凸轮机构组成、分类、运动过程及特点教学教材

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。

第三章凸轮机构§3-1 凸轮机构的组成和类型一、凸轮机构的组成1、凸轮：具有曲线轮廓或沟槽的构件，当它运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件获得预期的运动。

2、凸轮机构的组成：由凸轮、从动件、机架这三个基本构件所组成的一种高副机构。

二、凸轮机构的类型1.按照凸轮的形状分：空间凸轮机构：盘形凸轮：凸轮呈盘状，并且具有变化的向径。

它是凸轮最基本的形式，应用最广。

移动（楔形）凸轮：凸轮呈板状，它相对于机架作直线移动。

盘形凸轮转轴位于无穷远处。

空间凸轮机构：圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上。

2.按照从动件的形状分：（1）尖端从动件从动件尖端能与任意形状凸轮接触，使从动件实现任意运动规律。

结构简单，但尖端易磨损，适于低速、传力不大场合。

（2）曲面从动件：从动件端部做成曲面，不易磨损，使用广泛。

（3）滚子从动件：滑动摩擦变为滚动摩擦，传递较大动力。

（4）平底从动件优点：平底与凸轮之间易形成油膜，润滑状态稳定。

不计摩擦时，凸轮给从动件的力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，常用于高速。

缺点：凸轮轮廓必须全部是外凸的。

3.按照从动件的运动形式分：4.按照凸轮与从动件维持高副接触的方法分：（1）力封闭型凸轮机构：利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。

封闭方式简单，对从动件运动规律没有限制。

5、其它反凸轮机构：摆杆为主动件，凸轮为从动件。

应用实例：自动铣槽机应用反凸轮实现料斗翻转§3-2 凸轮机构的特点和功能一.凸轮机构的特点1、优点： (1)结构简单、紧凑，具有很少的活动构件，占据空间小。

(2)最大优点是对于任意要求的从动件运动规律都可以毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。

2、缺点：由于是高副接触，易磨损，因此多用于传力不大的场合。

二.功能1、实现无特定运动规律要求的工作行程应用实例：车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵2、实现有特定运动规律要求的工作行程应用实例：自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀3、实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程应用实例：船用柴油机中利用凸轮机构控制阀门的启闭4、实现复杂的运动轨迹应用实例：印刷机中利用凸轮机构适当组合实现吸纸吸头的复杂运动轨迹§3-3 从动件运动规律设计一.基础知识1、从动件运动规律：从动件的位移、速度、加速度及加速度变化率随时间或凸轮转角变化的规律。

第6章 凸轮机构1．教学目标（1）了解凸轮机构的分类及应用；（2）了解推杆常用运动规律的选择原则；（3）掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题；（4）能根据选定的凸轮类型和推杆运动规律设计凸轮的轮廓曲线。

2．教学重点和难点（1）推杆常用运动规律特点及选择原则；（2）盘形凸轮机构凸轮轮廓曲线的设计；（3）凸轮基圆半径与压力角及自锁的关系。

难点：“反转法原理”与压力角的概念。

3．讲授方法多媒体课件4．讲授时数8学时6.1 凸轮机构的应用及分类6.1.1凸轮机构的应用凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的一种高副机构。

其中凸轮是一个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。

从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。

在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构。

下面我们先看两个凸轮使用的实例。

图6.1所示为内燃机的配气凸轮机构，凸轮1作等速回转，其轮廓将迫使推杆2作往复摆动，从而使气门3开启和关闭（关闭时借助于弹簧4的作用来实现的），以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。

图6.2所示为自动机床中用来控制刀具进给运动的凸轮机构。

刀具的一个进给运动循环包括：1）刀具以较快的速度接近工件；2）刀具等速前进来切削工件；3）完成切削动作后，刀具快速退回；4）刀具复位后停留一段时间等待更换工件等动作。

然后重复上述运动循环。

这样一个复杂的运动规律是由一个作等速回转运动的圆柱凸轮通过摆动从动件来控制实现的。

其运动规律完全取决于凸轮凹槽曲线形状。

由上述例子可以看出，从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线决定的，只要凸轮轮廓设计得当，就可以使从动件实现任意给定的运动规律。

同时，凸轮机构的从动件是在凸轮控制下，按预定的运动规律运动的。

这种机构具有结构简单、运动可靠等优点。

但是，由于是高副机构接触应力较大，易于磨损，因此，多用于小载荷的控制或调节机构中。

6.1.2 凸轮机构的分类根据凸轮及从动件的形状和运动形式的不同，凸轮机构的分类方法有以下四种：1．按凸轮的形状分类（1）盘形凸轮：如图6.1所示，这种凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。

机械设计基础第五章凸轮机构学习教案教案内容：一、教学内容：本节课的教学内容选自机械设计基础第五章，主要涉及凸轮机构的相关知识。

教材的章节包括：凸轮机构的组成、分类、工作原理及其设计方法。

具体内容有：凸轮的形状、凸轮的运动规律、凸轮机构的压力角、基圆半径的计算、凸轮轮廓曲线的绘制等。

二、教学目标：1. 使学生了解凸轮机构的组成和分类，理解凸轮的工作原理。

2. 使学生掌握凸轮的运动规律，能够进行凸轮的设计和计算。

3. 培养学生的动手能力，学会绘制凸轮轮廓曲线。

三、教学难点与重点：重点：凸轮机构的组成、分类、工作原理及其设计方法。

难点：凸轮的运动规律的计算和凸轮轮廓曲线的绘制。

四、教具与学具准备：教具：黑板、粉笔、多媒体教学设备。

学具：教材、笔记本、尺子、圆规、橡皮擦。

五、教学过程：1. 实践情景引入：观察生活中常见的凸轮机构，如洗衣机脱水装置、汽车雨刷等，引导学生思考凸轮机构的作用和原理。

2. 知识讲解：讲解凸轮机构的组成、分类、工作原理及其设计方法。

3. 例题讲解：分析典型凸轮机构的设计案例，讲解凸轮的运动规律的计算和凸轮轮廓曲线的绘制。

4. 随堂练习：让学生动手绘制简单的凸轮轮廓曲线，巩固所学知识。

六、板书设计：凸轮机构1. 组成：凸轮、从动件、支撑件2. 分类：盘形凸轮、圆柱凸轮、球形凸轮3. 工作原理：凸轮的运动规律1. 线速度与角速度2. 加速度与减速度3. 压力角与基圆半径凸轮轮廓曲线的绘制七、作业设计：1. 题目：设计一个盘形凸轮，使其能够实现某个特定的动作。

答案：根据动作要求，计算凸轮的参数，绘制凸轮轮廓曲线。

2. 题目：计算一个给定参数的凸轮的运动规律。

答案：根据凸轮的参数，计算出线速度、角速度、加速度、减速度等运动规律。

八、课后反思及拓展延伸：本节课通过观察生活中的凸轮机构，让学生了解凸轮机构的作用和原理。

通过例题讲解和随堂练习，使学生掌握凸轮的设计方法和轮廓曲线的绘制。

在教学过程中，要注意引导学生思考，培养学生的动手能力。

机械基础凸轮机构教案第一章：凸轮机构概述教学目标：1. 了解凸轮机构的定义、分类和应用。

2. 掌握凸轮的形状、尺寸和运动特性的基本知识。

教学内容：1. 凸轮机构的定义和分类。

2. 凸轮的形状和尺寸。

3. 凸轮的运动特性和曲线。

4. 凸轮机构在实际应用中的例子。

教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。

2. 展示凸轮机构的实物模型或图片。

3. 分析凸轮的运动特性和曲线。

教学活动：1. 引入凸轮机构的定义和分类。

2. 展示凸轮的形状和尺寸的图片。

3. 分析凸轮的运动特性和曲线。

4. 举例说明凸轮机构在实际应用中的例子。

作业与练习：1. 复习凸轮机构的定义和分类。

2. 练习分析凸轮的形状和尺寸。

3. 练习分析凸轮的运动特性和曲线。

第二章：凸轮的设计与制造教学目标：1. 掌握凸轮的设计原则和方法。

2. 了解凸轮制造的工艺和设备。

教学内容：1. 凸轮的设计原则和方法。

2. 凸轮制造的工艺和设备。

教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。

2. 展示凸轮设计的实例。

3. 分析凸轮制造的工艺和设备。

教学活动：1. 介绍凸轮的设计原则和方法。

2. 展示凸轮设计的实例。

3. 分析凸轮制造的工艺和设备。

作业与练习：1. 复习凸轮的设计原则和方法。

2. 练习分析凸轮制造的工艺和设备。

第三章：凸轮机构的工作原理与分析教学目标：1. 掌握凸轮机构的工作原理。

2. 学会分析凸轮机构的运动特性和性能。

教学内容：1. 凸轮机构的工作原理。

2. 凸轮机构的运动特性和性能分析。

教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解。

2. 演示凸轮机构的运动。

3. 分析凸轮机构的运动特性和性能。

教学活动：1. 介绍凸轮机构的工作原理。

2. 演示凸轮机构的运动。

3. 分析凸轮机构的运动特性和性能。

作业与练习：1. 复习凸轮机构的工作原理。

2. 练习分析凸轮机构的运动特性和性能。

第四章：凸轮机构的应用与实例教学目标：1. 了解凸轮机构在实际应用中的例子。

2. 学会分析凸轮机构的优缺点和适用场合。