空间凸轮机构是指各构件间相对运动包含空间运动的凸轮机构，于2000年作为机械工程学科术语收录 。与平面凸轮机构不同，其运动平面与从动件运动平面呈三维空间关系 ，典型类型包括圆柱凸轮、圆锥凸轮和弧面凸轮等 。
该机构广泛应用于农业、交通、纺织、包装等领域 。其设计方法包括将圆柱或圆锥面展开为平面轮廓曲线进行设计 ，以及基于共轭曲面包络原理推导工作廓面方程并进行优化 。针对滚子从动件的研究拓展了其应用范围 ，数控加工与运动仿真技术也应用于其制造与验证过程 。
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