第5章 凸轮机构

5.1 凸轮机构的应用和分类

5.1.1 凸轮机构的应用

凸轮机构是机械中的一种常用机构，在精密机械特别是在自动控制装置和仪器中，凸轮机构的应用非常广泛。

图5-1为内燃机配气凸轮机构。凸轮1以等角速度回转，它的轮廓驱使从动件2（阀杆）按预期的运动规律启闭阀门。

图5-2为自动送料机构。当有凹槽的凸轮1转动时，通过槽中的滚子3，驱使从动件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。

1—凸轮；2—从动件

1—凸轮；2—从动件；3—滚子

从上述两例可知，凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮机构主要由凸轮、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。

5.1.2 凸轮机构的分类

凸轮机构种类繁多，通常根据凸轮与从动件的几何形状及其运动形式的不同来分类。

1.按凸轮的形状分

①盘形凸轮。凸轮是一个绕固定轴转动并具有变化半径的盘形零件，是凸轮的最基本形式，如图5-3（a）所示。

②移动凸轮。当盘形凸轮的回转中心趋于无穷远时，凸轮相对机架作直线运动，就变为移动凸轮，如图5-3（b）所示。

③圆柱凸轮。凸轮是圆柱体，可以看成是将移动凸轮卷成圆柱体而得到的，如图5-3（c）所示。

2.按从动件的形状分

①尖顶从动件，如图5-4（a）所示。该从动件的尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，故能实现任意预期的运动规律，但容易磨损，只适用于受力不大的低速凸轮机构。

②滚子从动件，如图5-4（b）所示。在从动件的尖顶处安装一个滚子，即成为滚子从动件。滚子与凸轮轮廓之间为滚动摩擦，耐磨损，可以承受较大载荷，因而应用较广。

③平底从动件，如图5-4（c）所示。从动件与凸轮轮廓表面接触的端面为一平面，不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终与平底相垂直，传动效率较高，且接触面间易于形成油膜，利于润滑，减少磨损，故常用于高速凸轮机构，但只适用于外凸的凸轮轮廓。

以上三种从动件既可用于直线往复移动，也可用于绕固定轴摆动的场合。为了使凸轮与从动件始终保持接触，可以利用重力、弹簧力或依靠凸轮上的凹槽来实现。

凸轮机构的优点为：只需设计适当的凸轮轮廓，便可使从动件得到所需的运动规律，并且结构简单、紧凑、设计方便。它的缺点是凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，易磨损，所以通常用于传力不大的控制机构。