[发明专利]一种凸轮优化设计方法和装置

说明书

本申请公开一种凸轮优化设计方法和装置，通过根据建立的凸轮槽曲面弯行程的凸轮曲线方程，设定凸轮曲线的约束因子，其中，所述约束因子包括凸轮曲线经过设定端点、活塞杆角速度、活塞杆角加速度、凸轮滚子的受力状态；调节所述约束因子获得至少一种调节后的凸轮曲线方程；带入活塞杆运动参数到调节后的凸轮曲线方程中，得到相应凸轮曲线的性能参数，并根据多个所述性能参数确定最优的凸轮曲线，以根据确定的凸轮曲线建模。本申请实现了通过调节凸轮曲线的约束因子从而获得多个调节后的凸轮曲线，并从中选择性能参数最优的凸轮曲线进行建模，从而提高凸轮槽的光顺度。

技术领域

本申请涉及机械设计技术领域，尤其涉及一种凸轮优化设计方法和装置。

背景技术

在制瓶机的扑气机构中，活塞杆在气动驱动下作往复运动。活塞杆的一端安装有凸轮滚子，其与凸轮槽配合，使得活塞杆在往复运动的同时还会绕中心轴旋转一个角度，从而实现预设的动作。如图1所示，凸轮槽的轮廓由一段直行程和一段弯行程构成。其中，凸轮槽的弯行程通过凸轮槽中心线的转角与活塞杆轴向坐标的通过函数进行描述。在目前的凸轮槽的二维图纸中，通过散点数据表给出。

相关的凸轮结构设计中，按照二维图纸中给出的散点数据表绘制凸轮曲线，但是绘制出的凸轮曲线不够光顺，可能会导致凸轮滚子在运动中的卡顿。并且在三维建模中可能会出现凸轮槽曲面没有严格遵循凸轮滚子在运动中扫掠轨迹，导致凸轮槽和凸轮滚子之间存在干涉，从而导致凸轮机构在实际工作中出现卡顿的问题。

因此有必要对凸轮的设计方法进行改进，以提高凸轮槽的光顺度。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种凸轮优化设计方法和装置，旨在解决凸轮滚子在凸轮槽中运动卡顿的技术问题。

第一方面，本申请提供一种凸轮优化设计方法，所述方法包括以下步骤：

根据建立的凸轮槽曲面弯行程的凸轮曲线方程，设定凸轮曲线的约束因子，其中，所述约束因子包括凸轮曲线经过设定端点、活塞杆角速度、活塞杆角加速度、凸轮滚子的受力状态；

调节所述约束因子获得至少一种调节后的凸轮曲线方程；

带入活塞杆运动参数到调节后的凸轮曲线方程中，得到相应凸轮曲线的性能参数，并根据多个所述性能参数确定最优的凸轮曲线，以根据确定的凸轮曲线建模。

一些实施例中，建立的凸轮槽曲面弯行程的凸轮曲线方程具体包括以下步骤：

基于多项式函数建立所述凸轮曲线方程：

其中，为所述活塞杆轴向坐标，为所述凸轮曲线转角，为凸轮曲线，为多项式待定参数。

一些实施例中，建立活塞杆角速度的方程包括：

其中，为所述活塞杆轴向坐标，为所述凸轮曲线转角，为活塞杆往复运动参数方程，为所述活塞杆角速度；

建立活塞杆角加速度的方程包括：

其中，为所述活塞杆轴向坐标，为所述凸轮曲线转角，为活塞杆往复运动参数方程，为所述活塞杆角加速度；

设定凸轮曲线的约束因子的具体步骤包括：

设定所述凸轮曲线经过端点和端点，并设定活塞杆角加速度在端点和端点处连续；

设定凸轮滚子的推力与全反力满足：