1
凸轮机构的原理及应用
 
微课
凸轮机构的原理及应用

凸轮机构是由凸轮、推杆（从动件）和机架三个构件组成的一种常用的高副机构，凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。凸轮机构运动时，通过高副接触可以使从动件获得连续或不连续的任意预期往复运动。

测一测
 

一、凸轮机构的特点及应用

（一）凸轮机构的优点

只要正确设计出凸轮轮廓曲线，就可以使推杆实现任意预期的运动规律，而且结构简单、紧凑、设计方便，因此，凸轮机构在自动机床、轻工机械、纺织机械、食品机械、包装机械和机电一体化产品中得到广泛应用。

（二）凸轮机构的缺点

由于凸轮与从动件为点或线接触，是高副机构，易于磨损，因此仅适用于传递动力不大的场合；凸轮轮廓较复杂，加工较困难；从动件的行程受限制，不能过大，否则会使凸轮变得笨重。
在各种机器中，为了实现各种复杂的运动要求，广泛地使用着凸轮机构。下面介绍凸轮机构的应用实例。
内燃机的配气凸轮机构
绕线机的凸轮机构
冲床装卸料凸轮机构
自动送料机机构

二、凸轮机构的分类

凸轮机构的类型很多，通常按凸轮和推杆的端部形状及其运动形式的不同来进行分类。

（一）按凸轮的形状分类

1．盘形凸轮机构

它是凸轮的最基本形式，也称为平板凸轮，是一个具有变化向径的盘形构件绕固定轴线回转，可推动从动件在垂直于凸轮轴的平面内运动。
盘形凸轮

2．移动凸轮机构

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，如下图所示，凸轮作往复直线移动时，将推动推杆在同一平面内作左右的往复运动。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）。

移动凸轮机构

3．圆柱凸轮机构

这种凸轮是一个在圆柱面上开有曲线凹槽，或是在圆柱端面上做出曲线轮廓的构件，它可看作是将移动凸轮卷于圆柱体上形成的。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。

圆柱凸轮

由于前两类凸轮运动平面与从动件运动平面平行，故称平面凸轮机构，后一种则称为空间凸轮机构。

（二）按凸轮与从动件维持高副接触（锁合）的方式分类

1．力锁合方式

为了使凸轮与从动件始终保持接触，可利用重力、弹簧力或其他外力，如动画：内燃机配气机构所示。

内燃机配气机构

2．几何锁合方式

依靠凸轮和从动件的特殊几何形状而始终维持接触。如凸轮上的凹槽等，如动画：几何锁闭方式所示。

几何锁合方式

（三）按从动件端部的形式分类

1．尖底从动件

这种推杆的构造最简单，而且尖顶能与较复杂形状的凸轮轮廓相接触，从而能实现较复杂的运动，但因尖底易于磨损，故只适用于作用力不大和速度较低的场合（如用于仪表等机构中）。
尖底从动件

2．滚子从动件

在从动件前端安装一个滚子，即滚子从动件。滚子和凸轮轮廓之间为滚动摩擦，耐磨损，可以承受较大载荷，是最常用的一种形式。

滚子从动件

3．平底从动件

从动件一端做成平底（即平面），平底推杆的优点是当不考虑摩擦时，凸轮与从动件之间的作用力始终与从动件的平底相垂直，传动效率较高，且接触面易于形成油膜，利于润滑，常用于高速凸轮机构。但由于从动件为一平底，故不适用于带有内凹轮廓的凸轮机构，也不能与移动凸轮和圆柱凸轮配对使用。

平底从动件
想一想
 
练一练