第三章 凸輪機構
§3.1 凸輪機構的應用和分類
一．凸輪機構的應用
凸輪機構是由凸輪、從動件、機架以及附屬裝置組成的一種高副機構。其中凸輪是一個具有曲線輪廓的構件，通常作連續的等速轉動、擺動或移動。從動件在凸輪輪廓的控制下，按預定的運動規律作往複移動或擺動。
如圖所示為以內燃機的配氣凸輪機構，凸輪 1 作等速迴轉，其輪廓將迫使推桿 2 作往
復擺動，從而使氣門 3 開啟和關閉，以控制可燃物質進入氣缸或廢氣的排出。
由上述例子可以看出，從動件的運動規律是由凸輪輪廓曲線決定的。
二、凸輪分類
1 ．按凸輪的形狀分類
（ 1 ）盤形凸輪：如上圖所示，這種凸輪是一個具有變化向徑盤形構件，當他繞固定軸轉動時，可推動從動件在垂直與凸輪軸的平面內運動。
（ 2 ）移動凸輪：當盤狀凸輪的徑向尺寸為無窮大時，則凸輪相當於作直線移動，稱作移動凸輪。
（ 3 ）圓柱凸輪：這種凸輪是在圓柱端面上作出曲線輪廓或在圓柱面上開出曲線凹槽。當其轉動時，可使從動件在與圓柱凸輪軸線平行的平面內運動。
2 ．按從動件的形狀分類 可分為三類：
（1）尖頂從動件：這種從動件結構簡單，但尖頂易於磨損（接觸應力很高），故只適用於傳力不大的低速凸輪機構中。
（2）滾子從動件：由於滾子與凸輪間為滾動摩擦，所以不易磨損，可以實現較大動力的傳遞，應用最為廣泛。
（3）平底從動件：這種從動件與凸輪間的作用力方向不變，受力平穩。而且在高速情況下，凸輪與平底間易形成油膜而減小摩擦與磨損。其缺點是：不能與具有內凹輪廓的凸輪配對使用；而且，也不能與移動凸輪和圓柱凸輪配對使用。
此外，按維持高副接觸分（鎖合）； 1）力鎖合→彈簧力、重力
2）幾何鎖合：等徑凸輪；等寬凸輪
三、凸輪機構的特點 ：
優點：結構簡單、緊湊、設計方便，可實現從動件任意預期運
動，因此在機床、紡織機械、輕工機械、印刷機械、機電
一體化裝配中大量應用。
缺點：1）點、線接觸易磨損；
2）凸輪輪廓加工困難；
3）行程不大。
§3.2 凸輪從動件的運動規律
凸輪的輪廓形狀取決於從動件的運動規律基圓 —— 凸輪理論輪廓曲線最小矢徑
所作的圓。
行程 —— 從動件由最低點到最高點的位移 h （ 式擺角）
推程運動角 —— 從動件由最低運行到最高位置，凸輪所轉過的角。
回程運動角 —— 高 —— 低凸輪轉過的轉角。
遠休止角 —— 從動件到達最高位置停留過程中凸輪所轉過的角。
近休止角 —— 從動件在最低位置停留過程中所轉過的角。
從動件位移線圖 —— 從動件位移 S 與凸輪轉角（或時間 t ） 之間的對應關係曲線
一、 等速運動規律
從動件開始和最大行程加速度有突變則有很大的衝擊。這種衝擊稱剛性衝擊。實質材料有彈性變形不可能達到，但仍然有強烈的衝擊。只適用於低速輕載。
二、 等加速度、等減速度
加速度有有限突變，柔性衝擊，適用於中等速度輕載 。
三、餘弦加速
當推桿作停、升、停型運動時，推桿在 O 、 A 兩點位置加速度有突變也有柔性衝擊產生。但對降、升、降型運動規律，則無衝擊出現 。
§3.3 凸輪輪廓曲線設計
設想給整個凸輪機構加上一個公共角速度，使其繞凸輪軸心。
