在凸轮机构中，从动件的运动是由凸轮的轮廓曲线决定的。具有特定轮廓曲线的凸轮可驱动从动件按特定的规律运动；反之，从动件的不同运动规律，需要凸轮具有相应的轮廓曲线来满足。设计凸轮机构时，通常根据工作要求选择（或设计）从动件的运动规律，然后再根据从动件的运动规律设计凸轮的轮廓曲线。

1.从动件的运动曲线

从动件的运动规律是指从动件的位移s随时间t变化的规律。当凸轮做匀速转动时，其转角δ与时间t成正比（δ=ωt），所以从动件的运动规律也可以用从动件的位移s、速度v、加速度a随凸轮转角δ而变化的规律来描述，即s=s（δ），v=v（δ），a=a（δ）。通常将从动件的位移s、速度v、加速度a随凸轮转角δ而变化的直角坐标曲线称为从动件的运动线图，它可直观地反映从动件的运动规律。图5-51为对心尖顶移动盘形凸轮机构的从动件位移曲线图，位移h表示从动件升高的最大距离。

图5-51　对心尖顶移动盘形凸轮机构的从动件位移曲线图

（a）对心尖顶移动盘形凸轮机构　（b）从动件位移曲线

2.盘形凸轮的运动分析

以凸轮轮廓的最小向径rb为半径的圆称为凸轮的基圆，rb为基圆半径。从动件在图5-51中处于即将上升的起始位置，其尖顶与凸轮在A点接触。当凸轮以匀角速度顺时针转动时，凸轮轮廓AB段逐步推动从动件按预定运动规律上升到最高位置B，这个过程称为推程，从动件移动的距离h称为升程，对应的凸轮转角δ0称为升程角。

当凸轮继续转过δs角时，凸轮轮廓BC段直径保持不变，从动件停留在最远处不动，相应的凸轮转角δs称为远休止角；当凸轮继续转过δh角时，凸轮轮廓CD段直径逐渐减小，从动件在重力和弹簧的作用下，紧紧与凸轮轮廓接触，并按预定运动规律逐步回到起始位置A，这个过程称为回程，相应的凸轮转角δh称为回程角。

当凸轮继续转过角时，凸轮轮廓DA段直径保持不变，从动件停留在起始位置不动，相应的凸轮转角称为近休止角。当凸轮继续转动时，从动件又重复上述运动。

3.从动件的常用运动规律曲线

从动件在升程和回程中的运动规律较多，如等速运动规律、等加速等减速运动规律、简谐（余弦加速度）运动规律、摆线（正弦加速度）运动规律等。下面介绍等速运动规律和等加速等减速运动规律。

（1）等速运动规律。当凸轮匀速转动时，从动件上升（或下降）的速度为一常数，这种运动规律称为等速运动规律。假设凸轮的升程角为δ0，从动件的上升位移为h，升程的时间为t0，则推程过程中，从动件的运动方程是：

注意：从动件回程时的速度为负值。同理，可以推导出回程时从动件的运动方程。根据上述公式可做出从动件在推程时的位移运动线图，如图5-52所示。

图5-52　凸轮机构从动件等速运动规律线图(www.daowen.com)

（2）等加速等减速运动规律。从动件在一个升程h中，前半段做等加速运动，后半段做等减速运动，其加速度的绝对值相等且为一常数，这种运动规律称为等加速等减速运动规律。

理论上可推导出从动件在推程时的等加速段的运动方程是：

同样，理论上可推导出从动件在推程时的等加速段的运动方程是：

根据上述公式可做出从动件在推程中的速度和加速度运动规律线图，如图5-53所示。

图5-53　凸轮机构从动件等加速等减速运动规律线图

图5-54　压力角与凸轮机构的传力特性

4.凸轮机构的传力特性

图5-54为对心尖顶移动从动件盘形凸轮机构在某一位置的受力情况，如果不考虑摩擦，凸轮给予从动件的推力F应沿着接触点A的公法线n—n方向，它与从动件在该点的速度v的方向所夹的锐角α称为凸轮在A点的压力角。凸轮机构在工作过程中，从动件与凸轮轮廓上各点接触时，因为其所受的推力F的方向是变化的，因此，凸轮轮廓上各点的压力角大小也是变化的。

推力F可以分解为沿从动件速度方向的分力F1和垂直于速度方向的分力F2：

显然，压力角α越小，F1越大，传力性能越好；反之，压力角α越大，F1越小，导路中的侧压力越大，摩擦阻力越大，凸轮转动越困难。当压力角α增大到一定程度，有效分力不足以克服摩擦阻力时，无论凸轮对从动件的推力有多大，从动件都不能运动，这种现象称为自锁。

从上面的分析可以看出，为了改善凸轮机构的传力特性，提高其传动效率，希望压力角α越小越好。但是，压力角α越小，则凸轮基圆半径r越大，从而使凸轮机构尺寸增大。因此，从使凸轮机构尺寸紧凑的角度考虑，希望凸轮机构的压力角越大越好。在机械工程中，通常希望凸轮机构既有较好的传力特性，又具有紧凑的结构尺寸。

凸轮机构压力角的选择原则是：在传力许可的条件下，尽量取较大的压力角。为了使凸轮机构能够顺利地工作，规定了压力角的许用值[α]，而且α≤[α]。根据实践经验，凸轮机构在推程中的许用压力角是：对于移动从动件，[α]≤30°；对于摆动从动件，[α]≤45°。凸轮机构在回程时，传力已不是主要问题，而主要考虑的是减小凸轮尺寸，因此，许用压力角[α]≤80°。