凸轮机构中，从动件的运动规律与凸轮轮廓曲线存在着对应关系。要进行凸轮设计，首先需根据工作要求和使用场合，选择从动件运动规律。从动件远离凸轮回转中心的这一行程称推程，对应的凸轮转角称为运动角
；从动件靠近凸轮回转中心的这一行程称回程，对应的凸轮转角称为回程运动角
；对应于从动件在离凸轮回转中心最远处停止不动时间凸轮的转角称为远休止角
；对应于从动件在离凸轮回转中心最近处停止不动时间凸轮的转角称为近休止角
；从动件的最大行程称为升程h。常用的从动件运动规律包括：
等速运动规律：该运动规律的速度曲线不连续，从动件在运动起始和终止位置速度有突变，理论上加速度在此时变为无穷大，从动件产生无穷大的惯性力。实际上由于材料具有弹性，加速度和惯性力都不会无穷大，但仍会使机构产生刚性冲击。
等加速等减速运动规律：其速度曲线连续，加速度在起始、中间、终止位置有突变，引起惯性力的突然变化，导致柔性冲击。
简谐运动规律：速度曲线连续，加速度在起始、终止位置有突变，引起柔性冲击。
摆线运动规律：速度加速度均连续变化，无冲击。
3－4－5次多项式运动规律：速度加速度均连续变化，无冲击。
此处，仅给出计算等速运动规律的位移、速度、加速度公式，其他运动规律的计算方法见文献【10】。
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&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&(2－2)
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表示由推程起始点算起凸轮的转角。在实际工作中，应根据不同的工作情况选择从动件不同的运动规律，为了获得更好的运动和动力特性，还可以把几种常用的运动规律组合起来使用，这种组合称运动曲线的拼接。本文软件中提供了以上五种运动规律曲线。
2.1.1&&&&&&&
2.1.1.1& 压力角
凸轮廓线决定从动件的运动，设计不好，将使从动件不能准确、有效地实现预期的运动规律。凸轮检验的指标是压力角和实际廓线的曲率半径[10]。
压力角表示凸轮实际廓线上某点与从动件接触时，在不计摩擦的前提下，凸轮廓线在该点上的法线方向与从动件速度方向所夹的锐角。压力角是衡量凸轮传力特性好坏的重要参数。凸轮对从动件的作用力可分解成沿从动件运动方向的有效分力和垂直于从动件运动方向的无效分力，压力角越大，无效分力越大，导致的摩擦力越大，机构工作效率越低，当压力角达到某个数值时，将会使机构产生自锁。为了使机构顺利工作，规定了压力角的许用值
，许用值 的数值随着凸轮机构的类型和行程段的变化而变化。
为减小压力角，应增大凸轮的最小向径——基圆半径，但一味增加基圆半径又会使机构庞大。机构的尺寸特性和传力特性相互制约，应两者兼顾，在满足压力角条件
的前提下，基圆半径取较小值。
2.1.1.2& 曲率半径
直观的看，滚子从动件盘形凸轮机构理论廓线是滚子中心在凸轮这一运动平面上的轨迹，以凸轮理论廓线上各点为圆心作一系列滚子圆，该圆族的包络线即凸轮实际廓线。平底从动件盘形凸轮机构理论廓线是平底中心在凸轮这一运动平面上的轨迹，以凸轮理论廓线上各点为中心作一系列平底，该平底族的包络线即凸轮实际廓线。
对于滚子从动件凸轮机构，内凹的凸轮理论廓线总可以得到实际廓线，实际廓线的曲率半径 等于理论廓线曲率半径 与滚子半径 之和，即
，在设计时，通常是先根据结构和强度条件选择 ，再校核 ，曲率半径应不小于某一规定值 ，即 。
若滚子从动件凸轮机构的凸轮理论廓线的外凸，其实际廓线的曲率半径 ，若 ，则 ，实际廓线将出现尖点，极易被磨损，不能付之实用；若
，则 ，实际廓线将出现交叉，加工时，交点以外的部分将被刀具割去，导致从动件运动失真，无法准确 实现预期的运动规律。
对于平底从动件盘形凸轮机构，只要保证凸轮实际廓线各点处的曲率半径
均大于零，则可使凸轮廓线全部外凸，避免廓线变尖或出现交叉。为防止接触应力过高和减少磨损，应有 。
用高副低代方法设计平面凸轮的基本原理
据高副低代理论，平面机构中的高副可用含有2个低副的虚拟构件代替，低副中心位于运动副元素的曲率中心处，代换前后，机构自由度及瞬时运动不变。将凸轮与从动件瞬时接触点M处的高副用带2个低副的杆件代替，代换后，平面连杆机构主、从动件的瞬时运动特性分别和凸轮及凸轮从动件完全一致，该瞬时平面连杆机构的压力角即凸轮机构的压力角。
对于滚子从动件盘形凸轮机构和移动凸轮机构，虚拟杆为带两个转动副的连杆AB，转动副的中心分别位于凸轮廓线上点M处的曲率中心A和滚子中心B处，点A到点B间的长度lAB即凸轮理论廓线上点B处曲率半径
,点A、M间长度 即凸轮实际廓线上点M处曲率半径 。
对于平底从动件盘形凸轮机构，虚拟杆为带一转动副的滑块，转动副的中心位于凸轮廓线上点M处的曲率中心A处，导路垂直于点M的运动方向。
对代换后的平面连杆机构建立位移、速度、加速度的矢量方程式，可求得虚拟连杆长和方向，进而得出凸轮廓线方程、曲率半径和压力角表达式。
盘形凸轮的设计
盘形凸轮是最常用的凸轮，设计时，首先初步拟定凸轮轮廓基圆半径 、滚子半径 、许用压力角 和许用曲率半径
以及必须的尺寸参数，再根据机构工作要求选定凸轮转速 、从动件运动规律和升程h、推程运动角 、回程运动角 、远休止角
、近休止角 。
据设计的从动件运动规律，求取直动从动件位移 、速度 、加速度 或摆动从动件角位移 、角速度 、角加速度
，再据此分析代换机构中虚拟杆的杆长和方向，求取凸轮实际廓线坐标，并检验压力角 和实际曲率半径 ，若不满足，调整相应的参数。
考虑到圆向量函数[8]直观性强，可避免公式推导中不必要的展开，采用圆向量函数表达矢量，矢量用单位向量 或
与模的乘积表示， 表示与x轴之间有向角为 的单位向量， 表示与x轴之间有向角为 的单位向量，
自x轴正向度量，逆时针为正，顺时针度量为负。圆向量的计算法则详见附录I。
以凸轮回转中心O为原点建立直角坐标系Oxy，x、y轴单位向量分别为i、j。图2.1中用粗实线表示凸轮转过任意角
时，高副低代所得平面连杆机构。机构中各构件的转角、角速度、角加速度逆时针取正、顺时针取负。
2.3.1& 滚子直动从动件盘形凸轮机构中的凸轮设计
偏置滚子直动从动件盘型凸轮机构，从动件导路偏距为w（
导路在x轴左侧w为正，反之为负），升程h，从动滚子中心初始位置处于B0点，当凸轮转过
角后，如图2.1所示，从动滚子中心处于B点。
凸轮机构高副低代后得到曲柄滑块机构OAB，滑块上B点位移、速度、加速度矢量方程分别为
&&&&&&&&&&&&&&&&&
图2.1滚子直动从动件盘形凸轮机构的高副低代
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&
由式（2－7）（2－8）（2－9）得：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
当 时， ；当 时， ，
&&&&&&&&&&&&&&&&
AB杆的方向亦即从动件受力方向，从动件运动沿y轴方向，凸轮机构压力角为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
点M处曲率半径为 即
&&&&&&&&&&&&&&&
从动滚子与凸轮轮廓接触点M的向径为 ，将该向径反方向旋转
角，得凸轮处于初始位置时点M的向径：
&&&&&&&&&&&&&&
式（2－14）分别点乘 ,得凸轮实际廓线的直角坐标方程
&&&&&&&&&&&&&&&&&
机床加工凸轮时，常采用铣刀、砂轮等圆形刀具。给定刀具半径
，刀具与凸轮廓点M接触时，刀具中心Q必在代换机构的虚拟连杆方向,与点M相距 。用
代换式（2－15）中的 ，得圆形刀具中心轨迹曲线直角坐标方程
&&&&&&&&&&&&&&&
取 时，式（2－15）即对心式直动从动件盘形凸轮机构凸轮廓线直角坐标方程；取
时，式（2－15）即尖底直动从动件盘形凸轮机构的实际凸轮廓线方程，亦可看作滚子直动从动件盘形凸轮机构的理论凸轮廓线方程。
滚子摆动从动件盘2&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
形凸轮机构中的凸轮设计
图2.2所示滚子摆动从动件盘形凸轮机构，摆杆摆动中心C,杆长为l，机架OC长为b,从动件处于起始位置时，滚子中心处于B0点，摆杆与机架OC之间的夹角为
，当凸轮转过 角后，从动件摆过 角，滚子中心处于B点。
凸轮机构高副低代后得到平面连杆机构OABC，从动杆BC上B点位移、速度、加速度矢量式为
&&&&&&&&&&&&（2－17）
图2.2滚子摆动从动件盘形凸轮机构的高副低代
&&&&&&&&&&&&&&&
式（2-17）中
。在文献[10]中，从动件的角速度、角加速度在回程时为负，推程时为正，而此处逆时针为正，顺时针为负，所以引用公式时，须添加负号。
由式（2－17）（2－18）（2－19）得
&&&&&&&&&&&&&&&（2－20）
当 时， ；当 时，
，&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&（2－21）
AB杆的方向即从动件受力方向，从动件运动方向垂直于CB杆，凸轮机构压力角为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&（2－22）
点M处曲率半径为 即
& （2－23）
凸轮实际廓线上点M的向径为 。将该向径反方向旋转 角，得凸轮处于初始位置时点M的向径
&&&&&&（2－24）
式（2－24）分别点乘 ，得凸轮实际廓线的直角坐标方程
&&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－25）
用 代换式（2－25）中的 ，得圆形刀具中心轨迹曲线直角坐标方程
&&&&&&&&&&&&&&&&&
&（2－26）
时，式（2－25）即尖底摆动从动件盘形凸轮机构的实际凸轮廓线方程，亦可看作滚子摆动从动件盘形凸轮机构的理论凸轮廓线方程。
2.3.3& 平底直动从动件盘形凸轮机构中的凸轮设计
图2.3平底直动从动件盘形凸轮机构的高副低代
平底从动件盘形凸轮机构高副元素的曲率中心分别位于凸轮廓该点曲率中心A和垂直于平底的无穷远处，高副可用导路平行于平底的滑块A表示。
图2.3所示偏置平底直动从动件盘形凸轮机构，导路偏距e，平底中心初始位置处于B0点，当凸轮转过
角后，平底中心处于B点，。列从动件位移、速度、加速度矢量方程式
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－27）
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－28）
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－29）
矢量式（2－27）（2－28）（2－29）中有 六个未知量, 可求，求得 &。点M处曲率半径
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－30）
平底与凸轮廓线接触点M的向径为 。将该向径反方向旋转 角，得凸轮处于初始位置时点M的向径
&&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－31）
式（2－31）分别点乘 ,得凸轮实际廓线的直角坐标方程
&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－32）
刀具与凸轮廓点M接触时，刀具中心Q必在AM方向,与点M相距 。用
代换式（2－32）中的 ，得圆形刀具中心轨迹曲线直角坐标方程
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－33）
显然，平底直动从动件盘形凸轮机构中的凸轮轮廓与偏心距大小无关。
当平底垂直于从动件导路时，压力角为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
2.3.4&&&&&&&
平底摆动从动件盘形凸轮机构中的凸轮设计
图2.4所示平底摆动从动件盘形凸轮机构，机架OC长为b，摆杆在虚线所示初始位置与机架OC之间的夹角为
，当凸轮转过 角后，平底转到CM处。此时代换机构从动件角位移、角速度、角加速度矢量方程式为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&
&（2－37）
图2.4平底摆动从动件盘形凸轮机构的设计
式（2－36）、（2－37）中 。
矢量式（2－35）（2－36）（2－37）中共有 六个未知量, 可求，因推导需要一些技巧，此处给出较为详细的推导过程。
将式（2－36）中各矢量旋转 ，得
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
将式（2－35）（2－38）等号两边矢量两两相减，得
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
将式（2－39）等号两边同时点乘 ，得 。因 ,可得
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
将式（2－37）（2－38）等号两边矢量两两相加，得
& （2－41）
由式（2－39）和 （2－41）可得
& （2－42）
将式（2－42）等号两边同时点乘 ，得 ，则
&&&&&&&&&&&&
将式（2－43）带入式（2－39）中，得
&&&&&&&&&&&
点M处曲率半径 即MA的长度,即
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
从动摆杆上M点的受力方向衡与速度方向一致，压力角为&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
平底与凸轮廓线接触点M的向径为 。 将该向径反方向旋转 角，得凸轮处于初始位置时点M的向径：
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&（2－47）
式（2－47）分别点乘 后求得凸轮实际廓线的直角坐标方程
&&&&&&&&&&&&&&&&&（2－48）
刀具与凸轮廓点M接触时，刀具中心Q必在AM方向,与点M相距
，其向径为
&&&&&&&&&&&&&&&&
直角坐标方程为
&&&&&&&&&（2－50）
圆柱/移动凸轮机构中的凸轮设计
圆柱凸轮属空间凸轮机构，其轮廓曲线为一条空间曲线，不能直接在平面上表示。但在低速轻载的工作条件下，可以将圆柱面展开成平面，圆柱凸轮便成为平面移动凸轮，可以运用高副低代的方法对其进行设计。
2.4.1&&&&&&&
直动推杆圆柱/移动凸轮机构中的凸轮设计
图2.5a为直动推杆移动凸轮机构运动示意图，也可看作将圆柱凸轮展开后，得到的机构运动示意图，滚子中心B，滚子中心与凸轮廓线接触点处的曲率中心为A。图2.5b表示高副低代后得到的平面连杆机构,设圆柱凸轮半径为R，速度
，以滚子最低点o为圆心，以直动推杆升程方向为y轴,建立坐标系xoy,建立代换机构的速度、加速度矢量方程
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
变换式（2－51）为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图2.5a&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
图2.5b&&&&&&&&&&&&
图2.5直动推杆圆柱/移动凸轮的高副低代
将式（2－53）等号两边分别点乘 ，并将所得二式等号两边分别相除，得
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
AB杆的方向亦即从动件受力方向，从动件运动沿方向y轴方向，凸轮机构压力角为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
由式（2－51）和（2－52），可求得
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
点M处曲率半径为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
从动滚子与凸轮轮廓接触点M的向径为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
将该接触点M沿凸轮平动方向的反向移动 ，得凸轮处于初始状态时点M的位置，此时向径
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
将式（2－59）分别点乘 ,得凸轮实际廓线的直角坐标方程
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
式（2－58）（2－59）（2－60）中“＋”表示凸轮轮廓线上部，“－”表示凸轮轮廓线下部。
2.4.2& 摆动推杆圆柱/移动凸轮机构中的凸轮设计
图2.6a为摆动推杆移动凸轮机构运动示意，也可看作将摆动推杆圆柱凸轮机构中凸轮展开后，得到的机构运动示意图，滚子中心B，滚子中心与凸轮廓线接触点处的曲率中心为A。图2.6
b表示高副低代后得到的平面连杆机构,设圆柱凸轮半径为R，速度 ，摆秆的任一瞬时摆角 ，最大摆角为 ，摆角速度为
摆秆的回转中心o通常在摆动幅角的等分线上，以o为圆心，以凸轮移动方向为x轴,建立坐标系xoy,列代换机构的速度、加速度矢量方程
图2.6摆动推杆圆柱/移动凸轮机构的高副低代
&&&&&&&&&&&&&&&&&&
将式（2－61）中各矢量旋转 后化为
&&&&&&&&&&&&&&&
将式（2－63）等号两边分别点乘 ，并将所得二式等号两边分别相除，得
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
当 时， ;当 时，
AB杆的方向亦即从动件受力方向，从动件运动沿方向y轴方向，凸轮机构压力角为
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
由（2－62）（2－63）联列可求得
&&&&&&&&&&
（2－66）&&
接触点M处曲率半径为
&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&（2－67）
从动滚子与凸轮轮廓接触点M的向径为
&&&&&&&&&&&&&&&&&
将该向径沿展开凸轮平动方向的反向运动距离 ，即得凸轮处于初始位置时点M的向径
&&&&&&&&&&&&&&&
将式（2－67）分别点乘 ,得凸轮实际廓线的直角坐标方程
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式（2－68）（2－69）（2－70）中“＋”对应着凸轮廓线上部，“－” 对应着凸轮廓线下部。
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于学习情境3凸轮机构的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：机械设计基础教案学习情境3凸轮机构主讲教师吴明清指导教师授课日期授课班级12模具、机电学习情境任务4内燃机配气机构盘形凸轮轮廓设计学时4能力目标1.分析凸轮从动件常用运动规律的能力;2.图解法设计较复杂程度的凸轮机构。训练项目运动副、构件、常用机构的表示;绘制机构运动简图。知识点凸轮机构的基本类型及其应用;从动件的常用运动规律;凸轮机构压力角、基圆半径及偏距,滚子半径。教学重点与难点1.从动件的常用运动规律;2.凸轮机构压力角、基圆半径及偏距,滚子半径。教学方法任务驱动教学与典型案例讲解相结合教学准备课件,黑板,多媒体设备等。检测与评价教师评价与学生自评与互评相结合;职业能力(占70%)、职业素质(30%);评价成绩采用百分制。教案设计工作过程工作内容课前组织(5min)1.清点学生人数;2.检查授课环境;3.链接多媒体课件。任务导入(5min)凸轮是具有曲线或曲面轮廓的构件,含有凸轮的机构称为凸轮机构。凸轮机构是一种常用的机构,特别是在自动化机械中应用广泛。当机器的执行构件需要按一定的位移、速度和加速度规律运动时,尤其是当执行构件需要作间歇运动时,这种情况下最简单的解决方法就是采用凸轮机构。凸轮机构是将凸轮(主动件)的连续转动或移动,转化为从动件的往复移动或摆动,是一种常见的高副机构,只要设计出适当的凸轮轮廓曲线,就可以使从动件实现预定的运动规律。如下图一内燃机,用作图法设计其配气机构凸轮轴的凸轮轮廓,此凸轮机构为对心直动尖顶从动件盘形凸轮。已知基圆半径rb=35mm,h=20mm,凸轮顺时针匀速转动,从动件的运动规律见下表。凸轮转角?0°~180°180°~210°210°~300°300°~360°从动件的运动规律等加速等减速上升停止不动等速下降回到原处停止不动机械设计基础教案内燃机凸轮机构模型资讯(60min)2.1凸轮机构的类型及应用凸轮机构的类型很多,通常可按凸轮的形状、从动件端部的结构、从动件的运动形式等分类。2.1.1按凸轮的形状分类按凸轮的形状可分为盘形凸轮、移动凸轮和圆柱凸轮3类。2.1.2按照从动件端部的结构分类按照从动件端部的结构,可分为尖顶从动件、滚子从动件和平底从动件三种。2.1.3按照从动件的运动形式分类从动件可相对于机架作往复移动或摆动,因此,按照从动件的运动形式,可分为直动从动件和摆动从动件两种。2.1.4按照锁合方式分类维持运动副中两个构件之间的接触方式称为锁合。凸轮与从动件之间的锁合方式分为力锁合和形锁合。2.2凸轮机构的特点与其它机构相比,凸轮机构具有以下特点:优点:结构紧凑、工作可靠、设计简单,只需设计适当的凸轮轮廓,便可得到从动件所需的运动规律。缺点:凸轮与从动件属高副接触,压强大,易磨损。适用于传力不大的控制机构和调节机构中。巡回指导检查,及时解答学生疑问。2.2凸轮机构的运动分析这里以图4-9(a)所示尖顶对心直动从动件盘形凸轮机构为例,说明凸轮机构的运动过程和基本参数。图中以凸轮轮廓上的最小向径rb为半径所作的圆称为凸轮的基圆,rb称为基圆半径。图示位置是从动件的尖顶与凸轮轮廓在A点接触时的情况。此时从动件位于距离凸轮转动中心O最近的位置,也是从动件开始上升运动时的起始点。凸轮逆时针转动时,向径增大,从动件被凸轮轮廓推向上运动,到达向径最大的B点时,从动件距凸轮轴心最远,这一过程称为推程,又称升程。与之对应的凸轮转角?0称为推程运动角,简称推程角或升程角,从动件上升的最大位移h称为行程。当凸轮继续转过?1时,由于轮廓BC段为一向径不变的圆弧,从动件停留在最远处不动,此过程称为远休止,又称远停程,对应的凸轮转角?1称为远休止角或远停机械设计基础教案程角。当凸轮又继续转过?2角时,凸轮向径由最大减至rb,从动件从最远处回到基圆上的D点,此过程称为回程,对应的凸轮转角?2称为回程运动角,简称回程角。当凸轮继续转过?3角时,由于轮廓DA段为向径不变的基圆圆弧,从动件继续停在距轴心最近处不动,此过程称为近休止,又称近停程,对应的凸轮转角?3称为近休止角或近停程角。由以上分析可知,凸轮转过一圈,机构完成一个工作循环。在凸轮机构的一个运动循环中,凸轮以等角速度ω转动一周,从动件则完成一个“升—停—降—停”的运动循环,而且凸轮的转角存在着下面的关系:?0+?1+?2+?3=2?(4-1)2.3从动件的运动规律上述过程可以用从动件的位移曲线来描述。以从动件的位移s为纵坐标,对应的凸轮转角?为横坐标(因凸轮通常等角速度转动,故也可以时间作为横坐标),将凸轮转角或时间与对应的从动件位移之间的函数关系用曲线表达出来的图形称为从动件的位移线图,如图4-9(b)所示。由于凸轮以等角速度ω作等速转动,因此在凸轮运动的任意瞬时,凸轮的转角与转动时间t成线性关系,即?=ωt。从动件的运动规律指从动件在运动过程中,其位移s、速度v、加速度a随时间t(或凸轮转角)的变化规律。对于直动从动件来说,存在着如下的函数关系:s=s(?)v=v(?)(4-2)a=a(?)2.3.1从动件常用的运动规律1)等速运动规律从动件推程或回程的运动速度为常数的运动规律,称为等速运动规律。从动件推程时的位移方程可表达为:??0hs?(4-3)引起的冲击为有限冲击,称为柔性冲击。2)等加速等减速运动规律从动件在一个行程中,前半行程作等加速运动,后半行程作等减速运动,这种运动规律称为等加速等减速运动规律。从动件推程时的位移方程可表达如下:前半行程:2202??hs?(4-4)后半行程:2020)(2??????hhs(4-5)3)简谐运动规律(余弦加速度运动规律)当一质点在圆周上作匀速运动时,它在该圆直径上投影的运动规律称为简谐运动。因其加速度运动曲线为余弦曲线故也称余弦加速度运动规律,从动件的加速度为1/2个周期的余弦曲线,其运动规律运动线图如图4-12所示。从动件推程时的位移方程可表达为:机械设计基础教案)]cos(1[20?????hs(4-6)2.3.2从动件运动规律的选择在选择从动件运动规律时,首先应满足机构的工作要求,同时要考虑使凸轮机构具有良好的工作性能。在满足工作要求的前提下,还应考虑凸轮轮廓曲线的加工制造。在选择从动件运动规律时,一般应从机构的冲击情况、从动件的最大速度max?和最大加速度maxa等三个方面对各种运动规律的特性进行比较。2.1滚子半径的选择由于滚子从动件与凸轮的摩擦力小,磨损小,因而得到了广泛应用。设计时,为了提高滚子的强度和耐磨性,一般宜选用较大的滚子直径。但滚子半径的大小,要受到凸轮轮廓最小曲率半径的限制。(1)当rT&ρmin时,实际廓线为一光滑曲线,如图4-21(a)所示。ρmin为外凸的理论轮廓线的最小曲率半径,rT为滚子半径。(2)当rT&ρmin,时,按包络原理画出的实际轮廓线即出现交叉现象,如图4-21(b)所示。加工制造该凸轮时,这个交叉部位将被切掉。因此,凸轮工作时从动件不能实现所需的运动规律,即运动失真。(3)若rT=ρmin,凸轮的实际轮廓线就会产生尖点,如图4-21(c)所示,这样的凸轮在工作时,尖点的接触应力1播放器加载中，请稍候...
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机械设计基础教案学习情境3凸轮机构主讲教师吴明清指导教师授课日期授课班级12模具、机电学习情境任务4内燃机配气机构盘形凸轮轮廓设计学时4能力目标1.分析凸轮从动件常用运动规律的能力;2.图解法设计较复杂程度的凸轮机构。训练项目运动副、构件、常用机构的表示;绘制机构运动简图。知识点凸轮机构的基本类型及其应用;从动件的常用运动规律;凸轮机构压力角、基圆半径及偏距,滚子半径。教学重点与难点1.从动件的常用运动规律;2.凸轮机构压力角、基圆半径及偏距,滚子半径。教学方法任务驱动教学与典型案例讲解相结合教学准备课件,黑板,多媒体设备等。检测与评价教师评价与学生自评与互评相结合;职业能力(占70%)、职业素质(30%);评价成绩采用百分制。教案设计工作过程工作内容课前组织(5min)1.清点学生人数;2.检查授课环境;3.链接多媒体课件。任务导入(5min)凸轮是具有曲线或曲面轮廓的构件,含有凸轮的机构称为凸轮机构。凸轮机构是一种常用的机构,特别是在自动化机械中应用广泛。当机器的执行构件需要按一定的位移、速度和加速度规律运动时,尤其是当执行构件需要作间歇运动时,这种情况下最简单的解决方法就是采用凸轮机构。凸轮机构是将凸轮(主动件)的连续转动或移动,转化为从动...
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淘豆网网友近日为您收集整理了关于7次课凸轮机构的类型、从动件的常用运动规律(精)的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：课时授课计划第7次课【教学课题】:§4-1从动件常用运动规律【教学目的】:掌握从动件的常用运动规律及曲线绘制方法。【教学重点及处理方法】:从动件的常用运动规律及曲线绘制方法。处理方法:结合图详细讲解【教学难点及处理方法】:曲线绘制方法。处理方法:比较讲解【教学方法】:讲授法【教具】:三角板【时间分配】:引入新课5min新课80min小结、作业5min第七次课【提示启发引出新课】在机器设备中,为了实现某些复杂的运动,广泛地使用凸轮机构。凸轮机构能将凸轮的连续转动或移动转换为从动件的连续或不连续的移动或摆动。【新课内容】§4-1凸轮机构的特点及类型一、凸轮机构的组成及分类1、凸轮机构的组成:凸轮,推杆和机架。其结构形式主要取决于凸轮和推杆。其特点是结构简单,只要设计出适当的凸轮轮廓曲线,就可以使从动件实现任何预期的运动规律。但另一方面,由于凸轮机构是高副机构,易于磨损,因此只适用于传递动力不大的场合。2、凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多,常就凸轮和从动杆的端部形状及其运动形式的不同来分类。(1)按凸轮的形状分1)盘形凸轮(盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转)2)移动凸轮(移动凸轮可看作是转轴在无穷远处的盘形凸轮的一部分,它作往复直线移动。)3)圆柱凸轮(圆柱凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽,或是在圆柱端面上作出曲线轮廓的构件,它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。4)曲面凸轮按锁合方式的不同凸轮可分为:力锁合凸轮,如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等;形锁合凸轮,如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸(2)按从动杆的端部形状分1)尖顶这种从动杆的构造最简单,但易磨损,只适用于作用力不大和速度较低的场合(如用于仪表等机构中)。2)滚子滚子从动杆由于滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦,磨损较小,故可用来传递较大的动力,因而应用较广。3)平底平底从动杆的优点是凸轮与平底的接触面间易形成油膜,润滑较好,所以常用于高速传动中。(3)按推杆的运动形式分1)移动往复直线运动。在移动从动杆中,若其轴线通过凸轮的回转中心,则称其为对心移动从动杆,否则称为偏置移动从动杆。2)摆动作往复摆动。§4-2凸轮机构常用的运动规律凸轮机构设计的基本任务,是根据工作要求选定合适的凸轮机构的型式、从动杆的运动规律和有关的基本尺寸,然后根据选定的从动杆运动规律设计出凸轮应有的轮廓曲线。所以根据工作要求选定从动杆的运动规律,乃是凸轮轮廓曲线设计的前提。一、凸轮与从动杆的运动关系名词:(以一对心移动尖顶从动杆盘形凸轮机构为例加以说明)基圆——以凸轮的转动中心O为圆心,以凸轮的最小向径为半径r0所作的圆。r0称为凸轮的基圆半径。推程——当凸轮以等角速度ω逆时针转动时,从动杆在凸轮廓线的推动下,将由最低位置被推到最高位置时,从动杆运动的这一过程。而相应的凸轮转角Φ称为推程运动角。远休——凸轮继续转动,从动杆将处于最高位置而静止不动时的这一过程。与之相应的凸轮转角Φs称为远休止角。回程——凸轮继续转动,从动杆又由最高位置回到最低位置的这一过程。相应的凸轮转角Φ'称为回程运动角。近休——当凸轮转过角Φs'时,从动杆与凸轮廓线上向径最小的一段圆弧接触,而将处在最低位置静止不动的这一过程。Φs'称为近休止角。行程——从动杆在推程或回程中移动的距离h。位移线图——描述位移s与凸轮转角φ之间关系的图形。二、从动件的常用运动规律所谓从动杆的运动规律是指从动杆在运动时,其位移s、速度v和加速度a随时间t变化的规律。又因凸轮一般为等速运动,即其转角φ与时间t成正比,所以从动杆的运动规律更常表示为从动杆的运动参数随凸轮转角φ变化的规律。二、从动件的常用运动规律(一)、等速运动规律从动件的速度为常数的运动规律称为等速运动规律。其位移、速度和加速度的表达式如下:??0hs?0??hv?0?a刚性冲击:在从动件运动的开始和推程终止的瞬间,加速度为无穷大,由加速度引起的惯性力也无穷大,但由于材料的弹性变形不会达到无穷大,但会引起强烈的冲击,称为刚性冲击。(二)等加速等减速运动规律等加速等减速运动规律是指从动件在前半行程中作等加速运动,在后半行程中作等减速运动,而且加速度的绝对值相等。2202??hs???20202?????hs)(4002??????hv2204??ha?2204??ha??等加速阶段等减速阶段其运动曲线见上图。(三)、简谐运动规律简谐运动规律是当动点在一圆周上作匀速运动时,由该点在此???024hv?圆的直径上的投影所构成的运动。其运动方程如下:?????????????0cos12hs??????00sin2hv???????02022cos2ha?在起始和终止点速度有突变,但数值有限,引起柔性冲击。(四)、摆线运动规律摆线运动规律是指当一个滚圆在一直线上作纯滚动时,滚圆上一点所走过的轨迹。其运动方程如下:????????????????002sin21hs???????????????002cos1hv??????02022sin2ha?推杆作正弦加速度运动时,其加速度没有突变,因而将不产生冲击,适用于高速凸轮机构。【小结】:从动件的常用运动规律。【作业】:4-1【后记】:1播放器加载中，请稍候...
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