资源简介

课 题： 第二节 凸轮机构（3课时）
教学要求：1.认识凸轮机构，掌握其特点；
2.明确凸轮机构的分类，理解凸轮机构基本参数；
3.了解凸轮机构的应用。
4.理解等速运动规律、等加速等减速运动规律
重 点：凸轮机构特点和分类。
难 点：等速运动规律、等加速等减速运动规律。
教学过程：
【引言】你认为平面四杆机构工作有何特点？
曲柄 摇杆
回转运动 往复摆动
平面四杆机运动都比较简单，无法实现复杂运动。本节我们来学习讨论能实现复杂运动的机构：凸轮机构。
【板书】第二节 凸轮机构
教师展示凸轮机构，让学生认识凸轮（板书出概念）、从动件，明确其运动规律，如……
凸轮转角 0～1800 1800～3600
从动杆 等速上升 等速下降 （图示，指出也可以做出下面）
凸轮转角 0～900 900～1800 1800～3600
从动杆 等速上升 停止产动 等速下降
凸轮 从动件
具有曲线轮廓
或凹槽的构件
作回转运动
或往复运动 获得预期的运动规律
结论：决定从动杆运动规律是凸轮轮廓曲线。
（指出：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。）
凸轮机构的特点：
优点：只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可使从动件获得各种预期的运动规律，并且结构简单紧凑，工作可靠。
缺点：运动副为高副，压强较大，容易磨损，凸轮轮廓加工较困难。
一、凸轮机构的分类
1.按凸轮的形状分类
（1）盘形凸轮 具有变化向径的盘形构件（如图4-16，当它围绕定轴转动时，推动从动件在垂直凸轮轴的平面内运动。）
凸轮最基本的形式，其结构简单，应用最广，但从动件的行程不太大。多用于行程较短的场合。
（2）移动凸轮 呈平板状。
凸轮作直线运动，从动件在其垂直方向移动，可获得与移动凸轮相同的运动轨迹。主要适用于仿形生产。
（3）圆柱凸轮
具有曲线凹槽的圆柱形构件。（将从动件一端夹在凹槽中，当凸轮转动时，从动件沿沟槽直线往复移动或摆动。）属于空间凸轮机构，可使从动件得到较大的行程，适合于行程较大的场合。
2.按从动件的运动方式分类
(1)移动从动件 从动件做往复直线移动。（如图4-19a,b,c。）
(2)摆动从动件 从动件做往复摆动。（如图4-20a,b,c。）
3.按从动件末端形状分类
（1）尖顶从动件 （如图4-19a、图4-20a所示，）
尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，因而能实现任意预期的运动规律，但尖顶极易磨损，故只适用于受力不大的低速场合。
（2）滚子从动件 （为了减轻尖顶磨损，在从动件的顶尖处安装一个滚子。）
滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，磨损较小，可用来传递较大的动力，应用最广泛。
（3）平底从动件 〔如图4-19 c、图4-20c所示，这种从动件与凸轮轮廓表面接触处的端面做成平底（即为平面），〕
结构简单，与凸轮轮廓接触面间易形成油膜，润滑状况好，磨损小，受力平稳，传动效率高。常用于高速场合。（它的缺点是灵敏性较差，不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮机构中。）
二、凸轮机构的应用
凸轮机构一般适用于实现复杂的运动规律且传递动力不大的场合，如自动机械、仪表、控制机构和调节机构中。
1.内燃机配气机构
2.靠模车削机构
3.自动车床的走刀机构
三、凸轮机构的基本参数
1.基圆
以凸轮的最小半径rb所作的圆称为基圆，rb称为基圆半径。（教师图示）
2.行程和转角
【讲解】当凸轮按逆时针方向转过一个角度δ时，从动件将上升一段距离，即产生一段位移。当凸轮等速转过δ时，从动件达到如图4-24（b）的最高位置，此时从动件的最大升距称为行程，用h表示。
【板书】行程：从动件的最大升距。用h表示。
转角：凸轮转动角度。用δ表示。
3.位移曲线
反映从动件的位移s与凸轮转角δ的关系曲线。如图4-24（c）
（a） （b） （c）
图4-24 凸轮机构的位移曲线
4.压力角α
力的作用线与从动件运动方向之间的夹角。如图4-25所示。
有效分力：起着推动从动件的作用。如F1
无效分力：使从动件与支架间的正压力增大，从而使摩擦力增大。
小结：
当F一定时，若压力角α增大，有效分力将变小，而使摩擦力增大。当达到一定值时，则从动件将会发生自锁（卡死）现象。
根据长期实践总结，机械专家总结出凸轮压力角α在下列范围，可保证从动件顺利运行：
移动从动件 推程压力角α≤300
摆动从动件 推程压力角α≤450
回程时 压力角α≤800
图4-25凸轮机构压力角
【板书】四、凸轮机构常用运动规律
【讲解】从动件的运动规律是指其位移s、速度υ、和加速度α随时间变化的规律。从动件的运动规律取决于凸轮轮廓曲线的形状，即凸轮轮廓决定了从动件的运动规律。设计凸轮轮廓曲线时，首先根据工作要求选定从动件的运动规律，然后再按从动件的位移曲线设计出相应的凸轮轮廓曲线。最常用的运动规律有以下两种。
【板书】 1.等速运动规律
从动件
位移曲线：斜直线。故又称直线运动规律。
速度曲线：水平线。但运动开始和运动终止的瞬间速度有突变。（如何理解？）
加速度曲线：等速运动时不产生加速度，加速度曲线始终为零。
但因有速度突变，（故这一瞬间的加速度理论上由零突变为无穷大，导致从动件产生理论上无穷大的惯性力，）使机构产生强烈的刚性冲击。
应用：只适用于低速和轻载的凸轮机构中。
【讲解】为了避免刚性冲击或强烈振动，在实际应用时可采用圆弧、拋物线或其它曲线对凸轮从动件位移线图的两端点进行修正。
2.等加速等减速运动规律
从动件
位移曲线：拋物线。故又称拋物线运动规律。
速度曲线：斜直线。但运动开始和运动终止的瞬间速度有突变。（如何理解？）
加速度曲线：平行于横坐标的直线,但运动开始和运动终止位置加速度产生有限突变，会使机构产生柔性冲击。
应用：适用于中低速、轻载的场合。
【讲解】除了上述两种常用的从动件运动规律之外，还有其它一些从动件运动规律，如能用于高速场合的摆线运动规律、正弦加速度运动规律等。
【小结】学习内容
凸轮机构及其特点
只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可使从动件获得各种预期的运动规律。
一．凸轮机构的分类
二、凸轮机构的应用
三、凸轮机构的基本参数
四、凸轮机构常用运动规律
学习重点
只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可使从动件获得各种预期的运动规律。
凸轮机构的分类
【作业】
习题一1-2，习题二1-6。
习题四

展开更多......

收起↑