2023年凸轮机构电子精品讲义1.pdf

学习必备 欢迎下载【课题编号】83【课题名称】凸轮机构【教学目标与要求】一、知识目标 1.了解凸轮机构的分类、材料与结构。2.分析凸轮机构的运动特性。3.分析几种常用从动件运动规律,掌握绘制盘形凸轮轮廓的方法。4.了解基圆半径和滚子半径的选择。二、能力目标 1.会看凸轮机构的曲移曲线图，掌握常见从动件位移运动规律的特点。2.能根据位移曲线绘制盘形凸轮的轮廓。三、素质目标 1.了解凸轮机构的运动特点。2.能够看懂位移曲线图、分析从动件的最大加速度。四、教学要求 1.了解凸轮机构的运动特点及其分类。2.能够读懂位移曲线，并按要求作图绘制盘形凸轮的轮廓。3.能够从运动规律线图分析加速度的最大值。学习必备 欢迎下载 4.了解基圆半径和滚子半径的选择方法。【教学重点】1.凸轮机构的运动特点。2.位移曲线与凸轮轮廓的关系。【难点分析】1.位移曲线的横坐标表示凸轮的转角，而纵坐标表示从动件的位移，反映凸轮机构的转角与位移关系。2.应用反转法作凸轮轮廓线时，从动件作-方向转动的同时要随转角向外移动对应的高度，高度从位移曲线中量取，最后得到轮廓线上的点。3.比例尺的选择后，位移、基圆等尺寸都要严格按所选比例尺大小作图。【分析学生】1.该比例尺与常规表示方法相反，需要学生注意。2.反转法作凸轮时，等分基圆周的数值要与位移曲线的数值对应，且位移相等。3.对几种运动规律线图的加速度认识不深刻，误认为等速运动规律的加速度值最小。【教学思路设计】从实例、教具或视频演示入门认识凸轮机构的运动特点，补鞋 机是凸轮结构的典型应用，以它作为教具，效果最好。应用反转法绘制凸轮轮廓应边画边讲，注意位移曲线与凸轮轮廓的对应关系，以加力目标会看凸轮机构的曲移曲线图掌握常见从动件位移运动规律的特点其分类能够读懂位移曲线并按要求作图绘制盘形凸轮的轮廓能够从运动线的横坐标表示凸轮的转角而纵坐标表示从动件的位移反映凸轮机构的学习必备 欢迎下载 强视觉效果。三种运动的规律注重比较加速度大小。【教学安排】3 学时（135 分钟）【教学过程】凸轮机构由凸轮、从动件和机架三个构件组成，凸轮与从动件之间的接触状态是点、线高副连接。传动构件少，接触点压强大是凸轮传动的特点。从动件的运动可以是往复移动，也可能是摆动，其运动速度和规律是由工作条件所决定的。一、凸轮机构的分类 1.按凸轮的外形分类 可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮。盘形凸轮应用最广，由其外形而得名，但其绕固定轴转动的向径是变化的。把盘形凸轮沿轴线展开即成为移动凸轮，把移动凸轮沿平行轴线卷成圆柱即成为圆柱凸轮，如图 31、2、3 所示。2.按凸轮的从动件分类 按从动件端部结构来分有尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件，如图 35 所示。二、凸轮和滚子的材料及凸轮结构 凸轮结构高副接触的压强大，易磨损,要求工作表面材料耐磨损，所以凸轮常采用中碳钢 45 号调质处理。对于高速重载场合，常用 45或 40r 钢表面淬大，也可选用低碳合金钢渗碳淬大。滚子材料用 20Cr 钢渗碳淬大，但更多选用滚子轴承代替更为方便。凸轮的结构一般由轴与凸轮件组合而成，如果凸轮的直径较小，力目标会看凸轮机构的曲移曲线图掌握常见从动件位移运动规律的特点其分类能够读懂位移曲线并按要求作图绘制盘形凸轮的轮廓能够从运动线的横坐标表示凸轮的转角而纵坐标表示从动件的位移反映凸轮机构的学习必备 欢迎下载 也常做成凸轮轴，如图 311、12、13 所示。三、凸轮与从动件的运动关系 如图 36 所示，b 图为位移曲线图，横坐标表示凸轮的转角，纵坐标表示凸轮转过一定角度时，从动件对应的位移关系，它是反映凸轮的运动特性。凸轮的运动规律，取决于位移曲线。凸论的圆心角分为推程角、远休止角s、回程角0和近休止角s。每部分圆心角又均分为几个等分，位移曲线图与凸轮作相应的等分，当凸轮转个一定角度时，从动件在凸轮轮廓的推动下向上移动了对应的距离；在远休止角和近休止角期间，凸轮连续转动，但从动件处于停止不动的状态，在0期间，凸轮继续转动时，从动件由最大位 移 h 逐渐回落到最低位置，完成一周期的运动循环。作图法绘制凸轮轮廓应用了反转法的原理，即在保持凸轮与从动件相对运动关系不变的前提下，假想将凸轮机构加是一个“-”的运动，则凸轮处于静止状态，从动件将作“-”的方向转动，同时还要按位移曲线图作相应的移动，凸轮每转过一定角度，就能找到从动件的一个运动点，如图 39、10 中 12 10，用光滑的曲线连接这些点，即得到凸轮的轮廓线。作图时需要严格按照所选用的比例尺，无论是位移曲线的位移量，还是凸轮的基圆，其等分角度数必须与位移曲线等分数相对应，曲线连接必须光滑无突变。四、从动件的运动规律 研究从动件的运动规律是为了在相同的位移条件下选择最好的凸轮轮廓曲线，使凸轮运动的加速度值最小，产生的冲击振动和噪音力目标会看凸轮机构的曲移曲线图掌握常见从动件位移运动规律的特点其分类能够读懂位移曲线并按要求作图绘制盘形凸轮的轮廓能够从运动线的横坐标表示凸轮的转角而纵坐标表示从动件的位移反映凸轮机构的学习必备 欢迎下载 也最小。常用的运动规律有许多种，这里只比较三种，即等速、等加速与等减速和余弦加速度运动规律，如图 36、7、8 所示，等速运动规律的加速度值在运动起始和终止时无穷大，称为刚性冲击；等加速与等减速运动规律的加速度值为有限值，称为柔性冲击；余弦加速度运动规律是连续的余弦曲线，不会造成局部突然冲击，为最好的选择。五、基圆半径和滚子半径的选择 基圆半径大，结构庞大，但传力性为好。一般取基圆半径为 0.9倍的凸轮轴直径，再加上 710 毫米。滚子半径应小于凸轮轮廓处的最小曲率，以免发生运动失真。一般取 0.8 倍的最小曲率半径，尽可能取得小些为好。六、小结 1.凸轮的分类很多，以盘形凸轮尖顶从动件为常用，滚子和凸轮的材料取中碳钢表面淬大，提高硬度，减小磨损。凸轮结构常做成凸轮轴。2.凸轮的位移曲线反映凸轮的转角和位移关系。已知从动件的位移曲线，可以用反转法绘制出盘形凸轮的轮廓曲线，滚子从动件和平底从动件盘形凸轮轮廓是在顶尖从动件盘形凸轮轮廓的基础上绘制出来的。3.研究从动件的运动规律是为了比较各种运动规律的加速度值，以减小凸轮的冲击振动。4.基圆和滚子半径的选择应尽量小，使结构紧凑。力目标会看凸轮机构的曲移曲线图掌握常见从动件位移运动规律的特点其分类能够读懂位移曲线并按要求作图绘制盘形凸轮的轮廓能够从运动线的横坐标表示凸轮的转角而纵坐标表示从动件的位移反映凸轮机构的学习必备 欢迎下载 七、布置作业 P 76 习题 3 1、2、3、4、5 力目标会看凸轮机构的曲移曲线图掌握常见从动件位移运动规律的特点其分类能够读懂位移曲线并按要求作图绘制盘形凸轮的轮廓能够从运动线的横坐标表示凸轮的转角而纵坐标表示从动件的位移反映凸轮机构的