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凸轮机构
工业基石将连续旋转转换为从动件特定运动规律
机械传动控制
进阶级：需要一定工程知识和组织能力，成功后可奠定产业基础。
适用时代
古代至近代
难度
中等
风险等级
低
制作周期
数小时至数天
前置条件
凸轮坯、从动件、车床、锉刀
原理
凸轮是具有特定轮廓的主动件。旋转时，轮廓推动从动件按预定规律移动。轮廓形状决定从动件的位移、速度和加速度曲线。常见从动件有尖顶、滚子和平底三种。
原料与配比
| 原料 | 用量 | 说明 |
|---|---|---|
| 钢/硬木 | 1 个 | 凸轮 |
| 钢/黄铜 | 1 个 | 从动件及滚子 |
| 弹簧 | 1 个 | 使从动件始终贴紧凸轮 |
| 轴、轴承 | 若干 | 安装 |
工具
- 车床
- 锉刀
- 分规
- 卡尺
- 划线工具
操作步骤
- 确定运动规律：绘制从动件位移—凸轮转角曲线，如等速、等加速、简谐。
- 画凸轮轮廓：用反转法，将凸轮固定，从动件依次反转后画包络线。
- 制凸轮坯：圆盘或圆柱，留出轮廓余量。
- 加工轮廓：按图纸车、铣、锉出轮廓，滚子从动件需用滚子中心轨迹补偿。
- 制从动件：导向杆、滚子安装灵活，滚子可转动。
- 装配：凸轮轴与从动件导路垂直，弹簧提供回程力。
- 试运转：低速旋转，观察运动是否平滑，检查有无卡滞和冲击。
注意事项
- 轮廓过渡要光滑，避免刚性冲击。
- 从动件导路间隙要小，防止侧向摆动。
- 高速凸轮需考虑惯性力，避免飞车。
- 接触面硬度要高，耐磨。
常见问题与解决方法
| 问题 | 原因 | 解决方法 |
|---|---|---|
| 运动不连贯 | 轮廓不光滑或间隙大 | 修轮廓，调导路 |
| 噪声冲击 | 加速度突变 | 改用修正曲线 |
| 从动件不返回 | 弹簧力不足或卡死 | 换弹簧，检查导路 |
| 磨损快 | 材料软或润滑差 | 淬火，加润滑 |
升级方向
- 圆柱凸轮：空间运动。
- 共轭凸轮：双向驱动，无需弹簧。
- 凸轮轴组合：多缸发动机配气机构。
参考来源
- 机械原理
- 凸轮设计手册
- 自动化机构