【二级】第七章 凸轮机构

机器人助理

凸轮机构是由凸轮，从动件和机架三个基本构件组成的高副机构 。
高副机构是指在机械工程中机构的两构件通过点或线的接触而构成的运动副。低副机构是指机械工程中机构的两构件通过面的接触而构成的运动副。
凸轮机构在应用时衍生各种各样的状态。凸轮机构可以根据不同的方式分类，分别介绍如下：
   （1）按照凸轮形状不同分类，可以分为盘形凸轮，移动凸轮和圆柱凸轮三种：
    盘形凸轮中凸轮形状像盘子一样的凸轮机构，是凸轮机构中最基本的形式。盘形凸轮结构简单，应用最为广泛，凸轮一般作匀速圆周运动（等速回转运动）。
    移动凸轮中凸轮形状可能是个“山”形或者具有其他曲线的结构，凸轮相对机架做直线移动。
    圆柱凸轮中凸轮形状为圆柱形，这种凸轮机构属于空间凸轮机构，凸轮绕自己中心轴作圆周转动。



按从动件形状不同可以将凸轮机构分为尖顶从动件，滚子从动件和平底从动件。    尖顶从动件是最基本从动件的形式，从动件与凸轮接触的部分为尖顶形状。
尖顶从动件能够与任意复杂的能与任意复杂的凸轮轮廓保持接触，从而使从动件实现任意的运动规律。但尖端处摩擦较大，极易磨损，所以尖顶从动件只能用在传力不大的低速机构。


滚子从动件是将从动件与凸轮接触的顶端变为滚轮，将滑动摩擦变为滚动摩擦，如下图所示，依次为滚子从动件盘形凸轮，滚子从动件移动凸轮，滚子从动件圆柱凸轮。滚子从动件的优点是凸轮与从动件之间为滚动摩擦，因此摩擦磨损较小，所以滚子从动件适用于传力较大的中，高速机构，应用十分广范。


平底从动件将从动件与凸轮接触的顶端做成一个平底，从动件与凸轮之间易形成油膜，润滑状况好，受力平稳，传动效率高。但从动件做成平底后与之相配合的凸轮轮廓须全部外凸，所以一般只与盘形凸轮搭配。平底从动件适用在高速，传动力大的机构。


根据运动形式的不同可以将凸轮机构分为直动从动件和摆动从动件。
直动从动件是指从动件作往复移动，其尖顶的运动轨迹为一段直线。直动从动件有两种形式，一种是对心直动从动件，一种是偏置直动从动件。对心直动从动件就是尖顶或者滚子或者平底的中心的轨迹通过凸轮的轴心，偏置直动从动件尖端或滚子中心的轨迹不通过凸轮的轴心。


摆动从动件是指从动件作往复摆动，其尖端的运动轨迹为一段圆弧，分别为摆动平底从动件，摆动尖顶从动件和摆动滚子从动件

按高副接触方式不同分类可以分为力锁合和几何锁合。
力锁合就是利用重力，弹力或者其他外力使凸轮和从动件始终保持接触，从而达到传动效果。力锁合一般有重力锁合，弹力锁合。如下图所示为弹力锁合，当凸轮转动将从动件推上去之后，弹力又将从动件压下来。


几何锁合是利用特殊几何形状和尺寸使凸轮和从动件始终保持接触保证传动效果。几何锁合有以下几种形式：
（1）槽凸轮机构，利用凹槽的形状使得凸轮和从动件始终保持接触。
（2）主回凸轮机构(共轭凸轮机构)，一个凸轮推动从动件完成正行程运动，另一个凸轮推动从动件完成反行程的运动。


等径凸轮机构，两滚子中心间的距离始终保持不变。
等宽凸轮机构，凸轮廓线上任意两条平行切线间的距离都等于框架内侧的宽度。