任务描述

在实际生产中，很多时候要求机构实现某种特殊的或者复杂的运动规律。由于凸轮机构能很好地实现这些要求，且凸轮机构自身结构简单、紧凑，因此它广泛应用于自动化机械中，如自动机床、纺织机械、包装机械等。本任务主要介绍凸轮机构的组成、分类及应用，认识其他常用机构。

相关知识

一、凸轮机构的组成及特点

（一）凸轮机构的组成

凸轮机构是由凸轮、从动件和起支撑作用的机架3个基本构件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，通常做连续的等速转动、摆动或移动，一般是主动件。在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律做往复移动或摆动的是从动件。

如图4-35所示为内燃机的配气凸轮机构，凸轮做等速回转，其轮廓将迫使推杆做往复摆动，从而使气门开启和关闭，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。

图4-35　内燃机配气机构

（二）凸轮机构的特点

凸轮机构的优点：结构简单、紧凑、设计方便，可实现从动件任意预期的运动规律，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。

凸轮机构的缺点：（1）凸轮与从动件是点接触或线接触（高副），易磨损，只适宜在传力不大的场合；（2）凸轮轮廓复杂，精度要求高，加工困难；（3）从动件的行程不能过大，否则会使凸轮尺寸过大，使得整个机构变得笨重。

二、凸轮机构的分类

（一）按凸轮的形状分类

1.盘形凸轮

盘形凸轮是凸轮的最基本形式。这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化半径的盘形零件［见图4-36（a）］。

2.移动凸轮

当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架做直线运动，这种凸轮称为移动凸轮［见图4-36（b）］。

3.圆柱凸轮

将移动凸轮卷成圆柱体，即成为圆柱凸轮［见图4-36（c）］。

图4-36　按凸轮形状分类

凸轮机构中，盘形凸轮和移动凸轮与从动件之间的相对运动为平面运动，属于平面凸轮机构。圆柱凸轮与从动件之间的相对运动为空间运动，属于空间凸轮。

（二）按从动件的形状分类(www.daowen.com)

1.尖端从动件

这种从动件结构最简单，尖顶能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，以实现从动件的任意运动规律［见图4-37（a）］。但因尖顶易磨损，仅适用于作用力很小的低速凸轮机构。

2.滚子从动件

从动件的一端装有可自由转动的滚子，滚子与凸轮之间为滚动摩擦，磨损小，可以承受较大的载荷，因此，应用最普遍［见图4-37（b）］。

3.平底从动件

从动件的一端为一平面，直接与凸轮轮廓相接触［见图4-37（c）］。若不考虑摩擦，凸轮对从动件的作用力始终垂直于端平面，传动效率高，且接触面间容易形成油膜，利于润滑，故常用于高速凸轮机构。它的缺点是不能用于凸轮轮廓有凹曲线的凸轮机构中。

图4-37　按从动件的形状分类

（三）按从动件的运动形式分类

1.移动从动件

从动件相对机架做往复直线运动，如图4-36（a）、（c）所示。

2.偏移放置

即不对心放置的移动从动件，相对机架做往复直线运动。

3.摆动从动件

从动件相对机架做往复摆动，如图4-36（b）所示。

三、了解凸轮机构的应用

凸轮机构应用范围非常广，前面已经对内燃机的配气机构做了讲解，下面介绍凸轮在机械加工方面的两种应用。

（一）自动车床走刀机构

如图4-38为自动车床走刀机构。当带有凹槽的圆柱形凸轮转动时，依靠凸轮的轮廓可使得从动杆进行往复摆动。因为从动杆上装有扇形齿轮，扇形齿轮与刀架上的齿轮啮合从而实现刀架的进刀和退刀。

图4-38　自动车床走刀机构

（二）靠模车削机构

如图4-39所示为靠模车削机构。移动凸轮（即靠模板），通过从动件（刀架）带动刀具运动，从而完成轮廓曲线与凸轮轮廓相同工件的加工。

图4-39　靠模车削机构