第三章 凸轮机构
§3.1 凸轮机构的应用和分类一．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。如图所示为以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，以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。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。二、凸轮分类1 ．按凸轮的形状分类（ 1 ）盘形凸轮：如上图所示，这种凸轮是一个具有变化向径盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面内运动。（ 2 ）移动凸轮：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，称作移动凸轮。（ 3 ）圆柱凸轮：这种凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽。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。2 ．按从动件的形状分类 可分为三类：（1）尖顶从动件：这种从动件结构简单，但尖顶易于磨损（接触应力很高），故只适用于传力不大的低速凸轮机构中。（2）滚子从动件：由于滚子与凸轮间为滚动摩擦，所以不易磨损，可以实现较大动力的传递，应用最为广泛。（3）平底从动件：这种从动件与凸轮间的作用力方向不变，受力平稳。而且在高速情况下，凸轮与平底间易形成油膜而减小摩擦与磨损。其缺点是：不能与具有内凹轮廓的凸轮配对使用；而且，也不能与移动凸轮和圆柱凸轮配对使用。此外，按维持高副接触分（锁合）； 1）力锁合→弹簧力、重力2）几何锁合：等径凸轮；等宽凸轮三、凸轮机构的特点 ：优点：结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。缺点：1）点、线接触易磨损；2）凸轮轮廓加工困难；3）行程不大。§3.2 凸轮从动件的运动规律凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律基圆 —— 凸轮理论轮廓曲线最小矢径所作的圆。行程 —— 从动件由最低点到最高点的位移 h （ 式摆角）推程运动角 —— 从动件由最低运行到最高位置，凸轮所转过的角。回程运动角 —— 高 —— 低凸轮转过的转角。远休止角 —— 从动件到达最高位置停留过程中凸轮所转过的角。近休止角 —— 从动件在最低位置停留过程中所转过的角。从动件位移线图 —— 从动件位移 S 与凸轮转角（或时间 t ） 之间的对应关系曲线一、 等速运动规律从动件开始和最大行程加速度有突变则有很大的冲击。这种冲击称刚性冲击。实质材料有弹性变形不可能达到，但仍然有强烈的冲击。只适用于低速轻载。第三章 凸轮机构§3.1 凸轮机构的应用和分类一．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，
《
机械设计教程－三、平面连杆机构》(
https://www.unjs.com)。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。如图所示为以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，以控制可燃物质进入气缸或废气的排出。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。二、凸轮分类1 ．按凸轮的形状分类（ 1 ）盘形凸轮：如上图所示，这种凸轮是一个具有变化向径盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平面内运动。（ 2 ）移动凸轮：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，称作移动凸轮。（ 3 ）圆柱凸轮：这种凸轮是在圆柱端面上作出曲线轮廓或在圆柱面上开出曲线凹槽。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。2 ．按从动件的形状分类 可分为三类：（1）尖顶从动件：这种从动件结构简单，但尖顶易于磨损（接触应力很高），故只适用于传力不大的低速凸轮机构中。（2）滚子从动件：由于滚子与凸轮间为滚动摩擦，所以不易磨损，可以实现较大动力的传递，应用最为广泛。（3）平底从动件：这种从动件与凸轮间的作用力方向不变，受力平稳。而且在高速情况下，凸轮与平底间易形成油膜而减小摩擦与磨损。其缺点是：不能与具有内凹轮廓的凸轮配对使用；而且，也不能与移动凸轮和圆柱凸轮配对使用。此外，按维持高副接触分（锁合）； 1）力锁合→弹簧力、重力2）几何锁合：等径凸轮；等宽凸轮三、凸轮机构的特点 ：优点：结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻工机械、印刷机械、机电一体化装配中大量应用。缺点：1）点、线接触易磨损；2）凸轮轮廓加工困难；3）行程不大。§3.2 凸轮从动件的运动规律凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律基圆 —— 凸轮理论轮廓曲线最小矢径所作的圆。行程 —— 从动件由最低点到最高点的位移 h （ 式摆角）推程运动角 —— 从动件由最低运行到最高位置，凸轮所转过的角。回程运动角 —— 高 —— 低凸轮转过的转角。远休止角 —— 从动件到达最高位置停留过程中凸轮所转过的角。近休止角 —— 从动件在最低位置停留过程中所转过的角。从动件位移线图 —— 从动件位移 S 与凸轮转角（或时间 t ） 之间的对应关系曲线一、 等速运动规律从动件开始和最大行程加速度有突变则有很大的冲击。这种冲击称刚性冲击。实质材料有弹性变形不可能达到，但仍然有强烈的冲击。只适用于低速轻载。二、 等加速度、等减速度加速度有有限突变，柔性冲击，适用于中等速度轻载 。三、余弦加速当推杆作停、升、停型运动时，推杆在 O 、 A 两点位置加速度有突变也有柔性冲击产生。但对降、升、降型运动规律，则无冲击出现 。§3.3 凸轮轮廓曲线设计设想给整个凸轮机构加上一个公共角速度，使其绕凸轮轴心。