凸轮机构工作原理教案

机械原理课程教案一凸轮机构及其设计一、教学目标及基本要求1了解凸轮机构的基本结构特点、类型及应用，学会根据工作要求和使用场合选择凸轮机构。

2.了解凸轮机构的设计过程，对凸轮机构的运动学、动力学参数有明确的概念。

3.掌握从动件常用运动规律的特点及适用场合，了解不同运动规律位移曲线的拼接原则与方法。

4.掌握凸轮机构基本尺寸设计的原则，学会根据这些原则确定移动滚子从动件盘形凸轮机构的基圆半径、滚子半径和偏置方向，摆动从动件盘形凸轮机构的摆杆长、中心距以及移动平底从动件平底宽度。

5.熟练掌握应用反转法原理设计平面凸轮廓线，学会凸轮机构的计算机辅助设计方法。

二、教学内容及学时分配第一节概述第二节凸轮机构基本运动参数设计第三节凸轮机构基本尺寸设计（第一、二、三节共2学时）第四节凸轮轮廓曲线设计（15学时）第五节凸轮机构从动件设计（1学时）第六节凸轮机构的计算机辅助设计（0.5学时）三、教学内容的重点和难点重点：1.凸轮机构的型式选择。

2.从动件运动规律的选择及设计。

3.盘形凸轮机构基本尺寸的设计，凸轮轮廓曲线设计的图解法和解析法。

4.从动件的设计，包括高副元素形状选择，滚子半径和平底宽度的确定。

难点：凸轮轮廓曲线设计的图解法四、教学内容的深化与拓宽空间凸轮机构与高速凸轮机构简介。

五、教学方式与手段及教学过程中应注意的问题充分利用多媒体教学手段，围绕教学基本要求进行教学。

在教学过程中应强调凸轮机构的运动学参数与结构参数的概念及其选用设计；应用反转法原理进行凸轮轮廓曲线的图解法设计时凸轮转角的分度，要注意从动件反转方向；正确确定偏置移动从动件凸轮机构在反转过程中从动件所依次占据的位置线；滚子从动件凸轮机构理论轮廓曲线与实际轮廓曲线的联系和区别等。

要注意突出重点，多采用启发式教学以及教师和学生的互动。

六、主要参考书目1黄茂林，秦伟主编.机械原理.北京：机械工业出版社,2010 2申永胜主编.机械原理教程（第2版）.北京：清华大学出版社,20053孙桓，陈作模、葛文杰主编.机械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，20064石永刚，徐振华.凸轮机构设计.上海：上海科学技术出版社，1995七、相关的实践性环节凸轮机构运动参数测试实验。

（完整版）凸轮机构教案凸轮机构4.1 凸轮机构的类型及应用4.1.1 凸轮机构的组成和应用组成：由凸轮、从动件和机架三部分组成特点：1）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。

2）结构简单、紧凑。

3）凸轮机构是高副机构，易于磨损。

4）凸轮轮廓加工比较困难。

应用：只适用于传递动力不大的场合。

应用实例：内燃机配气机构绕线机的凸轮机构凸轮自动送料机构结论：从动杆的运动规律取决于凸轮轮廓曲线或凹槽曲线的形状。

二、凸轮机构的分类(一)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)尖顶移动从动杆盘形凸轮机构尖顶摆动从动杆盘形凸轮机构滚子移动从动杆盘形凸轮机构滚子摆动从动杆盘形凸轮机构平底移动从动杆盘形凸轮机构平底摆动从动杆盘形凸轮机构特点：结构简单，但是从动件行程不能太大，否则凸轮运转沉重。

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。

)特点：凸轮和从动件都可作往复移动。

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。

）特点：从动件可获得较大的行程。

(二)按从动杆的端部型式分1．尖顶从动件凸轮机构特点：（1）传动灵敏。

（2）从动杆的构造最简单，但易磨损。

应用：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．滚子从动件凸轮机构特点：磨损较小，可用来传递较大的动力，但结构复杂。

应用：常用于速度不高、载荷较大的场合。

3．平底从动件凸轮机构特点：传动平稳，润滑较好，传动效率高。

应用：常用于高速传动中。

但平底从动件不能用于具有内凹轮廓曲线的凸轮。

（三）按推杆的运动形式分移动从动杆凸轮机构摆动从动杆凸轮机构4.2 凸轮机构的从动件常用运动规律4.2.1基本概念所作的圆1、基圆：以凸轮轮廓最小半径 rb2、推程：从动件经过轮廓AB段，从动件被推到最高位置3、推程角：角δ0，这个行程称为，δ2称为4、回程：经过轮廓CD段，从动件由最高位置回到最低位置；5、回程角：角δ26、远停程角：角δ17、近停程角：角δ3凸轮与从动件的关系：从动件的运动规律取决于凸轮的轮廓曲线形状。

机械原理课程教案—凸轮机构及其设计一、教学目标1. 让学生了解凸轮机构的定义、分类和应用。

2. 使学生掌握凸轮的轮廓曲线设计方法。

3. 培养学生分析、解决凸轮机构实际问题的能力。

二、教学内容1. 凸轮机构的定义及分类1.1 凸轮机构的组成1.2 凸轮机构的分类1.3 凸轮机构的应用2. 凸轮的轮廓曲线2.1 凸轮的轮廓曲线类型2.2 基圆、止点圆和顶点圆的概念2.3 凸轮轮廓曲线的设计方法3. 凸轮机构的设计步骤3.1 确定凸轮的类型和参数3.2 选择合适的凸轮材料3.3 设计凸轮的轮廓曲线3.4 计算凸轮的强度和寿命4. 凸轮机构的实际应用案例分析三、教学方法1. 采用讲授法，讲解凸轮机构的定义、分类和应用。

2. 利用多媒体演示法，展示凸轮机构的运动原理和设计方法。

3. 案例分析法，分析实际应用中的凸轮机构设计。

四、教学准备1. 教案、教材、多媒体课件。

2. 凸轮模型或图片。

五、教学过程1. 导入：简要介绍凸轮机构的定义和应用，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解：详细讲解凸轮机构的分类、凸轮的轮廓曲线设计方法。

3. 演示：利用多媒体展示凸轮机构的运动原理和设计方法。

4. 实践：让学生分组讨论，分析实际应用中的凸轮机构设计案例。

6. 作业：布置相关练习题，巩固所学知识。

六、教学评估1. 课堂问答：通过提问方式检查学生对凸轮机构基本概念的理解。

2. 练习题：布置针对性的练习题，巩固学生对凸轮轮廓曲线设计和凸轮机构设计步骤的掌握。

3. 案例分析报告：评估学生对实际应用案例分析的能力，检查学生能否将理论知识运用到实际问题中。

七、拓展学习1. 介绍其他类型的凸轮机构，如摆动凸轮、复合凸轮等。

2. 探讨凸轮机构在现代机械设计中的应用和发展趋势。

八、课后作业1. 复习本节课的内容，重点掌握凸轮机构的分类、凸轮轮廓曲线的设计方法及设计步骤。

2. 分析课后练习题，加深对凸轮机构及其设计的理解。

九、课程回顾与展望2. 展望下一节课的内容，让学生对后续学习有所期待。

一、教学目标1. 知识目标：- 了解凸轮机构的基本概念、类型和应用。

- 掌握凸轮机构的结构特点、工作原理和设计方法。

- 熟悉凸轮机构的传动比、速度和加速度的计算。

2. 能力目标：- 能够分析凸轮机构的运动特性，设计简单的凸轮机构。

- 提高动手能力和创新意识，能够运用所学知识解决实际问题。

3. 情感目标：- 培养学生对机械原理的兴趣和热爱。

- 增强学生的团队协作精神和实践能力。

二、教学内容1. 凸轮机构的基本概念和类型：- 凸轮机构简介- 凸轮机构的类型：圆柱凸轮、圆锥凸轮、圆弧凸轮等2. 凸轮机构的结构特点和工作原理：- 凸轮的形状和尺寸对机构性能的影响- 凸轮机构的工作原理和运动规律3. 凸轮机构的设计方法：- 凸轮轮廓的设计- 凸轮机构的强度计算- 凸轮机构的运动学分析4. 凸轮机构的实例分析：- 常见凸轮机构的实例介绍- 分析实例中的设计要点和注意事项三、教学方法1. 讲授法：- 结合多媒体课件，系统讲解凸轮机构的基本概念、类型、工作原理和设计方法。

2. 案例分析法：- 通过实际案例，分析凸轮机构的设计要点和注意事项，提高学生的分析能力。

3. 实验法：- 利用实验设备，让学生亲自动手操作，观察凸轮机构的运动特性，加深对理论知识的理解。

4. 讨论法：- 组织学生进行小组讨论，分享对凸轮机构设计的见解，培养学生的团队协作精神。

四、教学过程1. 导入：- 以实际应用为例，引入凸轮机构的概念，激发学生的学习兴趣。

2. 讲解：- 讲解凸轮机构的基本概念、类型、工作原理和设计方法，并结合多媒体课件进行演示。

3. 案例分析：- 分析实际案例，让学生了解凸轮机构在实际应用中的设计要点和注意事项。

4. 实验操作：- 学生分组进行实验，观察凸轮机构的运动特性，加深对理论知识的理解。

5. 讨论与总结：- 学生分组讨论，分享对凸轮机构设计的见解，教师进行总结和点评。

6. 课后作业：- 布置相关设计题目，让学生运用所学知识进行设计，巩固所学知识。

第一章：凸轮机构概述1.1 凸轮机构的定义1.2 凸轮机构的组成1.3 凸轮机构的分类1.4 凸轮机构的特点与应用第二章：凸轮的型式与设计2.1 凸轮的型式2.2 凸轮的材料与制造2.3 凸轮的设计原则2.4 凸轮设计的方法与步骤第三章：凸轮机构的工作原理与分析3.1 凸轮机构的工作原理3.2 凸轮机构的运动分析3.3 凸轮机构的动力分析3.4 凸轮机构的动态特性分析第四章：凸轮机构的压力角与传动角4.1 压力角的概念与计算4.2 传动角的概念与计算4.3 压力角与传动角对凸轮机构的影响4.4 压力角与传动角的选择与设计第五章：凸轮机构的效率与损失5.2 凸轮机构的损失5.3 影响凸轮机构效率与损失的因素5.4 提高凸轮机构效率与减少损失的方法第六章：凸轮机构的运动规律6.1 基本运动规律6.2 运动规律的选择与分析6.3 运动规律的图示与计算6.4 运动规律对凸轮机构性能的影响第七章：凸轮机构的轮廓设计7.1 轮廓设计的基本要求7.2 轮廓设计的步骤与方法7.3 轮廓设计的注意事项7.4 轮廓设计的实例分析第八章：凸轮机构的参数设计与优化8.1 参数设计的基本内容8.2 参数设计的方法与步骤8.3 参数优化的目标与方法8.4 参数设计与优化实例第九章：凸轮机构的应用实例9.1 汽车发动机凸轮机构9.2 缝纫机凸轮机构9.4 其他行业凸轮机构应用实例第十章：凸轮机构的测量与维护10.1 凸轮机构的测量方法10.2 凸轮机构的测量设备10.3 凸轮机构的维护与保养10.4 凸轮机构的故障分析与处理重点和难点解析重点一：凸轮机构的基本概念与组成凸轮机构是机械系统中一种常见的传动机构，主要由凸轮、从动件和支撑构件组成。

凸轮作为主动件，通过其轮廓形状和转动来驱动从动件完成特定的运动。

学生需要重点掌握凸轮机构的定义、组成及其分类，这是理解后续内容的基础。

重点二：凸轮的型式与设计凸轮的型式包括盘形凸轮、圆柱形凸轮、摆线凸轮等，每种型式都有其特定的应用场景。

第5章凸轮机构（一）教学要求1．了解凸轮机构的工作原理2．掌握常用从动件运动规律及特性3．掌握盘形凸轮轮廓的设计4．了解凸轮机构的尺寸的确定（二）教学的重点与难点1．凸轮的工作原理2．用反转法设计凸轮轮廓3．凸轮的尺寸对其机构的影响（三）教学内容5.1概述5.1.1 概念1．凸轮机构的组成：凸轮是由从动件、机架、凸轮三部分组成的高幅机构。

2．凸轮：是一种具有曲线轮廓或凹糟的构件，它通过与从动什的高副接触，在运动时可以使从动件获得连续或不连续的任意预期运动。

3．特点：结构相当简单，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。

4．凸轮机构的应用例：内燃机配气机构（如下图所示）靠模车削机构（如下图所示）自动送料机构（如下图所示）分度转位机构（如下图所示）5.1.2 凸轮机构的分类1、按照凸轮的形状分为：(1)盘形凸轮凸轮中最基本的形式。

凸轮是绕固定铂转动且向径变化的盘形零件，凸轮与从动件互作平面运动，是平面凸轮机构。

(2)移动凸轮可看作是回转半径无限大的盘形凸轮，凸轮作往复移动，是平面凸轮机构。

(3)圆柱凸轮可看作是移动凸轮绕在圆柱体上演化而成的，从动件与凸轮之间的相对运动为空间运动，是一种空间凸轮机构。

(4)曲面凸轮当圆柱表面用圆弧面代替时，就演化成曲面凸轮，它也是一空间凸轮机构。

2、按锁合方式的不同凸轮可分为：(1)力锁合凸轮，如靠重力、弹簧力锁合的凸轮等；(2)几何锁合凸轮，如沟槽凸轮、等径及等宽凸轮、共轭凸轮等。

3、按从动件型式分为：(1)尖顶从动件(2)滚子从动件(3)平底从动件根据从动件运动型式不同分为直动从动件和摆动从动件。

5.1.3 凸轮和滚子的材料凸轮机构的主要失效形式：磨损和疲劳点蚀要求凸轮和滚子的工作表面硬度高、耐磨并且有足够的表面接触强度。

对于经常受到冲击的凸轮机构还要求凸轮芯部有较强的韧性。

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。

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（ϕ1）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（ϕ3）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。

（ϕ2）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。

（ϕ4））--以凸轮轮廓上最小半径所画的圆。

⑦基圆（r⑧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。

机械基础凸轮机构教案第一章：凸轮机构概述1.1 凸轮机构的定义凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的机械传动机构。

凸轮是具有曲线轮廓或凹槽的旋转构件，用于转换转动运动为线性或其他形式的运动。

1.2 凸轮的分类按形状分类：盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮等。

按工作原理分类：正凸轮、逆凸轮、复合凸轮等。

1.3 凸轮机构的特点和应用特点：简单、紧凑、易于控制和调节。

应用：印刷机械、包装机械、机床、汽车等。

第二章：凸轮的轮廓设计2.1 凸轮轮廓的基本参数基圆半径：凸轮与从动件接触点的圆的半径。

顶圆半径：凸轮最高点或最低点的圆的半径。

工作圆半径：凸轮轮廓的最小圆的半径。

2.2 凸轮轮廓的计算按运动规律计算：正弦、余弦、直线等运动规律。

按压力角计算：凸轮轮廓的压力角与基圆压力角的关系。

2.3 凸轮轮廓的设计方法按运动要求设计：确定凸轮的升程、降程和回程。

按力学要求设计：计算凸轮的强度和刚度。

按加工要求设计：选择合适的加工方法和刀具。

第三章：凸轮机构的从动件设计3.1 从动件的分类和特点按形状分类：摆动从动件、直线从动件、滚子从动件等。

按驱动方式分类：曲柄摇杆机构、摆线机构、蜗轮蜗杆机构等。

3.2 从动件的设计要点确定从动件的运动规律和运动要求。

选择合适的从动件形状和尺寸，满足力学和运动要求。

考虑从动件与凸轮的接触条件和磨损情况。

3.3 从动件的设计实例以摆动从动件为例，介绍其设计步骤和注意事项。

分析不同形状和尺寸的从动件对凸轮机构性能的影响。

第四章：凸轮机构的动力特性4.1 凸轮机构的压力角和啮合角压力角：凸轮和从动件接触点处的压力角。

啮合角：凸轮和从动件啮合点处的啮合角。

4.2 凸轮机构的动态特性冲击和振动：凸轮和从动件的接触冲击和振动。

传动误差：凸轮和从动件的啮合误差。

4.3 凸轮机构的动力分析和优化分析凸轮机构的动力特性对整个机械系统的影响。

优化凸轮的形状和参数，减小冲击和振动，提高传动效率。

第五章：凸轮机构的应用实例5.1 印刷机械中的凸轮机构介绍印刷机械中凸轮机构的作用和应用。