!凸轮机构设计及应用-知识扩展
凸轮机构的工作原理特点及应用
凸轮机构的工作原理特点及应用一、凸轮机构的工作原理凸轮机构是一种将圆周运动转化为复杂直线运动的机械装置。
它包括凸轮和随之运动的从动件。
凸轮是一个具有不规则形状的旋转零件，通过凸轮的不规则形状，使从动件在运动过程中产生复杂的直线运动。
凸轮机构的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.凸轮进行旋转运动；2.从动件由于凸轮的不规则形状而产生直线运动；3.从动件进行线性运动，完成特定的工作。
凸轮机构的工作原理主要基于凸轮的几何形状的变化。
通过不同形状的凸轮，可以实现不同的直线运动，从而适应不同的工作需求。
凸轮的几何形状可以通过计算和仿真进行设计，以确保从动件的运动满足特定的要求。
二、凸轮机构的特点凸轮机构具有以下几个特点：1.复杂的运动控制：凸轮机构可以通过设计不同形状的凸轮实现复杂的直线运动。
这使得凸轮机构在一些需要精确控制运动轨迹的应用中非常有用。
2.高效的能量转换：凸轮机构通过圆周运动转换为直线运动，实现了能量的高效转换。
相比于其他机械装置，凸轮机构能够更高效地利用能源。
3.稳定性和可靠性：凸轮机构的结构相对简单，因此具有较高的稳定性和可靠性。
凸轮的旋转运动相对平稳，从动件的直线运动也相对稳定，适用于长时间工作和高频率运动的场景。
4.易于维护和调整：凸轮机构的结构相对简单，凸轮和从动件相互作用的方式也比较清晰明了。
这使得凸轮机构在维护和调整方面较为便捷，可以快速进行修理和替换。
三、凸轮机构的应用凸轮机构在工业生产和日常生活中有广泛的应用。
以下列举了几个常见的凸轮机构应用场景：1.发动机气门控制：凸轮机构在内燃机中的应用非常常见。
凸轮机构通过控制气门的开闭动作，调节气门打开和关闭的时间和幅度，以实现燃油和空气的混合物进入和废气回收。
这对于内燃机的性能和燃烧效率非常重要。
2.彩铃制造：凸轮机构在手机和电子设备中的应用也比较常见。
通过凸轮机构，手机可以实现不同声音和音调的响铃，提供更加丰富多样的用户体验。
机械设计基础凸轮机构
机械设计基础凸轮机构凸轮机构是机械设计中常见的一种机构，用于实现转动运动和直线运动的转换。
它由凸轮和连杆机构组成，具有简单、可靠、紧凑的优点。
本文将介绍机械设计基础凸轮机构的工作原理、应用领域以及设计要点。
一、凸轮机构的工作原理凸轮机构是通过凹凸轮运动对连杆机构施加力，使其发生直线运动。
凸轮的外轮廓形状决定了连杆机构的运动规律。
凸轮可以分为四种基本形状：圆形、椭圆形、心形和指字形。
不同形状的凸轮在工作过程中会给连杆机构带来不同的速度和加速度。
凸轮机构的工作过程可以分为四个阶段：进给段、暂停段、退出段和暂停段。
在进给段，凸轮逐渐使连杆机构向前运动，实现直线运动。
在暂停段，凸轮暂停与连杆机构接触，使连杆机构停止运动。
在退出段，凸轮逐渐使连杆机构向后运动，实现回程。
最后，在暂停段凸轮继续暂停与连杆机构接触，使连杆机构再次停止。
二、凸轮机构的应用领域凸轮机构广泛应用于机械设计中的各个领域。
以下是几个常见的应用领域：1. 发动机：凸轮机构用于气门控制，通过凸轮来控制气门的开闭，实现燃烧室内的气体进出，从而实现发动机的工作。
2. 压力机：凸轮机构用于控制压力机的上下运动，实现工件的压制或切割。
3. 包装机械：凸轮机构用于控制包装机械的送料、密封和分切等工作，实现自动化包装的功能。
4. 自动化流水线：凸轮机构用于控制流水线上的传送带、工作台等部件的运动，实现产品的加工和组装。
5. 机床：凸轮机构用于控制机床上的工作台、进给机构等部件的运动，实现加工工件的精确定位和运动控制。
三、凸轮机构的设计要点在设计凸轮机构时，需要注意以下几个要点：1. 凸轮的轮廓形状：根据实际需求选择合适的凸轮轮廓形状，确保连杆机构的运动规律符合设计要求。
2. 凸轮与连杆机构的配合方式：凸轮与连杆机构之间应具有良好的配合性能，避免偏差和间隙过大导致机构失效或运动不稳定。
3. 连杆机构的设计：根据实际应用需求设计连杆机构，包括长度、角度和材料等参数的选择，确保机构的工作性能满足要求。
凸轮机构设计知识点
凸轮机构设计知识点凸轮机构是一种应用广泛的机械传动装置，它利用凸轮的凸起部分与随动件的运动接触，以实现特定的运动规律和功能。
在工程设计中，合理地设计凸轮机构能够优化运动性能、提高效率和可靠性。
本文将针对凸轮机构的设计知识点进行详细介绍。
一、凸轮曲线的设计凸轮机构的性能主要取决于凸轮曲线的设计，凸轮曲线的形状和参数会直接影响机构的运动规律和输出功率。
在凸轮曲线的设计中，需要考虑以下几个关键因素：1. 运动规律：根据机构的要求，确定凸轮曲线的运动规律，如简谐运动、匀加速运动等。
运动规律的选择应该符合机构的实际需求。
2. 接触应力：凸轮曲线的设计应尽量避免产生过大的接触应力，以确保传动的平稳和可靠。
需要注意的是，在高速运动和重载工况下，接触应力可能会变得更为重要。
3. 凸轮曲线的曲率半径：凸轮曲线的曲率半径对机构的运动特性有重要影响。
通常情况下，较小的曲率半径会导致更大的凸轮尺寸和更小的接触应力，但也会增加摩擦和磨损。
4. 凸轮曲线的周期：凸轮曲线的周期直接影响机构的输出频率和运动频率。
在设计中需要确定凸轮曲线的周期和相位，以满足机构工作的要求。
二、凸轮机构的配合设计凸轮机构的配合设计是指凸轮和随动件之间的配合关系，凸轮的凸起部分通常与随动件的凹槽或滚道进行配合。
在凸轮机构的配合设计中，需要考虑以下几个关键因素：1. 清凸：清凸是指在凸轮的凸起部分与随动件的配合过程中，凸轮顶部和凹槽底部的间隙。
合理的清凸设计可以保证运动的平滑和噪音的降低。
2. 凸轮与随动件的配合形式：凸轮机构的配合形式主要有滚动配合和滑动配合两种形式。
滚动配合适用于高速和高精度要求的机构，而滑动配合适用于低速和较宽容差的机构。
3. 润滑和磨损：凸轮机构在运动中会产生摩擦和磨损，因此需要进行良好的润滑设计，以减少摩擦和延长机构的使用寿命。
三、凸轮机构的动力分析凸轮机构的动力分析是指对凸轮机构进行力学和动力学的数学建模与分析，以预测和评估机构在不同工况下的运动性能和受力情况。
凸轮机构的设计和应用
凸轮机构的设计和应用I. 引言凸轮机构是现代机械的重要组成部分之一，是普遍用于各种机械传动机构中的一种机构。
凸轮机构在机械设计和制造中有着重要的作用，能够实现机械的运动和控制，使机械能够快速、准确地实现各种复杂任务。
本文将系统地介绍凸轮机构的设计和应用。
II. 凸轮机构的定义凸轮机构是一种通过凸轮的运动来控制其他机械部件运动的机械传动机构。
简单来说，凸轮机构包括凸轮，凸轮轴和随动件三个部分。
其中，凸轮是一个轴对称的螺旋条形曲线，轮廓形状通常为正弦曲线或梯形曲线等；凸轮轴是一个旋转轴，一般与凸轮相切且在一定角度范围内连续转动；随动件则是通过凸轮的运动随之做往复或旋转运动的机械部件。
III. 凸轮机构的分类凸轮机构按照凸轮的运动形式不同，可以分为以下几类：1. 往复式凸轮机构往复式凸轮机构是指凸轮轴的旋转运动转化为往复运动的机构。
其中，偏心轮就是一种往复式凸轮机构，它通常用于汽车发动机机械驱动系统中，用于调整汽车发动机气门的开闭时间。
2. 旋转式凸轮机构旋转式凸轮机构是指凸轮轴的旋转运动转化为旋转运动的机构。
常见的旋转式凸轮机构有摆线凸轮机构、正弦凸轮机构和梯形凸轮机构等。
摆线凸轮机构在打孔机、水泵等机械设备中得到了广泛的应用。
IV. 凸轮机构设计的基本要点凸轮机构的设计需要考虑多方面的因素，其中最主要的三个因素是凸轮轮廓线形状、凸轮轴的旋转速度和随动件的运动形式。
在设计凸轮轮廓线形状时，需要根据机械设备的实际工作要求来选取合适的轮廓线形状。
在选取凸轮轴的旋转速度时，需要根据随动件的运动规律以及实际工作要求来决定。
在选取随动件的运动形式时，需要根据机械设备的实际工作要求来确定。
V. 凸轮机构的应用凸轮机构广泛应用于各种机械设备中，包括自动化生产线、机床、车辆、飞机、船舶、农业机械等。
其中，飞机发动机中的凸轮机构是实现各种复杂功能的关键部件之一。
此外，凸轮机构还广泛应用于柴油机、汽油机、水泵、压缩机等。
凸轮机构及其设计知识点
凸轮机构及其设计知识点凸轮机构是一种常用于机械传动和控制系统中的重要装置，它通过凸轮的形状和运动将旋转运动转化为直线或近似直线的运动。
本文将介绍凸轮机构的基本原理、分类以及一些重要的设计知识点。
一、凸轮机构的基本原理凸轮机构利用凸轮的形状和运动来控制其他机械零件的运动，实现特定的功能。
其基本原理是通过凸轮的旋转或往复运动，驱动连杆等机械零件产生相应的运动。
凸轮机构的核心是凸轮轴，它负责凸轮的运动和传递动力。
二、凸轮机构的分类凸轮机构可以按照凸轮的形状、运动方式以及工作和运动周期的不同进行分类。
常见的分类方法有以下几种：1.按照凸轮的形状：- 圆形凸轮：凸轮轮廓为圆形，可将旋转运动转化为直线运动。
- 椭圆形凸轮：凸轮轮廓为椭圆形，可实现不同的工作周期。
- 特殊形状凸轮：凸轮轮廓根据实际需要来设计，如心形凸轮、叶形凸轮等。
2.按照凸轮的运动方式：- 旋转凸轮：凸轮沿着轴线的旋转运动。
- 往复凸轮：凸轮沿直线方向的往复运动。
3.按照工作和运动周期：- 连续工作凸轮机构：凸轮连续不断地运动，如发动机中的气门机构。
- 非连续工作凸轮机构：凸轮只在特定的时间段内运动，如变速器中的换挡机构。
三、凸轮机构设计的知识点凸轮机构的设计需要考虑到多个方面的因素，下面是一些设计中需要注意的知识点：1.选择适当的凸轮形状：根据所需的运动要求，选择合适的凸轮形状，如圆形、椭圆形或特殊形状。
2.确定凸轮的尺寸和运动参数：根据实际需求和运行环境，确定凸轮的尺寸和运动参数，如直径、偏心距离、转速等。
3.凸轮与连杆系统的设计：凸轮与连杆系统的设计需要考虑到运动学和动力学要求，确保凸轮的运动能够正确地传递给连杆系统。
4.选择适当的材料和制造工艺：凸轮机构需要承受较大的载荷和摩擦，选择适当的材料和制造工艺可以提高其使用寿命和运行效率。
5.考虑凸轮的润滑和冷却：凸轮与其他零件的接触面需要进行润滑和冷却，以减少摩擦和热量产生，提高凸轮的工作效率。
凸轮机构及其设计汇总
凸轮机构及其设计汇总凸轮机构是一种用于传动和变换运动方向的机械装置，广泛应用于机械工程领域。
它由凸轮和从动件组成，其中凸轮是以其中一种特定的运动规律进行旋转，通过凸轮的几何形状和相对位置，传递运动给从动件，从而实现特定的运动要求。
以下是几种常见的凸轮机构及其设计概述。
1.凸轮与滑块机构凸轮与滑块机构是最基本、最简单的凸轮机构形式之一、它由一个旋转的凸轮和一个通过滑块与凸轮连接的从动件组成。
凸轮的运动规律决定了滑块的运动轨迹，从而实现特定的工作要求。
该机构常用于各种机械设备中，如汽车发动机中的气门机构。
2.凸轮与滚子机构凸轮与滚子机构与凸轮与滑块机构相似，但是从动件由滚子取代了滑块。
滚子在凸轮上滚动，减少了摩擦阻力，提高了运动效率和精度。
该机构常用于工具机中的进给机构等。
3.曲柄摇杆机构曲柄摇杆机构由一个旋转的曲柄和一个与曲柄相连的摇杆组成。
当曲柄旋转时，摇杆随之摆动，从而实现一定角度或线性运动。
该机构常用于发动机中的连杆机构等。
4.凸轮与滚筒机构凸轮与滚筒机构是一种特殊的凸轮机构，用于实现平行四边形机构中的定位运动。
它由多个凸轮和与之相对应的滚筒组成，通过凸轮的运动规律，使滚筒进行旋转或平移，从而实现复杂的运动要求。
该机构常用于自动化生产线的装配机构等。
5.凸轮与推杆机构凸轮与推杆机构由一个旋转的凸轮和一个通过推杆与凸轮连接的从动件组成。
凸轮的运动规律决定了推杆的运动轨迹和运动速度，从而实现特定的工作要求。
该机构常用于工具机中的进给机构等。
凸轮机构的设计需要考虑凸轮的几何形状、运动规律和从动件的运动要求等因素。
在设计过程中，需要进行凸轮的轮廓设计、从动件的运动分析和凸轮机构的工作过程仿真等。
此外，还需要考虑制造、装配、使用和维护等方面的要求，以确保凸轮机构的可靠性、高效性和稳定性。
总结起来，凸轮机构是一种广泛应用于机械工程领域的机械装置，通过凸轮的运动规律和几何形状，实现特定的运动要求。
它包括凸轮与滑块、凸轮与滚子、曲柄摇杆、凸轮与滚筒、凸轮与推杆等多种形式，每种形式都有其特定的应用场景和设计要求。
机械原理第9章凸轮机构及其设计
第二十一页，编辑于星期日：十四点 分。
②等减速推程段：
当δ =δ0/2 时，s = h /2，h/2 = C0＋C1δ0/2＋C2δ02/4 当δ = δ0 时，s = h ，v = 0，h = C0＋C1δ0＋C2δ02
0 = ωC1＋2ωC2δ ，C1=－2 C2δ0 C0=－h，C1= 4h/δ0, C2=－2h/δ02
如图所示，选取Oxy坐标系，B0 点为凸轮廓线起始点。当凸轮转过δ 角度时，推杆位移为s。此时滚子中 心B点的坐标为
x (s0 s) sin e cos
y
(s0
s) cos
A7
C8 A6 C7
w
A8
-w
A9
C9 B8 B9 B7 r0
C10
B12100 ° B0
O
B1 a B2
C1 L C2φ1φ0
A10 A0
φ
Φ
o
2
1
2 3 456
180º
7 8 9 10
60º 120º
δ
(1)作出角位移线图；
(2)作初始位置；
A5
C6
B6 B1580°B4
C4
C5
φ3
φC23
A1
↓对心直动平底推杆盘形凸 轮机构
↑偏置直动尖端推杆盘形凸轮机 构
第十一页，编辑于星期日：十四点 分。
↑尖端摆动凸轮机构
↓平底摆动凸轮机构
↑滚子摆动凸轮机构
第十二页，编辑于星期日：十四点 分。
(4)按凸轮与从动件保持接触的方式分
力封闭型凸轮机构
利用推杆的重力、弹簧力或其他外力使推杆与凸轮保持接
触的
此外，还要考虑机构的冲击性能。
凸轮机构的设计方法知识点
凸轮机构的设计方法知识点凸轮机构是一种常用于传动和控制机械运动的装置。
它通过凸轮的几何形状和运动特点来驱动其他零件的相对运动，实现特定的功能。
下面将介绍凸轮机构设计的一些重要知识点。
一、凸轮的基本构成凸轮由凸轮轴和凸轮轮廓组成。
凸轮轴一般是圆柱形的，并且要求与传动装置的轴线相交或平行。
凸轮轮廓则根据具体的应用要求进行设计，常见的有红圆弧、矩形和椭圆等形状。
凸轮的轮廓和几何参数对机构运动特性具有重要影响。
二、凸轮的运动特性凸轮的运动特性包括凸轮轮廓的曲线形状、凸轮轴的转动方式以及凸轮与其他零件之间的相对运动关系。
常见的凸轮运动方式有简谐运动和非简谐运动两种。
简谐运动是指凸轮的转动角度与时间之间存在确定关系，例如等速转动和正弦转动。
而非简谐运动则是指凸轮的转动角度与时间之间不满足确定关系，其运动规律更为复杂。
三、凸轮机构的设计方法1. 确定凸轮的运动要求：根据机械系统的功能要求，确定凸轮需要实现的运动特性，如线性运动、往复运动或任意轨迹运动等。
2. 选择凸轮的轮廓形状：根据运动要求，选择适合的轮廓形状。
例如，需要实现往复直线运动时可以选择矩形轮廓；需要实现往复曲线运动时可以选择红圆弧轮廓。
3. 计算凸轮的几何参数：确定凸轮的几何参数，如凸轮半径、凸轮轴偏心距、凸轮轴转动角度等。
这些参数会直接影响到凸轮的运动特性和机构的工作效果。
4. 验证凸轮机构的性能：利用计算机辅助设计软件或绘图工具，绘制凸轮机构的示意图，并进行运动仿真分析。
通过仿真分析，可以评估凸轮机构的工作性能，发现潜在问题并进行改进优化。
5. 制作凸轮并组装机构：根据设计结果，制作凸轮和其他相关零件，并按照装配顺序进行组装。
在组装过程中，要注意零件之间的配合精度和润滑要求，确保机构的正常运转。
四、凸轮机构的应用领域凸轮机构广泛应用于各个领域，例如机床、汽车、航空航天、纺织机械等。
在机床领域，凸轮机构常用于驱动切削工具进行加工作业；在汽车领域，凸轮机构用于控制气门的开启和闭合；在航空航天领域，凸轮机构常用于驱动复杂的舵面运动等。
机械原理 凸轮机构及其设计
第六讲凸轮机构及其设计（一）凸轮机构的应用和分类一、凸轮机构1．组成：凸轮，推杆，机架。
2．优点：只要适当地设计出凸轮的轮廓曲线，就可以使推杆得到各种预期的运动规律，而且机构简单紧凑。
缺点：凸轮廓线与推杆之间为点、线接触，易磨损，所以凸轮机构多用在传力不大的场合。
二、凸轮机构的分类1．按凸轮的形状分：盘形凸轮圆柱凸轮2．按推杆的形状分尖顶推杆：结构简单，能与复杂的凸轮轮廓保持接触，实现任意预期运动。
易遭磨损，只适用于作用力不大和速度较低的场合滚子推杆：滚动摩擦力小，承载力大，可用于传递较大的动力。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
平底推杆：不考虑摩擦时，凸轮对推杆的作用力与从动件平底垂直，受力平稳；易形成油膜，润滑好；效率高。
不能与凹槽的凸轮轮廓时时处处保持接触。
3．按从动件的运动形式分（1）往复直线运动：直动推杆，又有对心和偏心式两种。
（2）往复摆动运动：摆动推杆，也有对心和偏心式两种。
4．根据凸轮与推杆接触方法不同分：（1）力封闭的凸轮机构：通过其它外力（如重力，弹性力）使推杆始终与凸轮保持接触，（2）几何形状封闭的凸轮机构：利用凸轮或推杆的特殊几何结构使凸轮与推杆始终保持接触。
①等宽凸轮机构②等径凸轮机构③共轭凸轮（二）推杆的运动规律一、基本名词：以凸轮的回转轴心O为圆心，以凸轮的最小半径r为半径所作的圆称为凸轮的基圆，r称为基圆半径。
推程：当凸轮以角速度转动时，推杆被推到距凸轮转动中心最远的位置的过程称为推程。
推杆上升的最大距离称为推杆的行程，相应的凸轮转角称为推程运动角。
回程：推杆由最远位置回到起始位置的过程称为回程，对应的凸轮转角称为回程运动角。
休止：推杆处于静止不动的阶段。
推杆在最远处静止不动，对应的凸轮转角称为远休止角；推杆在最近处静止不动，对应的凸轮转角称为近休止角二、推杆常用的运动规律1．刚性冲击：推杆在运动开始和终止时，速度突变，加速度在理论上将出现瞬时的无穷大值，致使推杆产生非常大的惯性力，因而使凸轮受到极大冲击，这种冲击叫刚性冲击。
凸轮机构的设计及应用
凸轮机构的应用学院：机械学院专业：机械电子工程班级：机电02班学号：20132712姓名：王爽2015年6月1日凸轮机构的应用作者：王爽学号：20132712摘要凸轮机构是一种典型的高副机构，它具有机构简单、紧凑、工作可靠的特点。
凸轮机构可以通过合理设计凸轮的轮廓曲线，精确地完成各种功能，如实现预期的位置及动作时间要求，实现预期的运动规律要求，实现运动和动力特性要求等。
现在，随着中国世界工厂地位的确立，越来越多的装备被引进来，也带进来了越来越多的凸轮机构，如包装机械、印刷机械、自动机械等应用大量的凸轮机构，各大公司的机械研发部门开发了很多优良的凸轮运动曲线。
可以这么说，由于凸轮机构具有独特的机械特性而不断扩散到各个行业中。
在机械高度发展的今天，很多机械构件越来越模块化，您可以随手拿来就用，但凸轮机构还不能这么做，您得计算、分析再设计，这个弯是绕不过去的。
它广泛地应用于各种机械，特别是自动机械、自动控制装置和装配生产线中，如自动机床、内燃机、印刷机和纺织机中得到广泛应用。
关键词：凸轮轮廓曲线应用包装印刷自动内燃机纺织机构成：凸轮机构由凸轮、从动件、机架三个基本构建组成功能：实现预期的位置及动作时间要求实现预期的运动规律要求实现运动与动力特性要求应用分类：1.按凸轮的形状盘形凸轮：凸轮是绕固定轴转动并具有变化向径的盘形构件。
移动凸轮：盘形凸轮的轴心趋于无穷远时就演化成了移动凸轮。
圆柱凸轮：凸轮的轮廓曲线在圆柱体上，凸轮与从动件的相对运动是空间运动。
2.按从动件运动副元素的形状尖顶从动件：从动件的尖顶能与任意形状的凸轮轮廓保持接触，但尖顶易磨损，只适用于低速轻载的凸轮机构中曲面从动件：从动件端部做成曲面形状。
滚子从动件：从动件端部安有滚子，使从动件与凸轮轮廓之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，传动效率高，耐磨损，承载能力强，在实际工程中应用最为广泛。
平底从动件：从动件以平面与凸轮接触，接触处易于形成油膜，润滑状况好，传动效率高，但只适用于轮廓外凸的凸轮。
机械设计-凸轮机构的应用和分类
凸轮机构的应 用和分类
1 凸轮机构的组成
2 凸轮机构的特点及应用
3 凸轮机构的分类
一、凸轮机构的组成
1.凸轮机构的组成 凸轮机构是由凸轮、从动件和机架组成的高副机构。
凸轮机构
机架 从动件
高副
凸轮
作用：将凸轮的转动或移动转换成从动件的移动或摆 动
二、凸轮机构的特点及应用
1.凸轮机构的特点
➢ 可使从动件实现各种复杂的运动规律 ➢ 结构结构简单紧凑，易于设计 ➢ 凸轮机构是高副机构，易于磨损， ➢ 凸轮轮廓加工比较困难。
2.凸轮机构的应用： 运用于各种机械设备，尤其在半自动和自动机械中运用较为普遍，用于传递运动，
但由于凸轮机构是高副机构，易于磨损，因此只适用于传递动力构的命名：般凸轮机构的命名原则: 布置形式+运动形式+推杆形状+凸轮形状
对心直动尖顶从动件盘形凸轮机构
偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构
小结
1.凸轮的组成 2.凸轮机构的特点及应用 3.凸轮机构的分类
感谢您的观看
车床靠模机构
凸轮绕线机构
进刀机构
内燃机配气机构
三、凸轮机构的分类
1.按照凸轮的形状不同可把凸轮分为以三种：盘形凸轮机构、移动凸轮机构和圆柱凸轮机构
盘形凸轮
移动凸轮
圆柱凸轮
2.按照从动件形状分为以下几种
尖顶从动件
滚子从动件
平底从动件
3.按从动件的运动形式分为：移动（摆动）从动件和摆动从动件
移动从动件
凸轮机构的应用及其分类
凸轮机构在其他领域的应用
除了发动机和机械加工，凸轮机构还被广泛应用于自动化生产线上的物料搬运机器人，实现物料的精确定位和 传递。
凸轮机构的基本构造和原理
凸轮轴
凸轮轴是凸轮机构的核心部件， 用于传递旋转运动和控制运动 轨迹。
凸轮轮廓
凸轮轮廓决定随动件的运动规 律和廓的接触， 实现旋转运动向直线或曲线运 动的转换。
凸轮机构的分类及典型应用
1 按工作特点分类
周期运动凸轮机构、非周期运动凸轮机构、径向平移凸轮机构。
2 按运动形式分类
简单凸轮机构、复杂凸轮机构、单转轴转子式凸轮机构。
3 典型应用
发动机中的配气机构、机械加工中的进给装置、工业生产线上的物料搬运机器人。
常见的凸轮机构分类介绍
周期运动凸轮机构
适用于需要定时、周期性运动 的机械装置，如发动机中的配 气机构。
复杂凸轮机构
由多个凸轮轮廓和随动件组成， 实现多种复杂的运动形式。
单转轴转子式凸轮机 构
用于实现多组凸轮传动的机构， 可实现复杂的运动轨迹。
凸轮机构在发动机中的应用
凸轮机构在发动机中扮演着重要角色，控制气门的开闭，调节燃烧室内气体 流动，实现高效燃烧和动力输出。
凸轮机构在机械加工中的应用
凸轮机构在机械加工中的主要应用是进给装置，通过凸轮的旋转，驱动加工 工件进行线性或曲线运动，实现工件的加工。
凸轮机构的应用及其分类
凸轮机构是一种常用的机械装置，用于将旋转运动转化为直线或曲线运动。 本节将介绍凸轮机构的定义、作用以及基本构造和原理。
凸轮机构的定义和作用
凸轮机构是一种能将旋转运动转化为直线、曲线或往复运动的机械装置。它 以凸轮轴为基础，通过凸轮轮廓和随动件之间的接触与相对运动来实现运动 的转换。
机械设计原理-凸轮机构
机械设计原理-凸轮机构1. 引言凸轮机构是一种常用的机械传动装置，它由凸轮、从动件和凸轮追随器组成。
凸轮通过旋转带动从动件进行直线或旋转运动，从而实现特定的机械运动功能。
凸轮机构广泛应用于各个领域，如机械工程、汽车工程、航空航天等。
本文将介绍凸轮机构的工作原理、分类以及设计要点，以便读者更好地了解和应用凸轮机构。
2. 凸轮机构的工作原理凸轮机构的工作原理基于凸轮的运动方式和从动件的设计。
凸轮可以是圆形、椭圆形或其他异形，它的运动方式可以是简谐运动、间歇运动或连续运动。
凸轮通过轴向或径向的旋转运动驱动从动件，使得从动件产生直线或旋转运动。
凸轮追随器是连接凸轮和从动件的部件，它能保持与凸轮的接触并传递转动力矩给从动件。
凸轮机构的工作过程可以简化为以下几个步骤：1.凸轮转动：凸轮随着传动装置的转动而旋转。
2.凸轮追随器接触凸轮：凸轮追随器始终与凸轮保持接触并随其旋转。
3.动力传递给从动件：凸轮追随器传递转动力矩给从动件。
以上过程使得从动件按照一定规律进行直线或旋转运动，从而实现特定的机械功能。
3. 凸轮机构的分类根据凸轮的运动方式和从动件的运动方式，凸轮机构可以分为以下几类：3.1 圆柱凸轮机构圆柱凸轮机构是最基本的凸轮机构，它的凸轮为圆柱形，从动件一般为滑块或轮转件。
圆柱凸轮机构广泛应用于各个领域，其简单可靠的结构使得其成为最常见的凸轮机构类型。
3.2 椭圆凸轮机构椭圆凸轮机构的凸轮为椭圆形，从动件一般为滑块或轮转件。
椭圆凸轮机构相对于圆柱凸轮机构来说，具有更高的设计灵活性和运动精度。
椭圆凸轮机构常用于需要高精度和高速运动的场合，如机床、印刷机等。
3.3 其他异形凸轮机构除了圆柱凸轮和椭圆凸轮外，凸轮还可以是其他形状，如正多边形、叶形等。
这些异形凸轮机构在特定的工程领域有特殊的应用，如汽车发动机中的凸轮轴。
在设计凸轮机构时，需要考虑以下几个重要的要点：4.1 凸轮的运动规律不同的应用场合需要不同的凸轮运动规律，如简谐运动、间歇运动或连续运动。
第四章-凸轮机构解读
首先,作出理论廓线
B
o
理论廓线与实际廓 线是两条平行线
o
B T
滚子与实际廓线的接 触点T不一定在滚子中 心与导路的方向线上。
所以不能用理论廓 线的各点向径OB减
o 去滚子半径rT，求实
际廓线.
n
B
d
T
3、平底从动件
（1）取平底与导路的交点B0为参考点 （2）把B0看作尖底，运用上述方法找到B1、B2… （3）过B1、B2…点作出一系列平底，得到一直线族。 作出直线族的包络线，便得到凸轮实际轮廓曲线。
s) cos s)sin
式2
（2）摆动从动件盘形凸轮机构
摆动滚子从动件盘形凸轮机构。仍用反转法使凸轮固定不动，而
从动件沿-ω方向转过角度，滚子中心将位于B点。B点的坐标，
亦即理论廓线的方程为：
x y
a cos a sin
l l
cos( sin(
0 0
3、还有5次多项式等其他的多项式运动规律，但多项式的次数 一般不超过7次。
4、为了获得更好的运动特征，可以把上述几种运动规律组合 起来应用。组合时，两条曲线在拼接处必须保持连续。
§4-3 凸轮轮廓的设计
设计方法：作图法，解析法
已知 0 , e, S , 转向。作图法设计凸轮轮廓
一、直动从动件盘形凸轮机构反转法
缺点
(1) 高副接触，传力小，易磨损。 (2) 不易保持高副接触。 (3) 加工较困难。 (4) 从动件的行程不能过大。
返回节目录
凸轮机构的设计任务
为满足凸轮机构的输出件提出的运动要求、动力 要求等，凸轮机构的设计大致可分成以下四步：
凸轮机构的类型及应用
机械设计基础
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1.1 凸轮机构的特点和应用
凸轮机构是一种常用的机构，它主要是由凸轮、从动 件和机架三部分所组成。由于凸轮与从动件组成的是高副， 所以它属于高副机构。凸轮机构能将凸轮的连续转动或移 动转换为从动件的移动或摆动。
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1—凸轮；2—气阀 图7-1 内燃机的配气机构
1—圆柱凸轮；2—从动件 图7-2 送料机构
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
1.2 凸轮机构的类型
1．按凸轮的形状分类 （1）盘形凸轮。如图7-1所示。 （2）圆柱凸轮。如图7-2所示。 （3）移动凸轮。如图7-3所示。
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
图7-4 从动件类型
机械设计基础
Machine Design Foundation
凸轮机构的类型及应用
3．按从动件的运动方式分类 （1）移动从动件。从动件相对于导路作直线移动。若
导路中心线恰好通过凸轮回转中心，则称为对心移动从动 件，如图7-5（a）；若导路中心线与回转中心有一个偏心 距e，则称为偏置移动从动件，如图7-5（b）。
机械设计基础凸轮机构
机械设计基础凸轮机构在机械设计中，凸轮机构是一种常见且重要的机械传动机构，它利用凸轮的凸缘与从动件（如滚子或柱塞）的凹槽相互作用，将旋转运动转换为直线运动或者其他特定的运动形式，广泛应用于各种机器和设备中。
下面将介绍凸轮机构的基本原理和常见类型，并探讨其在机械设计中的应用。
凸轮机构是一种基于凸轮运动的机械传动机构，其工作原理是通过凸轮的不规则形状使凹槽中的从动件产生预期的运动。
凸轮可以是一个圆柱体的一部分，也可以是一个分离的轴螺栓，并且可以具有各种形状的凸缘。
凹槽中的从动件可以是滚子、柱塞、针杆等。
凸轮机构常见的基本动作包括推动、提升、转动、倾斜、抛射等。
凸轮机构的工作过程中，凸轮的凸缘和从动件的凹槽在运动过程中不断接触和分离，从而实现所需的运动形式。
凸轮的凹槽形状和凸度的大小直接影响从动件的运动形态和速度。
在凸轮机构的设计中，需要考虑凸轮的基本形状、凹槽的形状和尺寸以及凸轮和从动件之间的相对位置等因素。
同时，还需要对从动件的负载、速度和运动惯量等进行估算和计算，以确保凸轮机构可以正常工作并满足设计要求。
凸轮机构在机械设计中有广泛的应用。
最常见的应用是在内燃机中，凸轮机构用于驱动气门的开启和关闭，控制燃气的进出，实现正常的运转。
此外，凸轮机构还可以用于机床上的工件夹持、印刷机上的纸张送纸、纺织机上的细纱传动等。
另外，凸轮机构还可以用于高精度和高速度的机械系统中。
例如，在印刷机上，凸轮机构被用来实现纸张进给、定位和印刷等动作，凸轮的凹槽形状和凸度的大小非常关键，以确保纸张的正确进给和精确的印刷位置。
此外，凸轮机构还可以通过改变凸轮的形状和凹槽的设计，实现多种复杂的运动形式。
例如，通过使用多个凸轮和从动件，可以实现复杂的步进运动、循环运动和连续运动。
这种应用在自动化生产线、工业机器人和动画制作等领域非常常见。
总而言之，凸轮机构作为一种常见的机械传动机构，通过凸轮的运动将旋转运动转换为直线运动或其他特定的运动形式。
凸轮机构
2 从动件的常用运动规律
一、基础知识
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轮廓线。 下面以尖顶直动从动件盘形凸轮机构为例，说明从动件的运 动规律与凸轮轮廓线之间的相互关系。
凸轮机构
1
凸轮机构的应用和类型
2
从动件的常用运动规律
1 凸轮机构的应用和类型
凸轮机构是机械中的一种常用机构，在自动化和半自动化机械 中应用非常广泛。
一、凸轮机构的组成 主要由： 凸轮、 从动件 机架 三个基本构件的组成。 凸轮机构是由具有曲线轮廓 或凹槽的构件，通过高副接触带 动从动件实现预期运动规律的一 种高副机构
1 凸轮机构的应用和类型
三、类型 2.按从动件的结构形式分 (2)滚子从动件 如图示。为了克服尖顶从动 件的缺点，在从动件的尖顶处安 装一个滚子，即成为滚子从动件。 滚子和凸轮轮廓之间为滚动 摩擦，耐磨损，可以承受较大载 荷，所以是从动件中最常用的一 种型式。 但滚子与转轴之间有间隙， 故不适用于高速的凸轮机构。
2 从动件的常用运动规律
一、基础知识 6.回程: 从动件尖顶以一定运动 规律回到起始位置，这个过 程称为回程。 7.回程运动角δh : 与回程对应的凸轮转角δh。
8.近休止角δs′:从动件在最近位置停留不动，凸轮转角δs′。
9.从动件位移线图:从动件位移S2与凸轮转角δ1之间的关系曲线。
2 从动件的常用运动规律
§3-3
凸轮机构的压力角
凸轮机构设计及应用知识扩展
凸轮机构设计及应用知识扩展凸轮机构的发展应用凸轮机构的应用自动机床进刀机构的应用（结构原理、实际机械）圆珠笔生产线、绕线机排线等速运动凸轮机构、圆柱凸轮送料机构圆柱凸轮间歇分度机构、蜗杆凸轮间歇分度机构转动-转动凸轮间歇机构（应用：PU-心軸型凸轮分度器）凸轮间歇分度器、圆柱凸轮电风扇摇头机构、实现点的轨迹（双凸轮组合机构）凸轮连杆组合：凸轮-连杆机构1、凸轮-连杆机构2、凸轮-连杆机构3工业应用（需剪部分视频拆分）、相位可调凸轮机构平底从动件顶杆式力封闭型配气凸轮机构、V型双缸发动机配气机构BMW S1000 RR 配气凸轮机构发动机配气机构的应用1. 摩托车发动机配气机构1） CB系列顶置式配气机构顶置式配气机构如图6所示，O1为曲轴回转中心，O2为凸轮回转中心，两者由链传动连接，其传动比为i12=0.5。
（a）配气凸轮机构 (b) 摇臂CB系列顶置式配气机构CB系列顶置式配气机构设计分析设计最终归结为气门位移的配气定时，如图7所示。
气门位移的配气定时排气提前角α=55.284°，进气提前角2α=29.674°，排气迟闭1角α=45.716°，进气迟闭角4α=46.326°，而气门重叠角3α+3α=75.39°。
调整正时角β和桃尖角γ，可改配气定时，后面2谈到的可变气门正时技术，即是按此方式进行。
对用于摩托车的高速发动机，为追求高转速时的大功率，应具有较大的气门重叠角。
观察下述仿真分析软件知：CG配气定时仿真分析2） CG系列下置式配气机构下置式配气机构如图8所示，O q为曲轴回转中心，O’为凸轮回转中心，两者由一对齿轮传动连接，其传动比为i=0.5。
凸轮驱动下摇臂，推动顶杆，由上摇臂实现对气门的打开与关闭。
图8 CG系列下置式配气机构下置式配气机构对配气定时的要求与顶置式配气机构相同。
CG系列顶置式配气机构设计分析CG配气定时仿真分析由配气定时仿真分析知：CG发动机配气机构的进气与排气摇臂均由同一凸轮驱动，这就产生了一个十分有趣的问题。
凸轮机构及其应用
推杆产生相应的位移s， 此时滚子中心处于B点， 其直角坐标为：
x(s0s)sin eco s y(s0s)co sesin
②正弦加速度运动规律
推杆的加速度是凸轮转角δ的正弦函数。
当周长为h的圆沿y轴从起始点A作无滑动的 纯滚动，圆周上点A的运动轨迹即为摆线， 而点A的运动轨迹在y轴上的投影所形成的 运动，又称摆线运动规律
推程时
s
h
sin 2
0
0
2
h (1 cos 2 )
v
0
0
2 h 2 sin 2
a
0
2 0
凸轮机构及其应用
9-1 凸轮机构的应用
1、凸轮机构的应用
凸轮机构主要由凸轮、从动件和机架组成，
通常凸轮为主动件，若凸轮为从动件则称为
反凸轮机构。
凸轮是一个具有曲线轮廓或凹槽的构件。
从动件与凸轮的接触是点、线接触，属高副
机构，广泛应用于各种自动和半自动机械的
控制内燃机机构配气中机构。
自动机床进刀机构
③五次多项式运动规律
s C 0 C 1 C 22 C 33 C 44 C 55
v d d s t C 1 2 C 2 3 C 3 2 4 C 4 3 5 C 5 4 a d d v t 2 C 22 6 C 32 1 2 C 422 2 0 C 523
②滚子推杆：由于滚子与凸轮轮廓之间为线 接触下的滚动摩擦，磨损较小，应用较广。 ③平底推杆：凸轮与平底的接触面间易形成 润滑油膜，润滑较好，适当设计可使机构的 压力角为0°，传力性能好。
v
F
⑶按推杆的运动型式分 直动推杆：作往复直线运动，又分对心直动 推杆和偏置直动推杆。 摆动推杆：作往复摆动。
凸轮机构之设计与应用
倒置凸輪機構
共軛直動式
共軛擺動式
倒置凸輪機構-擺臂變轉速
直動式
擺動式
日內瓦倫機構
傳統日內瓦倫機構
共軛日內瓦倫機構
日內瓦輪機構為一間歇運動機構，利用輪上的柱銷，在徑向槽內 驅動日內瓦輪。其曲柄輪的輪廓圓，弧形凸面需與日內瓦輪上的 凹面圓弧相配，能制止相互間滑動而確保準確運動。早期被用來 當電影放映機使用，但由於在銷子進入溝槽時會使急跳度無窮大 ，因此改善為共軛型。
Base circle
Pitch curve
凸輪機構的相關術語
• Follower 從動件：為凸輪所驅動的被動件，一般為產生不等速 、不連 續、不規則運動的輸出件。
• Cam profile 凸輪輪廓：若凸輪固定而機架不固定，則從動件相對於凸 輪運動一週，其與凸輪接觸點的動路為凸輪輪廓曲線cam profile，即凸 輪的外型曲線。尖刀型從動件的凸輪輪廓曲線與節曲線重合，滾子型 從動件的凸輪輪廓曲線與節曲線的距離為滾子半徑。
瞬心定理
一個平面機構中的任意兩個機件在任一時刻皆有 一共同點，且這個共同點在兩個機件上的線速度 相同。順心位置可由此定義及三心定理決定。
直動式共軛凸輪機構
造成共軛的原因乃在於瞬心定理
擺動式共軛凸輪機構
倒置凸輪機構
直動式
擺動式
倒置凸輪機構
• 倒置凸輪機構因為壓力角的問題所以只能適用於 輕負荷的條件下。如早期的裁縫機、現在紡織工 業所用的粗紗機及數控車床。
One-Dwell Modified Trapezoid
- 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)。
凸轮机构的发展应用凸轮机构的应用自动机床进刀机构的应用（结构原理、实际机械）圆珠笔生产线、绕线机排线等速运动凸轮机构、圆柱凸轮送料机构圆柱凸轮间歇分度机构、蜗杆凸轮间歇分度机构转动-转动凸轮间歇机构（应用：PU-心軸型凸轮分度器）凸轮间歇分度器、圆柱凸轮电风扇摇头机构、实现点的轨迹（双凸轮组合机构）凸轮连杆组合：凸轮-连杆机构1、凸轮-连杆机构2、凸轮-连杆机构3工业应用（需剪部分视频拆分）、相位可调凸轮机构平底从动件顶杆式力封闭型配气凸轮机构、V型双缸发动机配气机构BMW S1000 RR 配气凸轮机构发动机配气机构的应用1. 摩托车发动机配气机构1）CB系列顶置式配气机构顶置式配气机构如图6所示，O1为曲轴回转中心，O2为凸轮回转中心，两者由链传动连接，其传动比为i12=0.5。
（a）配气凸轮机构 (b) 摇臂CB系列顶置式配气机构CB系列顶置式配气机构设计分析设计最终归结为气门位移的配气定时，如图7所示。
气门位移的配气定时排气提前角1α=55.284°，进气提前角2α=29.674°，排气迟闭角3α=45.716°，进气迟闭角4α=46.326°，而气门重叠角2α+3α=75.39°。
调整正时角β和桃尖角γ，可改配气定时，后面谈到的可变气门正时技术，即是按此方式进行。
对用于摩托车的高速发动机，为追求高转速时的大功率，应具有较大的气门重叠角。
观察下述仿真分析软件知：CG 配气定时仿真分析2） CG 系列下置式配气机构下置式配气机构如图8所示，O q 为曲轴回转中心，O ’为凸轮回转中心，两者由一对齿轮传动连接，其传动比为i =0.5。
凸轮驱动下摇臂，推动顶杆，由上摇臂实现对气门的打开与关闭。
图8 CG 系列下置式配气机构下置式配气机构对配气定时的要求与顶置式配气机构相同。
CG 系列顶置式配气机构设计分析 CG 配气定时仿真分析由配气定时仿真分析知：CG发动机配气机构的进气与排气摇臂均由同一凸轮驱动，这就产生了一个十分有趣的问题。
由凸轮机构的设计理论知，进气凸轮机构为逆向设计，而排气凸轮机构为正向设计。
在结构参数和运动规律均相同的条件下，理论上分别按逆向设计和正向设计所获得的两个凸轮的轮廓形状是不相同的，且相位位置也完全不同。
摆动从动件盘形凸轮机构设计（提供参数文件，边讲解边运行软件）分别按正向和逆向设计所得到的2个凸轮及相位位置如图10所示。
(a) 正向设计(b) 逆向设计而CG发动机又是同一凸轮驱动，我国所有CG发动机源于日本的本田CG125，日本人是怎么进行设计的？破解：【宋立权，潘玉蕊，唐彬. 摩托车CG系列发动机配气凸轮机构最优尺度综合研究与应用[J].机械工程学报.2007,43(7). p221-225】2. 汽车发动机四缸发动机配气及燃烧过程演示汽车发动机配气机构的发展如前所述，摩托车发动机为高速发动机，最高转速可达10000 rpm以上，最大功率一般在7500－8500 rpm，由于成本问题的限制，一般采用2气门（1进1排），且很少采用可变正时和可变升程技术。
汽车发动机的最高工作转速一般在6500 rpm左右，常用工作转速一般在2000－3000 rpm，为节约燃油消耗、降低排放并提高发动机的升功率，对配气机构采用了可变气门正时和可变气门升程技术。
可变气门正时技术发动机工作时的高转速，使四冲程发动机的一个工作行程仅需千分之几秒，短促的时间往往会引起发动机进气不足，排气不净，造成功率下降。
因此，需要利用气流的进气惯性，气门要早开晚关，以达到进气充分，排气干净的要求。
气门的配气正时是由凸轮的相位角决定的。
对于没有可变气门正时技术的普通发动机而言，进、排气们开闭时间都是固定的，这种固定不变的气门正时很难顾及到发动机在不同转速工况时的工作需要。
为了让发动机根据不同的负载情况能够自由调整“呼吸”，气门正时的可变性就发挥出了应有的作用，以达到提升发动机的动力和使燃烧更充分。
重叠角较大的发动机在高转速下能发挥大的功率，在低转时的扭矩输出方面表现欠佳；而重叠角小的发动机是在牺牲了动力性能的前提下具有运转的平顺性和高转矩。
因此，需要在设计时，充分考虑到凸轮形状和正时的设计，使发动机在不同转速下均具有优良的动力特性。
为了解决这个问题，要求“气门重叠角”的大小可以根据转速和负载的不同进行调节，使高、低转速下都可以获得理想的进气量从而提升发动机燃烧效率和减少减少NOx的排放，这就是可变气门正时技术开发的目的。
发动机可变气门正时技术的英文缩写是“VVT”（Variable Valve Timing），是“可变气门正时”的通称。
可变气门正时的原理是根据发动机的运行情况，调整进气、排气的量，控制气门开合的时间和角度，使进入的空气量达到最佳，从而提高燃烧效率。
CVVT－连续可变气门正时技术, 是一种通过电子液压控制系统控制打开进气门的时间早晚，从而控制所需的气门重叠角的技术。
这项技术根据发动机的工作状态，来延迟或提前进气门的打开时间，特点是能够稳定燃烧状态，提高发动机工作效率，降低污染排放，提高燃油经济性。
例如伊兰特采用CVVT发动机后减少了油耗8%以上。
双CVVT技术是发动机技术的进步，它分别控制发动机的进气系统和排气系统，其效果如同一个较小的涡轮增压器，能有效地提升发动机动力。
与单CVVT 相比，由于进气量的的加大，并使得汽油的燃烧更加完全，更省油，同时实现了低排放的目的。
如北京现代09款中高端轿车领翔发动机就采用该项技术，大大提高了整车的科技性。
图11为通过调整凸轮的相位角来达到改变配气定时的目的图11 调整凸轮的相位角VVT系统通过在凸轮轴的传动端加装一套液力机构，从而实现凸轮轴在一定范围内的角度调节，即于气门的开启和关闭时刻进行调整，其内部结构如图12所示。
图中，内转子与凸轮轴相连，内转子在外转子的推动下旋转，同时内转子在油压的作用下可实现一定范围内的角度提前和延后。
图12 角度调整的液力机构图13所示为采用可变气门正时系统的发动机。
图13 采用可变气门正时系统的发动机最先将气门正时技术应用的公司是意大利的阿尔法罗密欧。
作为第一个开发出了双凸轮轴量产发动机的厂商，用两根不同的凸轮轴来控制进气门和排气门的开闭时间，从而达到了比单凸轮轴更为有效的效果。
该装置由名叫Giampaolo Garcea的工程师发明，在进气凸轮轴的主动链轮里加上一个装置，并由螺旋键槽将其与凸轮相连接，来改变气门的正时效果，并在增大了气门重叠角后获得了更好的燃油经济性。
结构如图14所示。
图14 可变气门正时系统结构日产和本田公司分别在1987年和1989年，研发出了自己的双顶置凸轮轴系统，即NVCS(Nissan Valve Timing Control System－日产可变气门正时系统)和VTEC（Variable Valve Timing and Lift Electronic Control System－可变气门正时及升程电子控制系统）系统。
1992年，宝马公司开发出Vanos系统，最先被应用在了进气凸轮轴上，并在1998年，推出了双Vanos系统。
丰田的VVT－i（i的英文为Intake，意为“进气”可变）技术的工作原理为：系统由ECU（引擎电子控制单元）协调控制，来自发动机各部位的传感器随时向ECU报告运转工况，在ECU中储存有气门最佳正时参数，ECU会随时控制凸轮轴，根据发动机转速调整气门的开启时间，以达到可变正时的目的。
可变气门升程技术VVT或CVVT技术通过合理的分配气门开启的时间可以有效提高发动机的效率和经济性，但是对发动机功率转矩等性能的提升作用不明显。
发动机的动力表现主要取决与单位时间内的进气量，气门正时所体现的是气门开启的时间，而气门升程则代表了气门开启的大小。
从原理上看，可变气门正时技术也是通过改变进气量来改善动力表现的，但是气门正时只能增加或者缩小气门开启时间，并不能有效改善汽缸内单位时间的进气量，因此对发动机动力性的帮助并不大，而可变气门升程技术并结合VVT（CVVT）技术则圆满地解决了这个问题。
可变气门升程技术可以在发动机不同转速下匹配合适的气门升程，使得低转速下转矩充沛，而高转速时动力强劲。
低转速时系统使用较小的气门升程，这样有利于增加缸内紊流以提高燃烧速度，增加发动机低速输出转矩，而高转速时较大的气门升程则可以显著提高进气量，从而提升高转速时的功率输出。
本田的i－VTEC技术是最早将可变气门升程技术成功应用的厂家。
本田工程师利用第三根摇臂和第三个凸轮即实现了看似复杂的气门升程变化，其工作原理如图15所示。
图15 本田K20Z3发动机的i-VTEC系统当发动机达到一定转速时，系统控制将两个进气摇臂和中间摇臂连接为一体，此时三个摇臂就会同时被高角度凸轮驱动，而气门升程也会随之加大，进气量增大，发动机动力增强。
这种突然的动力爆发能够增加驾驶乐趣，缺点是动力输出不够线性，具有一定的冲击。
奥迪、三菱和丰田等厂家也研发出可变气门升程技术，均是通过增加凸轮轴上的凸轮来实现了气门升程的分段可调。
连续可变气门升程技术日产和宝马推出了连续可变气门升程技术，实现了气门升程的无级可调。
英菲尼迪VVEL技术在驱动气门运动的摇臂增加了一组螺杆和螺套，螺套由一根连杆与控制杆相连，连杆和一个摇臂和控制杆相连带动气门顶端的凸轮。
螺套的横向移动可以带动控制杆转动，控制杆转动时上面的摇臂随之转动，而摇臂又与link B相连，摇臂转动时带动link B去顶气门挺杆上端的输出凸轮，最后输出凸轮就会顶起气门来改变气门升程。
日产通过这样一套连杆和螺杆的组合实现了气门升程的连续可调，如图16所示。
图16连杆和螺杆的组合的连续可变气门升程技术相比分段可调的i-VTEC技术，连续可变的气门升程不仅提供全转速区域内更强的动力，也使得动力的输出更加线性，这项技术最先就被装备在G37的VQ37VHR发动机上。
V ANOS是宝马开发的连续可变气门正时技术，宝马2.0升直列四缸发动机采用的是进气气门正时和排气气门正时同时可变的Double-V ANOS双可变气门系统。
Double-V ANOS系统能够在大部分转速区内持续地调节进气门正时和排气门正时，并且还能够在各种工况下控制高温废气再循环进入进气歧管的流量，利用调节再循环废气量在低速时提高燃油经济性，在高速时产生最大输出功率。
其连续可变气门正时技术与日产英菲尼迪VVEL技术类似。
BMW连续可变气门正时技术演示3. 结束语配备在大众GTI上的2.0 T-FSI发动机（T－涡轮增压，FSI－F uel S tratified I njection－燃油分层喷射），5100转时动力输出为147千瓦，升功率达到了73.5 kw/L。