图解法设计凸轮

图解法课程设计凸轮一、教学目标本课程旨在通过图解法对凸轮机构进行深入的解析和学习。

通过本课程的学习，学生将能够：1.知识目标：理解凸轮的分类、工作原理和基本尺寸计算；掌握图解法设计凸轮的基本步骤和技巧。

2.技能目标：能够独立完成简单凸轮的图解法设计，并正确分析其运动特性；具备使用专业软件进行凸轮设计的能力。

3.情感态度价值观目标：培养学生对机械设计的兴趣，提高学生的问题分析和解决能力，培养学生的创新精神和团队合作意识。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.凸轮机构的基本概念和分类；2.凸轮的工作原理和运动特性的分析；3.凸轮设计的基本步骤和图解法的应用；4.常用凸轮设计软件的使用方法和实践操作。

三、教学方法为了提高学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法：1.讲授法：用于讲解凸轮机构的基本概念、工作原理和设计方法；2.案例分析法：通过分析具体的凸轮设计案例，使学生更好地理解和掌握图解法设计技巧；3.实验法：让学生亲自动手进行凸轮设计实验，提高学生的实践操作能力；4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的团队合作意识和创新精神。

四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将准备以下教学资源：1.教材：《机械设计基础》等相关教材；2.参考书：提供相关的专业书籍，供学生深入学习和参考；3.多媒体资料：制作课件和教学视频，帮助学生更好地理解和掌握知识点；4.实验设备：提供凸轮设计实验所需的设备和工具，让学生能够亲自动手实践。

五、教学评估本课程的评估方式将采用多元化的形式，以全面、客观、公正地评价学生的学习成果。

评估方式包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、小组讨论等环节，评估学生的学习态度和参与程度；2.作业：布置相关的设计练习和报告，评估学生的理解和应用能力；3.考试：期末进行理论考试，评估学生对课程知识的掌握程度。

六、教学安排本课程的教学安排将根据课程内容和学生的实际情况进行合理规划。

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。

滚子从动件凸轮机构设计当根据使用场合和工作要求选定了凸轮机构的类型和从动件的运动规律后，即可根据选定的基圆半径着手进行凸轮轮廓曲线的设计。

凸轮廓线的设计方法有图解法和解析法，其依据的基本原理相同。

凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动，为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线，可采用反转法。

下面以图示的对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例来说明其原理。

从图中可以看出：凸轮转动时，凸轮机构的真实运动情况：凸轮以等角速度ω绕轴O 逆时针转动，推动从动件在导路中上、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φ1角时，凸轮的向径OA 将转到OA´的位置上，而凸轮轮廓将转到图中兰色虚线所示的位置。

这时从动件尖端从最低位置A 上升到B´，上升的距离s1=AB´。

采用反转法，凸轮机构的运动情况：现在设想凸轮固定不动，而让从动件连同导路一起绕O点以角速度（－ω）转过φ1角，此时从动件将一方面随导路一起以角速度（－ω）转动，同时又在导路中作相对移动，运动到图中粉红色虚线所示的位置。

此时从动件向上移动的距离与前相同。

此时从动件尖端所占据的位置B 一定是凸轮轮廓曲线上的一点。

若继续反转从动件，可得凸轮轮廓曲线上的其它点。

由于这种方法是假定凸轮固定不动而使从动件连同导路一起反转，故称反转法（或运动倒置法）。

凸轮机构的形式多种多样，反转法原理适用于各种凸轮轮廓曲线的设计。

一、直动从动件盘形凸轮廓线的设计（1）尖端从动件以一偏置移动尖端从动件盘形凸轮机构为例。

设已知凸轮的基圆半径为rb，从动件轴线偏于凸轮轴心的左侧，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（b）所示，试设计凸轮的轮廓曲线。

依据反转法原理，具体设计步骤如下：1）选取适当的比例尺，作出从动件的位移线图。

将位移曲线的横坐标分成若干等份，得分点1，2, (12)2）选取同样的比例尺，以O 为圆心，rb为半径作基圆，并根据从动件的偏置方向画出从动件的起始位置线，该位置线与基圆的交点B0，便是从动件尖端的初始位置。