4.1　凸輪機(jī)構(gòu)的組成及特點

在設(shè)計機(jī)械時，常要求其中某些從動件的位移、速度、加速度按照預(yù)定的規(guī)律變化。這種要求雖然可用連桿機(jī)構(gòu)實現(xiàn)，但它一般難以精確地滿足要求，且設(shè)計方法也較繁復(fù)，故在這種情況下，特別是當(dāng)從動件需按復(fù)雜的運動規(guī)律運動時，通常采用凸輪機(jī)構(gòu)。

4.1.1　凸輪機(jī)構(gòu)的組成

凸輪機(jī)構(gòu)是使從動件作預(yù)期規(guī)律運動的高副機(jī)構(gòu)，主要由凸輪、從動件和機(jī)架三個基本構(gòu)件組成。其中凸輪是一個具有曲線輪廓的構(gòu)件，通常作連續(xù)的等速轉(zhuǎn)動、擺動或移動，從動件在凸輪輪廓的控制下，按預(yù)定的運動規(guī)律作往復(fù)移動或擺動。

為了實現(xiàn)各種復(fù)雜的運動要求，凸輪機(jī)構(gòu)常用作控制機(jī)構(gòu)，特別是在自動化機(jī)械中應(yīng)用較為廣泛。

圖4.1所示為內(nèi)燃機(jī)配氣凸輪機(jī)構(gòu)，當(dāng)凸輪1（主動件）作勻速轉(zhuǎn)動時，其輪廓將驅(qū)使擺桿2（從動件）作往復(fù)移動，使其按預(yù)定的運動規(guī)律開啟或關(guān)閉（關(guān)閉靠彈簧的作用），以控制燃?xì)舛〞r進(jìn)入氣缸或廢氣定時排出。

圖4.2所示為一自動車床的自動進(jìn)刀凸輪機(jī)構(gòu)。當(dāng)具有凹槽的圓柱凸輪勻速轉(zhuǎn)動時，其輪廓驅(qū)使從動件2繞軸O按一定規(guī)律往復(fù)擺動，再通過扇形齒輪與齒條的嚙合運動使刀架往復(fù)運動。

由以上兩個實例可見，凸輪機(jī)構(gòu)的最大優(yōu)點是：只要設(shè)計出適當(dāng)?shù)耐馆嗇喞涂梢允箯膭蛹玫筋A(yù)期的運動規(guī)律，并且結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易于設(shè)計。但由于凸輪輪廓與從動件之間為高副接觸，接觸應(yīng)力較大，易于磨損，因此凸輪機(jī)構(gòu)多用于傳遞動力不大的場合。

4.1.2　凸輪機(jī)構(gòu)的特點

與其他機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)具有以下特點：

（1）易實現(xiàn)給定的運動　與連桿機(jī)構(gòu)相比，凸輪機(jī)構(gòu)容易實現(xiàn)給定的運動，特別對于要求從動件較為精確的實現(xiàn)復(fù)雜運動規(guī)律的場合，凸輪機(jī)構(gòu)是機(jī)器中最優(yōu)先考慮采用的機(jī)構(gòu)。在機(jī)械工程設(shè)計中，雖然也可利用連桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)某些從動件的位置、位移、速度和加速度規(guī)律，但難以較為準(zhǔn)確地實現(xiàn)設(shè)計要求，且連桿機(jī)構(gòu)設(shè)計方法也比較復(fù)雜。

（2）工作可靠　在長期作周期性循環(huán)運動的場合，凸輪機(jī)構(gòu)具有其他機(jī)構(gòu)和電子控制方式所不能達(dá)到的高可靠性。

（3）設(shè)計和加工簡單　傳統(tǒng)的設(shè)計和加工凸輪的方法已經(jīng)被現(xiàn)代的CAD/CAM技術(shù)逐漸替代，CAD/CAM技術(shù)為設(shè)計和加工凸輪提供了高效方便的手段。

（4）承載能力較小　由于理論上凸輪輪廓與從動件之間為點接觸或線接觸，故壓強(qiáng)較大，所以潤滑不良時容易磨損，所以凸輪機(jī)構(gòu)多用于要求精確實現(xiàn)比較復(fù)雜的運動規(guī)律且傳力不大的場合。