机械基础教案-凸轮机构工作过程及从动件运动规律
电子课件-《机械基础(第六版)》-A02-3658 8第八章 凸轮机构
§8—2 凸轮机构的类型
3．平底从动件
4．曲面从动件
易于形成楔形 油膜，润滑较好
可避免因安装位置偏 斜或不对中而造成的表 面应力过大和磨损增大
第八章 凸轮机构
§8—3 凸轮机构工作过程 及从动件运动规律
一、凸轮机构工作过程
凸轮回转时，从动件作“升—停—降—停”的运动循环
1．升
2．停
3．降
4．停
§8—1 凸轮机构概述
二、凸轮机构的特点 1．优点
结构简单紧凑，工作可靠，设计适当的凸轮 轮廓曲线可使从动件获得任意预期的运动规律
2．缺点
凸轮与从动件（杆或滚子）之间以点或线接触， 不便于润滑，易磨损，只适用于传力不大的场合
第八章 凸轮机构
§8—2 凸轮机构的类型
一、凸轮的类型
1．盘形凸轮
2．移动凸轮
凸轮机构是由凸 轮、从动件和机 架三个基本构件 组成的高副机构
Hale Waihona Puke §8—1 凸轮机构概述自动车床走刀机构
当凸轮回转时，其曲线凹槽驱使从动件绕
O 点摆动。从动件另一端的扇形齿轮与刀架
下的齿条相啮合，使刀架实现进刀和退刀
§8—1 凸轮机构概述
靠模车削机构
当工件回转时，刀架向左运动，并且在凸轮（靠模板）的 推动下作横向运动，从而切削出与靠模板曲线一致的工件
知识链接
凸轮常用材料
在低速、中小载荷等一般场合下，凸轮材料常 采用45钢、40Cr，并进行表面淬火（硬度为40 ～50HRC）。也可采用15钢、20Cr、20CrMnTi ，并进行渗碳淬火（硬度为56～62HRC）
第八章 凸轮机构
制作：王希波
机械基础
第八章 凸轮机构
第八章 凸轮机构
机械基础凸轮机构教案-参考模板
教学环节与主要内容具体教学目标教学活动平底式：结构紧凑，润滑性能好，摩擦阻力小，适用于高速。
但不能与内凹的轮廓接触，因此运动规律受到一定限制，易形成油膜，受力最平稳。
曲面式：介于滚子和平底之间4、移动式：主动件连续回转→从动件往复直线移动摆动式：主动件连续回转→从动件往复摆动5、等速运动规律：凸轮低速回转、从动件质量小和轻载的场合。
等加速等减速运动规律：凸轮中速回转，从动件质量不大和轻载（承载能力大于等速运动规律）的场合。
6、等速运动规律：刚性冲击、产生原因：加速度突变产生位置：0°、90°、180°、270°为了避免刚性冲击，采用修正弧法避免。
4、从动件两个运动规律。
教师：点评学生：讲解课堂教学安排等加速等减速运动规律产生原因：加速度有限突变产生位置：0°、90°、270°、360°例：1）指出有刚性冲击位置的点：__________，柔性冲击位置的点：__________；（2）若改为滚子式从动件，则运动规律__________（改变，不改变）；（3）在推程运动过程中，若不发生自锁，则必须有___________5、通过所学知识解答习题。
教师：巡回指导学生：解题课堂教学安排教学环节与主要内容具体教学目标教学活动小结：小结从动件运动规律的分析和作图。
作业：单招练习。
6、通过所学知识解答习题。
教师：巡回指导学生：解题教学后记1、反思教学内容与高考的联系。
本知识点在高考中多年未考，值得引起关注。
2、反思教学习题的设置。
---精心整理，希望对您有所帮助。
机械原理课程教案—凸轮机构及其设计
机械原理课程教案一凸轮机构及其设计一、教学目标及基本要求1了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构。
2.了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明确的概念。
3.掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位移曲线的拼接原则与方法。
4.掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。
5.熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算机辅助设计方法。
二、教学内容及学时分配第一节概述第二节凸轮机构基本运动参数设计第三节凸轮机构基本尺寸设计（第一、二、三节共2学时）第四节凸轮轮廓曲线设计（15学时）第五节凸轮机构从动件设计（1学时）第六节凸轮机构的计算机辅助设计（0.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.凸轮机构的型式选择。
2.从动件运动规律的选择及设计。
3.盘形凸轮机构基本尺寸的设计，凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法。
4.从动件的设计，包括高副元素形状选择，滚子半径和平底宽度的确定。
难点：凸轮轮廓曲线设计的图解法四、教学内容的深化与拓宽空间凸轮机构与高速凸轮机构简介。
五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。
在教学过程中应强调凸轮机构的运动学参数与结构参数的概念及其选用设计；应用反转法原理进行凸轮轮廓曲线的图解法设计时凸轮转角的分度，要注意从动件反转方向；正确确定偏置移动从动件凸轮机构在反转过程中从动件所依次占据的位置线；滚子从动件凸轮机构理论轮廓曲线与实际轮廓曲线的联系和区别等。
要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。
六、主要参考书目1黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社,2010 2申永胜主编.机械原理教程（第2版）.北京：清华大学出版社,20053孙桓，陈作模、葛文杰主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，20064石永刚，徐振华.凸轮机构设计.上海：上海科学技术出版社，1995七、相关的实践性环节凸轮机构运动参数测试实验。
机械设计基础凸轮机构
+ (2)移动凸轮 当盘形凸轮的回转中心趋于无
穷远时，则成为移动凸轮，当移动凸轮沿 工作直线往复运动时，推动从动件作往复 运动。如靠模车削机构。
+ (3)圆柱凸轮
3.2 凸轮的分类(2)
按从动件的形状分：尖底、滚子、平底。
滚子从动件
平底从动件
从动件与凸轮之间易形
凸轮与从动件之间为滚 成油膜，润滑状况好，受
F1＝Fｃｏｓα （有效分力） F2＝Fｓｉｎ α（有害分力）
a ↑→ F2 ↑ F1 →效率η↓ 当 a 大于一定值, 将自锁. 一般, 推程 [a ] = 30 (移动)
35 — 45 (摆动) 回程无自锁 [a ' ] = 70~ 80
ｎ
F F2 ｔ
Q
ｔ F1 ν
a
ｎ
Q
a' 过大 将造成滑脱
3、 压力角 a 与基圆半径 r0
从动件尖顶被凸轮轮廓推动，以一定的
3、推程：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。
4、行程：
从动件在推程中上升的最大位移h。
5、推程运动角：
与推程相应的凸轮转角δ0。 δ0= ∠AOB
O
B'
h
A
δs' D δ0
δ0 ' δs
w
B
C
6、远停程：
凸轮由B转动到C，从 动件在最远位置停止不 动。
3.2 凸轮的分类(4)
按凸轮与从动件维持接触的方式分：外力锁合（重 力、弹簧力、其他力）、几何锁合（通过几何形状来锁 合）
弹簧力锁合
重力锁合
几何锁合
滚子对心移动从动件盘形凸轮机构
机构中凸轮匀速旋转，带动从动件往复移动，滚子接触,摩擦阻 力小，不易摩擦，承载能力较大，但运动规律有局限性，滚子 轴处有间隙，不宜高速。
机械设计教案：凸轮机构的认识与盘形凸轮轮廓的设计
授课教案No任务3.1 凸轮机构的认识一、复习10分钟复习上次课学习内容二、教师导课与课程学习：（1）学习提示，教师介绍本任务的学习内容。
15分钟本项目以直动从动件的盘形凸轮机构为例，在从动件等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动（简谐运动）规律条件下，分析了凸轮机构中存在的柔性冲击与刚性冲击。
教师介绍本任务的学习内容：凸轮机构的分类；常用术语；从动件的运动规律；凸轮机构的结构形式；常用材料及热处理（2）分小组学习: 40分钟3.1.1常用设备中的凸轮机构1. 凸轮机构的组成如图所示的凸轮机构是由凸轮、从动件和机架等三个基本构件组成的机构。
2.凸轮机构应用实例自动钻床进给机构、冲床凸轮机构等。
3.1.2凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多，按凸轮和从动件的形状及其运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下几种：1.按凸轮形状分类(1）盘形凸轮（2）移动凸轮。
（3）圆柱凸轮2.按从动件形式分类（1）尖顶从动件（2）滚子从动件（3）平底从动件从动件的结构形式3.按从动件的运动形式分类学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记No（1）直动从动件直动从动件指相对于机架作直线往复移动的从动件，如图3.1.1中所示。
直动从动件又分为对心直动从动件和偏置直动从动件。
（2）摆动从动件：绕某一固定转动中心摆动的从动件。
4.按凸轮与从动件的锁合方式分类 （1）力锁合利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓保持接触，（2）形锁合利用从动件和凸轮特殊的几何形状来维持接触，例如圆柱凸轮机构是利用滚子与凸轮凹槽两侧面的配合来实现形锁合。
3.1.3凸轮机构的常用术语如下：1.凸轮基圆与基圆半径b r2.凸轮的转角δ凸轮相对于某一位置转过的角度，称为凸轮转角δ。
具体包括推程运动角0δ、远停程运动角S δ回程运动角0′δ和近停程运动角Sδ'。
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(汽车机械基础教案)
二、填空题
1、凸轮机构由———— 、 ————和 ————三个基本构件组成。 2、凸轮机构的从动件通常有———— 、 ————和 ————三种形 式。
三、判断题
1、铰链四杆机构两连架杆中一个为曲柄，另一个为摇杆的铰链四杆机 构，称为曲柄摇杆机构。（ ） 2、双曲柄机构中，通常主动曲柄作匀速转动，从动曲柄作同向匀速转 动。（ ） 3、铰链四杆机构存在曲柄的条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等 于其余两杆长度之和，并且最短杆为机架或连架杆。（ ）
识别汽车常用机构
任务二 认机构由 凸轮、从动件和 机架三个基本构 件组成。 图6-22所示 为内燃机配气机 构。
二、凸轮机构的分类
凸轮机构的类型很多，通常按凸轮和从动件的几何形状及运动类型 分类。 1．按凸轮形状分类 （1）盘形凸轮 盘形凸轮是一种外缘或凹槽具有变化半径的盘形 构件，如图6-22所示的内燃机配气机构。 （2）圆柱凸轮 圆柱凸轮是一种在圆柱面上开有曲线凹槽或在圆 柱端面上制出曲线轮廓的构件，如图6-23所示为缝纫机拉线机构。
（3）移动凸轮
如图6-24所示为自动机床靠模机构。
盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动，属于 平面凸轮机构；而圆柱凸轮与从动件之间的相对运动不在平行平面内， 属于空间凸轮机构。
2． 按从动件形式分类 （如图6-25所示） （1）尖顶从动件 （2）滚子从动件 （3）平底从动件 此外，凸轮可按从动件的运动类型分为直动从动件和摆动从动件。
复习试题
一、选择题
1、铰链四杆机构中与机架相连，并能实现360°旋转的构件是—— ———。 A、曲柄 B、连杆 C、摇杆 D、机架
2、铰链四杆机构中与机架相连，只能在一定角度内进行摆动的构件 是————。 A、曲柄 B、连杆 C、摇杆 D、机架
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。
机械设计基础第五章
3.余弦加速度运动规律
从动件加速度按余弦规律变 化的运动规律。 在推程始末点处仍存在“软 冲”，因此只适用于中、低速。 但若从动件作无停歇的升— 降—升型连续运动，则加速度曲 线为光滑连续的余弦曲线，消除 了“软冲”，故可用于高速。
4、正弦加速度运动规律
从动件加速度按正 弦规律变化的运动规律。 运动特征：没有冲击， 故可用于高速。
3.按锁合方式分
（1）力锁合凸轮机构 依靠重力、弹簧力或其他外力来 保证锁合，如内燃机配气凸轮机构。
（2）形锁合凸轮机构 依靠凸轮和从动件几何形状来锁合。
4.按从动件相对机架的运动方式分
（1）移动从动件凸轮机构 按其从动件导路是否通过凸 轮回转中心分为对心移动从动件和偏置移动从动件凸轮 机构。 （2）摆动从动件凸轮机构
移动从动件
摆动从动件
二、常用的从动件运动规律
（一）平面凸轮机构的基本尺寸及运动参数
一对心直动尖顶从动件盘 形凸轮机构，凸轮上有一最小 向径，以最小向径r。为半径 所作的圆称凸轮基圆，r。称 基圆半径，凸轮以等角速度ω1 逆时针转动。凸轮机构运动过 程如下：
升—停—降—停
凸轮机构的运动过程
（二）常用的从动件运动规律
一、概述
（一）凸轮机构的应用 1. 组成
凸轮机构由凸轮1、从动件2、机 架3三个基本构件组成，是一种高副 机构。其中凸轮是一个具有曲线轮 廓或凹槽的构件，通常作连续等速 转动，从动件则在凸轮轮廓的控制 下按预定的运动规律作往复移动或 摆动。
2. 特点： 优点:只要正确地设计和制造出凸轮的轮廓曲线，就能实 现从动件所预期的复杂运动规律的运动；凸轮机构结构
（一）凸轮机构的压力角
压力角：不计摩擦时，凸轮对 从动件的作用力（法向力）与从 动件上受力点速度方向所夹的锐 角。 将从动件所受力F分解为两个 力：
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。
凸轮从动件运动规律-职高
（1）绘制基本的凸轮机构。凸轮用基圆表示，推杆与凸轮接触。
（2）把基圆按照推程运动角，远休止角，回程运动角，近休止角进行划分。
（3）确定转折点处的凸轮轮廓线点。圆弧连接远休止曲线和近休止曲线。
（4）对于推程和回程，先对推杆的位移曲线均分为几段， 再在凸轮上绘制出对应的点。
例4.试设计一偏置直动滚 子盘形凸轮机构的轮廓曲 线，已知凸轮基圆半径 35mm,偏距为10mm,滚子 半径为5mm,从动件行程 40mm,其位移曲线如图。
作图 思路
主体同例3. 把滚子中心作为尖顶推杆的尖顶即可。
1.按照尖顶推杆绘制理论廓 线
2.以理论廓线上的点为圆心， 以滚子半径做一系列圆。
从动件的运动形式
偏置 直动
从动件的形状
滚子从动件
凸轮的形状
盘形凸轮 机构
问题：（2）画出凸轮的基圆。 基圆是理论廓线上的最小内切圆。
理论廓线
基圆
问题：（3）画出从推程开始到图示位置时从动件的位移S, 相应的凸轮转角。
沿着导路位置线，从基圆到理论廓 线之间的线段长度
位移
转角
问题：（4）画出推程开始时和图示位置时机构的压力角。
• 5. 推杆高副元素族
• 6. 推杆高副元素的包络线
900
机械设计基础——凸轮机构
2 对心直动滚子推杆盘形凸轮机构
已知：r0，推杆运动规律，滚子半径rr, 凸轮逆时针方向
转动
s
设计：凸轮廓线 解： 1. 定比例尺l • 2. 初始位置及推杆位移曲线 0 • 注：两条廓线，理论／实际廓
线 • 实际廓线基圆rmin • 理论廓线基圆r0 • 3. 确定推杆反转运动占据的各
机械设计基础第4版教学课件第4章 凸轮机构
柔性冲击
1 23 4 5
δ0
v
2hω/δ0
h/2
6δ
δ
a 4hω2/δ02
δ
第4章 凸轮机构
图4-14 等加速等减速运动规律线图
5 6s
4
3
h
3.简谐运动规律
质点在圆周上作等速运 动时，它在该圆直径上的投 影所构成的运动称为简谐运 动。按简谐运动的定义可作 出其位移线图如图4-15所 示。
b）空间凸轮机构
图4-2 凸轮机构运动简图
第4章 凸轮机构
图图4配-44-气3靠的用模凸于车轮内削机燃加构机工机构 第4章 凸轮机构
点击播放1 点击播放2
绕线轴
引线杆
A 盘形凸轮
图4-5 绕线机的引线机构 第4章 凸轮机构
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刀架
扇形齿轮
圆柱凸轮
点击播放 图4-6 机床自动进给机构 第4章 凸轮机构
机械设计基础
（第4版）
柴鹏飞 万丽雯 主编
第4章 凸轮机构
第4章 凸轮机构
4.1 凸轮机构的应用及类型 4.2 凸轮机构工作过程及从动件运动规律 4.3 图解法设计盘形凸轮轮廓 4.4* 凸轮机构设计中的几个问题 4.5* 凸轮的结构与材料
实例分析
第4章 凸轮机构
教学要求
能力目标
1.凸轮机构工作原理分析的能力。 2.图解法绘制凸轮轮廓的能力。
知识要素
1.凸轮机构的结构、特点、应用及分类。 2.从动件常用运动规律及其选择。 3.反转法原理、滚子半径的选择、压力角、基 圆半径的确定。 4．图解法绘制凸轮轮廓曲线的方法。
第4章 凸轮机构
凸轮机构的工作原理和从动件的运动规律
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按从动件形状分
根据运动形式的不同，以上三种从动件还可分为直动从动件，摆动从动件，平面复杂运动从动件。
摆动滚子从动件
摆动尖顶从动件
摆动平底从动件
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按凸轮与从动件保持接触的方式分
（1）几何封闭
几何封闭利用凸轮或从动件本身的特殊几何形状使从动件与凸轮保持接触。( 凹槽、等宽、等径、主回凸轮)
r1
r2
r1+r2 =const
W
凹槽凸轮
主回凸轮
等宽凸轮
等径凸轮
6.1 凸轮机构的应用和分类
三、凸轮机构的分类—按凸轮与从动件保持接触的方式分
（2）力封闭
力封闭凸轮机构是指利用重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮保持接触。
6.1 凸轮机构的应用和分类
四、凸轮机构的命名规则
名称 =“从动件的运动形式 +从动件形状 +凸轮形状 +机构”
等径凸轮机构在 机械加工中的应用
利用分度凸轮机构实现转位
盘形凸轮机构在印刷机中的应用
圆柱凸轮机构在 机械加工中的应用
6.1 凸轮机构的应用和分类
一、凸轮机构的应用
特点：
凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，当它运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件获得预期的运动。 一般情况下，凸轮是原动件且作等速转动，从动件则按预定的运动作直线移动或摆动。
6.2 从动件的运动规律
三、从动件的运动规律的选用原则
从动件规律的设计原则： 从动件的最大速度vmax尽量小。因为vmax大将导致动量mv增加,若机构突然被卡住，则冲击力将很大F=mv/t）。故应选用vmax较小的运动规律。 从动件的最大加速度amax尽量小，且无突变。因为amax大将导致惯性力F=-ma变大, 轮廓法向力Fn变大，对强度和耐磨性要求提高。故希望amax 愈小愈好。
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
汇报人：XX
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凸轮机构是一种常见的机械传动机构 它由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成 凸轮机构可以实现复杂的运动规律和运动轨迹 在机械、汽车、航空、化工等领域得到广泛应用
凸轮：通常是一个具有曲线轮廓或凹槽的盘形零件，是凸轮机构中的主动件。
确定凸轮机构的 运动规律
选择适当的凸轮 轮廓曲线
确定从动件运动 规律
确定凸轮机构的 基本尺寸
凸轮机构的压力 角要小，以减小 摩擦和磨损
凸轮轮廓的曲率半 径要大，以减小凸 轮的尺寸和重量
凸轮的基圆半径不 能太小，以避免凸 轮轮廓的急剧变化
凸轮的升程和回程 要合理设计，以确 保从动件能够正确 地响应
吸气阶段：凸轮机构开始工作，从动件开始运动 压缩阶段：从动件压缩气体，为燃烧做准备 做功阶段：燃料燃烧，产生高温高压气体，推动从动件运动 排气阶段：从动件排出废气，完成一个工作循环
凸轮机构可以实 现复杂的运动规 律
凸轮机构具有较 高的传动精度和 稳定性
凸轮机构具有较 大的传动范围
凸轮机构具有较 小的体积和重量
汇报人：XX
谐运动规律
按照从动件在凸 轮转动一周中的 位移曲线分类： 多项式运动规律、 三角函数运动规 律、组合运动规
律
按照从动件在 凸轮转动一周 中的速度曲线 分类：刚性冲 击、柔性冲击、
无冲击
按照从动件在凸 轮转动一周中的 加速度曲线分类： 加速度最大值限 制、加速度变化
率限制
凸轮机构在汽车发动机配气系统中 的应用，控制气门的开启和关闭。
举例说明凸轮机构在机械手中的应用实例，如自动化生产线上的机械手、医疗设备中的机械 手等
凸轮机构工作过程及从动件运动规律
直动滚子从动件 盘形凸轮机构
摆动滚子从动件 圆柱凸轮机构
4.凸轮机构的特点
凸轮机构 的特点
运动特点 连续回转 → 往复运动
优点
可精确实现任意运动规律， 简单紧凑。
缺点 高副，线接触，易磨损。
学习任务
理解凸轮机构的工作过程 掌握从动件常用运动规律
一.凸轮机构的工作过程
以凸轮回转中心为圆心， 以凸轮轮廓上的点至其回转中心
1.预习：凸轮轮廓的 设计方法
2.练习册P7
课堂练习3
直动推杆盘形凸轮机构的从动杆做等速运动，图中是其 推程的速度线图。请绘制它一个周期的速度、加速度和位移 线图。
s
v
0 s
0’
s’
a
(t )
(t )
从动件距凸轮回转中心最
近点到最远点的距离h
行程
课堂练习1
凸轮的工作过程
运动过程 升/降/停
推程
远停程 回程 近停程
角度名称
二.从动件常用运动规律
s 1.等速运动
s vt v v0 a 0
v
●特点：有刚性冲击。 a
●刚性冲击： 加速度无穷大突变引起的冲击。+
●应用：低速、轻载。 0
h
(t )
(t )
(t )
-
2.等加等减速运动
s
1 at 2
2
v
at
a a0
●特点：有柔性冲击 ●柔性冲击： 加速度有限值突变引起的冲击。
●应用：中速、轻载。
s
1 23 4 5 δ0
v
h 2
h 2
6δ
δ a
δ
课堂练习2
机械基础——从动件的常用运动规律(教学教案)
从动件的常用运动规律章节名称从动件的常用运动规律授课形式讲授课时2班级中专0101教学目的了解从动件的常用运动规律教学重点常用运动规律特点和应用教学难点运动曲线的绘制辅助手段课外作业课后体会一、基本概念1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 rb所作的圆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δ26、远停程角：角δ17、近停程角：角δ3 二、凸轮与从动件的关系凸轮的轮廓机构取决于从动件的运动规律，从动件的运动规律取决于工作要求。
三、从动件的运动规律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。
（1） 位移曲线(S —δ曲线)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δ0，那么由运动学可知，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上图相反，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δω⋅=vs等加速等减速运动规律位移曲线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。
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教学设计
图7—8 等加速等减速运动规律位移曲线 教 学 过 程
教 学 环 节
教师讲授、指导（主导）内容
学生学习、 操作（主体）活动 时间 分配
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
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。
这种运动规律称为等加速等减速运动规律。
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
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。
了解等加速等减速运动规律的特点
小结:重点在于凸轮机构从动件运动规律的等速和等加速等减速的速度、位移、加速度曲线
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δω⋅=v s 221at s =222δωa s =。