4.2 凸轮机构
凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽与从动件接触，当凸轮运动（旋转或移动）时，推动从动件按任意给定的运动规律运动的机构。在和和机器中，特别是自动化机器中，为实现各种复杂的运动要求，常采用凸轮机构，其设计比较简便。只要将凸轮的轮廓曲线按照从动件的运动规律设计出来，从动件就能准确地实现预定的运动规律。
如图4－34（a）所示的绕线机构中，在轴1匀速运动时，通过2.3一对轮蜗杆啮合将转动传递给凸轮，凸轮推动排线杆5左右摆动，使线能沿轴1表面均匀缠绕。
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如图4－35（a）所示的内燃机配气机构中，当凸轮连续转动时，阀门杆就断续地作往复移动从而控制阀门的开闭。
如图4－35（b）所示靠模机构中，当刀架2左右移动时，在弹簧力作用下，滚子始终与靠模3的工作曲面接触，使刀尖按靠模曲线的形状运动，从而加工出和靠模曲线相同的工作轮廓。
如图4－36（a）所示为自动车床的横向进刀机构，凸轮槽通过滚子3推动扇形齿轮2摆动，扇形齿轮再推动齿条带动刀架移动。
4.2.1凸轮机构的特点与分类
1.凸轮机构的组成与特点
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从以上凸轮机构的实例可以看出，凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架构成，凸轮为主动件，从动件与凸轮组成高副，所以它属于高副机构。通过凸轮作匀速运动，而从动件则按预定的运动规律运动（移动或摆动），从动件的运动规律由凸轮曲线控制。
凸轮机构有其突出的特点：其机构紧凑、设计较方便，只要有适当的凸轮轮廓，就可以使从动件按任意预定的运动规律运动。因此，在自动机构中得到广泛的应用。但由于它是高副机构，凸轮与从动件为点或线接触，接触点压强高，较易磨损。故一般用于受力不大的控制和调节机构。另外，凸轮的轮廓曲线加工有一定的困难，然而随着数控技术的普及，这个问题也基本得到了解决。
2.凸轮的分类
凸轮的种类很多，分类方法也多，通常按以下三种方法分类：
按凸轮的形状来分：可分为盘形凸轮［如图4－39（a）］、圆柱凸轮［如图4－39（c）］、移动凸轮［如图4－39（b）］。工作时，盘形凸轮机构中的从动件在垂直于凸轮轴线的平面内运动，圆柱凸轮机构中的从动件在平行于凸轮轴线的平面内运动，移动凸轮作往复移动。
按从动件的运动方式来分：可分为移动从动件［如图4－37（a）］、滚子从动件［如图4－37（b）］、和平底从动件［如图4－37（c）］。
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尖顶从动件结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，从动件可实现复杂的运动规律。但尖顶易磨损，只适宜用于传力不大的低速凸轮机构中。
滚子从动件将尖顶改变成滚子，与凸轮间的摩擦小，不易磨损，因此应用最广泛。
平底从动件在高速工作时较易与凸轮间形成油膜而减少摩擦、磨损，但受平底形状限制，不能用于有凹形轮廓的凸轮机构。 4.3.2 从动件常用运动规律
凸轮机构从动件常用的运动规律有等速运动规律、等加速等减速运动规律、余弦加速度运动（也称间谐运动）规律等。
1.等速运动规律
凸轮以等角速度ω回转时，从动件的运动速度等于常数ν0（加速度α＝0），这种运动规律称为等速运动规律，其运动线图如图4－38所示。
由从动件运动线图可以看出，等速运动从动件在行程的始终末位置速度有突变，理论上该处加速度为无穷大，会产生极大的惯性力，导致机构产生强烈的刚性冲击。因此，这种运动规律只适合于低速、轻载的传动场合。
2.等加速等减速运动规律
凸轮以等角速ω回转时，从动件以等加速度α＝α0运动。通常在凸轮机构的推程（或回程）的前半程作等加速运动，后半程作等减速运动，且加速度和减速度绝对值相等，这样的从动件运动规律称为等加速等减速运动规律，其运动线如图4－39所示。
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从图4－39所示的运动线图可以看出，按等加速等减速运动规律运动的从动件在三个位置上有有限值的突变，使机构产生柔性冲击，因此，等加速等减速运动规律适用于中速轻载场合。
3.余弦加速度运动规律（也称简谐运动规律）
当一点在圆周上作匀速运动时，它在这个圆的直径上的投影所构成的运动，称为简谐运动，因为其α－δ线图是一条余弦曲线，如图4－40所示，故不为余弦加速度运动规律。
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