凸轮和从动机构是一种将旋转运动转换为直线运动的机械装置。它由一个凸轮和一个从动件组成，前者是一个具有不规则形状的旋转盘或圆柱体，后者是沿着凸轮表面行驶的杠杆或其他物体。凸轮在从动件旋转时推动或拉动从动件，从而产生特定的运动模式。凸轮和从动机构广泛应用于各种机器和系统，如阀门、发动机、泵、门锁、冲压机等。
凸轮可以具有不同的形状和轮廓，具体取决于从动件所需的输出运动。一些常见的凸轮类型是盘式或板式凸轮、楔形或扁平凸轮、螺旋凸轮、圆柱形或桶形凸轮、心形凸轮、平移凸轮、蜗牛下降凸轮、共轭凸轮、球形凸轮和球形凸轮。每种类型的凸轮都有自己的优点和缺点，可以产生不同类型的从动运动，例如上升、停留、返回或振荡。
从动件也可以有不同的形状和设计，例如滚轮、杠杆、滑块或刀刃。从动件的形状会影响凸轮和从动件之间的接触应力和摩擦力。从动件可以受到重力、弹簧或正驱动力的约束。重力从动件依靠从动件的重量来保持与凸轮的接触。弹簧从动件使用弹簧力使从动件与凸轮接触。正向驱动从动件使用机械连杆或凹槽来确保与凸轮的正向啮合。
从动件形状规格
有不同类型的凸轮从动件形状，它们的用途、优缺点取决于凸轮机构的设计和应用。凸轮从动件形状的一些常见类型是：
滚轮从动件：滚柱从动件具有圆柱形，可在凸轮表面上滚动。它减少了凸轮和从动件之间的摩擦和磨损，并提供平稳和连续的运动。但是，它可能在对准和稳定性方面存在问题，尤其是在高速或重负载下。
球面从动件：球面从动件具有在凸轮表面上滑动的球形。它可以适应凸轮和从动件之间的角错位和径向位移，并且可以在任何方向上运行。然而，它比滚子从动件具有更多的摩擦和磨损，并且可能需要润滑和维护。
刀刃从动件 r：刀口从动件具有在凸轮表面上滑动的锋利边缘。它制造简单且成本低廉，并且可以遵循复杂的凸轮轮廓。但是，它具有很高的摩擦力和磨损性，并且可能会引起噪音和振动。
平面从动件：平面从动件具有在凸轮表面上滑动的平坦表面。它可以承受高轴向力和载荷，并且可以跟随凸轮的轮廓突然变化。但是，它也具有很高的摩擦力和磨损性，可能需要润滑和维护。
凸轮轮廓规格
凸轮的轮廓是通过使用位置、速度、加速度和加速度指定从动件的极端临界位置来定义的。这些参数用于确定凸轮的形状和尺寸，以及从动件的运动特性。
从动件的位置是其中心与凸轮上的参考点之间的距离。位置决定了从动件从其初始位置的位移。跟随者的速度是其位置随时间的变化率。速度决定了从动器沿其路径的速度。从动件的加速度是其速度随时间的变化率。加速度决定了移动从动件所需的力。跟随者的颠簸是其加速度相对于时间的变化率。颠簸决定了从动运动的平滑度或粗糙度。
跟随者的极端临界位置是其位置达到最大值或最小值的点。.凸轮轮廓可以通过将这些点与合适的曲线（例如圆弧、多项式或样条）连接起来获得。
凸轮设计的基本定律
凸轮设计的基本定律是，从动件运动必须连续平稳，速度或加速度不得有任何突然变化。这是因为从动件运动的任何不连续性都会导致冲击、振动、噪音、磨损，并降低凸轮从动件系统的性能。为确保从动件运动的平稳，凸轮轮廓的设计必须具有某些几何约束，例如曲率、压力角和接触应力。凸轮轮廓可以通过各种方法生成，例如图形、分析或数值技术，具体取决于所需随动运动的类型和复杂性。
凸轮的轮廓分为上升、停留和下降区域，这些区域对应于凸轮旋转中从动件向上移动、保持在同一水平或向下移动的部分。例如，凸轮可能具有旋转 20 度的上升区域，然后是 40 度的停留区域，然后是 300 度的下降区域。为了确保从动件的平稳和连续运动，并避免违反凸轮设计的基本定律，描述上升或下降区域的位置函数必须是多项式函数、谐波函数或两者的组合。多项式函数是仅涉及自变量幂的函数，例如 x^2 或 x^3。谐波函数是涉及三角函数的函数，例如 sin（x） 或 cos（x）。谐波和多项式的潜在组合使各种可能的运动、速度和加速度成为可能。