凸轮机构工作原理教案
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机械设计基础
凸轮机构的工作原理
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第二节凸轮机构的工作原理
教学过程:
一、复习有关内容(6分钟):
1.凸轮机构的基本概念。
2.凸轮机构的基本组成:凸轮、从动件和机架。
3.凸轮机构的特点:结构简单、设计方便,结构紧凑;凸轮轮廓与凸轮为点接触或者线接触,易于磨损。。
4.凸轮机构的分类:按照凸轮的形状分类有盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮;按照从动件的形式分类:尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。
二、导入新课(4分钟):
通过凸轮和推杆的运动动画,设疑提问,引导学生思考凸轮旋转运动与从动件推杆的运动规律之间的联系。
三、讲授新课(33分钟):
(一)工作过程和参数
在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动,从动件往复移动。以图为例(对心外轮廓盘形凸轮机构)。首先介绍一下本图中各构件的名称。
1、运动分析:
当凸轮以等角速度绕基点逆时针回转时,从动件从A点开始被凸轮轮廓以一定的规律推动,共包含以下四个过程,分别为:推程,远休止,回程,近休止。根据凸轮的转角和从动件的运动规律,可以得到如下表,表示凸轮转过不同的角度时,所对应的从动件所处的运动状态。
2、参数
①推程--从动件自最低位置升到最高位置的过程
②推程角-推动从动件实现推程时的凸轮转角(ϕ1)
③回程--从动件自最高位置升到最低位置的过程
④回程角--从动件从最高位置回到最低位置时的凸轮转角(ϕ3)
⑤远停角(远休止角)从动件在最高位置停止不动,与此对应的凸轮转角。(ϕ2)
⑥近停角(近休止角)从动件在最低位置停止不动,与此对应的凸轮转角。(ϕ4)
)--以凸轮轮廓上最小半径所画的圆。
⑦基圆(r
⑧对心--从动件的运动方向线通过凸轮的中心
⑨偏心--从动件的运动方向线不通过凸轮的中心
(二)从动件的常用运动规律
1、等速运动规律
(1)等速运动规律运动方程式(推程):
(2)运动分析:
(3)从动件位移曲线
横坐标—凸轮转过的角度
纵坐标—从动件位移量
(4)优缺点:
优点:曲线轮廓设计简单。
缺点:存在刚性冲击。
(5)场合:低速,从动件质量轻和轻载的场合。
(6)措施:在位移曲线转折处采用圆弧过渡修正。
2、等加速等减速运动规律
(1) 运动方程式(推程)
加速段减速段
(2) 运动特点:将整个行程h分为两段,前半段h/2 为等加速上升,后半段为等减速下降,在这两段时间内,加速度的绝对值相等。
(3)运动分析
(4)从动件的位移曲线
横坐标—凸轮转过的角度 纵坐标—从动件位移量S
(5)工作特点:避免了刚性冲击,产生柔性冲击。
(6)应用场合:中、低速回转、从动件质量不大和轻载的场合。
四、自学练习(25分钟):
在图示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中,凸轮的实际廓线为一圆,其圆心在A点,半径R=40mm,凸轮转动方向如图所示,l OA=25mm,滚子半径r t=10mm,试问:
(1)凸轮的基圆半径r b=?
(2)从动件的升距h=?
五、反馈指导(10分钟):
在学生自学练习的同时,教师进行巡回指导,及时发现学生中存在的误解或疑惑,纠正认识差距,缩短教师与学生间的距离,使师生关系融洽和谐。及时反馈教与学,真正做到教师起主导作用,学生起主体作用。实现教法、学法、能力训练三者统一。 六、讲评小结(5分钟):
本节课学习的主要内容是利用凸轮机构的基本性质,即凸轮与从动件之间的运动关系推导出从动件的运动规律。通过这次课的学习,应该掌握凸轮机构的基本参数、两种基本的运动规律,并且学会运用所学知识解决实际问题。 七、布置作业(5分钟):
1、对于直动推杆盘形凸轮机构,已知推程时凸轮的转角2/0πδ=,行程h =50mm 。求当凸轮转速ω=l0rad/s 时,等速、等加速、等减速基本运动规律的最大速度m ax v 、最大加速度m ax a 。以及所对应的凸轮转角δ。