认识凸轮机构及其应用

凸轮是一种具有曲线轮廓或凹槽的构件，它通过与从动件的高副接触，将凸轮的连续转动或移动转换为从动件的移动或摆动。因此只要设计出适当的凸轮轮廓曲线，就可以使从动件实现任何预期的运动规律。

一、凸轮机构的组成

如图2－2－1所示，盘形凸轮1按顺时针方向回转，凸轮的曲线轮廓等半径圆弧部分连续与从动件气门杆2的平底接触，气门关闭不动；当凸轮1的曲线轮廓向径逐渐增大部分与气门杆2的平底接触时，气门开启；当凸轮1的曲线轮廓向径逐渐减小部分与气门杆2的平底接触时，气门关闭。所以凸轮机构通过其向径的变化可使从动杆2按预期规律上下往复移动，从而达到控制气阀开闭的目的。

凸轮机构由凸轮、从动件和机架等三个基本构件组成。

气门开启与关闭时间的长短对内燃机的工作有何影响？说明其重要性。

二、凸轮机构的类型

（一）按凸轮的形状分类

1.盘形凸轮［见图2－2－2（a）］

它是凸轮中最基本的形式。凸轮是绕固定轴转动且向径变化的盘形零件，凸轮与从动件互做平面运动，是平面凸轮机构。

2.移动凸轮［见图2－2－2（b）］

移动凸轮可看作是回转半径无限大的盘形凸轮，凸轮做往复直线移动，其也是平面凸轮机构的一种。

图2－2－2　按凸轮的形状分类

（a）盘形凸轮；（b）移动凸轮；（c）圆柱凸轮

3.圆柱凸轮［图2－2－2（c）］

圆柱凸轮可看作移动凸轮绕在圆柱体上演化而成的，从动件与凸轮之间的相对运动为空间运动，是一种空间凸轮机构。圆柱凸轮可以用圆柱体上的凹槽来控制从动件的运动规律，也可以用圆柱体的端面轮廓曲线来控制。

（二）按从动件的端部形状分类

1.尖顶从动件［见图2－2－3（a）］

尖顶能与复杂的凸轮轮廓保持接触，从而实现任意预期的运动规律。但由于凸轮与从动件之间通过点或线接触，容易产生磨损，所以只适用于受力较小的低速凸轮机构。

2.滚子从动件［见图2－2－3（b）］

在从动件端部装一滚子，即成为滚子从动件。滚子与凸轮之间为滚动摩擦，磨损较小，并且可以承受较大的载荷。其缺点是凸轮上凹陷的轮廓未必能很好地与滚子接触，从而影响实现预期的运动规律。(www.xing528.com)

3.平底从动件［见图2－2－3（c）］

在从动件端部固定一平板，即为平底从动件。平底与凸轮之间易于形成油膜，利于润滑，适用于高速运行，而且凸轮驱动从动件的力始终与平底垂直，传动效率高。其缺点也是凸轮上凹陷的轮廓未必能很好地与平底接触。

图2－2－3　按从动件的端部形状分类

（a）尖顶从动件；（b）滚子从动件；（c）平底从动件

（三）按从动件运动形式分类

1.直动从动件（见图2－2－3）

在直动从动件中，若导路轴线通过凸轮的回转轴，则称为对心直动从动件，如图2－2－3所示，否则称为偏置直动从动件，如图2－2－4（a）所示。

图2－2－4　按从动件运动形式分类

（a）偏置直动从动件；（b）摆动从动件

2.摆动从动件［见图2－2－4（b）］

摆动从动件，即从动杆做往复摆动。

本任务中的凸轮机构按不同的方式划分，同学们将它如何命名？

三、凸轮机构的特点

（一）凸轮机构的优点

（1）只要设计出凸轮轮廓曲线，从动件就能实现任何预期的运动规律。

（2）结构设计简单、紧凑，使用方便。

（二）凸轮机构的缺点

（1）属于高副机构，承载能力低，适用于传力不大的场合，主要用于控制机构。

（2）凸轮轮廓加工困难。