凸轮机构是由凸轮、从动件和机架三部分组成的高副机构。凸轮具有曲线轮廓或凹槽，通常作为主动件，作连续的等速转动、摆动或移动。被凸轮直接推动的构件称为从动件（或称推杆）。从动件的运动规律取决于凸轮轮廓的形状，通过设计凸轮轮廓线，即可使从动件按预定的运动规律作往复直线移动或往复摆动。
1.凸轮机构的应用
在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用了凸轮机构。
图4－1所示为内燃机的配气凸轮机构，凸轮1作等速回转，通过其轮廓向径的变化迫使推杆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），以控制可燃物质在适当的时间进入气缸或排出废气。
图4－1 内燃机配气机构
1—凸轮；2—推杆；3—气门；4—弹簧
图4－2 靠模车削机构
1—工件；2—拖板；3—刀架；4—靠模板
图4－2所示为靠模车削机构，工件1作回转运动，当拖板2纵向移动时，刀架3在靠模板4（凸轮）曲线轮廓的推动下作横向移动，从而切削出与靠模板曲线形状一致的工件。
图4－3 圆柱凸轮机构
1—圆柱凸轮；2—从动件
图4－3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刀具等速前进以切削工件；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从动件的控制来实现的。当圆柱凸轮1作等速转动时，其凹槽的侧面通过嵌于凹槽中的滚子迫使从动件2绕O点作往复摆动，从而控制刀架的进刀和退刀运动。进刀和推刀的运动规律决定于凹槽曲线的形状。
2.凸轮机构的分类
凸轮机构的种类很多，通常按凸轮和从动件的形状及运动形式来分类。
1）按凸轮的形状分类
（1）盘形凸轮机构 如图4－1所示，盘形凸轮是一个具有变化向径的盘形构件，当它绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。
（2）移动凸轮机构 如图4－2所示，当盘状凸轮的径向尺寸为无穷大时，则凸轮相当于作直线移动，称为移动凸轮。当移动凸轮作直线往复运动时，将推动推杆在同一平面内作上下往复运动。有时，也可以将凸轮固定，而使推杆相对于凸轮移动（如仿型车削机构）。
（3）圆柱凸轮机构 如图4－3所示，圆柱凸轮是在圆柱端面上做出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽而形成的，也可以看成是将移动凸轮卷绕在圆柱上形成的。当其转动时，可使从动件在与圆柱凸轮轴线平行的平面内运动。
前两类凸轮机构因其凸轮运动平面与从动件运动平面平行，属于平面凸轮机构；圆柱凸轮机构因其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。本项目仅讨论平面凸轮机构。
2）按从动件的形状分类
根据从动件与凸轮接触处结构形式的不同，凸轮机构可分为三类。
（1）尖顶从动件凸轮机构 尖顶从动件（见图4－4a、d）的端部为尖顶，能与任意复杂的凸轮轮廓线保持接触，可以实现复杂的运动规律，结构简单。但由于凸轮与从动件之间为点接触，接触应力大，尖顶易磨损，只用于低速、轻载的场合，如用于仪表等机构。
（2）滚子从动件凸轮机构 在从动件端部装一滚子，即成为滚子从动件（见图4－4b、e）。滚子与凸轮之间为滚动摩擦，磨损较小，并且可承受较大的载荷，因而应用较广泛。
（3）平底推杆从动件凸轮机构 平底从动件（见图4－4c、f）在从动件端部固定有一平板，这种从动件与凸轮轮廓的接触面为一平面。这种从动件的优点是：平底与凸轮之间易于形成油膜，利于润滑，适于高速运行，而且凸轮驱动从动件的力始终垂直于从动件的底面，受力平稳，传动效率高。其缺点是不能与具有内凹轮廓的凸轮配对使用，也不能与移动凸轮和圆柱凸轮配对使用。
图4－4 从动件的类型
3）按推杆运动形式分类
（1）直动从动件凸轮机构 直动从动件（见图4－4a、b、c）相对于机架作往复直线运动。若直动从动件的轴线通过凸轮的回转中心，称之为对心直动从动件，若不通过则称之为偏置直动从动件。从动件的中心线偏离凸轮转动中心的距离即为偏距e。
（2）摆动从动件凸轮机构 作往复摆动的从动件称为摆动从动件（见图4－4d、e、f）。
4）按凸轮与从动件保持高副接触的方法分类
维持运动副中两个构件之间接触的方式称为锁合。凸轮与从动件之间的锁合方式分为力锁合和几何锁合。
（1）力锁合凸轮机构 在这类凸轮机构中，主要利用重力（见图4－5a）、弹簧力（见图4－5b、c）或其他外力使从动件与凸轮始终保持接触，如前述气门凸轮机构。
（2）几何锁合凸轮机构 几何锁合也称为形锁合，在这类凸轮机构中，依靠凸轮和从动件推杆的特殊几何形状来保持两者的接触，如沟槽凸轮（见图4－5d）、等径及等宽凸轮（见图4－5e）、共轭凸轮（见图4－5f）机构等均采用了几何锁合方式。
图4－5 凸轮锁合形式
将不同类型的凸轮和推杆组合起来，可以得到各种不同的凸轮机构。设计时，可根据工作要求和使用场合的不同加以选择。
3.凸轮机构的特点
与其他机构相比，凸轮机构具有以下特点。
（1）优点：结构简单、紧凑，设计方便，工作可靠，只需设计适当的凸轮轮廓，便可实现从动件所需的运动规律。
（2）缺点：凸轮与从动件间为点、线接触，压强大，易磨损，只适用于传力不大的控制机构或调解机构中。
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