凸轮机构工作原理教案

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。