.1特点凸轮机构是由凸轮1、从动件2和机架3所组成,如图6-1所示。
可以使从动件得到预定的运动规律;且结构紧凑。
但凸轮机构中包含有高副，不宜传递较大的动力;同时由于凸轮具有曲线轮廓，它的加工制造比较复杂。
6.1.2应用凸轮机构应用于各类机械中。
图6-2所示为内燃机的配气机构;图6-3所示为自动车床上使用的走刀机构;此外，凸轮机构还应用于其他机械中，不一一列举。
6.1.3类型凸轮机构的类型是多种多样的，其基本类型可由凸轮和从动件的不同型式来区分。
1．按凸轮的型式分按凸轮型式分，各类凸轮机构如表6-1所示。
图5-1凸轮机构图5-3自动车床走刀机构图5-2内燃机配气机构2．按从动件的型式分根据从动件的运动和端部型式区分，基本类型如表6-2所示。
表6-2 凸轮机构从动件的基本类型表6-1 凸轮的类型6.2 从动件的运动规律6.2.1凸轮机构的工作过程图6-4（a）所示为对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构。
在尖顶移动从动件盘形凸轮机构的凸轮上以向径r为半径所绘的最大圆称为凸轮的基圆。
当凸轮以ω等速沿逆时针方向回转Φ时，从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定运动规律由离回转中心最近位置A到达最远位置B的过程称为推程，这时它所走过的距离h称为从动件的升程;而与推程对应的凸轮转角Φ称为推程角。
当凸轮继续回转sΦ时，以O点为中心的圆弧BC与尖顶相作用，从动件在最远位置停留不动，这一过程称为远休止，对应的凸轮转角sΦ称为远休止角;当凸轮继续回转'Φ时，从动件在弹簧力或重力作用下，以一定运动规律回到起始位置，这个过程称为回程，对应的转角'Φ称为回程角。
当凸轮继续回转'Φs 时，从动件在最近位置停留不动为近休止，'Φs称为近休止角。
如果以直角坐标系的纵坐标代表从动件位移S，横坐标代表凸轮转角ϕ(转动时间t)，则可以画出S与ϕ之间的曲线，它简称为从动件位移线图，见图6-4（b）。
凸轮精品教案
五莲县职教中心机械基础课精品教案过程新课讲解一、学生自主学习主要考虑以下问题1、按照凸轮的形状分类2、按照从动件的形状分类3、按照从动件的运动形式分类4、按照凸轮与从动件的锁合方式分类二、传授知识（一）凸轮机构的组成、特点由图可知，凸轮机构是由凸轮、从动件（气门）和机架图三个基本构件组成的高副机构。
凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，一般为主动件，作等速回转运动或往复移动。
与凸轮轮廓接触的构件一般作往复直线运动或摆动，称为从动杆。
凸轮机构的基本特点在于能使从动件获得较复杂的运动规律。
从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线，只要根据从动件的运动规律就可以设计出凸轮的轮廓曲线。
（二）凸轮机构的分类1.按凸轮的形状分（１）盘形凸轮盘形凸轮又称为圆盘凸轮，它是凸轮的最基本形式。
盘形凸轮是一个绕固定轴转动且径向尺寸变化的盘形构件，其轮廓曲线位于外缘处（图６-２１ａ）。
当凸轮转动时，可使从动杆在垂直平面内运动。
盘形凸轮的结构简单，应用最为广泛，但从动杆的行程不能太大，所以多用于行程较短的场合。
（２）移动凸轮移动凸轮又称为板状凸轮。
盘形凸轮回转中心趋向无穷远时就变成移动凸轮，可以相对机架作往复直线移动。
当凸轮移动时，可推动从动杆得到预定要求的运动（图６-２１ｂ）。
（３）圆柱凸轮圆柱凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓（图６-２１ｃ），或在圆柱面上开有曲线凹槽（图６-２１ｄ）。
从动杆一端顶在端面上或夹在凹槽中，当凸轮转动时从动杆沿端面或沟槽作直线往复运动或摆动。
这种凸轮与从动杆的运动不在同一平面内，因此是一种空间凸轮，可使从动杆得到较大的行程。
主要适用于行程较大的机械。
学生回答问题各部分的作用学生回答问题凸轮的分类类型项目骤教师活动学生活动设计意图教学过程新课讲解2.按从动杆的运动方式分（１）移动（直动）从动杆凸轮机构（图６-２２ａ、ｃ）（２）摆动从动杆凸轮机构（图６-２２ｂ）(a)(b)(c)图6-223.按从动杆的端部结构形式分（１）尖顶式从动杆如图６-２３ａ所示，这种从动杆做成尖顶与凸轮轮廓接触。
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凸轮机构
4.1 凸轮机构的类型及应用
4.1.1 凸轮机构的组成和应用
组成：由凸轮、从动件和机架三部分组成
特点：
1）只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。
2）结构简单、紧凑。
3）凸轮机构是高副机构，易于磨损。
4）凸轮轮廓加工比较困难。
应用：只适用于传递动力不大的场合。
应用实例：内燃机配气机构绕线机的凸轮机构凸轮自动送料机构
结论：从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线或凹槽曲线的形状。
二、凸轮机构的分类
(一)按凸轮的形状分
1．盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转)
尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构特点：结构简单，但是从动件行程不能太大，否则凸轮运转沉重。
2．移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷
远处的盘形凸轮的一部分，它
作往复直线移动。
)
特点：凸轮和从动件都可作往复移动。
3. 圆柱凸轮（圆柱凸轮是一个在圆
柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端
面上作出曲线轮廓的构件，它可看作
是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。
）
特点：从动件可获得较大的行程。
(二)按从动杆的端部型式分
1．尖顶从动件凸轮机构
特点：
（1）传动灵敏。
（2）从动杆的构造最简单，但易磨损。
应用：只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表等机构中)。
2．滚子从动件凸轮机构
特点：磨损较小，可用来传递较大的动力，但结构复杂。
应用：常用于速度不高、载荷较大的场合。
3．平底从动件凸轮机构
特点：传动平稳，润滑较好，传动效率高。
应用：常用于高速传动中。
但平底从动件不能用于具有内凹轮廓曲线的凸轮。
（三）按推杆的运动形式分
移动从动杆凸轮机构
摆动从动杆凸轮机构
4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律
4.2.1基本概念
所作的圆
1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 r
b
2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置
3、推程角：角δ0，这个行程称为，δ2称为
4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；
5、回程角：角δ2
6、远停程角：角δ1
7、近停程角：角δ3
凸轮与从动件的关系：
从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓曲线形状。
4.2.2 从动件的运动规律
1．等速运动规律
等速运动规律：当凸轮作等角速度旋转时，从动件上升或下降的速度为一常数，这种运动规律称之。
（1）位移曲线(S—δ曲线)
，那么由运动若从动件在整个升程中的总位移为 h，凸轮上对应的升程角为δ
学可知，在等速运动中，从动件的位移S 与时间t 的关系为：
S ＝v ·t
凸轮转角δ与时间t 的关系为：δ＝ω·t 则从动件的位移S 与凸轮转角δ之间的关系为：
v 和ω都是常数，所以位移和转角成正比关系。
因此，从动件作等速运动的位移曲线是一条向上的斜直线。
从动件在回程时的位移曲线则与下图相反，是一条向下的斜直线。
（2）等速运动凸轮机构的工作特点
由于从动件在推程和回程中的速度不变，加速度为零，故运动平稳；但在运动开始和终止时；从动件的速度从零突然增大到v 或由v 突然减为零，此时，理论上的加速度为无穷大，从动件将产生很大的惯性力，使凸轮机构受到很大冲击，这种冲击称刚性冲击。
随着凸轮的不断转动，从动件对凸轮机构将产生连续的周期性冲击，引起强烈振动，对凸轮机构的工作十分不利。
因此，这种凸轮机构一般只适用于低速转动和从动件质量不大的场合。
2．等加速等减速运动规律
等加速等减速运动规律：当凸轮作等角速度旋转时，从动件在升程(或回程)的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动。
这种运动规律称为。
(1)位移曲线(S —δ曲线)
由运动学可知，当物体作初速度为零的等加速度直线运动时，物体的位移方程： 在凸轮机构中，凸轮按等角速度ω旋转，凸轮转角δ与时间t 之间的关系为：
δ
ω
⋅=
v
s 2
2
1at s =
t=δ/ω
则从动件的位移S 与凸轮转角δ之间的关系为： 式中a 和ω都是常数，所以位移s 和转角δ成二次函数
的关系，所以，从动件作等加速等减速运动的位移曲线是抛物线。
因此，从动件在推程和回程中的位移曲线是由两段曲率方向相反的抛物线连成。
(2)等加速等减速运动凸轮机构的工作特点
从动件按等加速等减速规律运动时，速度由零逐渐增至最大，而后又逐步减小趋近零，这样就避免了刚性冲击，改善了凸轮机构的工作平稳性。
因此，这种凸轮机构适合在中、低速条件下工作。
4.3 盘形凸轮机构的轮廓设计简介
等加速等减速运动规律位移曲线
22
2δω
a s =
一、作图原理
反转法：在整个机构上加上一个反转的角速度，机构中的各件的相对运动不变，凸轮不动，从动件一方面绕圆心作–ω，另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。
尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。
二、作图
1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮
（1）选取适当比例尺作位移线图和基圆
（2）作位移线图和基圆取分点保持等分角度一致
（3）沿导路方向量取各点的位移量
（4）光滑连接各点，形成轮廓曲线
对心移动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
2、滚子移动从动件盘形凸轮
（1）同前
（2）在已画出的理论轮廓曲线上选一系列点为圆心，以滚子半径为半径作若干个滚子圆，此圆族的内包络线即为所求的凸轮轮廓曲线。
它是实际与滚子
接触的凸轮轮廓，所以称为凸轮的实际轮廓。
4.4 凸轮机构的结构设计
4.4.1滚子半径的选择
（1）内凹凸轮廓线
无论滚子半径多大，总能由理论廓线求出实际轮廓。
（2）外凸凸轮廓线
光滑曲线出现尖点出现交叉
运动失真：当滚子半径小于等于理论轮廓上的最小曲率半径时，实际轮廓出现
尖点或交叉，在进行加工时，尖点以外的部分将被刀具切去，凸轮轮廓出现过度切割，使从动件不能准确实现预期的运动规律，这种现象称为运动失真。
避免运动失真的措施：
①减小滚子半径r
T
②增大基圆半径r
b
滚子半径的选择原则：
根据结构、强度等方面的限制，选择滚子半径大小。
若利用该滚子半径使从动件产生运动失真，则增大基圆半径。
4.4.2压力角的校核
压力角——凸轮机构从动件速度方向与该点受力方向的夹角称为压力角α。
'有用力
F→α
F=
F
cos
''有害力
α
F=
sin
F
α↑→F′↓，F″↑→机构传动不利。
所以压力角越小越好。
α↑→α1m，则机构自锁，所谓自锁即无论凸轮施加多大的力都无法使机构运动，这种现象必须避免。
在其它条件不变的情况下，压力角越小，基圆半径越大，即凸轮的尺寸越大。
从使结构紧凑的观点看，压力角越大越好。
兼顾以上二者，必须规定一个许用的]
[α。
对直动从动件凸轮机构[α]=30～38°
摆动从动件凸轮机构 [α]=40～50°工作行程
[α]=70～80°回程
4.4.3 基圆半径的选择
凸轮基圆半径选择的前提是：α≤[α]
由于压力角随凸轮转角变化，因此需求最大压力角αmax。
（1）令αmax=[α]来确定r bmin
（2）令凸轮基圆半径大于等于1.6～2倍的轴径，检验α是否小于[α]，若不满足则增大基圆半径。