凸轮机构工作原理教案

机械设计基础凸轮机构的工作原理学院：专业：班级：第二节凸轮机构的工作原理课题名称凸轮机构的工作原理课时2课时章节第四章凸轮机构总课时64课时讲授主要内容1.凸轮与从动件之间的运动关系2.从动件常见的运动规律3.盘形凸轮轮廓曲线的设计重点1.凸轮机构的运动规律2.盘形凸轮轮廓曲线的设计原理和方法难点1.从动件常用的运动规律2.尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计方法教学目标知识目标：1.让学生明确凸轮与从动件之间的运动关系。2.掌握推程、回程、远休止角和近休止角的概念。3.掌握各种从动件运行规律的特点、加速度和速度的变化规律。能力目标：1.能进行凸轮轮廓曲线和从动件运动规律的分析。2.培养学生观察、分析、综合归纳能力。3.培养学生主动探究、协作学习能力。教学方法实物模具演示、提问设置悬念、分析、得出结论、推理演绎、电教演示、范例、自学练习、反馈指导、讲评小结教学准备1.黑板，白粉笔，教案2.学生每人一本《机械基础》第三版教材教学过程：一、复习有关内容（6分钟）：1.凸轮机构的基本概念。2.凸轮机构的基本组成：凸轮、从动件和机架。3.凸轮机构的特点：结构简单、设计方便，结构紧凑；凸轮轮廓与凸轮为点接触或者线接触，易于磨损。。4.凸轮机构的分类：按照凸轮的形状分类有盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮；按照从动件的形式分类：尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件。二、导入新课（4分钟）：通过凸轮和推杆的运动动画，设疑提问，引导学生思考凸轮旋转运动与从动件推杆的运动规律之间的联系。三、讲授新课（33分钟）：（一）工作过程和参数在凸轮机构中最常见的运动形式为凸轮机构作等速回转运动，从动件往复移动。以图为例（对心外轮廓盘形凸轮机构）。首先介绍一下本图中各构件的名称。1、运动分析：当凸轮以等角速度绕基点逆时针回转时，从动件从A点开始被凸轮轮廓以一定的规律推动，共包含以下四个过程，分别为：推程，远休止，回程，近休止。根据凸轮的转角和从动件的运动规律，可以得到如下表，表示凸轮转过不同的角度时，所对应的从动件所处的运动状态。从动件运动状态凸轮运动凸轮转过的角度升AB1停BC2降CD3停CA42、参数①推程--从动件自最低位置升到最高位置的过程②推程角-推动从动件实现推程时的凸轮转角（1）③回程--从动件自最高位置升到最低位置的过程④回程角--从动件从最高位置回到最低位置时的凸轮转角（3）⑤远停角（远休止角）从动件在最高位置停止不动，与此对应的凸轮转角。（2）⑥近停角（近休止角）从动件在最低位置停止不动，与此对应的凸轮转角。（4）⑦基圆（r0）--以凸轮轮廓上最小半径所画的圆。⑧对心--从动件的运动方向线通过凸轮的中心⑨偏心--从动件的运动方向线不通过凸轮的中心（二）从动件的常用运动规律1、等速运动规律（1）等速运动规律运动方程式（推程）：（2）运动分析：（3）从动件位移曲线横坐标—凸轮转过的角度纵坐标—从动件位移量（4）优缺点:优点:曲线轮廓设计简单。缺点：存在刚性冲击。（5）场合：低速，从动件质量轻和轻载的场合。（6）措施：在位移曲线转折处采用圆弧过渡修正。2、等加速等减速运动规律(1)运动方程式（推程）加速段减速段(2)运动特点：将整个行程h分为两段，前半段h/2为等加速上升，后半段为等减速下降，在这两段时间内，加速度的绝对值相等。（3）运动分析（4）从动件的位移曲线横坐标—凸轮转过的角度纵坐标—从动件位移量S（5）工作特点：避免了刚性冲击，产生柔性冲击。（6）应用场合：中、低速回转、从动件质量不大和轻载的场合。四、自学练习（25分钟）：在图示的对心移动滚子从动件盘形凸轮机构中，凸轮的实际廓线为一圆，其圆心在A点，半径R=40mm，凸轮转动方向如图所示，lOA=25mm，滚子半径rt=10mm，试问：（1）凸轮的基圆半径rb=?（2）从动件的升距h=?五、反馈指导（10分钟）：在学生自学练习的同时，教师进行巡回指导，及时发现学生中存在的误解或疑惑，纠正认识差距，缩短教师与学生间的距离，使师生关系融洽和谐。及时反馈教与学，真正做到教师起主导作用,学生起主体作用。实现教法、学法、能力训练三者统一。六、讲评小结（5分钟）：本节课学习的主要内容是利用凸轮机构的基本性质，即凸轮与从动件之间的运动关系推导出从动件的运动规律。通过这次课的学习，应该掌握凸轮机构的基本参数、两种基本的运动规律，并且学会运用所学知识解决实际问题。七、布置作业（5分钟）：1、对于直动推杆盘形凸轮机构，已知推程时凸轮的转角2/0，行程h=50mm。求当凸轮转速＝l0rad/s时，等速、等加速、等减速基本运动规律的最大速度maxv、最大加速度maxa。以及所对应的凸轮转角。