2022年《机械设计基础》教案九.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载浙江工业职业技术学院日期： 2022.10 NO9 5.1 凸轮机构概述课题 5.2 常用从动件的运动规律1、明白凸轮机构的应用和分类；目的要求 2、熟识凸轮和滚子的材料；3、熟识凸轮机构的运动分析；凸轮机构分类应用及特点、 从动件的运动规律分析是本次课的重重点、难 点点,而从动件的运动规律分析的是本次课的难点；1、按从动件的外形和运动,凸轮机构可分为哪几类？复习提问 要点：2、从动件端部与凸轮轮廓接触的方式有哪两种？3、凸轮和滚子的常用材料有哪些？4、何谓凸轮机构的运动分析？5、从动件常用

2、的运动规律有哪些？教具、实 验及教学 手段作业布置教学反映教材、教案、教参等；老师讲解为主（举例、介绍体会） ,举一反三,课后小结,布置作 业；1、P72：摸索题： 5-4 2、P73：5-2 上课和作业情形较正常；凸轮机构在自动外表和自动机床中应用很广,本次课主要是让学课后分析生熟识凸轮机构的类型及凸轮机构的特性分析,通过凸轮轮廓分析从 第 1 页,共 7 页 动件的位于移、速度和加速度,并明白从动件的运动规律；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - -

3、 - - - - - - -学习必备 欢迎下载复习提问：1、按给定的连杆位置设计四杆机构2、按给定的连加杆的位置设计四杆机构3、按给定的的 K 设计四杆机构在某些机械中, 为获得比较复杂的运动规律, 常应用凸轮机构, 凸轮机构结构简单、紧凑能便利地设计凸轮轮廓以实现从动件预期的运动,自化机械中作为掌握机构； 5.1 凸轮机构 一、凸轮机构的应用和分类 1、凸轮机构的组成：广泛地应用于自动化和半凸轮、从动件和机架三个基本构成；凸轮与从动件间的运动副为高副,由此可将主动件的连续转动或移动转换为从动件的移动或摇摆；2、凸轮机构的类型（1）按凸轮和从动件的外形、运动形式分类1）盘状凸轮 它绕固定轴转动

4、且向变化向径的盘形零件,是凸轮的基本形式；2）移动凸轮 外形通常呈平板状,可视作回转中心趋于无穷远时的盘形凸轮；3）圆柱凸轮 将移动凸轮卷成圆柱状即成圆柱凸轮；图 9-1 盘状凸轮 图 9-2 移动凸轮 图 9-3 圆柱凸轮（2）按从动件端部结构分类1）尖端从动件 从动件的端部为尖顶,这种从动件构造最简洁,其尖顶能与外凸或内凹轮廓接触, 可以实现复杂的运动规律； 但尖顶易磨损； 作于低速、轻载场合；2）滚子从动件 从动件的端部装有可自由转动的滚子,它与凸轮相对运动时为滚动摩擦,因此阻力较小；可以承担较大的载荷,应用较广；3）平底从动件从动件底部为一平底；这种从动件与凸轮轮廓接触处在肯定条 第

5、2 页,共 7 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载件下可形成油膜得于润滑,传动效率高；（3）按从动件运动形式分类可分为直动从动件和摇摆从动件两种；一般情形下,从动件始终要与凸轮轮廓接触；凸轮机构中,采纳重力和弹簧力使从动件端部始终与凸轮相接触的方式为力锁合；凸轮相接触的方式称为形锁合；采纳特别几何外形实现从动件端部与凸轮机构的应用特点： 凸轮机构结构简洁、 紧凑能便利地设计凸轮轮廓以实现从 动件预期

6、的运动, 广泛地应用于自动化和半自化机械中作为掌握机构；但因凸轮轮廓 与从动件间为点接触和线接触而易磨损,因此不宜承担重载或冲击载荷；二、凸轮和滚子的材料 凸轮机构的主要失效形式是磨损和疲惫点蚀,要求凸轮和滚子的工作表面硬度高、耐磨损并且有足够的表面接触强度,有足够的韧性；对于常常受到冲击的凸轮机构要求凸轮芯部低速和中小载荷的场合,凸轮一般采纳 45 钢、40Cr 表面淬火,表面硬度可达 40-50HRC；亦可采纳 15、20Cr、20CrMnTi ,经渗碳表面淬火,表面硬度可达 56-62HRC；滚子材料可 20Cr 经渗碳表面淬火,表面硬度可达 56-62HRC；三、凸轮结构与安装 在结构

7、设计时, 应考虑到安装凸轮时便于调整凸轮与轴之间的相对位置；凸轮常 用的结构：凸轮轴、整体式、镶块式和组合式；凸轮在轴上的固定,除采纳键联接外,也可用紧定螺钉和圆锥销固定,初调时用 紧定螺钉定位,然后用圆锥销固定；采纳开槽锥形套固定,调整敏捷,但传递转矩不 能过大；图 9-5 整体式凸轮 图 9-6 组合式凸轮 5.2 凸轮机构的特性分析一、凸轮机构的运动分析 凸轮机构中,从动件的运动由凸轮轮廓打算；依据凸轮轮廓分析从动件的位移、细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品

8、学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载速度、加速度,称为凸轮机构的运动分析； 下图为对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构；图 9-7 当凸轮以等角速度逆时针回转01时,从动件被凸轮推动到达最高位置B,从动件经过的距离 h 称为推程,对应的 01称为推程角；当凸轮连续转过 fd,从动件在最高位置静止不动,fd远程推角；当凸轮连续转过 02,从动件按肯定的运动规律下降,这个过程称为回程,对应的转角 02称为回程角；当凸轮连续,从动件此时停留不动,对应的转角（1）位移线图（ s）：11,凸轮转过1,从动件上移1s凸轮转过2,从动件上移1s2 2nd称为近程停

9、角；凸轮转过6,从动件上移s666等；依此规律可以逐点画出从动件的位移曲线； 第 4 页,共 7 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载（2）速度线图 v 凸轮加速度 为常数,推程位移线图为一斜直线,所以从动件的速度为恒定值,这一运动规律称为等速运动规律；同理回程亦为等速运动规律,只是速度相反； 停程 时速度为零；（3）加速度线图 a；a0,但加速度是速度的导数, 由于速度 v 为常数,因此等速运动过程

10、中加速度在运动起动和终止时, 理论上加速度趋于无穷大, 从而引起较大的冲击； 加速度趋于 无穷大时引起的冲击称为刚性冲击；速度、位移、加速度线图称为运动线图,它们是凸轮机构运动分析的简明表达形 式；是凸轮轮廓曲线设计和深化进行凸轮机构动力分析的依据；二、从动件的常用运动规律从动件运动规律指推程和回程中从动件位移 化的规律；s、速度 v 、加速度 a 随凸轮转角变1、等速运动规律v 不变,凸轮角速度为常数时,从动件速度称为等速运动规律；位移表达式为sh0等速运动规律,运动起点和终点瞬时从动件的 加速度无穷大,将产生刚性冲击,因此应用于中、小功率和低速场合；为了防止刚性冲击,实际应用 常常用圆弧或

11、其他曲线修正位移线图的始末两端；使刚性冲击改为有限冲击或柔性冲击；2、等加速、等减速运动规律 对于等加速、等减速运动规律,通常是指从动 件在一个选行程中,前半程作等加速运动,后半和 作等减速运动,两部分加速度肯定值相等,前半程位移方程为s2h2；20从等加速、等减速运动规律的位移、速度、加 速度线图可以看出,等加速、等减速运动规律的加 图 9-9 速度在运动起点、中点和终点时变为有限值,产生 的冲击为柔性冲击,用于中速场合；细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 7 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资

12、料 - - - - - - - - - - - - - - -图 9-10 等加速、等减速运动规律图学习必备欢迎下载图 9-11 余弦加速度运动规律图a）位移线图b）速度线图c）加速度线图a）位移线图b）速度线图c）加速度线图3、余弦加速度运动规律 余弦加速度运动规律的加速度曲线为曲线,方程为sh1cos0；21/2 个周期余弦曲线, 位移曲线为简谐运动余弦加速度曲线运动规律在运动起始和终止位置,加速度曲线不连续,存在柔性冲击,用于中速场合；但对升降升型运动的凸轮机构,加速度曲线变成连续曲线,就无柔性冲击,可用于较高速场合；三、压力角 当不考虑从动件与凸轮接触处的摩 擦是凸轮对从动件的作用力

13、F 沿接触点 A 的法向 nn 方向,直动从动件的速度 v 沿导路方向；与连杆机构一样,从动件 所受作用力 F 所受力点速度 v 间的夹角 称为凸轮机构的压力角,用 表示；为 了保证良好的传力性能,必需限制最大压力角,设计时应使m ax；一般图 9-12 凸轮机构的压力角 第 6 页,共 7 页 细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -学习必备 欢迎下载推程时,对于直动从动件,取 = 30 ,0对于摇摆从动件,取 = 45 ；

14、回程时,从动件通常受重力和弹簧的作用力,不会引 0起自锁,可不校验压力角；压力角大小一般可简洁地用量角器测取；最大压力角一般显现在从动件上升的起始位置、从动件具有最大速度的位置或在凸轮轮廓上比较陡的地方；从动件运动规律相同时,对应点的压力角与基圆半径br 等因素有关,基圆半径较大的凸轮对应点的压力角较小,传力性能好,但结构尺寸较大；基圆半径小时,压力角较大,简洁引起自锁,但凸轮的结构比较紧凑；图 9-13 基圆半径与压力角的关系课后小结：1、凸轮机构的应用和分类 2、凸轮和滚子的材料 3、凸轮结构与安装 4、凸轮机构的特性分析图 9-14 偏置直动尖顶从动件盘形凸轮机构细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页,共 7 页 - - - - - - - - -