教案凸轮机构

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。讲授新课：§8—1凸轮机构概述§8—2凸轮机构的分类与特点凸轮——是具有曲线或曲面轮廓且作为高副元素的构件。凸轮机构——含有凸轮的机构，分平面凸轮机构和空间凸轮机构两大类。凸轮机构是一种常用机构，特别是在自动化机械中，应用更广泛。一、凸轮机构的基本组成1.应用实例（介绍工作情形）图8—1内燃机气阀控制机构图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。2）凸轮机构可以高速启动，动作准确可靠。3）凸轮机构是高副机构，难以保持良好的润滑，故易磨损，寿命低。4）凸轮机构能传递较复杂的运动，但要精确的分析和设计凸轮轮廓曲线较困难。随着电子计算机和数控机床的广泛应用，凸轮轮廓型面的设计、制造将变得方便、容易。三、凸轮机构的基本类型1、按凸轮的形状分类1）盘形凸轮（1）定义：仅具有径向尺寸变化并绕其轴线旋转的凸轮。是一个具有变化半径的圆盘形构件，结构简单，是凸轮的最基本形式。（2）分类：盘形外轮廓凸轮：利用外轮廓推动从动件运动（图8—1、2、4）盘形槽凸轮：利用曲线沟槽推动从动件运动。（3）特点：结构简单，应用广泛，一般用于从动件行程或摆动较小的场合。（4）移动凸轮（板状凸轮）当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，即成为移动凸轮。移动凸轮通常作往复直线移动。（图8—4）以上两种凸轮，其凸轮和从动件的相对运动是在一平面运动的，叫平面凸轮2）柱体凸轮：（1）圆柱凸轮：轮廓曲线位于圆柱面上并绕其轴线旋转的凸轮。是具有曲线沟槽的圆柱体构件。（表8—1）（2）端面凸轮：轮廓曲线位于圆柱端部并绕其轴线旋转的凸轮。（表8—1）（3）柱体凸轮也称空间凸轮机构，从动件可以通过直径不大的圆柱凸轮获得较大的行程2、按从动件的形式分类（1）按运动形式分：移动式和摆动式（2）按从动件端部结构形式分：尖顶：结构简单，多用于传力小，速度低，传动灵敏的场合。滚子：承载能力大，不宜高速。平底：结构紧凑，适宜高速，凸轮轮廓不允许呈凹形。曲面：介于滚子和平底之间。课堂小结：通过这两节课的学习，同学们要熟悉凸轮机构的分类及其应用特点。作业布置：习题册课题：凸轮机构的工作过程及从动件运动规律课时：2节教学要求：掌握凸轮机构等速运动规律的工作特点教学方法：讲练结合法。教学用具：模型和挂图。复习提问：凸轮机构的基本组成？导入新课：通过上次课的学习，同学们已对凸轮机构有了基本的了解，那么凸轮机构的工作过程是怎样的呢？从动件又是如何运动的呢？我们这节课来学习。讲授新课：§8—3凸轮机构的工作过程及从从件运动规律一、凸轮机构的工作过程和有关参数1.参数1）基圆：凸轮轮廓上最小半径所画的圆，用r0表示。2）推程：从动件自最低位置升到最高位置的过程。3）推程运动角：推动从动件实现推程时凸轮的转角。4）远休止角：从动件在最高位置停止不动时，凸轮的转角。5）回程：从动件自最高位置升到最低位置的过程。（相对应的有回程角）6）近休止角：从动件在最低位置停止不动时，凸轮的转角。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1.等速运动规律：从动件上升（或下降）的速度为一常数的运动规律。1）图8—7为一等速盘形凸轮机构。凸轮以角速度ω转动，从0~φ1上升；从动件以等速度ν1上升从动件的位移S=νt凸轮转角φ=ωt由此可得S=vφ/w（8—7）式中ν和ω都是常数，所以位移曲线为一倾斜直线。2）特点：凸轮开始回转的一瞬间，从动件由静止状态突然以速度ν1上升运动，当从动件上升到最高位置时速度由ν1骤变为零，使加速度达到无穷大而引起刚性冲击，对构件产生很大破坏力。因此它只适合于凸轮作低速回转、从动件质量小和轻载的场合。3）为避免刚性冲击，可在A、B两点圆弧过渡，对曲线修正。图8—7所示。2.等加速等减速运动规律从动件在行程中先作等加速运动，后作等减速运动的运动规律。图8—8为一等加速等减速盘形凸轮1）位移曲线：由运动学可知，从动件作等加速直线运动时，S=at2/2ν=at得从动件在推程中前一半作等加速运动时的位移方程2212hs（角变化范围为0~211）同理，可推得从动件在推程中后一半坐等减速运动时得位移方程2121)(2hhs（角变化范围为1/2~1）2）位移曲线作图方法（图8—9）(1)根据选定的比例分别在x，y两轴上截取φ1和h及φ1/2和h/2。……(2)连接0与h/2的各分点线段……(3)用光滑曲线连接各点(4)用同样方法可绘出等减速段的位移曲线。3）工作特点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。2、等速运动规律和等加速等减速运动规律是凸轮机构中从动件的常用运动规律，它们各有不同的工作特点和应用，是我们学习的重点。作业布置：习题册