作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线讲稿
作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线讲稿
作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线讲稿
一、教学目标：
掌握作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线的原理
二、课程知识点讲解
问题引入：
一对心尖顶直动从动件盘形凸轮，其基圆半径为r b，凸轮以等角速度ω逆时针方向回转，从动件的运动规律如下，试设计此凸轮的轮廓曲线。
0-90度匀速上升，90-180度静止，180到360度匀速下降，回到原点。
当凸轮机构从动件的运动规律及凸轮基圆半径确定后，就可以用作图法绘制出凸轮轮廓曲线，该方法适用于低速或对运动规律要求不严的一般机械传动机构。
作图法利用了反转法的基本原理，什么是反转法呢？就是假想给整个凸轮机构加上一个与凸轮转速ω相同，方向相反的转速“-ω”，这样凸轮就变成静止不动，而从动件则以“-ω”绕基圆中心转动的同时又按着给定的从动件运动规律进行运动。
（反转法动画慢）。
从动画中看到凸轮变成静止不动，而从动件则以“-ω”绕基圆中心转动的同时又按着给定的从动件运动规律进行运动。
三、知识点总结
作图法设计对心盘形凸轮的条件是已知运动规律曲线和基圆半径，且是低速运动规律不严格的场合。
四、作业布置:
1、作图法的前提条件是什么？
2、什么是反转法？
拓展思考：
偏置从动件可以用反转法吗？
不同从动件的端部形式不同设计方法有何区别？。
第4.3节(盘形凸轮廓线的设计)
第三节 盘形凸轮廓线的设计当根据工作要求和结构条件选定了凸轮机构的类型、从动件的运动规律和凸轮的基圆半径（其确定将在下节中介绍）等结构参数后，就可以设计凸轮的轮廓曲线。
凸轮廓线的设计方法有图解法和解析法，其设计原理基本相同。
本节先简要介绍图解法，后重点介绍解析法设计凸轮廓线。
一、凸轮廓线设计的基本原理图4-13 反转法设计凸轮廓线基本原理图4-13所示为一尖顶对心盘形凸轮机构，设凸轮以等角速度ω逆时针转动，推动从动件2在导路中上、下往复移动。
当从动件处于最低位置时，凸轮轮廓曲线与从动件在A 点接触，当凸轮转过1ϕ角时，凸轮的向径A A 0将转到A A '0位置，而凸轮轮廓将转到图中虚线所示的位置。
从动件尖端从最低位置A 上升至B '，上升的位移为B A S '=1，这是从动件的运动位移。
若设凸轮不动，从动件及其运动的导路一起绕A 0点以等角速度-ω转过1ϕ角，从动件将随导路一起以角速度-ω转动，同时又在导路中作相对导路的移动，如图中的虚线位置，此时从动件向上移动的位移为B A 1。
而且，11S B A B A ='=，即在上述两种情况下，从动件移动的距离不变。
由于从动件尖端在运动过程中始终与凸轮轮廓曲线保持接触，所以从动件尖端的运动轨迹即为凸轮轮廓。
设计凸轮廓线时，可由从动件运动位移先定出一系列的B 点，将其连接成光滑曲线，即为凸轮廓线。
由于这种方法是假设凸轮固定不动而使从动件连同导路一起反转，故称为反转法。
对其它类型的凸轮机构，也可利用反转法进行分析和凸轮廓线设计。
二、图解法设计凸轮廓线1. 移动从动件盘形凸轮廓线的设计（1）尖端从动件 图4-14a 所示为一偏置移动尖端从动件盘形凸轮机构。
设已知凸轮的基圆半径为b r ，从动件导路偏于凸轮轴心A 0的左侧，偏距为e ，凸轮以等角速度ω顺时针方向转动。
从动件的位移曲线如图4-14b 所示，试设计凸轮的轮廓曲线。
图4-14 尖端从动件盘形凸轮廓线设计依据反转法原理，具体设计步骤如下。
机械设计教案：凸轮机构的认识与盘形凸轮轮廓的设计
授课教案No任务3.1 凸轮机构的认识一、复习10分钟复习上次课学习内容二、教师导课与课程学习：（1）学习提示，教师介绍本任务的学习内容。
15分钟本项目以直动从动件的盘形凸轮机构为例，在从动件等速运动、等加速等减速运动、余弦加速度运动（简谐运动）规律条件下，分析了凸轮机构中存在的柔性冲击与刚性冲击。
教师介绍本任务的学习内容：凸轮机构的分类；常用术语；从动件的运动规律；凸轮机构的结构形式；常用材料及热处理（2）分小组学习: 40分钟3.1.1常用设备中的凸轮机构1. 凸轮机构的组成如图所示的凸轮机构是由凸轮、从动件和机架等三个基本构件组成的机构。
2.凸轮机构应用实例自动钻床进给机构、冲床凸轮机构等。
3.1.2凸轮机构的分类凸轮机构的类型很多，按凸轮和从动件的形状及其运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下几种：1.按凸轮形状分类(1）盘形凸轮（2）移动凸轮。
（3）圆柱凸轮2.按从动件形式分类（1）尖顶从动件（2）滚子从动件（3）平底从动件从动件的结构形式3.按从动件的运动形式分类学生发言汇报、记录学习笔记学生发言汇报并记录学习笔记阅读教材和PPT、分组讨论、撰写发言提纲、学生发言汇报，课，记录学习笔记No（1）直动从动件直动从动件指相对于机架作直线往复移动的从动件，如图3.1.1中所示。
直动从动件又分为对心直动从动件和偏置直动从动件。
（2）摆动从动件：绕某一固定转动中心摆动的从动件。
4.按凸轮与从动件的锁合方式分类 （1）力锁合利用从动件的重力、弹簧力或其他外力使从动件与凸轮轮廓保持接触，（2）形锁合利用从动件和凸轮特殊的几何形状来维持接触，例如圆柱凸轮机构是利用滚子与凸轮凹槽两侧面的配合来实现形锁合。
3.1.3凸轮机构的常用术语如下：1.凸轮基圆与基圆半径b r2.凸轮的转角δ凸轮相对于某一位置转过的角度，称为凸轮转角δ。
具体包括推程运动角0δ、远停程运动角S δ回程运动角0′δ和近停程运动角Sδ'。
图解法设计盘形凸轮轮廓曲线讲课教案
不同点 线位移 角位移
问题的关键：以 哪点作为研究对 象来切入
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
一、偏置尖顶推杆盘形凸轮轮廓线设计
1、问题导入：案例剖析 2、训练项目：
用CAD技术设计一盘形凸轮轮廓曲线
2、训练项目：
工程实例：
已知送料机构凸轮的基圆半径r0=15mm， 偏距e=7.5mm，凸轮以等角速度ω沿逆时 针方向回 转，推杆行程h=16mm,运动规律：
δ=0~120°，推杆等速上升h δ=120~180°，推杆远休 δ=180~270°，推杆正弦加速度下降h δ= 270~360°，推杆近休
试设计此尖顶直动推杆盘形凸轮轮廓线。
工作要求：
1、采用计算机 辅助设计。
2、课堂仅设计
推程段凸轮轮廓 线，其它课后完 成。
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
判断下面的设计正确否 提示：1、反转法使用正确否
2、从动件运动轨迹确定正确否
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
二、其它类型从动件盘形凸轮轮廓曲线设计
结论：反转法把凸轮轮廓线的设计转化成求从动 件端部的运动轨迹。
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
主要内容
偏置尖顶推杆
盘形凸轮
轮廓曲线的设计
重点、难点
重点：
掌握用图解法设计偏置 尖顶推杆盘形凸 轮轮廓 曲线的方法
难点
1、深化对反转法的认识。 2、根据工程上给定的运动
规律，在设计图纸上确 定从动件与凸轮接触的 瞬时位置
机电与汽车工程系 程荷枝
图解法Байду номын сангаас
设计盘形凸轮轮廓曲线
第三节 图解法设计盘形凸轮轮廓
✓ 反转法原理 图解法设计盘形凸轮轮廓曲线
盘形凸轮轮廓曲线的设计
课前提问: 1、等速运动规律
2、等加速运动规律
新授：
一、作图原理
反转法：在整个机构上加上一个反转的角速度，机构中的各件的相对运动不变，凸轮不动，从动件一方面绕圆心作–ω，另一方面在自己的导路中按预定的规律运动。
尖顶的轨迹就是凸轮的轮廓。
二、作图
1、尖顶对心移动从动件盘形凸轮
（1）、选取适当比例尺作位移线图和基圆
（2）、作位移线图和基圆取分点保持等分角度一致
（3）、沿导路方向量取各点的位移量
（4）、光滑连接各点，形成轮廓曲线
对心移动从动件盘形凸轮轮。
盘形凸轮轮廓曲线的画法 教案
对心尖顶凸轮机构凸轮机构的工作过程
教学过程及内容
反转法画凸轮的原理
对应转角的基圆向径上描点，光滑连接所描各点即得轮廓曲
一般长度比例为1mm/5mm或，前者用于较大凸轮，后者用于较小凸轮；角度比
长度比例与角度比例的大小无关。
（温馨提示：比例越大，作图越准确。
）
凸轮的位移曲线
教学过程及内容
远停程和近停程对应的凸轮轮廓半径不变；
从动件有位移则说明凸轮轮廓半径有变化；
要使轮廓半径发生变化，在取各点时就应延长各相反方向基圆半径的基础上加上各段对应位移。
对心滚子移动从动件盘形凸轮
第三关：拓展训练，闯过此关的学生再加
项目条件：选择有较高难度的偏置尖顶（或偏置滚子）移动从动件盘形凸轮的画法作为拓展训练事体，学生只要做其中一个，总分即为120
拓展试题：一偏置尖顶（或偏置滚子）移动从动件盘形凸轮机构，凸轮的基圆半径
偏置尖顶移动从动件盘形凸轮
九、板书设计
十、座位编排
十、教学后记
1、从作业情况看，学生的自学能力较强，因第十题为“摆动滚子从动件盘形凸轮的绘制”，0832班有5人没有做对该题，0835班有3人，原因是学生对此类型凸轮机构的理解还欠缺，以及在课堂上没有接触过这种类型的作图。
2、附近农村学生做的几种移动从动件盘形凸轮机构的模型能正常工作，制作效果好。
附件1 学生自评用表
附件2 作品展示顺序表。
图解法设计盘形凸轮轮廓曲线
推程彳
回程[a]=80°
:摆动从动件=45°
七、基圆半径的确定
max三
诺模图
讲授新课
四、摆动从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制（例图3—17P52）
讲授法
五、滚子半径的选择
aminrT――工作轮廓曲率半径
min――理论轮廓曲率半径
rt基圆半径rtVmin
丁ItW0、8min
推存rtv
O.4ro
a3：
J5mm
课堂练习
课堂例题讲解
六、压力角的选择和检验
roV2
smaxW移动从动
疔30°
图解法设计盘形凸轮轮廓曲线
教学难点
设计凸轮机构应注意的问题
课前准备
教具模型
备注
山东理工职业学院教案纸
教学过程
教学内容
教学方法
导入
一、对心移动尖顶从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制（例图3—13P49）
二、对心移动滚子从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制（例图3—14P50）
三、对心移动平底从动件盘形凸轮轮廓曲线的绘制（例图3—15P50）
山东理工职业学院教案首页
2015-2016学年第 二 学期
课程名称
机械设计基础
任课教师
授课班级
授课时间
第周
第周
第周第周第周 Nhomakorabea第周星期
星期
星期
星期
星期
星期
第节
第节
第节
第节
第节
第节
月日
月日
月日
月日
月日
月日
授课课题
图解法设计盘形凸轮轮廓曲线
教学目的
图解法设计盘形凸轮轮廓曲线 设计凸轮机构应注意的问题
教学重点
3.2凸轮轮廓设计ppt课件
一、凸轮廓线设计方法的基本原理
反转原理：
给整个凸轮机构施以-ω时，不影响各构件之间
的相对运动，此时，凸轮将静止，而从动件尖顶复合
运动的轨迹即凸轮的轮廓曲线。
-ω 1
依据此原理可以用几何作图的方法 3’
设计凸轮的轮廓曲线，
2’
2
1’
ω 1 2 潘存云教授
O
33
设计：潘存云
二、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
若不满足此条件时：
增大r0 减小rr
4.平底尺寸l 的确定 作图法确定： l=2lmax+(5~7)mm
ω
1’ 2’
3’
同理，当导路位于中心左侧时，有：
OP= v/ω = [ds/dt] / [dδ/dt] =[ds/dδ]
∴ CP = ds/dδ
n
+ etgα=(OP+e)/BC
s
B
Dα
=(ds/dδ+e)/(s0+s) 其中： s0= r20 - e2
s0 ω r0
O 潘存云教授
P
C
设计：潘存云
n
∴ tgα = ds/dδ + e
正确偏置：导路位于与凸轮旋转方向ω相反的位置。 注意：用偏置法可减小推程压力角，但同时增大了回
程压力角，故偏距 e 不能太大。
错误偏置
n
αB
ω 设潘计存：云潘教存云授
o
e Pn
正确偏置
n B
α
ω0 P 潘存云教授 en
对心布置有：tgα=ds/dδ/ (r0+s）
设计时要求： α≤[α] 于是有：
1.对心直动尖顶从动件盘形凸轮 已知凸轮的基圆半径r0，角速度ω和 从动件的运动规律，设计该凸轮轮 廓曲线。
图解法设计凸轮轮廓
已知凸轮的基圆半径rmin，角速度ω、
e
从动件的运动规律和偏心距e，设计该
凸轮轮廓曲线。
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
ωA
15’15 14’14
13’ 12’
13 12
11
10
kk9k1k0k1181kk21k73k14k6O1k55k4kk3k21
的距离d，摆杆角位移方程，设计该凸轮轮廓曲线。
4’ 3’ 2’ 1’
12 3 4
5’ 6’
7’
8’ 5 67 8
d A8
A7
A
l B’1 B B1
rminω1
A1-ω1
φ1
B’2 B’3φ2
A2
B2 B3
B’φ4 3
120°B4A3来自φ790 °B8 B7
60 B6
B’7
设计：潘存云
°B5
B’6
B’5
1 3 5 78
9’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
理论轮廓
ω
设计：潘存云
设计步骤：
实际轮廓
①选比例尺μl作基圆rmin。 ②反向等分各运动角。原则是：陡密缓疏。
③确定反转后从动件尖顶在各等份点的位置。
④将各尖顶点连接成一条光滑曲线。
⑤作各位置滚子圆的内(外)包络线。
ρa－工作轮廓的曲率半径，ρ－理论轮廓的曲率半径，
8’ 7’ 5’ 3’ 1’
1 3 5 78
9’10’ 11’ 12’
13’ 14’
9 11 13 15
-ω ω
设计：潘存云
机械设计基础第28讲对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
Fx
Fn sin
传力越好。
自锁 ：如果凸轮机构运动到某
一位置的压力角大到使有效分力 不足以克服摩擦阻力，不论推力 多大，都不能使从动件运动。这 种现象称为凸轮机构的自锁。机 构开始出现自锁时的压力角称为 临界压力角 。
2.凸轮机构的压力角
许用压力角：凸轮机构在运转中的压力角是变化的，为避 免机构发生自锁并具有较高的传动效率，必须对最大压力 角加以限制，其许用值应远低于临界压力角，即 ：
对心滚子移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
实
理
际
论
轮
轮
廓
廓
曲
曲
线
线
偏置尖顶移动从动件盘形凸轮轮廓曲线的设计
已知：如图所示
e
凸轮机构设计中应 注意的几个问题
设计凸轮机构，不仅要保证从动件能实现预定的运动规律， 还须使设计的机构传力性能良好，结构紧凑，满足强度和 安装等要求，为此，设计时应注意处理好下述问题。
凸轮机构工作时，往往承受动载荷的作用，同时 凸轮表面承受强烈磨损。因此，要求凸轮和滚子的工 作表面硬度高，具有良好的耐磨性，心部有良好的韧 性。当低速、轻载时，可以选用铸铁作为凸轮的材料。 中速、中载时可以选用优质碳素结构钢、合金钢作为 凸轮的材料,并经表面淬火或滲碳淬火，使硬度达到。 高速、重载凸轮可以用优质合金钢材料，并经表面淬 火或滲氮处理。
max c
对移动从动件的推程， 取[ ]=30° 对摆动从动件的推程， 取[ ]=35°～45° 回程时，可取[ ]=70°～８０°
和压力角的校核：
3.凸轮基圆半径的确定
基圆半径愈小，压力角 愈大；反之，压力角则 愈小。因此，在选取基 圆半径时应注意：
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作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线讲稿
一、教学目标：
掌握作图法设计对心盘形凸轮轮廓曲线的原理
二、课程知识点讲解
问题引入：
一对心尖顶直动从动件盘形凸轮，其基圆半径为r b，凸轮以等角速度3逆时针方向回转，从动件的运动规律如下，试设计此凸轮的轮廓曲线。
0-90度匀速上升，90-180度静止，180到360度匀速下降, 回到原点。
乱从动件位移曲藝
当凸轮机构从动件的运动规律及凸轮基圆半径确定后，就可以用作图法绘制出凸轮轮廓曲线，该方法适用于低速或对运动规律要求不严的一般机械传动机构。
作图法利用了反转法的基本原理，什么是反转法呢？就是假想给
整个凸轮机构加上一个与凸轮转速3相同，方向相反的转速“ -3” 这样凸轮就变成静止不动，而从动件则以“ -3”绕基圆中心转动的同时又按着给定的从动件运动规律进行运动
（反转法动画慢）。
从动画中看到凸轮变成静止不动，而从动件则以“ -3”绕基圆中心转动的同时又按着给定的从动件运动规律进行运动。
三、知识点总结作图法设计对心盘形凸轮的条件是已知运动规律曲线和
基圆半径，且是低速运动规律不严格的场合。
四、作业布置:
1、作图法的前提条件是什么？
2、什么是反转法？
拓展思考：偏置从动件可以用反转法吗？不同从动件的
端部形式不同设计方法有何区别？。