课程设计凸轮机构36页PPT
合集下载
凸轮机构课程设计ppt
凸轮机构课程设计ppt一、课程目标知识目标：1. 让学生理解凸轮机构的基本概念，掌握凸轮机构的分类、工作原理及其在工程中的应用。
2. 使学生掌握凸轮轮廓曲线的设计方法，能运用相关公式进行简单凸轮机构的设计计算。
3. 让学生了解凸轮机构动力学特性，掌握分析凸轮机构运动平稳性和振动的方法。
技能目标：1. 培养学生运用CAD软件绘制凸轮轮廓曲线的能力，提高其动手操作和实际应用能力。
2. 培养学生运用数学和力学知识解决凸轮机构设计过程中遇到的问题的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对机械设计及其自动化专业的兴趣，培养其热爱科学、勇于探索的精神。
2. 培养学生严谨、务实的学习态度，使其具备良好的团队合作精神和沟通能力。
3. 引导学生关注我国机械制造业的发展，树立为国家和民族工业发展贡献力量的信念。
分析课程性质、学生特点和教学要求，本课程目标旨在通过理论教学和实践操作，使学生全面掌握凸轮机构的设计原理和方法，培养其创新意识和实践能力，为我国机械制造业培养合格的技术人才。
在教学过程中，注重将目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 凸轮机构的基本概念与分类：介绍凸轮机构定义、组成及其在机械系统中的应用；讲解凸轮机构的分类，如平面凸轮、圆柱凸轮、圆盘凸轮等。
2. 凸轮机构的工作原理：分析凸轮机构的运动规律，探讨从动件的运动方程和运动特性。
3. 凸轮轮廓曲线设计：讲解凸轮轮廓曲线的设计方法，如解析法、图解法等；介绍相关公式和参数计算。
4. 凸轮机构动力学分析：分析凸轮机构的动力学特性，包括运动平稳性、振动和噪声控制。
5. 实践操作：运用CAD软件进行凸轮轮廓曲线绘制，动手制作简易凸轮机构模型。
教学内容安排和进度：第一周：凸轮机构的基本概念与分类，介绍教材第一章相关内容。
第二周：凸轮机构的工作原理，分析教材第二章相关内容。
第三周：凸轮轮廓曲线设计，讲解教材第三章相关内容。
第四周：凸轮机构动力学分析，探讨教材第四章相关内容。
《凸轮机构设计新》课件
可实现复杂的运动规律，满足各种不同 的工作需求。
凸轮与从动件之间的接触为点或线，因 此具有较高的传动效率和可靠性。
特点 结构简单，紧凑，设计方便。
凸轮机构的应用领域
01
02
03
04
汽车工业
用于控制气门开启和关闭，以 及汽油机的喷油和点火。
自动化生产线
用于实现各种自动化操作，如 装配、检测、包装等。
廓。
反求设计法适用于对现有设备进 行改造或修复的情况，可以通过 测量实物模型快速准确地设计出
所需的凸轮轮廓。
反求设计法需要使用测量设备和 相关软件进行操作，对测量精度
和数据处理能力要求较高。来自01新型凸轮机构研究
非圆凸轮机构
总结词
非圆凸轮机构是一种新型的凸轮机构，其工作原理与传统的圆形凸轮机构不同 。
01
凸轮机构设计基础
凸轮机构的基本类型
盘形凸轮机构
由凸轮、从动件和机架组 成，凸轮轮廓与从动件之 间形成运动副。
移动凸轮机构
凸轮做直线往复运动，从 动件根据需要设计成各种 运动形式。
圆柱凸轮机构
凸轮做旋转运动，从动件 做复杂的空间曲线运动。
凸轮机构的运动规律
等速运动规律
凸轮以等角速度转动，从动件以 等速度运动，适用于低速轻载场
总结词
汽车发动机配气机构是凸轮机构的重要应用之一，通过凸轮的转动来控制气门的开启和关闭，实现发动机的进气 和排气过程。
详细描述
汽车发动机配气机构中的凸轮设计需要精确控制气门的开启和关闭时间，以确保发动机的正常运转。凸轮的形状 和尺寸对气门的运动轨迹和速度有直接影响，进而影响发动机的性能和效率。
自动化机械手
《凸轮机构设计新》 ppt课件
《凸轮机构设计》PPT课件
180º
60º 120º δ
（1）作出角位移线图；
A（0 2）作初始位置；
A5
C
6
2
B B180°B
6 5
4C
C
4
5
3
C 3 2
R
（3）按- 方向划分圆R得A0、
A1
A1、A2等点；即得机架 反转的一系列位置；
（4）找从动件反转后的一系
A4 A3
A2
列位置AiBi，再按角位移规律
得 C1、C2、…… 等点，即
机架上的观察结果
凸轮上的观察结果
可整理ppt
19
2）. 反转法原理 -
S B0
r0 o 1
s
假想给正在运动着的整个凸 轮机构加上反一转个前与凸轮反角转速后度
B
大度小（机o相-架δ等）、，方这不向样动相，反各的构- 公件转共的动角相δ2速对
运动关系并不改变，但原来以角
速凸度轮转动的凸转轮动将处于不静动止状
1
t
1
13
二.基本运动规律
二）等加速等减速运动规律
a2 a0 常数
v2 a0t
s2
1 2
a0t 2
在运动规律推程的始末点和前 后半程的交接处，加速度变化为 有限值，由此引起的冲击称为柔 性冲击。
适用于中、低速场合。 可整理ppt
s2
t
o
v2
1 2 3 4 5 6
δ1
1
t
0
δt/2
1
amax
2. 从动件的位移为角位 移ψ，而不是直线位移
B2
B1
B0
δt
δ
O
最大摆角
max
凸轮机构完整ppt课件
精品
36
滚子从动件凸轮轮廓曲线的设计步骤：
（1）画出滚子中心的轨
迹（称为理论轮廓曲线）
（2）以理论轮廓上的点为
圆心，滚子半径rT为半径作 一系列的滚子圆，再画滚子
圆的内包络线，则为从动件
β′
凸轮的实际轮廓曲线。
理论轮廓曲线
注意：
n
rT r0
B C
n
实际轮廓曲线
β
（1）理论轮廓与实际轮廓互为等距曲线；
44
（2）压力角的校核
凸轮对从动件的作用力F的方向与从动件上力作用点的速度方
向之间所夹的锐角a称为压力角。
F1Fcoas
F2Fsina
自锁：当α增大到一定程度后，以
至于导路的摩擦阻力大于有效分力 时，无论凸轮给予从动件多大的力， 从动件都不能运动。
精品
45
4.4.2 压力角的校核
推荐压力角数值 移动从动件[a]=30°
精品
0
0 0
∞
26
1.等速运动规律
从动件在起始和终止点速度有突变，使瞬时加 速度趋于无穷大，从而产生无限值惯性力，并 由此对凸轮产生冲击 —— 刚性冲击
因此只适用于低速、轻载的场合。
精品
27
s h
1.等加速-等减速运动规律
h/2
从动件在一个行程h中，前 半行程做等加速运动，后半 行程作等减速运动的运动规 律。
对心移动从动件
偏置移动从动件
精品
13
（一）凸轮机构的应用及分类
3）按从动件的运动形式分： 摆动从动件
精品
14
（一）凸轮机构的应用及分类
4）按凸轮高副的锁合方式分：力锁合
精品
15
凸轮机构及其设计PPT课件
间的函数关系。 刚性冲击——由于加速度发生突变，其值在理论上达到无穷大，导致从动件
产生非常大的惯性力。 柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该 点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机 构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压 力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮 机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
16
1） 一次多项式（等速运动）运动规律 边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ
产生非常大的惯性力。 柔性冲击——由于加速度发生有限值的突变，导致从动件产生有限值的惯性
力突变而产生有限的冲击。
压力角、许用压力角 ——从动件在高副接触点所受的法向力与从动件该 点的速度方向所夹锐角α 。压力角过大时，会使机 构的传力性能恶化。工程上规定其临界值为许用压 力角[α]。不同的机器的许用压力角要求不同，凸轮 机构设计时要求 α ≤ [α]。
2) 摆动从动件的压力角
如下图所示， ω1和ω2同向，P点是瞬心点，过 P作垂直于AB延长线得D。由ΔBDP得
tanα =BD/PD
（2）
由ΔADP得
BD =AD-AB= APcos(ψ0 +ψ)-l
P
PD= APsin(ψ0 +ψ)
n
由瞬心性质有 AP ω2 =OP ω1 = (AP-a) ω1
解得
s＝h[1-φ/Φ’ +sin(2πφ/Φ’)/2π] v＝hω[cos(2πφ/Φ’)-1]/Φ’ a＝-2πhω2 sin(2πφ/Φ’)/Φ’2
特点：无冲击，适于高速凸轮。
s
Φ v a
.
h φ
Φ’
φ
φ
21
改进型运动规律
单一基本运动规律不能满足工程要求时，
分别取一、二、五次项，就得到相应幂次的运动规律。
基本边界条件
凸轮转过推程运动角Φ ——从动件上升h 凸轮转过回程运动角Φ’——从动件下降h
将不同的边界条件代入以上方程组，可.求得待定系数Cபைடு நூலகம் 。
16
1） 一次多项式（等速运动）运动规律 边界条件
在推程起始点： φ =0， s=0 在推程终止点： φ =δ0 ，s=h 代入得：C0＝0， C1＝h/Φ
《凸轮机构》课件
凸轮机构的检测与测量技术
常用检测方法
• 摄像测量 • 激光测量 • 经验法
测量技术的应用
• 凸轮运动参数测量 • 凸轮副尺寸测量 • 凸轮轴和轨迹测量
实验室检测和在 线监测
探索常见的凸轮机构检测 方法，以及在线监测在工 业生产中的应用。
凸轮机构的损坏和未来发展
凸轮机构的损坏模式分析 凸轮机构在自动化生产中的应用 凸轮机构的未来发展趋势
3
热处理和凸轮机构
介绍凸轮机构热处理的重要性以及常用的热处理方法。
凸轮机构的分析和优化
1 凸轮机构的转动力学分析
通过转动力学分析，研究凸轮机构的转动行为和相关参数。
2 凸轮机构的运动优化
了解如何通过设计和优化凸轮机构来提高其性能和工作效率。
3 凸轮机构的失效分析
探讨凸轮机构中可能出现的失效模式和如何进行失效分析。
解析工程师是如何优化凸轮机构以满足特定需 求和性能要求的。
凸轮机构的未来发展
展望凸轮机构在自动化生产和科技进步推动下 的前景和趋势。
凸轮机构的设计和分析
凸轮机构设计原则
探索凸轮机构设计的基本原则和步骤，以 确保其功能和性能的最佳表现。
凸轮运动曲线及特点
研究常见凸轮运动曲线的特点，如简谐曲 线、抛物线曲线和椭圆曲线。
凸轮机构的运动学分析
通过运动学分析，了解凸轮机构的运动特 性和关键参数。
举例：汽车凸轮轴设计
以汽车领域为例，深入分析和解释凸轮轴 在发动机中的设计和优化。
凸轮机构的制造和材料选择
1
凸轮机构的制造方法
介绍凸轮机构常见的制造方法，如车削、磨削和电火花加工。
2
凸轮机构中的材料选择
探讨在设计凸轮机构时，如何选择适当的材料以满足强度和耐磨性要求。
《凸轮机构设计》课件
VS
自动包装机利用凸轮机构来实现包装物的输送、定位和封口等功能，提高包装效率和自动化程度。
详细描述
在自动包装机中，凸轮机构通常被用来控制包装材料的输送、定位和封口等过程。通过设计合理的凸轮机构，可以实现包装过程的自动化和连续化，提高生产效率和包装质量。
总结词
凸轮机构的发展趋势与展望
05
随着工业自动化程度的提高，凸轮机构正朝着高效化方向发展，以提高生产效率和降低能耗。
凸轮机构要有良好的润滑和散热条件，以降低摩擦和磨损。
根据工作要求，确定从动件的位移、速度和加速度曲线。
确定从动件的运动规律
选择合适的凸轮轮廓
确定凸轮机构的尺寸参数
进行强度和刚度校核
根据从动件的运动规律，选择合适的凸轮轮廓，以满足工作要求。
根据工作要求和从动件的运动规律，确定凸轮机构的尺寸参数，如凸轮半径、推杆长度和宽度等。
总结词：基于运动学原理的设计方法，通过调整凸轮机构运动状态来满足设计要求。
总结词：基于反转原理的设计方法，通过将凸轮机构的运动规律进行反转来求解设计参数。详细描述：反转法设计利用凸轮机构的反转原理，将凸轮的运动规律进行反转，从而得到从动件的运动规律。该方法具有简单易行、计算量较小等优点，适用于中等精度要求的凸轮机构设计。总结词：反转法设计适用于中等精度要求的场合，能够快速得到近似的凸轮廓线方程和相关参数。详细描述：反转法设计相对简单易行，计算量较小，能够快速得到近似的凸轮廓线方程和相关参数。该方法适用于中等精度要求的凸轮机构设计，能够满足大多数实际应用的需求。同时，反转法设计还可以结合其他方法进行优化和改进，进一步提高设计精度和效率。
总结词
凸轮机构可根据不同的分类标准进行分类，如按从动件的运动形式可分为转动凸轮机构、摆动凸轮机构和移动凸轮机构等。
第二节凸轮机构PPT学习教案
a.推杆可实现较任 意
的运动规律 b.凸轮与推杆高副 接
触，传力小
组 成
特 点
应 用于传力不大的 用 控制和调节装置
实例
在印刷机中的应用
在 转 位 设 备 中的应 用
在机加工中的应用
第4页/共44页
分类
(1) 按凸轮的形状分类 ➢ 盘形凸轮
凸轮形状呈盘状，具有变化的向径， 且绕定 轴转动 。
图5-35 内燃机的配气机构 第5页/共44页
➢ 凸轮
(1) 凸轮轴 当凸轮的基圆较小时，将凸轮与轴制成一体，成为凸轮轴 。
第40页/共44页
(2) 整体式凸轮 当凸轮尺寸较小又无特殊要求或不需经常装拆时，一
般采用整体式凸轮。
整体式凸轮
第41页/共44页
(2) 组合式凸轮
对于大型低速凸轮机构的凸轮或经常调 整轮廓 形状的 凸轮， 常采用 凸轮与 轮毂分 开的组 合式结 构。
第42页/共44页
➢滚子
常用装配结构如图所示，无论采用哪种 结构， 都必须 保证滚 子能灵 活自由 转动。
第43页/共44页
图5-35 内燃机的配气机构 第11页/共44页
➢ 摆动从动件
从动件作往复摆动。
第12页/共44页
(4) 按缩合方式分类 ➢ 力锁合 靠重力、弹簧力或其他力锁合。
图5-35 内燃机的配气机构 第13页/共44页
➢ 几何锁合 靠凸轮和从动件的特殊几何形状锁合。
第14页/共44页
第二节 凸轮机构
第24页/共44页
凸轮轮廓设计基本原理 反转法：
第25页/共44页
➢ 对心移动从动件形凸轮轮廓曲线的绘制
对心移动尖顶从动件盘形凸轮机 构
第26页/共44页
相关主题