第4章　凸轮机构

教学目标：

本章主要讨论凸轮机构的特点及类型；从动件的常用运动规律；图解法设计平面凸轮轮廓和解析法设计平面凸轮轮廓简介；滚子半径、压力角和基圆半径之间的关系。

本章重点为：从动件的常用运动规律、图解法设计平面凸轮的轮廓。

通过本章的学习，要求学会按给定的从动件的运动规律用图解法设计平面凸轮的轮廓；熟悉从动件的常用运动规律、了解用解析法设计平面凸轮轮廓的方法、滚子半径、压力角和基圆半径之间的关系。

教学重点和难点：

◆　凸轮机构的特点

◆　凸轮机构从动件常用运动规律

◆　图解法设计凸轮轮廓曲线

案例导入：

在本书第1章中，曾讨论过图1.1所示的空气压缩机工作原理。在该空气压缩机中，进气弹簧和排气弹簧控制着进、排气阀门，使两个阀门按预定规律打开和关闭，从而完成进气和排气任务。在内燃机的工作过程中，进、排气阀门的开启和关闭时刻对内燃机能否正常工作，发动机的效率和可燃气体的充分燃烧至关重要。

图4.1所示为四冲程内燃发动机的配气机构。当具有某种轮廓曲线的凸轮1连续转动时，凸轮带动从动件摆杆2摆动，在摆杆2和弹簧的作用下，气阀杆3相对于机架4作往复直线移动，从而控制进气阀和排气阀按一定的规律开启或关闭，使可燃气体进入发动机气缸或废气排出气缸，从而使内燃机正常工作。

从该实例可以看出，进气阀和排气阀的运动规律主要取决于凸轮轮廓曲线的形状。所以设计凸轮的主要任务之一就是根据凸轮的工作要求，确定凸轮的轮廓曲线形状。也就是要根据凸轮机构从动件在一些特殊点位置的时刻、（角）位移以及从动件在相邻两个特殊点之间的运动规律，设计出凸轮的轮廓。

从另外角度上看，凸轮是一种信息载体，凸轮轮廓是信息的一种表现形式，这种信息的输出是通过凸轮机构的从动件实现的。

在第1章中曾介绍，一台完整的机器可以分为机器本体和控制装置两大主要部分；控制装置又分为机械控制装置、电子控制装置和机电混合控制装置；机器本体又分为动力装置、传动装置和执行装置。而凸轮机构可以用于机械控制装置（如本例配气装置中的凸轮机构）和机器本体执行装置，图4.2所示为自动、半自动机床中的自动进刀机构。

凸轮机构作为机械设备中的常用机构已经使用了很长时期，其设计和制造技术已经很成熟。如今随着现代科学技术的发展，许多过去由凸轮机构承担的角色逐渐被数控技术所取代，但由于凸轮机构工作可靠的特点，在一些场合（如：内燃机中的配气机构）至今仍然扮演着不可替代的角色。

本章主要介绍凸轮机构的类型及应用，凸轮机构从动件的常用运动规律和设计凸轮轮廓的方法及注意事项。