5．凸轮机构基本参数的确定
6．1凸轮机构的应用和分类
1．凸轮机构的应用
凸轮机构是由具有曲线轮廓或凹槽的构件，通过高副接触带动从动件实现预期运动规律的一种高副机构。它广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中。在设计机械时，当需要其从动件必须准确地实现某种预期的运动规律时，常采用凸轮机构。
当凸轮运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，可使从动件获得预期的运动。凸轮机构是由凸轮、从动件和机架这三个基本构件所组成的一种高副机构。
2．凸轮机构的分类
工程实际中所使用的凸轮机构型式多种多样，常用的分类方法有以下几种： a.按照凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮
这种凸轮是一个绕固定轴转动并且具有变化向径的盘形零件，当其绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直于凸轮转轴的平面内运动。它是凸轮的最基本型式，结构简单，应用最广。 （2）移动凸轮
当盘形凸轮的转轴位于无穷远处时，就演化成了移动凸轮（或楔形凸轮）。凸轮呈板状，它相对于机架作直线移动。
在以上两种凸轮机构中，凸轮与从动件之间的相对运动均为平面运动，故又统称为平面凸轮机构。 （3）圆柱凸轮
如果将移动凸轮卷成圆柱体即演化成圆柱凸轮。在这种凸轮机构中凸轮与从动件之间的相对运动是空间运动，故属于空间凸轮机构。
移动凸轮 圆柱凸轮
b)按照从动件的形状分类 名称 图形
说明 从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接 尖 端 从 动 件 触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件 结构最简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低 和传力不大的场合。 曲 面 从 动 件 为了克服尖端从动件的缺点，可以把从动件的端 部做成曲面，称为曲面从动件。这种结构形式的从动 件在生产中应用较多。 为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮， 滚 子 从 动 件 把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因 此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形 式的从动件应用很广。 从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成 油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从 动件的作用力始终垂直于从动件的平底， 受力平稳， 传动效率高，常用于高速场合。缺点是与之配合的 凸轮轮廓必须全部为外凸形状。
c)按照从动件的运动形式分类
按照从动件的运动形式分为移动从动件和摆动从动件凸轮机构。移动从动件凸轮机构又可根据其从动件轴线与凸轮回转轴心的相对位置分成 对心和偏置两种。
平 底 从 动 件 d)按照凸轮与从动件维持高副接触的方法
（1）力封闭型凸轮机构
所谓力封闭型，是指利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。
（2）形封闭型凸轮机构 所谓形封闭型，是指利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。
以上介绍了凸轮机构的几种分类方法。将不同类型的凸轮和从动件组合起来，就可以得到各种不同形式的凸轮机构。设计时，可根据工作要求和使用场合的不同加以选择。
6．2从动件的运动规律
设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮廓线。以尖端移动从动件盘形凸轮机构为例，说明从动件的运动规律与凸轮廓线之间的相互关系。
从动件的运动规律：指从动件的位移 s、速度 v、加速度 a 及加速度的变化率j随时间 t 和凸轮转角?变化的规律。
从动件的运动线图：从动件的s、v、a、j 随时间 t 或凸轮转角 ? 变化的曲线。 常用运动规律：在工程实际中经常用到的运动规律，它们具有不同的运动和动力特性。
●基本概念： 涉及概念 定义 基圆 以凸轮轮廓的最小向径rb为半径作的圆。 基圆半径 即为最小向径rb。 推程 从动件远离凸轮轴心的运动。 升距 从动件上升的最大距离，用h表示。 推程运动角 与推程对应的凸轮转角。 停歇 从动件处于静止不动的那段时间。 回程 从动件朝着凸轮轴心运动的那段行程。 回程运动角 与回程对应的凸轮转角。 ●几种常用运动规律的运动线图和特点
名称 运动线图 特点及应用 等 速 运 动 规 律 从动件速度为常量，故称为等速运动规律，由于其位移曲线为一条斜率为常数的斜直线，故又称直线运动规律。 特点：速度曲线不连续，从动件运动起始和终止位置速度有突变，会产生刚性冲击。 适用场合：低速轻载。 等 加 速 等 减 速 运 动 规 律 从动件在推程或回程的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，通常加速度和减速度绝对值相等。由于其位移曲线为两段在O点光滑相连的反向抛物线，故又称为抛物线运动规律。 特点：速度曲线连续，不会产生刚性冲击；因加速度曲线在运动的起始、中间和终止位置有突变，会产生柔性冲击。 适用场合：中速轻载。 当质点在圆周上作匀速运动时，其在该圆直径上的投影所构成的运动称为简谐运动，由于其加速度曲线为余弦曲线，故又称为余弦加速度运动规律。 特点：速度曲线连续，故不会产生刚性冲击，但在运动的起始和终止位置加速度曲线不连续，故会产生柔性冲击。 适用场合：中速中载。当从动件作无停歇的升--降--升连续停歇运动时，加速度曲线变成连续曲线，可用于高速场合。 简 谐 运 动 规 律 摆 线 运 动 规 律 当滚圆沿纵坐标轴作匀速纯滚动时，圆周上一点的轨迹为一摆线。此时该点在纵坐标轴上的投影随时间变化的规律称摆线运动规律，由于其加速度曲线为正弦曲线，故又称为正弦加速度运动规律。 特点：速度曲线和加速度曲线均连续无突变，故既无刚性冲击也无柔性冲击。 适用场合：高速轻载。 3－4－5 次 多 项 式 运 动 规 律 其位移方程式中多项式剩余项的次数为3、4、5，故称3－4－5次多项式运动规律。也称五次多项式运动规律。 特点：速度曲线和加速度曲线均连续无突变，故既无刚性冲击也无柔性冲击。 适用场合：高速中载。 6．3凸轮轮廓设计的图解法 凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动，为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线，可采用反转法。下面以图示的对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例来说明其原理。
真实运动 反转过程