凸轮是机器里的零件。凸轮能转动。凸轮转动的时候，它的外形会推动别的零件。被推的零件叫从动件。从动件会做直线运动。从动件也会做摆动。凸轮设计就是画出凸轮的外形。凸轮设计要算好多数字。设计凸轮要让机器动得准。设计凸轮要让机器动得稳。

凸轮有很多种。有的凸轮是圆盘的形状。圆盘凸轮的轮廓有高有低。从动件压在轮廓上。凸轮转一圈，从动件就动一下。有的凸轮是圆柱的形状。圆柱凸轮上面有槽。从动件上的销子卡在槽里。凸轮转，槽就带着销子动。还有的凸轮是移动的。移动凸轮做直线运动。移动凸轮也能推动从动件。

设计凸轮要先想机器要干什么。机器可能要压东西。机器可能要切东西。机器可能要送东西。想清楚了，就知道从动件该怎么动。从动件的运动叫运动规律。运动规律就是说从动件什么时候动。运动规律还说从动件动多快。运动规律还说从动件动多急。动得太急机器会抖。动得太急机器会响。动得太急机器容易坏。

常用的运动规律有好几种。等速运动规律很简单。从动件速度不变。从动件开始动的时候速度突然变。从动件停的时候速度也突然变。这样会有冲击。机器会发出砰的声音。等加速等减速运动规律好一些。从动件先越来越快。从动件后越来越慢。开始和停的时候速度是零。开始和停的时候加速度会突然变。这样还有软冲击。机器还是有轻微振动。

余弦加速度运动规律用余弦函数算。从动件的加速度变化像余弦曲线。这样运动比较平滑。冲击小多了。正弦加速度运动规律更好。正弦加速度运动规律最平滑。从动件的加速度没有突然变化。机器运行很平稳。机器噪音很小。高速机器常用正弦加速度运动规律。选运动规律要看机器快不快。选运动规律要看机器力气大不大。选运动规律要看机器要不要平稳。

想好了运动规律，就要画凸轮的轮廓。画凸轮轮廓要算很多点。先定凸轮的基圆。基圆是最小的圆。从动件最靠近凸轮中心的时候，它就在基圆上。从动件离凸轮中心最远，这个距离叫行程。根据运动规律，能算出凸轮转每一个角度时，从动件的位置。把这些点记下来。这些点就是凸轮轮廓上的点。用光滑的曲线连起来。这条线就是凸轮的理论轮廓线。

凸轮不是只用理论轮廓线工作。凸轮要和从动件接触。从动件头上可能是尖的。从动件头上可能是滚子。从动件头上也可能是平的。从动件头不同，凸轮的实际轮廓就不同。尖顶从动件最简单。凸轮的理论轮廓就是实际轮廓。但是尖顶容易磨损。尖顶只用在慢的机器上。滚子从动件常用。滚子能转。滚子和凸轮是滚动摩擦。磨损小多了。设计滚子从动件凸轮，要把理论轮廓往外推一个滚子半径。这样得到实际轮廓。

平底从动件也有用。平底和凸轮接触面大。接触面大压强就小。平底从动件润滑也好。设计平底凸轮要想别的事情。要保证凸轮轮廓处处和平底垂直。这样从动件才不会卡住。平底从动件凸轮不能有凹的地方。

设计凸轮还要检查压力角。压力角是从动件受力方向和运动方向的夹角。压力角不能太大。压力角太大，推动从动件的力就小。压力角太大，从动件可能卡在导路里。这叫自锁。凸轮就转不动了。一般规定最大压力角。移动从动件的压力角最好小于三十度。摆动从动件的压力角可以大一点。压力角在凸轮哪里最大？通常在从动件速度最大的地方附近。要检查这个地方。压力角太大怎么办？可以把基圆做大一点。基圆大了，凸轮就胖了。凸轮胖了，压力角就小了。但是凸轮太大占地方。设计要平衡。

凸轮还要留出间隙。凸轮和从动件要一直挨着。怎么让它们一直挨着？靠弹簧。弹簧把从动件压在凸轮上。弹簧力要足够大。弹簧力要大于从动件惯性的力。不然高速转的时候，从动件会飞起来。从动件飞起来再落下，会狠狠撞凸轮。这会造成很大的噪音和损坏。这叫失真。算弹簧力要算从动件质量。算弹簧力要算从动件加速度。弹簧力要留出多的部分。这样才安全。

凸轮要用材料做。凸轮材料要硬。凸轮材料要耐磨。低速轻载可以用碳钢。中速中载可以用合金钢。高速重载要用好合金钢。凸轮表面可以热处理。淬火能让表面变硬。凸轮表面可以磨光。磨光了摩擦小。从动件接触部分也要耐磨。滚子常用轴承钢做。平底可能用青铜做。材料选对了，凸轮寿命就长。

凸轮要在工厂里做。先做毛坯。毛坯可以用车床车圆。然后用铣床按轮廓铣。现在多用数控铣床。数控铣床很准。铣完了再热处理。热处理完了再磨。磨到尺寸准确。最后检查轮廓对不对。可以用投影仪看轮廓。也可以用三坐标测量机。检查合格了，凸轮就能用了。

凸轮装到机器上要调位置。凸轮有个零度标记。从动件有个起始位置。要对准。对准了机器动作才准。凸轮和轴要用键固定。不能松动。松动一点，动作就差很多。从动件的导路不能太紧。从动件的导路不能太松。太紧了摩擦大。太松了从动件会晃。

凸轮用久了会磨损。磨损了轮廓就变了。轮廓变了动作就不准了。机器可能出废品。机器可能出事故。要定期看凸轮。看凸轮表面光不光滑。看有没有划痕。量一量尺寸还对不对。坏了就要换新的。换新凸轮要和旧凸轮一样。不一样机器就不工作了。

凸轮设计是机器设计的一小部分。凸轮设计很重要。好的凸轮设计让机器准确。好的凸轮设计让机器耐用。好的凸轮设计让机器安静。设计凸轮要细心。设计凸轮要计算。设计凸轮要画图。设计凸轮要选材料。设计凸轮要考虑怎么制造。设计凸轮要考虑怎么安装。设计凸轮要考虑怎么维修。把这些都想到，凸轮就能设计好。凸轮设计好了，机器就能好好干活。