2016机械设计基础（高教第五版）精品教案：第3章凸轮机构.docVIP

授课内容：第3章 凸轮机构（§3.1—§3.2） 目的要求:了解凸轮机构的应用和分类、从动件的常用运动规律 重点难点：重点：从动件的常用运动规律 难点：从动件的常用运动规律 计划学时：2 3.1 凸轮机构的应用和分类 3.1.1 凸轮机构的应用 凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，主要由凸轮、从动件和机架三个构件组成。凸轮通常作连续等速转动，从动件则按预定运动规律作间歇（或连续）直线往复移动或摆动。 请看下图所示的内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转，它的轮廓驱使从动件（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。 内燃机配气机构 送料机构 上图所示则是自动送料机构。当有凹槽的凸轮1转动时，通过槽中的滚子3，驱使从动件2作往复移动。凸轮每转一周，从动件即从储料器中推出一个毛坯送到加工位置。 3.1.2 凸轮机构的分类 接下来学习凸轮机构的分类。 如果按凸轮的形状分，可以分为： ① 盘形凸轮：如下图(a)所示。 ② 移动凸轮：如下图(b)所示。 ③ 圆柱凸轮：如下图(c)所示。 凸轮的类型 如果按从动件的形状分，可以分为： ① 尖顶从动件：如下图(a)所示。 ② 滚子从动件：如下图(b)所示。 ③ 平底从动件：如下图(c)所示。 从动件的类型 3.2?从动件的常用运动规律 从动件的常用运动规律有下面三种： 1.???????? 等速运动规律 2.???????? 等加速等减速运动规律 3.???????? 简谐运动规律 3.3 图解法设计盘形凸轮轮廓 3.3.1 图解法原理 凸轮轮廓的设计原理 按从动件的已知运动规律绘制凸轮轮廓的基本原理是反转法。根据相对运动原理，若将上图所示的整个凸轮机构（凸轮、从动件、机架）加上一个与凸轮角速度大小相等、方向相反的公共角速度（），此时各构件之间的相对运动关系不变。这样，凸轮静止不动，而从动件一方面随机架和导路一起以等角速度“”绕凸轮转动，另一方面又按已知运动规律在导路中作往复移动（或摆动）。由于从动件的尖顶始终与凸轮轮廓保持接触，所以反转后从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓。 凸轮机构的类型虽然有多种，但绘制凸轮轮廓的基本原理及方法是相同的，凸轮轮廓都按反转法原理绘出。下面以常见的盘形凸轮为例，说明凸轮轮廓曲线的绘制方法。 3.3.2????????? 尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的设计 我们来看一个例题 设已知凸轮逆时针回转，其基圆半径= 30 mm，从动件的运动规律为 凸轮转角 0°～180° 180°～300° 300°～360° 从动件的运动规律 等速上升30 mm 等加速等减速下降回到原处 停止不动 试设计此凸轮轮廓曲线。 解: 设计步骤如下: 1．按一定比例尺= 0.002 m/mm绘制从动件的位移线图（见下图(a)）。 2．按同一比例尺=，以为半径作基圆，基圆与导路的交点即为从动件尖顶的 起始位置。 3．等分位移线图的横坐标和基圆。根据反转法原理，按位移线图中横坐标的等分数， 从开始，沿的方向将基圆圆周分成相应的等分数，以射线，，，…代表机构反转时各个相应位置的导路，各射线与基圆的交点为，，，…。 4．从位移线图量取，，，…，得，，，…。 5．以光滑曲线连接，，，…，即得凸轮的轮廓曲线（见下图(b)）。 如果采用滚子从动件，由于滚子中心是从动件上的一个固定点，它的运动就是从动件的运动。因此，首先把滚子中心看成是尖顶从动件的尖点，此时按尖顶从动件设计得到的轮廓线称为理论轮廓曲线。再以理论轮廓线上各点为圆心画一系列滚子圆，然后绘出此滚子圆的包络线，它就是滚子从动件凸轮机构的实际轮廓线。但须注意，此时凸轮的基圆半径是指理论轮廓线上的最小半径（见下图(c)）。 对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计 授课内容：第3章 凸轮机构（§3.3—§3.5） 目的要求:了解凸轮机构基本尺寸的确定 重点难点：重点：凸轮机构基本尺寸的确定 难点：凸轮机构基本尺寸的确定 计划学时：2 3.4 凸轮机构基本尺寸的确定 3.4.1 凸轮机构的压力角和自锁 压力角是决定凸轮机构能否正常工作的重要参数，确定凸轮机构尺寸时必须考虑对压力角的影响。 凸轮机构的压力角 上图所示的为滚子直动从动件凸轮机构。凸轮机构和连杆机构一样，从动件运动方向和接触轮廓法线方向之间所夹的锐角称为压力角。当不考虑摩擦时，凸轮给于从动件的作用力是沿法线方向的，从动件运动方向与作用力之间的夹角即压力角。作用力可分解为沿从动件运动方向的有用分力和使从动件紧压导路的有害分力。 压力角越大，则有害分力越大，由引起的摩擦阻力也越大。当增大到一定程度，由引起的摩擦