现代柴油机设计中，配气机构设计占有重要地位。其主要功能是实现发动机的换气过程，根据气缸的工作次序，定时的开启和关闭进排气门，以保证气缸吸入新鲜空气和排除废气。配气机构的设计质量直接影响着柴油机的技术性能、工作可靠性、耐久性和平稳性。随着柴油机平均有效压力和转速的提高，配气机构零件所承受的机械负荷、热负荷、摩擦磨损以及振动噪音急剧增加，为了保证柴油机具有良好的性能和寿命，对配气机构提出了更高的要求。 传统配气机构广泛采用几何凸轮（即圆弧凸轮），但是，由于圆弧凸轮曲率半径不连续，在高速发动机中将会引起配气机构的强烈振动，造成很大的振动磨损。为了避免上述严重缺点，本文将某300型柴油机原几何配气凸轮改进为“组合式”高次方函数凸轮。所谓“组合式”高次方函数凸轮是指采用若干段不同的型线组合而成，具有设计灵活、直观、线形调节余地大的优点。本文根据高次方函数凸轮数学模型用C++编制了其计算程序，然后对柴油机配气机构设计了高次方函数凸轮型线。并从丰满系数、最小曲率半径、最大加速度及加速度是否具有平整特征等方面优化了函数凸轮设计并得到最终工作段的高次方函数方程。 对配气机构进行动力学计算时，最常用的方法是单质量系统方法。在虚拟样机技术未流行时，该方法计算相对简单实用，可以对配气系统进行初步计算。本文以300柴油机为例，对配气机构进行运动学、动力学分析，并对配气弹簧、气门运动进行了校核和改进计算，并使用Fortran语言对单质量系统配气机构动力学计算编制了通用计算程序。随着ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems)软件及虚拟样机技术的出现，越来越多的机械系统多体动力学分析开始采用该软件进行分析。本文采用ADAMS软件分别对使用几何凸轮与函数凸轮的配气机构进行多体动力学仿真。对比了几何凸轮与函数凸轮的优缺点并对比了传统的单质量系统动力学计算与使用ADAMS的多体动力学仿真计算的特点。 最后，本文详细介绍了一种基于ADAMS的配气机构凸轮轮廓的计算新方法。文中分别以顶置式和侧置式凸轮的轮廓线的计算为例，给出了一种由给定气门升程曲线计算凸轮轮廓的方法, 通过使用ADAMS的Create Trace Spline功能和增加辅助构件的方法创新性的解决配气凸轮设计中的变摇臂比问题，高副约束位移等传统计算难以解决的问题。通过建立简化模型，利用ADAMS软件自动生成数学模型，并用其强大的求解器求解，可以快速精确的计算凸轮的轮廓。