（3）圆柱凸轮
如果将移动凸轮卷成圆柱体即演化成圆柱凸轮。在这种凸轮机构中凸轮与从动件之间的相对运动是空间运动，故属于空间凸轮机构。
移动凸轮 圆柱凸轮
b)按照从动件的形状分类 名称 图形
说明 从动件的尖端能够与任意复杂的凸轮轮廓保持接 尖 端 从 动 件 触，从而使从动件实现任意的运动规律。这种从动件 结构最简单，但尖端处易磨损，故只适用于速度较低 和传力不大的场合。 曲 面 从 动 件 为了克服尖端从动件的缺点，可以把从动件的端 部做成曲面，称为曲面从动件。这种结构形式的从动 件在生产中应用较多。 为减小摩擦磨损，在从动件端部安装一个滚轮， 滚 子 从 动 件 把从动件与凸轮之间的滑动摩擦变成滚动摩擦，因 此摩擦磨损较小，可用来传递较大的动力，故这种形 式的从动件应用很广。 从动件与凸轮轮廓之间为线接触，接触处易形成 油膜，润滑状况好。此外，在不计摩擦时，凸轮对从 动件的作用力始终垂直于从动件的平底， 受力平稳， 传动效率高，常用于高速场合。缺点是与之配合的 凸轮轮廓必须全部为外凸形状。
c)按照从动件的运动形式分类
按照从动件的运动形式分为移动从动件和摆动从动件凸轮机构。移动从动件凸轮机构又可根据其从动件轴线与凸轮回转轴心的相对位置分成 对心和偏置两种。
d)按照凸轮与从动件维持高副接触的方法
（1）力封闭型凸轮机构
所谓力封闭型，是指利用重力、弹簧力或其它外力使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。
（2）形封闭型凸轮机构 所谓形封闭型，是指利用高副元素本身的几何形状使从动件与凸轮轮廓始终保持接触。
以上介绍了凸轮机构的几种分类方法。将不同类型的凸轮和从动件组合起来，就可以得到各种不同形式的凸轮机构。设计时，可根据工作要求和使用场合的不同加以选择。
平 底 从 动 件 6．2从动件的运动规律
设计凸轮机构时，首先应根据工作要求确定从动件的运动规律，然后按照这一运动规律设计凸轮廓线。以尖端移动从动件盘形凸轮机构为例，说明从动件的运动规律与凸轮廓线之间的相互关系。
从动件的运动规律：指从动件的位移 s、速度 v、加速度 a 及加速度的变化率j随时间 t 和凸轮转角?变化的规律。
从动件的运动线图：从动件的s、v、a、j 随时间 t 或凸轮转角 ? 变化的曲线。 常用运动规律：在工程实际中经常用到的运动规律，它们具有不同的运动和动力特性。
●基本概念： 涉及概念 定义 基圆 以凸轮轮廓的最小向径rb为半径作的圆。 基圆半径 即为最小向径rb。 推程 从动件远离凸轮轴心的运动。 升距 从动件上升的最大距离，用h表示。 推程运动角 与推程对应的凸轮转角。 停歇 从动件处于静止不动的那段时间。 回程 从动件朝着凸轮轴心运动的那段行程。 回程运动角 与回程对应的凸轮转角。 ●几种常用运动规律的运动线图和特点
名称 运动线图 特点及应用 等 速 运 动 规 律 从动件速度为常量，故称为等速运动规律，由于其位移曲线为一条斜率为常数的斜直线，故又称直线运动规律。 特点：速度曲线不连续，从动件运动起始和终止位置速度有突变，会产生刚性冲击。 适用场合：低速轻载。 等 加 速 等 减 速 运 动 规 律 从动件在推程或回程的前半段作等加速运动，后半段作等减速运动，通常加速度和减速度绝对值相等。由于其位移曲线为两段在O点光滑相连的反向抛物线，故又称为抛物线运动规律。 特点：速度曲线连续，不会产生刚性冲击；因加速度曲线在运动的起始、中间和终止位置有突变，会产生柔性冲击。 适用场合：中速轻载。 简 谐 运 动 规 律 当质点在圆周上作匀速运动时，其在该圆直径上的投影所构成的运动称为简谐运动，由于其加速度曲线为余弦曲线，故又称为余弦加速度运动规律。 特点：速度曲线连续，故不会产生刚性冲击，但在运动的起始和终止位置加速度曲线不连续，故会产生柔性冲击。 适用场合：中速中载。当从动件作无停歇的升--降--升连续停歇运动时，加速度曲线变成连续曲线，可用于高速场合。 摆 线 运 动 规 律 当滚圆沿纵坐标轴作匀速纯滚动时，圆周上一点的轨迹为一摆线。此时该点在纵坐标轴上的投影随时间变化的规律称摆线运动规律，由于其加速度曲线为正弦曲线，故又称为正弦加速度运动规律。 特点：速度曲线和加速度曲线均连续无突变，故既无刚性冲击也无柔性冲击。 适用场合：高速轻载。 3－4－5 次 多 项 式 运 动 规 律 其位移方程式中多项式剩余项的次数为3、4、5，故称3－4－5次多项式运动规律。也称五次多项式运动规律。 特点：速度曲线和加速度曲线均连续无突变，故既无刚性冲击也无柔性冲击。 适用场合：高速中载。 6．3凸轮轮廓设计的图解法
凸轮机构工作时，凸轮和从动件都在运动，为了在图纸上绘制出凸轮的轮廓曲线，可采用反转法。下面以图示的对心尖端移动从动件盘形凸轮机构为例来说明其原理。
真实运动 反转过程 从图中可以看出：
a.凸轮转动时，凸轮机构的真实运动情况：
凸轮以等角速度ω绕轴 O 逆时针转动，推动从动件在导路中上、下往复移动。当从动件处于最低位置时，凸轮轮廓曲线与从动件在A点接触，当凸轮转过φ1角时，凸轮的向径OA 将转到OA′ 的位置上，而凸轮轮廓将转到图中兰色虚线所示的位置。这时从动件尖端从最低位置 A 上升到B′，上升的距离s1=AB′。 b.采用反转法，凸轮机构的运动情况：
现在设想凸轮固定不动，而让从动件连同导路一起绕O点以角速度（－ω）转过φ1角，此时从动件将一方面随导路一起以角速度（－ω）转动，同时又在导路中作相对移动，运动到图中粉红色虚线所示的位置。此时从动件向上移动的距离与前相同。此时从动件尖端所占据的位置 B 一定是凸轮轮廓曲线上的一点。若继续反转从动件，可得凸轮轮廓曲线上的其它点。
由于这种方法是假定凸轮固定不动而使从动件连同导路一起反转，故称反转法（或运动倒置法）。凸轮机构的形式多种多样，反转法原理适用于各种凸轮轮廓曲线的设计。
1．移动从动件盘形凸轮廓线的设计
（1）尖端从动件
以一偏置移动尖端从动件盘形凸轮机构为例。设已知凸轮的基圆半径为rb，从动件轴线偏于凸轮轴心的左侧，偏距为e，凸轮以等角速度ω顺时针方向转动，从动件的位移曲线如图（b）所示，试设计凸轮的轮廓曲线。 依据反转法原理，具体设计步骤 如下：
a）选取适当的比例尺，作出从动件的位移线图。将位移曲线的横坐标分成若干等份，得分点1，2,…，12。
b）选取同样的比例尺，以O 为圆心，rb为半径作基圆，并根据从动件的偏置方向画出从动件的起始位置线，该位置线与基圆的交点B0，便是从动件尖端的初始位置。
c）以O 为圆心、OK＝e 为半径作偏距圆，该圆与从动件的起始位置线切于K点。
机械传动机构设计
