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凸轮机构的设计和应用I. 引言凸轮机构是现代机械的重要组成部分之一，是普遍用于各种机械传动机构中的一种机构。
凸轮机构在机械设计和制造中有着重要的作用，能够实现机械的运动和控制，使机械能够快速、准确地实现各种复杂任务。
本文将系统地介绍凸轮机构的设计和应用。
II. 凸轮机构的定义凸轮机构是一种通过凸轮的运动来控制其他机械部件运动的机械传动机构。
简单来说，凸轮机构包括凸轮，凸轮轴和随动件三个部分。
其中，凸轮是一个轴对称的螺旋条形曲线，轮廓形状通常为正弦曲线或梯形曲线等；凸轮轴是一个旋转轴，一般与凸轮相切且在一定角度范围内连续转动；随动件则是通过凸轮的运动随之做往复或旋转运动的机械部件。
III. 凸轮机构的分类凸轮机构按照凸轮的运动形式不同，可以分为以下几类：1. 往复式凸轮机构往复式凸轮机构是指凸轮轴的旋转运动转化为往复运动的机构。
其中，偏心轮就是一种往复式凸轮机构，它通常用于汽车发动机机械驱动系统中，用于调整汽车发动机气门的开闭时间。
2. 旋转式凸轮机构旋转式凸轮机构是指凸轮轴的旋转运动转化为旋转运动的机构。
常见的旋转式凸轮机构有摆线凸轮机构、正弦凸轮机构和梯形凸轮机构等。
摆线凸轮机构在打孔机、水泵等机械设备中得到了广泛的应用。
IV. 凸轮机构设计的基本要点凸轮机构的设计需要考虑多方面的因素，其中最主要的三个因素是凸轮轮廓线形状、凸轮轴的旋转速度和随动件的运动形式。
在设计凸轮轮廓线形状时，需要根据机械设备的实际工作要求来选取合适的轮廓线形状。
在选取凸轮轴的旋转速度时，需要根据随动件的运动规律以及实际工作要求来决定。
在选取随动件的运动形式时，需要根据机械设备的实际工作要求来确定。
V. 凸轮机构的应用凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，包括自动化生产线、机床、车辆、飞机、船舶、农业机械等。
其中，飞机发动机中的凸轮机构是实现各种复杂功能的关键部件之一。
此外，凸轮机构还广泛应用于柴油机、汽油机、水泵、压缩机等。
凸轮机构的作用凸轮机构是一种常见的机械传动装置，它主要由凸轮、摆杆、滑块等部件组成。
凸轮机构的作用是将旋转运动转化为直线运动或者将直线运动转化为旋转运动，从而实现机械设备的运动控制和动力传递。
下面将从凸轮机构的原理、分类、应用等方面展开介绍。
一、凸轮机构的原理凸轮机构的原理是利用凸轮的不规则形状，使得凸轮在旋转时，摆杆或滑块的运动轨迹呈现出规律性的变化，从而实现机械设备的运动控制。
凸轮的形状可以根据需要进行设计，常见的凸轮形状有圆形、椭圆形、心形、三角形等。
不同形状的凸轮可以实现不同的运动轨迹，从而满足不同的机械设备的运动要求。
二、凸轮机构的分类根据凸轮的形状和运动方式，凸轮机构可以分为以下几类：1. 圆柱凸轮机构：凸轮为圆柱形，摆杆或滑块在圆柱面上运动，常用于机床、自动化生产线等设备中。
2. 椭圆凸轮机构：凸轮为椭圆形，摆杆或滑块在椭圆面上运动，常用于汽车发动机、船舶等设备中。
3. 心形凸轮机构：凸轮为心形，摆杆或滑块在心形面上运动，常用于煤矿机械、冶金设备等设备中。
4. 三角凸轮机构：凸轮为三角形，摆杆或滑块在三角形面上运动，常用于纺织机械、印刷机械等设备中。
三、凸轮机构的应用凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，主要用于实现机械设备的运动控制和动力传递。
以下是凸轮机构的一些应用：1. 机床：凸轮机构常用于机床中，用于控制刀具的进给、退刀、升降等运动。
2. 汽车发动机：汽车发动机中的凸轮机构用于控制气门的开关，从而实现汽车的正常运转。
3. 纺织机械：纺织机械中的凸轮机构用于控制纱线的张力、卷绕等运动。
4. 冶金设备：冶金设备中的凸轮机构用于控制钢水的倾倒、转移等运动。
总之，凸轮机构是一种重要的机械传动装置，它可以实现机械设备的运动控制和动力传递，广泛应用于各种机械设备中。
在实际应用中，需要根据具体的要求选择合适的凸轮形状和运动方式，从而实现最佳的运动效果。
第六讲凸轮机构及其设计（一）凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构1．组成：凸轮，推杆，机架。
2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。
缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
二、凸轮机构的分类1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮2．按推杆的形状分尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。
易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。
（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。
4．根据凸轮与推杆接触方法不同分：（1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。
①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮（二）推杆的运动规律一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r称为基圆半径。
推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。
推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。
回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。
休止：推杆处于静止不动的阶段。
推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角二、推杆常用的运动规律1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。
凸轮机构的应用和分类凸轮机构是一种常见于机械工程领域的机构，它被广泛应用于各种机械系统中，如汽车发动机、起重机、工业生产线等。
凸轮机构是一种能够将旋转运动转化为直线运动的装置，它利用凸轮的运动，带动相应的机构运动。
凸轮机构的应用和分类，是一个非常重要的机械工程知识点，下面我们就来详细讨论一下这个问题。
凸轮机构的应用：凸轮机构在机械工程中的应用非常广泛，以下列举几个例子：1.汽车发动机中，凸轮机构用于控制气门的开闭。
2.起重机中，凸轮机构用于控制臂的升降和伸缩。
3.工业生产线中，凸轮机构用于控制机械手臂的运动。
4.印刷机中，利用凸轮机构控制覆盖印刷部件的橡皮辊的平移和压力。
5.普通柴油机中，利用凸轮机构控制喷油泵的柱塞运动。
凸轮机构的分类：凸轮机构可以根据凸轮的类型、传动方式、运动形式等多种方式进行分类，下面我们分别进行介绍：1.按照凸轮类型分类：（1）圆柱凸轮机构：凸轮为圆柱形，常见于发动机的气门机构。
（2）球柱凸轮机构：凸轮为球柱形，常见于重型机械的伸缩臂等。
（3）椭圆凸轮机构：凸轮为椭圆形，可以控制机械构件的速度和加速度，常用于机械加工。
（4）凸缘凸轮机构：凸轮为凸缘形，和环形凸轮不同的是，它的凸轮周长不是圆周，可以通过改变凸轮的外形来控制机构运动。
2.按照传动方式分类：（1）平面副凸轮机构：凸轮的轴线和从动件的轴线在同一平面内，例如喷油泵的凸轮机构。
（2）空间副凸轮机构：凸轮的轴线和从动件的轴线不在同一个平面内，例如空间伸缩臂。
3.按照运动形式分类：（1）转角运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做角度转动，例如喷油泵。
（2）轴向运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做轴向运动，例如发动机气门机构。
（3）直线运动凸轮机构：凸轮可以带动从动件做直线运动，例如冲压机的工作台。
总结：凸轮机构是机械工程中非常常见的机构之一，它具有将旋转运动转化为直线运动的功能，可以控制机械装置的运动，广泛应用于各种机械系统中，如汽车发动机、起重机、工业生产线等。
凸轮机构的应⽤和分类1第三章凸轮机构§3.1 凸轮机构的应⽤和分类⼀．凸轮机构的应⽤凸轮机构是由凸轮、从动件、机架以及附属装置组成的⼀种⾼副机构。
其中凸轮是⼀个具有曲线轮廓的构件，通常作连续的等速转动、摆动或移动。
从动件在凸轮轮廓的控制下，按预定的运动规律作往复移动或摆动。
如图所⽰为以燃机的配⽓凸轮机构，凸轮1作等速回转，其轮廓将迫使推杆2作往复摆动，从⽽使⽓门3开启和关闭，以控制可燃物质进⼊⽓缸或废⽓的排出。
由上述例⼦可以看出，从动件的运动规律是由凸轮轮廓曲线决定的。
⼆、凸轮分类1．按凸轮的形状分类（1）盘形凸轮：如上图所⽰，这种凸轮是⼀个具有变化向径盘形构件，当他绕固定轴转动时，可推动从动件在垂直与凸轮轴的平⾯运动。
（2）移动凸轮：当盘状凸轮的径向尺⼨为⽆穷⼤时，则凸轮相当于作直线移动，称作移动凸轮。
（3）圆柱凸轮：这种凸轮是在圆柱端⾯上作出曲线轮廓或在圆柱⾯上开出曲线凹槽。
当其转动时，可使从动件在与圆柱凸轮轴线平⾏的平⾯运动。
2．按从动件的形状分类可分为三类：（1）尖顶从动件：这种从动件结构简单，但尖顶易于磨损（接触应⼒很⾼），故只适⽤于传⼒不⼤的低速凸轮机构中。
（2）滚⼦从动件：由于滚⼦与凸轮间为滚动摩擦，所以不易磨损，可以实现较⼤动⼒的传递，应⽤最为⼴泛。
（3）平底从动件：这种从动件与凸轮间的作⽤⼒⽅向不变，受⼒平稳。
⽽且在⾼速情况下，凸轮与平底间易形成油膜⽽减⼩摩擦与磨损。
其缺点是：不能与具有凹轮廓的凸轮配对使⽤；⽽且，也不能与移动凸轮和圆柱凸轮配对使⽤。
此外，按维持⾼副接触分（锁合）； 1）⼒锁合→弹簧⼒、重⼒2）⼏何锁合：等径凸轮；等宽凸轮三、凸轮机构的特点：优点：结构简单、紧凑、设计⽅便，可实现从动件任意预期运动，因此在机床、纺织机械、轻⼯机械、印刷机械、机电⼀体化装配量应⽤。
缺点：1）点、线接触易磨损；2）凸轮轮廓加⼯困难；3）⾏程不⼤。
§3.2 凸轮从动件的运动规律凸轮的轮廓形状取决于从动件的运动规律基圆——凸轮理论轮廓曲线最⼩⽮径所作的圆。
