7次课凸轮机构的类型.从动件的常用运动规律
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 80 min
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：
s=h
δ0
hϖδ v=δ0
a=0
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。
s=2h
δ02δ 2 s=2hδ02()
δ-δ02
v=4h
δ2ωδ v=4h
0δ20ω(δ0-δ)
2 ω2a=4hδ02 a=-ω24hδ0
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
圆的直径上的投影所构成的运动。其运动方程如下：
h⎛π⎫ s= 1-cosδ⎪⎪2⎝δ0⎭
v=hπωπsinδ 2δ0δ0
a=
hπ2ω22δ02cosπδδ0
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：
⎛δ12π⎫s=h -sinδ⎪ δ⎪δ0⎭⎝02π
v=hω⎛2π⎫ 1-cosδ⎪ ⎪δ0⎝δ0⎭
2πhω2
2a=
δ0sin2πδ0δ
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】：