机械设计基础课程教案
授课时间第3 周第7节课次2
授课方式（请打2）理论课□
其他口
讨论课□实验课□ 习题课□课时安
排
2
授课题目:
第四章凸轮机构
主要教学方法教学方法：利用动画演示机构运动，工程应用案例展示其应用场合。
与手段教学手段：
本课次教学目的、要求：1. 了解凸轮机构的组成、特点、分类及应用
2.掌握从动件的常用运动规律；了解其冲击特性及应用
教学重点及难点：
重点：凸轮机构的从动件的常用运动规律。
难点：立体凸轮机构运动的实现
教学基本内容及过程
4.1 凸轮机构的应用和分类
4.1.1 凸轮机构的应用
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件，主要由凸轮、从动件和机架三个构件组成。凸轮通常作连续等速转动，从动件则按预定运动规律作间歇（或连续）直线往复移动或摆动。
请看下图所示的内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转,
杆）按预期的运动规律启闭阀门。
它的轮廓驱使从动件（阀
内燃机配气机构
送料机构
上图所示则是自动送料机构。当有凹槽的凸轮
1转动时，通过槽中的滚子
件2作往复移动。凸轮每转一周，从动件即从储料器中推出一个毛坯送到加工位置。 4.1.2
凸轮机构的分类
接下来学习凸轮机构的分类。 如果按凸轮的形状分，可以分为: ① 盘形凸轮：如下图（a ）所示。 ② 移动凸轮：如下图（b ）所示。 ③ 圆柱凸轮：如下图（c ）所示。
凸轮的类型
如果按从动件的形状分，可以分为: ① 尖顶从动件：如下图（a ）所示。 ② 滚子从动件：如下图（b ）所示。 ③ 平底从动件：如下图（c ）
所示。
3,驱使从动
从动件的类型
4.2 从动件的常用运动规律
从动件的常用运动规律有下面三种：
1.等速运动规律
2.等加速等减速运动规律
3.简谐运动规律
机械设计基础课程教案
授课时间第3 周第8节课次2
授课方式（请打2）理论课□
其他口
讨论课□实验课□ 习题课□课时安
排
2
授课题目：盘形凸轮轮廓的设计
主要教学方法教学方法：
与手段|教学手段：
本课次教学目的、要求：掌握反转法，能用图解法绘制凸轮轮廓线，能编程设计凸轮廓线。
教学重点及难点：着重讲清反转法”原理。
重点：着重讲清反转法"原理。
难点：着重讲清反转法"原理。
教学基本内容及过程
3.3 图解法设计盘形凸轮轮廓
凸轮轮廓的设计原理
按从动件的已知运动规律绘制凸轮轮廓的基本原理是反转法。根据相对运动原理，若将
上图所示的整个凸轮机构（凸轮、从动件、机架）加上一个与凸轮角速度大小相等、方向相反的公共角速度（一二），此时各构件之间的相对运动关系不变。这样，凸轮静止不动，而从
动件一方面随机架和导路一起以等角速度“儒”绕凸轮转动，另一方面又按已知运动规律
3.3.1 图解法原理
在导路中作往复移动（或摆动）。由于从动件的尖顶始终与凸轮轮廓保持接触，所以反转后从动件尖顶的运动轨迹就是凸轮轮廓。
凸轮机构的类型虽然有多种，但绘制凸轮轮廓的基本原理及方法是相同的，凸轮轮廓都
按反转法原理绘出。下面以常见的盘形凸轮为例，说明凸轮轮廓曲线的绘制方法。
432 尖顶直动从动件盘形凸轮轮廓的设计
我们来看一个例题
试设计此凸轮轮廓曲线。
解：设计步骤如下：
1.按一定比例尺甩=0.002 m/mm绘制从动件的位移线图（见下图（a））。
2.按同一比例尺用=%，以G为半径作基圆，基圆与导路的交点厅即为从动件尖顶的
起始位置。
3.等分位移线图的横坐标和基圆。根据反转法原理，按位移线图中横坐标的等分数，
从乃开始，沿的方向将基圆圆周分成相应的等分数，以射线… w，吗，…代表机构反转时各个相应位置的导路，各射线与基圆的交点为叫，珞，叫，…。
4.从位移线图量取朋理，虫卅，轡，…，得叽乞乞…。
5.以光滑曲线连接斷，陌，巧，…，即得凸轮的轮廓曲线（见下图（b））。
如果采用滚子从动件，由于滚子中心是从动件上的一个固定点，它的运动就是从动件的
运动。因此，首先把滚子中心看成是尖顶从动件的尖点，此时按尖顶从动件设计得到的轮廓线称为理论轮廓曲线。再以理论轮廓线上各点为圆心画一系列滚子圆，然后绘出此滚子圆的
包络线，它就是滚子从动件凸轮机构的实际轮廓线。但须注意，此时凸轮的基圆半径是指理论轮廓线上的最小半径（见下图（c））。
对心直动尖顶从动件盘形凸轮轮廓的设计
机械设计基础课程教案
本课次教学目的、要求：了解凸轮机构基本尺寸的确定
教学重点及难点：
重点：凸轮机构基本尺寸的确定难点：凸轮机构基本尺寸的确定
教学基本内容及过程
4.4 凸轮机构设计中应注意的问题
3.4.1 凸轮机构的压力角和自锁
压力角是决定凸轮机构能否正常工作的重要参数，确定凸轮机构尺寸时必须考虑对压力角的影响。
(J
ft +S
式中牛一一从动件的线速度; %――从动件在序处的位移。
当V吁时，如下图（c）所示，这时，「V 0，产生交叉的轮廓曲线，交叉部分在实际加工时将被切削掉，使这一部分运动规律无法实现，因此从动件的运动将会失真。
经过上述分析可以得到结论，为了使凸轮轮廓在任何位置既不变尖也不相交，滚子半径E必须小于外凸理论轮廓曲线的最小曲率半径小。另外，滚子半径匕必须小于基圆半径序。设计时应使斤满足以下经验公式
/啣“和F浪忆
滚子半径的选择
