汽运教案9.docx

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汽运教案9

第9次课教学整体设计

课题

凸轮机构的应用和类型

授课时间

第周星期（月日）第节

课时

2学时

授课类型

理论课√实验课□实训课□习题课□讨论课□现场教学√其它：

教学资源

挂图□模型□实物□多媒体☑音像□报纸□其它：

绘图工具□

教学方法

讲授法√讨论法□启发式√案例教学法□现场教学法√

角色扮演法□项目教学法□情境教学法□其它：

教学目标（包括知识、技能、素质目标）

知识目标：

1、了解凸轮机构的应用和类型；

2、掌握凸轮机构的工作过程；

3、掌握从动件的运动规律；

4、了解从动件常用运动规律的选择；

5、了解盘形凸轮轮廓曲线的设计。

技能目标：

1、能够分析掌握凸轮机构的工作过程；

2、熟悉从动件的运动规律；

3、了解盘形凸轮轮廓曲线的设计。

素质目标：

1、了解机械设计的最新动态，树立正确的设计思想。

2、通过学生联想、思考；锻炼学生的逻辑思维和自学能力。

3、养成良好的学习习惯。

重点、难点：

教学重点：

从动件的运动规律。

教学难点：

盘形凸轮轮廓曲线的设计。

教学设计：

1、授课思路简述：

（围绕所选用教学方法分条编写授课步骤，要涵盖课前准备、课程导入、师生活动安排、任务训练、实践教学环节安排、教学效果检测等主要环节。

）

一、复习旧课

二、导入新课

采用案例来引出全文

三、讲授知识

四、师生活动安排

在教授课程的过程中进行设疑，学生通过分组讨论的形式进行总结并发言。

五、教师总结

六、布置作业

2、课堂训练内容安排：

找学生到前面分析凸轮机构。

3、课后作业与思考题：

（根据课程内容适当设计巩固性作业、项目式作业、预习性作业、推荐参考书及网站）

巩固性作业：

1、术语:

推程,回程,推程（回程）运动角,远（近）休止角,升程,基圆？

2、设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓。

已知凸轮作顺时针等速转动,从动件推程作匀加速匀减速运动,回程作简谐运动。

已知:

rmin=35mm,h=40mm,δt=120°,δh=120°,δs′=120°

预习性作业：

其他常用机构。

教学后记：

教学过程（教学设计实施步骤及时间分配）

步骤1：

复习巩固、检查课后搜集的资料（10分钟）

一、复习铰链四杆机构曲柄存在的条件；

二、复习平面四杆机构的主要特性；

三、检查预习情况

步骤2：

导入新课（5分钟）

本节课主要学习凸轮机构的应用和类型及凸轮机构的基本参数和从动件常用运动规律，通过学习掌握凸轮机构有关方面的知识，了解盘形凸轮轮廓曲线的设计方法。

步骤3-1：

讲授知识（30分钟）

第5章凸轮机构

5.1凸轮机构的应用和类型

作用：

将凸轮的运动（转动、摆动、往复直线）转变为从动件的运动（预定规律的间歇或连续的直线往复移动、摆动）。

一、特点和应用

凸轮：

外型按一定运动规则建立起来的构件，对从动件运动起着决定性作用。

优点:

可实现各种复杂的运动要求,结构简单、紧凑。

缺点：

点、线接触，易磨损，不适合高速重载。

适传递运动，不宜传递动力。

二、分类

2、按凸轮形状分：

盘形、圆柱凸轮（端面）移动。

3、按推杆形状分：

尖顶、滚子、平底从动件。

4、按推杆运动分：

直动（对心、偏置）、摆动

5、按保持接触方式分：

力封闭（重力、弹簧等）几何形状封闭（凹槽、等宽、）

注意：

设法使凸轮与从动件始终保持接触←重力、弹簧力、凸轮上的凹槽。

凸轮的轮廓线是按照从动件的运动规律来设计的→介绍常用的

5.2凸轮机构的基本参数和从动件常用运动规律

凸轮机构设计的基本任务是根据工作要求选定凸轮机构的形式、推杆运动规律、合理确定结构尺寸、设计轮廓曲线。

而根据工作要求选定推杆运动规律，是设计凸轮轮廓曲线的前提。

一、凸轮机构的工作过程

名词术语：

基圆、基圆半径、推程、推程运动角、远休程、远休程角、回程、回程运动角、

近休程、近休程角

运动规律：

推杆在推程或回程时，其位移S、速度V、和加速度a随时间t的变化规律。

S=S（t）V=V（t）a=a（t）

二、凸轮运动常用术语：

当凸轮继续回转时，从动件又重复上述升—停—降—停的运动循环。

上述过程可以用从动件的位移曲线图来描述。

从动件的位移线图：

以从动件的位移s为纵坐标，对应的凸轮转角为横坐标，将凸轮转角或时间与对应的从动件位移之间的函数关系用曲线表达出来的图形。

三、从动件的运动规律

→等速运动、等加速等减速、简谐运动、正弦加速度

2、等加速等减速

每一行程（推程或回程）的前半行程作等加速运动，后半行程作等减速运动

→a有有限值的突变→无速度突变，无刚性冲击→柔性冲击→中低速凸轮机构

3.简谐运动--又称--余弦加速度运动规律

分析:

点在圆周上作匀速运动,它在这个圆的直径上的投影所构成的运动。

凸轮作匀速运动,S按余弦规律变化→余弦加速度运动→对于升-停-降-停运动，在始点与终点有柔性冲击。

---适用中、低速。

当从动件作无停歇的升–降–升连续往复运动时，则得到连续的余弦曲线，柔性冲击被消除，这种情况下可用于高速场合

4．正弦加速度运动规律

正弦加速度运动规律其加速度运动曲线为正弦曲线，其运动规律运动线图如图3-11所示。

从动件按正弦加速度规律运动时，在全行程中无速度和加速度的突变，因此不产生冲击，适用于高速场合。

四、从动件常用运动规律的选择

以上介绍了从动件常用的运动规律，实际生产中还有更多的运动规律，如复杂多项式运动规律、摆线运动规律等，了解从动件的运动规律，便于在凸轮机构设计时，根据机器的工作要求进行合理选择。

在选择从动件的运动规律时，应主要从机器的工作要求、凸轮机构的运动性能、凸轮轮廓的易加工性三个方面考虑。

五、实例分析

实例一图4-33是钉鞋机中主要组成部件—凸轮组件，从图中可看出，当钉鞋机转动手轮，使得凸轮组件转动时，实际上是四个不同的凸轮同时在转动，两个是凹槽凸轮，两个是一般常见的盘形凸轮。

钉鞋机就是靠四个凸轮带动相对应的杆件运动来达到预定的运动要求，完成钉鞋机的工作。

步骤3-2讲授知识（30分钟）

5.3盘形凸轮轮廓曲线的设计

一、反转法原理

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。

依据此原理可以用几何作图的方法设计凸轮的轮廓曲线，例如：

尖顶凸轮绘制，滚子凸轮绘制。

1.尖顶对心直动从动件杆盘形凸轮:

2.滚子（对心直动）从动件:

3.平底（对心直动）从动件

二.设计凸轮注意事项

三、凸轮机构传力性能的校核

1、压力角与传力性能的关系

从动件的受力方向F与从动件运动方向之间所夹的锐角，称为凸轮机构的压力角。

研究凸轮机构的压力角有二个意义：

①压力角的大小表示了机构传力的难易程度；

②压力角的大小是机构产生自锁的重要原因。

α大--推程轮廓越陡峭--磨损加剧--自锁出现

2、压力角的许用值

工作行程：

直动从动件，许用压力角[α]＝30°～38°；

摆动从动件，许用压力角[α]＝40°～50°

空行程：

一般可取[α]＝70°～80°

3、压力角的校核

凸轮轮廓曲线上各点的压力角是不同的，凸轮轮廓越陡，压力角就越大，因为轮廓曲线上每一点的切线与法线的夹角越大。

如凸轮轮廓曲线就是基圆，那样压力角就等于零。

可用图4－24的方法对凸轮轮廓曲线的压力角进行检验。

如压力角超过许用值，可用图4-25、4-26的方法减小压力角。

直动平底从动件的凸轮机构，其压力角始终等于零（图4-27），故传力性能最好。

步骤４：

师生活动安排（5分钟）

找学生到前面分析凸轮机构。

步骤5：

教师总结（5分钟）

一、凸轮机构的应用和类型

二、凸轮机构的工作过程

三、凸轮运动常用术语：

四、从动件的运动规律

五、从动件常用运动规律的选择

六、盘形凸轮轮廓曲线的设计

步骤6：

布置作业（5分钟）

巩固性作业：

1、术语:

推程,回程,推程（回程）运动角,远（近）休止角,升程,基圆？

2、设计一尖顶对心直动从动件盘形凸轮轮廓。

已知凸轮作顺时针等速转动,从动件推程作匀加速匀减速运动,回程作简谐运动。

已知:

rmin=35mm,h=40mm,δt=120°,δh=120°,δs′=120°

预习性作业：

其他常用机构。

附：

板书设计

第5章凸轮机构

5.1凸轮机构的应用和类型

一.特点和应用

二、分类

5.2凸轮机构的基本参数和从动件常用运动规律

1、凸轮机构的工作过程

二、凸轮运动常用术语：

三、从动件的运动规律

四、从动件常用运动规律的选择

5.3盘形凸轮轮廓曲线的设计

一、反转法原理

二.设计凸轮注意事项

三、凸轮机构传力性能的校核