4.1　凸轮机构的组成及特点

在设计机械时，常要求其中某些从动件的位移、速度、加速度按照预定的规律变化。这种要求虽然可用连杆机构实现，但它一般难以精确地满足要求，且设计方法也较繁复，故在这种情况下，特别是当从动件需按复杂的运动规律运动时，通常采用凸轮机构。

4.1.1　凸轮机构的组成

凸轮机构是使从动件作预期规律运动的高副机构，主要由凸轮、从动件和机架三个基本构件组成。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。

为了实现各种复杂的运动要求，凸轮机构常用作控制机构，特别是在自动化机械中应用较为广泛。

图4.1所示为内燃机配气凸轮机构，当凸轮1（主动件）作匀速转动时，其轮廓将驱使摆杆2（从动件）作往复移动，使其按预定的运动规律开启或关闭（关闭靠弹簧的作用），以控制燃气定时进入气缸或废气定时排出。

图4.2所示为一自动车床的自动进刀凸轮机构。当具有凹槽的圆柱凸轮匀速转动时，其轮廓驱使从动件2绕轴O按一定规律往复摆动，再通过扇形齿轮与齿条的啮合运动使刀架往复运动。

由以上两个实例可见，凸轮机构的最大优点是：只要设计出适当的凸轮轮廓，就可以使从动件得到预期的运动规律，并且结构简单、紧凑，易于设计。但由于凸轮轮廓与从动件之间为高副接触，接触应力较大，易于磨损，因此凸轮机构多用于传递动力不大的场合。

4.1.2　凸轮机构的特点

与其他机构相比，凸轮机构具有以下特点：

（1）易实现给定的运动　与连杆机构相比，凸轮机构容易实现给定的运动，特别对于要求从动件较为精确的实现复杂运动规律的场合，凸轮机构是机器中最优先考虑采用的机构。在机械工程设计中，虽然也可利用连杆机构来实现某些从动件的位置、位移、速度和加速度规律，但难以较为准确地实现设计要求，且连杆机构设计方法也比较复杂。

（2）工作可靠　在长期作周期性循环运动的场合，凸轮机构具有其他机构和电子控制方式所不能达到的高可靠性。

（3）设计和加工简单　传统的设计和加工凸轮的方法已经被现代的CAD/CAM技术逐渐替代，CAD/CAM技术为设计和加工凸轮提供了高效方便的手段。

（4）承载能力较小　由于理论上凸轮轮廓与从动件之间为点接触或线接触，故压强较大，所以润滑不良时容易磨损，所以凸轮机构多用于要求精确实现比较复杂的运动规律且传力不大的场合。