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第三章凸轮机构§3-1凸轮机构的组成和类型一、凸轮机构的组成1、凸轮：具有曲线轮廓或沟槽的构件，当它运动时，通过其上的曲线轮廓与从动件的高副接触，使从动件取得预期的运动。
2、凸轮机构的组成：由凸轮、从动件、机架这三个大体构件所组成的一种高副机构。
二、凸轮机构的类型1.依照凸轮的形状分：空间凸轮机构：盘形凸轮：凸轮呈盘状，而且具有转变的向径。
它是凸轮最大体的形式，应用最广。
移动（楔形）凸轮：凸轮呈板状，它相关于机架作直线移动。
盘形凸轮转轴位于无穷远处。
空间凸轮机构：圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线做在圆柱体上。
2.依照从动件的形状分：（1）尖端从动件从动件尖端能与任意形状凸轮接触，使从动件实现任意运动规律。
结构简单，但尖端易磨损，适于低速、传力不大场合。
（2）曲面从动件：从动件端部做成曲面，不易磨损，利用普遍。
（3）滚子从动件：滑动摩擦变成转动摩擦，传递较大动力。
（4）平底从动件优势：平底与凸轮之间易形成油膜，润滑状态稳固。
不计摩擦时，凸轮给从动件的力始终垂直于从动件的平底，受力平稳，传动效率高，经常使用于高速。
缺点：凸轮轮廓必需全数是外凸的。
3.依照从动件的运动形式分：4.依照凸轮与从动件维持高副接触的方式分：（1）力封锁型凸轮机构：利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终维持接触。
封锁方式简单，对从动件运动规律没有限制。
5、其它反凸轮机构：摆杆为主动件，凸轮为从动件。
应用实例：自动铣槽机应用反凸轮实现料斗翻转§3-2凸轮机构的特点和功能一.凸轮机构的特点一、优势：(1)结构简单、紧凑，具有很少的活动构件，占据空间小。
(2)最大优势是关于任意要求的从动件运动规律都能够毫无困难地设计出凸轮廓线来实现。
2、缺点：由于是高副接触，易磨损，因此多用于传力不大的场合。
二.功能1、实现无特定运动规律要求的工作行程应用实例：车床床头箱中利用凸轮机构实现变速操纵2、实现有特定运动规律要求的工作行程应用实例：自动机床中利用凸轮机构实现进刀、退刀3、实现对运动和动力特性有特殊要求的工作行程应用实例：船用柴油机中利用凸轮机构操纵阀门的启闭4、实现复杂的运动轨迹应用实例：印刷机中利用凸轮机构适当组合实现吸纸吸头的复杂运动轨迹§3-3从动件运动规律设计一.基础知识1、从动件运动规律：从动件的位移、速度、加速度及加速度转变率随时刻或凸轮转角转变的规律。
第3章凸轮机构及其设计3.1基本要求1.了解凸轮机构的类型及其特点。
2.掌握从动件的几种常用运动规律及特点。
掌握从动件行程、从动件推程、推程运动角、从动件回程、回程运动角、从动件远（近）休程及远（近）休止角及凸轮的基圆、偏距等基本概念。
3.熟练掌握并灵活运用反转法原理，应用这一原理设计直动从动件盘形凸轮机构、摆动从动件盘形凸轮机构及平底直动从动件盘形凸轮机构。
4.掌握凸轮机构基本尺寸的确定原则，根据这些原则确定凸轮机构的的压力角及其许用值、基圆半径、偏距、滚子半径等基本尺寸。
5.掌握凸轮机构设计的基本步骤，学会用计算机对凸轮机构进行辅助设计的方法。
3.2内容提要一、本章重点本章重点是从动件运动规律的选择及其特点，按预定从动件运动规律设计平面凸轮轮廓曲线和凸轮机构基本尺寸的确定。
涉及到根据使用场合和工作要求选择凸轮机构的型式、选择或设计从动件的运动规律、合理选择或确定凸轮的基圆半径、正确设计出凸轮廓线、对设计出来的凸轮机构进行分析以校核其是否满足设计要求。
1 凸轮机构的类型选择选择凸轮机构的类型是凸轮机构设计的第一步，称为凸轮机构的型综合。
凸轮的形状有平面凸轮（盘形凸轮、移动凸轮）和空间凸轮，从动件的形状有尖顶从动件、滚子从动件、平底从动件，而从动件的运动形式有移动和摆动之分，凸轮与从动件维持高副接触的方法又有分为力锁合、形锁合。
故凸轮机构的类型多种多样，设计凸轮机构时，可根据使用场合和工作要求的不同加以选择。
（1）各类凸轮机构的特点及适用场合尖顶从动件凸轮机构：优点是结构最简单，缺点是尖顶处极易磨损，故只适用于作用力不大和速度较低的场合。
滚子从动件凸轮机构：优点是滚子与凸轮廓线间为滚动摩擦，摩擦较小，可用来传递较大的动力，故应用广泛。
平底从动件凸轮机构：优点是平底与凸轮廓线接触处极易形成油膜、能减少磨损，且不计摩擦时，凸轮对从动件的作用力始终垂直于平底，受力平稳、传动效率较高，故适用于高速场合。
第三章凸轮机构设计：凸轮机构应注意问题凸轮机构被广泛应用于机械系统中，包括重型机械、工业制造设备、汽车和飞机等。
凸轮机构可以将圆周运动转化为直线或曲线运动，从而实现机械运动的复杂控制。
在设计凸轮机构时，应注意以下几个问题。
凸轮的几何形状凸轮的几何形状直接决定了机构的性能和运动轨迹。
通常有三种形状的凸轮：1.圆形凸轮：这是最简单的凸轮形状，运动平稳，适合于低速运动。
而在高速运动中，由于离心力作用导致动力不稳定，需要额外的稳定措施。
圆形凸轮还可以分为单凸轮和双凸轮两种；2.椭圆形凸轮：这是最常用的凸轮形状之一，可以在高速运动中提供更好的稳定性。
椭圆形凸轮可以分为圆弧椭圆型和平面椭圆型两种；3.自由曲线凸轮：自由曲线凸轮是一种任意形状的凸轮，可以提供更高级别的运动轨迹和动力控制。
自由曲线凸轮设计需要结合机械系统的特点和实际需求，因此设计难度较大。
凸轮曲线的生成方法凸轮曲线的生成方法有许多，常见的有以下几种：1.几何生成法：利用解析几何的方法生成凸轮曲线，包括线性生成法、圆弧生成法、曲线生成法等；2.求解法：利用微积分的方法求解凸轮曲线，包括傅里叶级数展开法、有限差分法、有限元法等；3.经验公式法：利用经验公式生成凸轮曲线，如圆弧凸轮半径的选择、凸轮顶点的高度和角度等，但只适用于简单的凸轮机构。
在选择凸轮曲线生成方法时需要考虑凸轮机构的几何形状、运动速度和运动轨迹等因素。
凸轮机构的传动比传动比是凸轮机构中输出角度与凸轮角度之比，可以影响机构的输出速度和力矩。
对于相同外径的凸轮，传动比越大，输出速度越低，输出力矩越大。
因此，在设计凸轮机构时需要根据实际需求选择适当的传动比。
凸轮机构的磨损和寿命凸轮机构在长期运行中会发生磨损，这会导致凸轮曲线的变化和机构性能的降低。
为了保证凸轮机构的寿命和稳定性，应注意以下几个问题：1.使用耐磨材料：凸轮机构中凸轮部分是最容易磨损的，因此需要选择耐磨性能良好的材料，如工程塑料、铜、铬等；2.加强润滑：润滑可以减少机械元件间的摩擦，降低磨损，因此应加强润滑措施；3.定期维护：定期检查和维护机器可以预防机械故障，延长机器使用寿命。
