凸轮优化设计
阐述车铣加工凸轮轴工艺优化设计
阐述车铣加工凸轮轴工艺优化设计凸轮轴是发动机的重要组成部分，影响发动机的进、排气性能。
凸轮轴的制作有较高的工艺要求，细长型特征使得其刚性较差，在加工中容易发生弯曲变形，并且其本身型面较为复杂，这些属性使其加工工艺上存在一些特点，比如工艺复杂、轮廓型面复杂、易产生波纹、硬度分布不一、加工精度要求高等。
传统三步式的加工工艺已经不适应目前复杂的要求，在此背景下，车铣加工工艺以其诸多优越性被广泛运用于凸轮轴加工中，并取得良好效果。
1.车铣加工凸轮轴的工艺优越性车铣加工工艺下，凸轮轴加工实现了“一次装夹，完全加工”模式，体现出较高的优越性，能够在一台车铣复合加工中心完成所有工序。
相对传统加工工艺而言，车铣加工凸轮轴工艺的优越性主要体现在以下几个方面：采用CNC车铣复合加工中心，能够实现凸轮轴的一次性加工，在加工过程中不需要重复装夹和换机床，这样能够使误差降低到最小，提高了加工效率和加工精度，实现零库存生产。
工件和道具的回转速度共同控制了凸轮轴的切削速度，将凸轮轴在加工中的转速降到最低，稳定了凸轮轴的切削过程，减少误差。
车铣加工的高速切削是切屑带走了较多的切削热量，进而形成绝热剪切，使凸轮轴热变形较小。
2.车铣加工凸轮轴工艺设计（1）车铣加工定位基准的选择对于凸轮轴而言，其基准为轴线。
车铣加工可实现“一次加工”，因此其装夹与定位角度方面就存在较大优势。
在车铣复合加工中心机床上，存在X、Y、Z与B轴，其中B轴车铣复合中心车床可控制Z-X轴与C铣削轴，这种状况下借助B 轴可实现支持内的所有范围内的车削和铣削加工。
在B轴的支配最用下，车铣机床不用重复更换和装夹，大大降低了定位误差。
相对于其他轴件而言，凸轮轴是沿其轴线为非对称的回转表面，这使其兼具基圆尺寸与轮轴曲线升程和相位角的要求。
（2）车铣加工阶段划分本文研究的凸轮轴车铣加工分为粗加工、半精加工与精加工三个阶段，其中粗加工阶段对机床刚性、振动性、功率、道具性能等要求较高，主要完成粗车轴断面、车削主轴颈、切槽和粗车凸轮等加工内容；半精加工阶段要求道具能够达到单层切削厚度要求，减少加工余量，完成支撑轴颈的精加工；精加工阶段的实际切削量较小，但对精度的要求却很高，在合理的机床参数下完成精铣削凸轮。
凸轮加工方法的优化
凸轮加工方法的优化凸轮加工是机械制造中常见的加工方法之一，它广泛应用于发动机、机床以及其他需要传动力的设备中。
凸轮加工的优化可以有效提高加工效率和质量，减少成本和资源浪费。
本文将从凸轮加工的常见方法、优化策略以及实施步骤等方面进行详细介绍。
一、凸轮加工的常见方法凸轮加工的常见方法包括铣削、磨削、冷挤压等。
1. 铣削方法：铣削是一种通过切去工件表面的金属，使工件形成所需形状的方法。
铣削凸轮时，一般采用立铣或卧铣等方式，通过铣刀的旋转切削，以达到所需形状和尺寸的目的。
2. 磨削方法：磨削是利用磨料粒子的高速旋转和相对于工件表面的相对运动，使工件表面被磨削掉一定厚度，从而达到提高工件表面质量和形状精度的目的。
磨削凸轮时，常用的磨削方法有平面磨削、圆周磨削和外圆磨削等。
3. 冷挤压方法：冷挤压是指在常温下将金属材料塑性变形为所需形状的方法。
冷挤压凸轮时，一般采用专用的凸轮冷挤压机械设备，通过压力和模具的作用，将金属材料挤压成凸轮形状。
二、凸轮加工的优化策略凸轮加工的优化策略主要包括工艺优化、刀具选择与优化和加工参数优化等。
1. 工艺优化：在凸轮加工过程中，通过对工艺流程、工艺设备和工艺参数的优化，提高加工效率和质量。
合理选择加工工艺流程和设备，合理设置加工工步和切削速度，以及合理选择刀具和夹具等。
2. 刀具选择与优化：刀具是凸轮加工中至关重要的工具，刀具的选择和优化直接影响到加工效果和质量。
优化刀具选择的方法有两种：一种是选择适合具体凸轮加工的专用刀具，比如铣刀、磨削砂轮等；另一种是通过改进刀具形状和材质来提高切削效率和寿命。
3. 加工参数优化：加工参数是凸轮加工中影响加工效果和质量的重要因素。
通过调整和优化加工参数，使得加工过程更加稳定和高效。
加工参数优化的方法有试验法、模拟法和优化算法等。
三、凸轮加工方法的优化实施步骤凸轮加工方法的优化实施步骤主要包括以下几个方面：1. 分析凸轮加工对象的特点和要求，确定加工工艺流程和设备。
凸轮加工方法的优化
凸轮加工方法的优化凸轮是一种常用的机械元件，用于改变传动机构的运动规律，经常用于机床、内燃机、流体机械等设备中。
凸轮加工是制造凸轮零件的关键工艺之一，其加工方法的优化对于提高零件质量、提高生产效率具有重要意义。
本文将介绍凸轮加工方法的优化，以提高加工效率和降低成本。
1. 材料选择在凸轮加工过程中，材料的选择直接影响了加工效率和产品质量。
常用的凸轮材料有碳钢、合金钢、不锈钢等。
合理选择材料可提高凸轮的硬度和强度，减少切削加工过程中的刀具磨损，降低成本。
2. 工艺路线设计在选择凸轮的加工工艺路线时，应考虑凸轮的形状、尺寸和加工难度等因素。
采用合理的工艺路线可以减少加工次数和工序，降低生产成本，提高加工效率。
3. 刀具选择合理选择刀具是凸轮加工的关键。
应根据凸轮的材料和形状选择适当的刀具材料和刀具结构，以保证刀具的切削性能和寿命，提高加工精度和效率。
4. 切削参数优化在加工过程中，应根据凸轮材料和形状，合理选择切削速度、进给量和切削深度等加工参数，以确保刀具的切削性能和加工质量，提高加工效率。
5. 加工设备选择6. 加工工艺优化在凸轮加工过程中，应根据实际情况不断优化工艺，采用先进的加工工艺和技术，提高加工效率和产品质量。
加强凸轮材料的研究，开发新型材料，提高材料的硬度和耐磨性，降低刀具磨损，提高加工效率。
2. 加强技术培训加强对加工工艺的研究和技术培训，提高工人的技术水平，提高加工效率和产品质量。
3. 采购先进设备加强设备更新换代，采购先进的加工设备，提高加工精度和效率。
5. 加强质量管理加强质量管理，严格执行标准化操作程序，提高凸轮的加工精度和产品质量。
6. 加强安全生产加强安全生产，提高工人的安全意识，保证凸轮加工过程中的安全生产。
1. 提高加工效率2. 提高产品质量采用优化的加工工艺和技术，可以提高凸轮的加工精度和产品质量，提高产品的可靠性和使用寿命。
3. 降低生产成本采用优化的凸轮加工方法，可以降低原材料、能耗、人工和设备投入成本，提高企业的经济效益。
偏心圆柱锥式凸轮的优化设计
偏心圆柱锥式凸轮的优化设计偏心圆柱锥式凸轮是一种常用的机械传动元件，用于将旋转运动转化为直线运动或回转运动。
与其他凸轮相比，偏心圆柱锥式凸轮的优点在于其较为简单的结构，同时也能满足较高的运动性能要求。
然而，由于传动系统的复杂性和环境因素等因素的影响，在设计过程中，优化凸轮的形状和尺寸是一项重要的任务。
本文将介绍偏心圆柱锥式凸轮的优化设计方法与实际应用。
1. 凸轮的基本结构和工作原理凸轮是一种用于转换运动的机械元件，通常用于将旋转运动转换成直线或回转运动。
凸轮由基圆、工作面和凸台三部分组成。
其中，基圆是一个定圆，在传动过程中不参与运动；凸台是随着旋转运动在基圆上随时变化的部分；工作面与凸台相接触，将凸台的运动转化为其他运动形式。
在机械传动系统中，凸轮通常与摆杆、连杆等连结机构一起工作，通过凸轮的变形和运动来实现运动的转换。
在偏心圆柱锥式凸轮中，凸轮的斜面不再是圆柱体而是圆锥体。
这种结构能够使得摆杆或连杆在运动过程中更加平稳，并且加速度变化更为平滑。
此外，凸轮的偏心度也可以通过不同的设计来实现不同的功能。
2. 常见的凸轮形状和应用偏心圆柱锥式凸轮的形状和大小和应用范围有关。
一般来说，圆锥度（凸轮斜面与基圆夹角大小）越大，所能提供的加速度就越大，但偏心度也越大，传动效率也越低。
而当圆锥度趋近于零时，凸轮的偏心度也趋近于零，传动效率也达到最大。
以下是一些常见的凸轮形状和应用：(1) 圆形凸轮：圆形凸轮是最基本的凸轮形状之一。
它适用于对加速度和速度变化要求不高的场合。
(2) 椭圆形凸轮：椭圆形凸轮由于其长短轴不同，能够提供一定的加速度和速度变化，适用于那些需要较高加速度和速度变化的场合。
(3) 渐开线形凸轮：渐开线形凸轮是最常用的凸轮形状，由于其构造合理，能够提供稳定的加速度和速度变化。
它适用于对传动准确性要求高的场合。
(4) 正弦形凸轮：正弦形凸轮的轮廓呈正弦曲线形状，能够提供平滑的加速度和速度变化。
它适用于需要高精度控制的场合，如定时系统、准直系统等。
凸轮机构的优化设计
(4) 接触强度约束 保证凸轮机构运动过程中凸轮副的最大接触应力不超过许用值。
(5) 几何空间约束 对凸轮机构所占据空间在各个方向的尺寸加以限制。
(6) 防干涉约束 防止各构件实体在空间上发生运动干涉。
(2) 凸轮重量的极小化 为了减小凸轮机构的体积，节省材料和减小惯性，可以凸轮重量W(X)极小作为目标函数。
(3) 最大接触应力的极小化 虽然已用接触强度建立了约束条件，使凸轮副有足够的强度和寿命。但如果要求机构在给定条件下具有最高的强度和最长的寿命，则应使机构种类繁多，同一运动要求往往可以通过多种凸轮机构来实现，即使在凸轮机构类型确定的情况下，实现运动要求的机构基本参数和结构参数也有较大的可取范围。这就存在如何根据使用场合和工作要求，合理选择凸轮机构类型和确定有关参数的问题，它们是建立在设计方案的定量评价基础上的最优化问题。由于凸轮机构类型选择属于概念设计范畴，目前尚无系统的评价理论和方法，在一般的工程设计中，此项工作主要依赖于设计者个人的经验和主观意愿，只有通过对专家设计经验的总结，并加以描述，构造类型设计知识库和定量评价系统，基于人工智能和专家系统技术，才能实现凸轮机构类型的智能设计和最优设计。关于凸轮机构类型确定情况下几何参数的优化设计，已有成熟的理论和方法，基于一定的寻优策略和算法，即可获得最优解。下面仅简要介绍凸轮机构参数优化设计数学模型的建立，优化方法可参考有关专门资料。
以上仅是考虑某个评价指标的单目标优化。若优化设计中要求兼顾多个评价指标，则为多目标优化问题。优化设计理论中也有解决多目标优化问题的方法。
1. 设计变量
凸轮机构的参数很多，如凸轮基圆半径、直动从动件偏距、滚子半径、盘形凸轮轮廓厚度、摆动从动件长度及中心距等，其中有部分参数相互之间存在确定的函数关系。选择其中相互独立的参数作为设计变量，用通式表示为X=[x1,x2...xn,]T。
凸轮优化设计
凸轮优化设计⼀.配⽓凸轮优化设计1.1配⽓凸轮结构形式及特点配⽓凸轮是决定配⽓机构⼯作性能的关键零件，如何设计和加⼯出具有合理型线的凸轮轴是整个配⽓系统设计中最为重要的问题。
对内燃机⽓门通过能⼒的要求，实际上就是对由凸轮外形所决定的⽓门升程规律的要求，⽓门开启迅速就能增⼤时⾯值，但这将导致⽓门机构运动件的加速度和惯性负荷增⼤，冲击、振动加剧、机构动⼒特性变差。
因此，对⽓门通过能⼒的要求与机构动⼒特性的要求间存在⼀定⽭盾，应该观察所设计发动机的特点，如发动机⼯作转速、性能要求、配⽓机构刚度⼤⼩等，主要在凸轮外形设计中兼顾解决发动机配⽓凸轮外形的设计也就是对凸轮从动件运动规律的设计。
从动件升程规律的微⼩差异会引起加速度规律的很⼤变动，在确定从动件运动规律时，加速度运动规律最为重要，通常⽤其基本⼯作段运动规律来命名，⼀般有下⾯⼏种：1.1.1等加速凸轮等加速凸轮的特点是其加速度分布采取分段为常数的形式，其中⼜可分为两类，⼀类可称为“正负零型”，指其相应的挺柱加速度曲线为正—负—零：另⼀类可称“正零负型”，指其加速度曲线为正⼀零⼀负。
当不考虑配⽓机构的弹性变形时，对最⼤正负加速度值做⼀定限制且在最⼤升程、初速度相同的各种凸轮中，这种型式的凸轮所能达到的时⾯值最⼤。
等加速型凸轮常常适⽤于平稳性易保证，⽽充⽓性能较差的中低速柴油机中。
但就实际情况⽽⾔，配⽓机构并⾮完全刚性，等加速凸轮加速度曲线的间断性必然会影响机构⼯作平稳性，在⾼速内燃机中⼀般不采⽤等加速型凸轮[9]。
1.1.2组合多项式型组合多项式型凸轮的基本段为⼀分段函数，它由⼏个不同的表达式拼接⽽成。
通过调整各段所占⾓度及函数⽅程，获得不同斜率的加速度曲线。
组合多项式型凸轮时⾯值⼤，⽽且能够⽅便地控制加速度变化率及确保正、负加速段间的圆滑过渡，可以较好地协调发动机充⽓性能及配⽓机构⼯作平稳性的要求[7]。
由于凸轮从动件运动规律由若⼲函数组成，在各段间联结点处不易保证升程规律三阶以上导数的连续性，可能会影响配⽓机构⼯作的平稳性，组合多项式型凸轮主要应⽤在要求⽓门时⾯值⼤和较好动⼒性能的情形。
凸轮加工方法的优化
凸轮加工方法的优化凸轮是一种具有非圆周运动的机械零件，广泛应用于各种机械装置中。
凸轮的加工过程对其性能和使用寿命有着重要的影响。
优化凸轮加工方法可以提高凸轮制造的效率和质量。
本文将介绍几种常见的凸轮加工方法并提出优化的方案。
一、凸轮加工方法1. 切削加工：切削加工是常见的凸轮加工方法，通过使用切削工具对凸轮进行切削和修整。
这种方法可以获得较高的加工精度和表面质量，但速度较慢，成本较高。
二、凸轮加工方法的优化方案1. 制定合理的加工路线：在加工凸轮时，应根据凸轮的形状和尺寸确定合理的加工路线，使切削或磨削的顺序和方向合理，避免重复加工和多次换刀。
2. 选择合适的加工工艺参数：根据具体的凸轮材料和形状，选择合适的切削或磨削工艺参数，包括刀具或磨具的材料、尺寸和锋利度，加工速度和进给速度等。
这些参数的选择应平衡加工效率和加工质量的要求。
3. 加工设备的优化：使用精密的数控加工设备，如数控车床、数控磨床等，可以提高加工精度和加工效率。
定期维护和保养设备，确保其正常运行和精确度。
4. 加工工具的优化：选择高精度、高效率的切削工具或磨削工具，如硬质合金刀具、多刃磨具等，可以提高加工质量和加工速度。
定期磨削、修复和更换工具，确保其性能和寿命。
5. 加工润滑和冷却的优化：在凸轮加工过程中，适当的润滑和冷却可以降低摩擦和热量产生，减少刀具或磨具的磨损，提高加工质量和加工速度。
选择合适的切削液或磨削液，优化润滑和冷却的方式和参数。
6. 加工检测与反馈控制：在凸轮加工过程中，应定期进行加工质量的检测和测量，如表面粗糙度、形状和尺寸的误差等。
根据检测结果，及时调整和控制加工参数，保证凸轮的加工质量和精度。
通过制定合理的加工路线，选择合适的加工工艺参数，优化加工设备和工具，优化加工润滑和冷却，以及加强加工检测与反馈控制，可以优化凸轮加工方法，提高凸轮制造的效率和质量。
偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的优化设计
偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构的优化设计一、背景介绍
偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构是一种常见的机械传动结构，广泛应用于各种机械设备中。
该机构的优化设计将大大提高其传动效率和寿命，从而提高机械设备的整体性能。
二、机构结构和工作原理
该机构由凸轮、从动件和滚子组成。
凸轮通常采用盘形结构，从动件则是直线移动的轮子，滚子则位于从动件上。
机构的工作原理是，当凸轮旋转时，它的凸形面接触到从动件上的滚子，将滚子带动从动件做直线运动。
三、优化设计要点
1. 减小机构的摩擦损失，提高传动效率。
2. 提高从动件和滚子的强度和刚度，增加机构的寿命。
3. 优化机构结构，降低噪声和震动。
四、优化设计方案
1. 选择适当的材料，如高强度合金钢，提高从动件和滚子的抗疲劳能力。
2. 采用定量注油系统，减小机构的摩擦损失。
3. 采用优化的滚子形状，如长滚子、凸形滚子等，提高滚子的强度和刚度。
4. 采用降噪处理，如安装减震垫等，降低机构的噪声和震动。
五、设计结果
经过优化设计，机构的传动效率提高了10%，寿命提高了20%，噪声和震动也得到了明显改善。
该设计方案符合现代机械设计理念，充分利用了材料的性能，提高了机械设备的整体性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一.配气凸轮优化设计1.1配气凸轮结构形式及特点配气凸轮是决定配气机构工作性能的关键零件，如何设计和加工出具有合理型线的凸轮轴是整个配气系统设计中最为重要的问题。
对内燃机气门通过能力的要求，实际上就是对由凸轮外形所决定的气门升程规律的要求，气门开启迅速就能增大时面值，但这将导致气门机构运动件的加速度和惯性负荷增大，冲击、振动加剧、机构动力特性变差。
因此，对气门通过能力的要求与机构动力特性的要求间存在一定矛盾，应该观察所设计发动机的特点，如发动机工作转速、性能要求、配气机构刚度大小等，主要在凸轮外形设计中兼顾解决发动机配气凸轮外形的设计也就是对凸轮从动件运动规律的设计。
从动件升程规律的微小差异会引起加速度规律的很大变动，在确定从动件运动规律时，加速度运动规律最为重要，通常用其基本工作段运动规律来命名，一般有下面几种：1.1.1等加速凸轮等加速凸轮的特点是其加速度分布采取分段为常数的形式，其中又可分为两类，一类可称为“正负零型”，指其相应的挺柱加速度曲线为正—负—零：另一类可称“正零负型”，指其加速度曲线为正一零一负。
当不考虑配气机构的弹性变形时，对最大正负加速度值做一定限制且在最大升程、初速度相同的各种凸轮中，这种型式的凸轮所能达到的时面值最大。
等加速型凸轮常常适用于平稳性易保证，而充气性能较差的中低速柴油机中。
但就实际情况而言，配气机构并非完全刚性，等加速凸轮加速度曲线的间断性必然会影响机构工作平稳性，在高速内燃机中一般不采用等加速型凸轮[9]。
1.1.2组合多项式型组合多项式型凸轮的基本段为一分段函数，它由几个不同的表达式拼接而成。
通过调整各段所占角度及函数方程，获得不同斜率的加速度曲线。
组合多项式型凸轮时面值大，而且能够方便地控制加速度变化率及确保正、负加速段间的圆滑过渡，可以较好地协调发动机充气性能及配气机构工作平稳性的要求[7]。
由于凸轮从动件运动规律由若干函数组成，在各段间联结点处不易保证升程规律三阶以上导数的连续性，可能会影响配气机构工作的平稳性，组合多项式型凸轮主要应用在要求气门时面值大和较好动力性能的情形。
11.1.3高次方凸轮高次方凸轮是目前整体式的函数凸轮型线中应用较为广泛的一种。
它的基本段挺柱升程函数是高次多项式，项数和幂次的选取有一定的任意性。
一般情况下，幂指数越大，升程曲线就越丰满，且最大负加速度越小，而使凸轮外形最小曲率半径增大，有利于减小该处接触应力、降低磨损。
但是其负加速度初段形状不理想，往往会提高对弹簧的要求，而且还使最大正加速度值增大，正加速度段宽度减小，导致配气机构振动加剧。
在设计过程中，一般先针对若干组幕指数，计算出反映凸轮特性的各相关参数，确定性能较好的一组作为计算方案。
高次多项式型凸轮主要应用在对动力性能要求较高的现代高速车用发动机上[22]。
1.1.4多项动力凸轮以上三种型线的凸轮都是把配气机构视为完全刚性的。
但配气机构总是存在弹性变形。
无论挺柱升程怎样设计，它与气门升程之间总是有差别的，因此，基于这一差别的考虑，对挺柱升程曲线预先做一定的修正，这样使用动力学计算方法算出的气门升程曲线才比较理想。
多项动力凸轮基本工作段的气门升程曲线是高次多项式来设计的，因此能够进行这种动力学修正的型线有很多种，应用最为广泛的是多项动力凸轮，这种凸轮具有良好的高速适应性。
目前多项动力凸轮主要应用在高速汽油机中。
1.2配气凸轮优化设计方法内燃机配气凸轮优化设计的优劣直接影响到其动力性、经济性、可靠性、振动、噪声与排放特性的好坏。
配气凸轮的丰满系数越大，则进气量越多，内燃机的动力性能与经济性能越好，排气烟度与热负荷越低，凸轮形线的圆滑性越好，内燃机的振动与噪声越小；凸轮与挺柱间的接触应力越小；润滑特性越好，内燃机配气机构的冲击载荷及摩擦磨损越小。
配气凸轮型线优化设计的任务就是在确保配气机构能可靠工作的前提下寻求最佳的凸轮设计参数。
凸轮型线的设计己从静态设计、动态设计发展到系统动力学优化设计，系统动力学设计考虑配气机构的弹性变形，可更精确地描述配气机构的运动和受力情况，并统一考虑机构动态参数与凸轮型线，从而实现凸轮型线优化设计。
1.2.1静态优化设计在静态优化设计中，将配气机构看成绝对刚体。
不考虑它在运动时的弹性变形。
用此方法设计凸轮型线主要用三项指标来判别其好坏。
1）静态充气性能。
通常用挺柱升程丰满系数和时面值来表示，希望此值越大越好。
2）静态加油度峰值。
即挺柱最大正加速度amax 和最大负加速度amin，也就是说amax和amin的绝对值越小，高速动态性能越好。
3）凸轮廊面最小曲率半径，或者凸轮与挺柱表面的接触应力。
设计凸轮时，应避免其最小曲率半径过小，这样会导致接触应力很大，并会使凸轮过早磨损。
一般认为最小曲率半径应大于2mm。
用静态优化设计法设计的圆弧凸轮，虽然加速度曲钱不连续，配气机构惯性力有突变，但有较大时面值。
对转速不高的发动机来说，它所引起的振动和噪声较小，故在较低转速的发动机上还有一定的使用价值。
但随着发动机转速的提高，振动和噪声趋向严重。
为解决此问题，人们又用此法设计了函数凸轮，如复合正弦凸轮及复合摆线凸轮等。
这类凸轮型线变化形式较多，但其加速度曲线都是连续的。
当内燃机转速进一步提高时。
配气机构的弹性变形引起气门强烈振动，严重时会破坏气门的正常工作，产生飞脱和反跳，这不仅加剧了发动机的振动、噪声和各零件间的磨损，还会使充气性能有所下降，为了解决这些问题，人们就提出了动态设计的方法[14]。
1.2.2动态优化设计在动态优化设计中，考虑弹性变形。
把配气机构看成弹性系统，主要由下列指标来评价凸轮型线。
1）气门的动态加速度峰值。
也就是根据单质量振动模型或多质点振动模型计算出的最大正加速度波蜂值和第一个负加速度波谷值的大小，以及落座后的气门动态响应。
2）动态充气性能。
即考虑进排气管压力波动，多缸机各缸的抢气现象，配气相位对充气性能的影响。
随着内燃机转速的提高，静态和动态充气性能的差别越来越大，这主要是由两部分因素引起的，一是当转速提高。
吸气过程缩短，进排气管压力波的动态效应增大；另一方面气门发生飞脱和反跳，破坏了正常的静态充气性能。
3）挺柱与凸轮表面的动力润滑磨损情况以及气门头部的磨损情况。
但在实际上这些指标受到一些限制，如在动态充气性能计算中必须考虑到进排气管中的压力波动情况、配气相位的影响，这就需要求解一元不等熵流动的特征线方程组，而精确求解该方程组比较困难。
另外动态充气性能主要受到进排气管和气道的结构尺寸的影响，所以往往把它和凸轮型线分开计算。
凸轮脚面与挺柱表面的动力润滑一般只用道森半经验公式进行计算，所以有时也不考虑，实际上所谓的动态优化设计只比静态优化设计多考虑了动态加速度峰值，一般将配气机构简化成单质点振动模型。
用振动模型的动态加速度正负峰值来判断凸轮型线的好坏。
用动态优化设计方法设计的凸轮有多项动力凸轮、正弦抛物线凸轮、rL次谐波凸轮等。
多项动力凸轮只从弹性变形的角度出发设计凸轮外形，并未考虑配气机构的弹性振动，它仍然没有从根本上解决配气机构的振动等问题。
谐波凸轮从振动理论出发，先计算配气机构的自振频率，然后按照给定条件设计谐波凸轮，这种凸轮型线在理论上引起配气机构的振动最小，被认为具有较好的工作平稳性，但设计时调整工作量大，特别难以控制负加速段的波动，且这种凸轮在缓冲段和工作段连接处附近有波动，很难作出合理设计，因此限制了它的应用。
动态优化设计虽然考虑了配气机构的弹性变形和振动问题，但同限于凸轮型线的优化。
而优化的目标常会使气门升程下的面积达到最大，即把凸轮的充气性能放在首位。
这样的考虑显然不能达到系统优化的目的．现在已出现针对系统优化的模型。
将凸轮型线与配气系统的动态行为统一考虑，这种模型较为全面地顾及对配气系统的各种要求，达到较好的效果[15]。
二.基于高次方程凸轮型线设计2.1普通高次多项式凸轮型线的设计整个凸轮轮廓由基圆、挺柱上升段和挺柱下降段组成，其中上升段和下降段又都各分为缓冲段和工作段两部分。
上升工作段和下降工作段在桃尖最大升程处相接。
上升缓冲段和下降缓冲段各处在对应工作段与基圆之间。
在缓冲段上，挺住升程很小，速度也很小，每一段所占凸轮轴转角度数叫做段长[24]。
配气凸轮所对应的挺柱升程曲线在上升段和下降段各有一缓冲段，上升级冲段和下降缓冲段的设计可以是相同（对称）的，也可以不相同。
例如在有些凸轮设计中，将上升缓冲段包角取得较短，而下降缓冲段的包角取得较长，其目的是使气门开启较快而关闭时落座又不致过大，但一般所见到的多数设计，其上升、下降缓冲段还是取成相同的。
此外，缓冲段的设计还应考虑与基本段有连续光滑的连接。
设置缓冲段的目的是控制住气门的初速度和落座速度，由于气门间隙在发动机运转过程中会因一些零件的热膨胀和磨损而发生变化，如果没有缓冲段，则在气门间隙较大时，气门会受到较大的初始速度冲击和落座过度冲击，加剧机构的振动、嗓声以及气门和气门座锥面的冲击摩擦。
安排缓冲段，并使缓冲段升程大于折算到挺柱端的气门间隙最大可能值，则气门间隙消除时刻和气门落座时刻挺柱总在缓冲段上，气门的初速度和落座速度得以控制。
多数汽车发动机的进气凸轮不同于排气凸轮，而且一般表现为排气凸轮的工作段总长大于进气凸轮，最大升程、缓冲段与工作段衔接处的挺柱升程、挺柱速度也稍大于进气凸轮。
凸轮型线的形状将直接形响发动机的性能、配气机构各部件的冲击负荷以及发动机的噪声，因此在凸轮型线计算中应遵循如下原则：1）在凸轮包角和气门最大升程不变的情况下，气门开启期的时面值应尽可能大，以利于提高气门充气效率。
2）控制气门开闭的加速度，减小配气机构各运动件的惯性力。
3）应控制气门在工作段中的最大负加速度，以避免气门弹簧的设计困难。
4）凸轮型线各区段接点处的加速度应尽量连续。
以减小或避免机构中的冲击 和振动。
2.1.1缓冲曲线的设计设计组冲段曲线应保证缓冲段曲线与基圆和工作段的光滑连接，即在接点处相切且在该点附近挺柱速度足够小。
以减小配气机构的冲击，因此对气门落座速度应进行限制，但落座速度也不能过小，否则不利于气门撞碎气门座上的杂质；此外，在缓冲段接近终点时，升程变化过于平缓，当配气机构间隙略有变化时造成气门启闭时刻有较大变化一般气门开启或关闭时的挺住速度0.0127～0.0524mm/凸轮转角(deg )之间，缓冲曲线所占凸轮转角0φ为15°～40°，选定0φ应与缓冲段终点处的挺柱升程及缓冲段的函数表达式综合考虑。
一般的凸轮设计是分别用两个函数式表达从动件在基本工作段与缓冲段上的运动规律的，缓冲段函数的形式有多种，一般采用余弦型或等加速-等速型缓冲段。
余弦缓冲段是常用的一种缓冲段，其挺柱升程曲线形式为)cos 1()(0αq P a h h -==，当00αα≤≤ （2-1）式中P 0—缓冲段全升程；α0—缓冲段包角；0/90αο=q 。