第4章　凸輪機(jī)構(gòu)

教學(xué)目標(biāo)：

本章主要討論凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)及類(lèi)型；從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律；圖解法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓和解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓簡(jiǎn)介；滾子半徑、壓力角和基圓半徑之間的關(guān)系。

本章重點(diǎn)為：從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律、圖解法設(shè)計(jì)平面凸輪的輪廓。

通過(guò)本章的學(xué)習(xí)，要求學(xué)會(huì)按給定的從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律用圖解法設(shè)計(jì)平面凸輪的輪廓；熟悉從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律、了解用解析法設(shè)計(jì)平面凸輪輪廓的方法、滾子半徑、壓力角和基圓半徑之間的關(guān)系。

教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：

◆　凸輪機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)

◆　凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律

◆　圖解法設(shè)計(jì)凸輪輪廓曲線

案例導(dǎo)入：

在本書(shū)第1章中，曾討論過(guò)圖1.1所示的空氣壓縮機(jī)工作原理。在該空氣壓縮機(jī)中，進(jìn)氣彈簧和排氣彈簧控制著進(jìn)、排氣閥門(mén)，使兩個(gè)閥門(mén)按預(yù)定規(guī)律打開(kāi)和關(guān)閉，從而完成進(jìn)氣和排氣任務(wù)。在內(nèi)燃機(jī)的工作過(guò)程中，進(jìn)、排氣閥門(mén)的開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻對(duì)內(nèi)燃機(jī)能否正常工作，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和可燃?xì)怏w的充分燃燒至關(guān)重要。

圖4.1所示為四沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的配氣機(jī)構(gòu)。當(dāng)具有某種輪廓曲線的凸輪1連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪帶動(dòng)從動(dòng)件擺桿2擺動(dòng)，在擺桿2和彈簧的作用下，氣閥桿3相對(duì)于機(jī)架4作往復(fù)直線移動(dòng)，從而控制進(jìn)氣閥和排氣閥按一定的規(guī)律開(kāi)啟或關(guān)閉，使可燃?xì)怏w進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸或廢氣排出氣缸，從而使內(nèi)燃機(jī)正常工作。

從該實(shí)例可以看出，進(jìn)氣閥和排氣閥的運(yùn)動(dòng)規(guī)律主要取決于凸輪輪廓曲線的形狀。所以設(shè)計(jì)凸輪的主要任務(wù)之一就是根據(jù)凸輪的工作要求，確定凸輪的輪廓曲線形狀。也就是要根據(jù)凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件在一些特殊點(diǎn)位置的時(shí)刻、（角）位移以及從動(dòng)件在相鄰兩個(gè)特殊點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，設(shè)計(jì)出凸輪的輪廓。

從另外角度上看，凸輪是一種信息載體，凸輪輪廓是信息的一種表現(xiàn)形式，這種信息的輸出是通過(guò)凸輪機(jī)構(gòu)的從動(dòng)件實(shí)現(xiàn)的。

在第1章中曾介紹，一臺(tái)完整的機(jī)器可以分為機(jī)器本體和控制裝置兩大主要部分；控制裝置又分為機(jī)械控制裝置、電子控制裝置和機(jī)電混合控制裝置；機(jī)器本體又分為動(dòng)力裝置、傳動(dòng)裝置和執(zhí)行裝置。而凸輪機(jī)構(gòu)可以用于機(jī)械控制裝置（如本例配氣裝置中的凸輪機(jī)構(gòu)）和機(jī)器本體執(zhí)行裝置，圖4.2所示為自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)床中的自動(dòng)進(jìn)刀機(jī)構(gòu)。

凸輪機(jī)構(gòu)作為機(jī)械設(shè)備中的常用機(jī)構(gòu)已經(jīng)使用了很長(zhǎng)時(shí)期，其設(shè)計(jì)和制造技術(shù)已經(jīng)很成熟。如今隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多過(guò)去由凸輪機(jī)構(gòu)承擔(dān)的角色逐漸被數(shù)控技術(shù)所取代，但由于凸輪機(jī)構(gòu)工作可靠的特點(diǎn)，在一些場(chǎng)合（如：內(nèi)燃機(jī)中的配氣機(jī)構(gòu)）至今仍然扮演著不可替代的角色。

本章主要介紹凸輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型及應(yīng)用，凸輪機(jī)構(gòu)從動(dòng)件的常用運(yùn)動(dòng)規(guī)律和設(shè)計(jì)凸輪輪廓的方法及注意事項(xiàng)。