【正文】 機(jī)電工程系 工作項(xiàng)目 : 設(shè)計(jì)、制作對(duì)心尖頂從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu) 學(xué)習(xí)情境 4：凸輪機(jī)構(gòu) 機(jī)電工程系 學(xué)習(xí)目標(biāo) 、分類、特點(diǎn) 、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的作圖方法 、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)與應(yīng)用 、滾子從動(dòng)件凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法、步驟 機(jī)電工程系 學(xué)習(xí)內(nèi)容 、分類、特點(diǎn) 、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的作圖方法 、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)與應(yīng)用 、滾子從動(dòng)件凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法、步驟 機(jī)電工程系 教學(xué)重點(diǎn) 、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的作圖方法 、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律的特點(diǎn)與應(yīng)用 、滾子從動(dòng)件凸輪廓線的設(shè)計(jì)方法、步驟 教學(xué)方法 ； ； 機(jī)電工程系 、分析凸輪的功用、類型、組成與特點(diǎn)； ； 。 資訊材料： 機(jī)電工程系 授課步驟 1： 一、典型的凸輪機(jī)構(gòu)展示 典型凸輪機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫： 尖頂直動(dòng)從動(dòng)件盤形凸輪機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)從動(dòng)件圓柱凸輪機(jī)構(gòu) 滾子從動(dòng)件 盤形槽凸輪機(jī)構(gòu) 機(jī)電工程系 步驟 2：講授凸輪機(jī)構(gòu)基本知識(shí) 知識(shí)點(diǎn)一： 凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用及分類 知識(shí)點(diǎn)二：從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選擇 知識(shí)點(diǎn)三：按預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)盤形凸輪輪廓 知識(shí)點(diǎn)四：盤形凸輪機(jī)構(gòu)基本尺寸的確定 實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目指導(dǎo)： 機(jī)電工程系 知識(shí)點(diǎn)一：凸輪機(jī)構(gòu)的組成、應(yīng)用及分類 一 、 凸輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例 及凸輪機(jī)構(gòu)的組成： 主動(dòng)件：凸輪； 從動(dòng)件：桿狀件； 鎖合元件或結(jié)構(gòu)：如彈簧 、 溝槽； 機(jī)架 。 1 2 刀架 o 刀架往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 內(nèi)燃機(jī)配氣機(jī)構(gòu) 機(jī)電工程系 作用： 將凸輪的連續(xù)回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)閺膭?dòng)件直線移動(dòng)或擺動(dòng) 。 優(yōu)點(diǎn)： 可精確實(shí)現(xiàn)從動(dòng)任意運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ， 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 緊湊 。 缺點(diǎn)： 點(diǎn) 、 線高副接觸 ， 易磨損 ， 傳力不大 。 應(yīng)用：廣泛 ， 如 印刷機(jī) 、 紡織機(jī) 、 內(nèi)燃機(jī) 、 補(bǔ)鞋機(jī) 、 配鑰匙 機(jī) 、 繞線機(jī) 、 牙膏生產(chǎn)自動(dòng)線等 。 二、凸輪機(jī)構(gòu)的功用、特點(diǎn)與應(yīng)用 機(jī)電工程系 按凸輪的形狀分： 盤形 ：徑向尺寸變化的盤狀凸輪 ， 繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng) 。 移動(dòng) ：沿某一方向移動(dòng)的平面板狀凸輪 ， 可認(rèn)為是半徑無窮大的盤形凸輪； 圓柱凸輪 ：輪廓曲線位于圓柱面上并繞軸線旋轉(zhuǎn)的凸輪 。 可看作是 將移動(dòng)凸輪卷成圓柱體即成為圓柱凸輪 ） 分為 端面凸輪 ， 圓柱槽凸輪 。 三 、 凸輪機(jī)構(gòu)的分類 盤形凸輪 移動(dòng)凸輪 圓柱凸輪 機(jī)電工程系 按從動(dòng)件的形狀分： 尖頂 、 滾子 、 平底 從動(dòng)件 。 尖頂－－構(gòu)造簡(jiǎn)單 、 易磨損 、 用于儀表機(jī)構(gòu)； 滾子 ―― 磨損小 ， 應(yīng)用廣； 平底 ―― 受力好 、 潤(rùn)滑好 ， 用于高速傳動(dòng) 。 直動(dòng) 從動(dòng)件 擺動(dòng) 從動(dòng)件 曲面底 — 曲面制造困難。 機(jī)電工程系 移動(dòng)（對(duì)心直動(dòng)，偏置直動(dòng)）從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)： 擺動(dòng)從動(dòng)件凸輪機(jī)構(gòu)： 按從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)形式分： 機(jī)電工程系 平底 擺動(dòng)從動(dòng)桿 偏置移動(dòng)從動(dòng)桿 對(duì)心移動(dòng)從動(dòng)桿 曲面 滾子 尖端 從動(dòng)桿類型 按從動(dòng)件分類的凸輪機(jī)構(gòu)總匯 機(jī)電工程系 使從動(dòng)件保持與凸輪相接觸的方式 力鎖合：重力、彈力作用使從動(dòng)件保持與凸輪相接觸的方式； 形（幾何）鎖合 ：槽凸輪、等寬、等徑凸輪、共軛凸輪。 按鎖合方式分： 機(jī)電工程系 r1 r2 r1+r2 =const W 溝槽凸輪 （主回）共軛凸輪 等寬凸輪 等徑凸輪 機(jī)電工程系 1） 實(shí)際廓線 ?′ ； 2)理論 廓線 ?。 3)基圓 、 基圓半徑 r0； 4） 偏距 e、 偏距圓； e=0,對(duì)心從動(dòng)件 5） 推程 、 推程運(yùn)動(dòng)角 δ 0； 7） 回程 、 回程運(yùn)動(dòng)角 δ ′ ； 8） 近休止角 δ s′ ； δs′=0， 無原位停留 9） 行程 h 6） 遠(yuǎn)休止角 δ s ； δs=0,無推程終點(diǎn)停留 知識(shí)點(diǎn)二： 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其選擇 一 、 凸輪機(jī)構(gòu) 的運(yùn)動(dòng)循環(huán)及 基本 名詞 術(shù)語 機(jī)電工程系 二、 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 凸輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本任務(wù)是根據(jù)工作要求 選定凸輪機(jī)構(gòu)的型式 、 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 、 合理確定結(jié)構(gòu)尺寸 、 設(shè)計(jì)輪廓曲線 。 而根據(jù)工作要求選定從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律 ， 是設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線的前提 。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律： 從動(dòng)件在推程或回程時(shí) ， 其位移 S、 速度 V、和加速度 a 隨時(shí)間 t 的變化規(guī)律 。 從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律分類： 多項(xiàng)式 （ 等速 、 等加等減速 ） 、 三角函數(shù) （ 正弦 、 余弦 ） 、 組合型 。 S=S(t) V=V(t) a=a(t) 由于凸輪一般為勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)角 δ與時(shí)間 t的關(guān)系是 δ=ωt,所以從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)規(guī)律也可寫成： S=S(δ) V=V(δ) a=a(δ) 機(jī)電工程系 v = 常數(shù) a =0 在推程起始點(diǎn)： δ = 0， s = 0, 在推程終止點(diǎn)： δ = δ 0 ， s = h 推程 (0≦ ?≦ δ 0 )運(yùn)動(dòng)方程： s ＝ （ h/ δ 0） δ v ＝ （ h/ δ 0 ） ω a = 0 同理得回程運(yùn)動(dòng)方程： s ＝ h （ δ h ） / δ v ＝ （ h/ δ h ′） ω 負(fù)號(hào)表示 運(yùn)動(dòng)方向與推程相反。 a = 0 等速運(yùn)動(dòng)規(guī)律 在行程始末兩點(diǎn)有 剛性沖擊 (硬沖 )：速度突變，加 速度無窮大引起的沖擊。 適用于低速輕載 。為消除不良影響，常對(duì)始、末點(diǎn)附近的運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行必要的修正。 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s δ δ v δ a δ h +∞ － ∞ 剛性沖擊 機(jī)電工程系 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 s=C2 δ2 v = C1δ a = 常數(shù) 位移曲線為兩段拋物線 。加 、 減速各占一半 。 推程加速段 (0≦ δ≦ δ0/2) 起始點(diǎn) δ = 0， s = 0， v ＝ 0 中間點(diǎn) δ = δ0/2， s = h/2 推程加速段運(yùn)動(dòng)方程為 s ＝ （ 2h / δ02 ） δ 2 v ＝ （ 4hω / δ02 ） δ a ＝ 4hω2/ δ02 1 δ s δ v δ a 2 3 5 4 6 h/2 δ0 h/2 2hω/ δ0 4hω2/δ0 2 機(jī)電工程系 推程減速段 (δ 0/2 ≦ δ ≦ δ0) 邊界條件： 終止點(diǎn) δ = δ0 ， s = h ， v ＝ 0 中間點(diǎn) δ = δ0 /2， s = h/2 v最大 推程減速段運(yùn)動(dòng)方程為 s ＝ h(2h/ δ0 2)(δ0 δ )2 v ＝ ( 4hω/ δ0 2 )(δ0 δ ) a ＝ 4hω2/ δ0 2 柔性沖擊 特點(diǎn)：從動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)始、中、末三點(diǎn)有 柔 性沖擊 (軟沖 )：由加速度有限值的突變引起的沖擊。此時(shí)，速度曲線有尖點(diǎn)，加速度曲線不連續(xù)。 應(yīng)用 ：中速輕載。 1 δ s δ v δ a 2 3 5 4 6 h/2 δ0 h/2 2hω/ δ0 4hω2/δ0 2 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 機(jī)電工程系 作圖原理：利用相似三角形對(duì)應(yīng)邊成比例的關(guān)系求位移曲線上點(diǎn)：如下圖所示。 sssss9432