機械原理課程講稿[001]

1、40 / 16機械原理課程講稿授課題目（教學(xué)章、節(jié)或主題）：第七章 凸輪機構(gòu)及其設(shè)計授課方式（請打“理論課口？討論課實驗課習(xí)題課其他口課時 安排5學(xué)會根據(jù)工作要求和使用場合選擇凸輪機構(gòu)教學(xué)要求：1了解凸輪機構(gòu)的類型及各類凸輪機構(gòu)的特點和適用場合， 的類型。2掌握從動件幾種常用運動規(guī)律的特點和適用場合以及不同運動規(guī)律位移曲線的拼接方法, 作要求選擇或設(shè)計從動件的運動規(guī)律。3了解反轉(zhuǎn)法設(shè)計凸輪廓線、解析法設(shè)計凸輪廓線、凸輪設(shè)計的幾個基本問題。教學(xué)重點、難點及關(guān)鍵知識點：從動件幾種常用運動規(guī)律的特點和適用場合；反轉(zhuǎn)法設(shè)計凸輪廓線。方法及手段凸輪機構(gòu)類型很多，名稱也各異，但各種凸輪機構(gòu)的命名是有一定規(guī)

2、律的，這一點應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生掌握。 關(guān)于推桿的運動規(guī)律，為了提高課堂效率，數(shù)學(xué)方程不必詳細推導(dǎo)，也不要求學(xué)生死記硬背，只要能 正確理解運動方程中各個參數(shù)的含意，并能在設(shè)計時正確使用即可。教學(xué)基本內(nèi)容（教學(xué)過程）第一節(jié)凸輪機構(gòu)的應(yīng)用及其分類凸輪機構(gòu)是由具有曲線輪廓或凹槽的構(gòu)件，通過高副接觸帶動從動件實現(xiàn) 預(yù)期運動規(guī)律的一種高副機構(gòu)。它廣泛地應(yīng)用于各種機械，特別是自動機械、自動控制裝置和裝配生產(chǎn)線中。在設(shè)計機械時，當(dāng)需要其從動件必須準確地 實現(xiàn)某種預(yù)期的運動規(guī)律時，常采用凸輪機構(gòu)。下面通過一個生產(chǎn)實例來說明凸輪機構(gòu)的組成：由上例可以看出：當(dāng)凸輪運動時，通過其上的曲線輪廓與從動件的高副接觸，可使從動件獲

3、得預(yù)期的運動。凸輪機構(gòu)是由凸輪、從動件和機架這三個基本構(gòu)件所組成的 一種咼副機構(gòu)。學(xué)會根據(jù)工圖示為內(nèi)燃機配氣凸輪 機構(gòu)。件構(gòu)等廓通過與線輪廓的2輪2的平底接觸，使氣閥有規(guī)律地 開啟和閉合。工作對氣 閥的動作程序及其速度 和加速度都有嚴格的要 求，這些要求都是通過 凸輪的輪廓曲線來實現(xiàn) 的。機械原理課程講稿機械原理課程講稿41 / 1642 / 16有變化向徑的盤形零件，卜繞固動并如且具內(nèi)燃帆配結(jié)構(gòu)就演凸O等寬凸輪機構(gòu)ag卷成圓柱體即演化成圓在這種說明動復(fù)雜擺觸Al共構(gòu)又可根據(jù)其從3按照凸輪與從曲面從動件/ MLL遠處時，式分為移仏尖機構(gòu)/v式分為從9機構(gòu)。P間的相對運動是退類刀運動。刀架的運(

4、1)端封閉型凸常用工形實際中所使用構(gòu)凸以下幾種：多種多樣，常用的分類方法有以下幾種:1.按照凸輪的形狀分類(1)盤形凸輪, 這種凸輪是y(2)形封閉機械原理課程講稿。當(dāng)其繞固定軸轉(zhuǎn)動時，可推動從動件在垂直于凸輪 轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)運動。它是凸輪的最基本型式，(2)移動凸輪一-當(dāng)盤形凸輪的轉(zhuǎn)軸位.十_化成了圖示的移動凸輪(或楔形凸輪) 輪呈板狀，它相對于機架作直線移動。在以上兩種凸輪機I凸輪機輪與從動件 之間的相對運動均為平面運動，故又統(tǒng)稱 為平面凸輪機構(gòu)。(3)圓柱凸輪如果將移動凸輪：柱凸輪。圖示為自動機床的 凸輪機構(gòu)中凸輪與從_ 空間運動，故屬于空間凸輪機構(gòu)。 圖中具有曲線凹槽的構(gòu)件叫當(dāng)它作等速

5、回轉(zhuǎn)時，其上曲線凹槽的側(cè)面推動從動件繞O點作復(fù)擺動，通過等徑凸輪輪機構(gòu)結(jié)在刀架上的 齒條，按照從動作進刀和分 動規(guī)律則名稱決于凸輪上圖線凹槽的形狀。2按照從動件的運動形按照從動件的運動形式分端能夠動件凸輪機安對心和偏置兩種。所謂從封閉動持接觸。件高副接:型凸輪機;.動件軸線與凸輪回從動件維持觸方法從而使從動件實現(xiàn)任意的運動 規(guī)律力或其它外動使從動件與凸輪輪廓始終保結(jié)構(gòu)最簡單，但尖端處易磨損，故 只適用于速度較低所謂形封閉型，是指利用高副元 持接觸。和本身的幾大形場合。動件與凸輪輪廓始終保為了克服尖端從動件的缺點，可以把從動件的端部做成曲面，稱為曲面從動件。這 種結(jié)構(gòu)形式的從動件在生產(chǎn)中應(yīng)用較多

6、。機械原理課程講稿機械原理課程講稿43 / 16以上介紹了凸輪機構(gòu)的幾種分類方法。將不同類型的凸輪和從動件組合起來,得各不形的輪構(gòu)。計可據(jù)作求使場的同以擇。凸機的占八、 、滾子從動件為減小摩擦磨損，在從動件端部安裝一個滾輪，把從動件與凸輪之間的滑動摩擦變成滾動摩擦，因此摩擦磨損較小，可用來傳遞較大 的動力，故這種形式的從動件應(yīng)用很廣。從動件與凸輪輪廓之間為線接觸，接觸處易形成油膜，潤滑狀況好。此外，在不計 摩擦?xí)r，凸輪對從動件的作用力始終垂直于從動件的 平底，受力平穩(wěn)，傳動效率咼，常用于咼速場合。缺 點是與之配合的凸輪輪廓必須全部為外凸形狀。到種同 式凸 機設(shè)時，根工要和用合不加選輪構(gòu)特結(jié)構(gòu)簡

7、單、緊湊，占據(jù)空間較??；具有多用性和靈活性，從動件的運動規(guī)律取決 于凸輪輪廓曲線的形狀。 對于幾乎任意要求的從動件的運動規(guī)律，都可以毫無困難地設(shè)計出凸輪廓線來實現(xiàn)。缺點：凸輪輪廓線與從動件之間是點或線接觸的高副，易于磨損，故多用于傳 力不大的場合。機械原理課程講稿44 / 16機械原理課程講稿45 / 16第二節(jié)常用的從動件運動規(guī)律1、運動分析1、名詞術(shù)語1）基圓2）推程3）升程 h4）推程角 a5）遠休止6）遠休止角 b7）回程8）回程角 c9）近休止xx）近休止角 dr46.Q.O.機械原理課程講稿46 / 16二、運動分析涉及到作圖法作s-:圖、v-圖、a-；圖作圖比例尺 位移比例尺l

8、ls s 角度比例尺可相同可不同，不同時換算;:取能被 360360整除的角度，例 xxOxxO由位移線圖微分得速度、加速度線圖凸輪機構(gòu)涉及一個問題兩個方面：A A:已知凸輪廓線形狀一一分析從動件運動規(guī)律；B B :已知從動件運動規(guī)律一一設(shè)計凸輪廓線；設(shè)計方法 一一反轉(zhuǎn) 法。幾個重要概念：1 1、從動件的運動規(guī)律：指從動件的位移 s s、速度 v v、加速度 a a 及 加速度的變化率 j j 隨時間 t t 和凸輪轉(zhuǎn)角變化的規(guī)律。2 2、 從動件的運動線圖：從動件的 s s、v v、a a、j j 隨時間 t t 或凸輪轉(zhuǎn)角:變化的曲線。3 3、常用運動規(guī)律：在工程實際中經(jīng)常用到的運動規(guī)律，

9、它們具有 不同的運動和動力特性。選定了：凸輪結(jié)構(gòu)型式、從動件的運動規(guī)律47 / 16幾種常用運動規(guī)律的運動線圖和特點等速運動規(guī)律等加速等減速運動規(guī)律機械原理課程講稿運動線圖特點及應(yīng)用從動件速度為常量， 故 稱為等速運動規(guī)律，由于其位移 曲線為一條斜率為常數(shù)的斜直 線，故又稱直線運動規(guī)律。特點： 速度曲線不連續(xù)，從動件運動起始和終止位置速 度有突變，會產(chǎn)生剛性沖擊。適用場合：低速輕載。從動件在推程或回程 的前半段作等加速運動，后半段 作等減速運動，通常加速度和減 速度絕對值相等。由于其位移曲 線為兩段在 0 0 點光滑相連的反 向拋物線，故又稱為拋物線運動 規(guī)律。特點：速度曲線連續(xù)， 不會產(chǎn)生剛

10、性沖擊；因加速度曲 線在運動的起始、中間和終止位 置有突變，會產(chǎn)生柔性沖擊。適用場合：中速輕載。機械原理課程講稿48 / 16當(dāng)質(zhì)點在圓周上作勻 速運動時，其在該圓直徑上的投 影所構(gòu)成的運動稱為簡諧運動， 由于其加速度曲線為余弦曲線， 故又稱為余弦加速度運動規(guī)律。特點：速度曲線連續(xù)， 故不會產(chǎn)生剛性沖擊，但在運動 的起始和終止位置加速度曲線 不連續(xù)，故會產(chǎn)生柔性沖擊。適用場合：中速中載。當(dāng)從動件作無停歇的升-降- 升連續(xù)停歇運動時，加速度曲線 變成連續(xù)曲線，可用于高速場 合。當(dāng)滾圓沿縱坐標軸作 勻速純滾動時，圓周上一點的軌 跡為一擺線。此時該點在縱坐標 軸上的投影隨時間變化的規(guī)律 稱擺線運動規(guī)

11、律，由于其加速度 曲線為正弦曲線，故又稱為正弦 加速度運動規(guī)律。特點：速度曲線和加速 度曲線均連續(xù)無突變，故既無剛 性沖擊也無柔性沖擊。適用場合：高速輕載。其位移方程式中多項 式剩余項的次數(shù)為 3 3、4 4、5 5,故 稱 3 3- 4 4- 5 5次多項式運動規(guī)律。 也稱五次多項式運動規(guī)律。特點：速度曲線和加速 度曲線均連續(xù)無突變，故既無剛 性沖擊也無柔性沖擊。適用場合：高速中載。在工程實際中，常會遇到機械對從動件的運動和動力特性有多種要求，而只用一種常用運動規(guī)律又難于完全滿足這些要求的情況。這時，為了獲得更好的運動和動力特性,可把幾種常用運動規(guī)律組合起來加以使用，這種組合稱為運動曲線的拼接。機械原理課程講稿49 / 16第三節(jié)用圖解法設(shè)計凸輪的輪廓曲線選定了：凸輪結(jié)構(gòu)型式、從動件的運動規(guī)律決定了：凸輪的基圓半徑、轉(zhuǎn)向設(shè)計凸輪輪廓曲線簡介：尖頂對心/偏置滾子 平底一、凸輪廓線設(shè)計的反轉(zhuǎn)法凸輪廓線的設(shè)計方法依據(jù)的基本原理相同。本節(jié)首先 介紹凸輪廓線設(shè)計的基本原理，然后介紹作圖法設(shè)計凸輪 廓線的方法和步驟。凸輪機構(gòu)工作時，凸輪和從動件都在 運動，為了在圖紙上繪制出凸輪的輪廓曲線，可采用反轉(zhuǎn) 法。反轉(zhuǎn)法原理：設(shè)在整個