[发明专利]一种铲齿凸轮的结构优化设计方法

摘要

本发明提出了一种铲齿凸轮的结构优化设计方法，属于机械设计技术领域。具体方法是：(1)根据设计要求，确定铲齿凸轮的基本设计参数和约束条件；(2)给出H型从动件运动规律曲线方程；(3)确定凸轮的理论廓线参数方程、工作廓线参数方程、刀具中心轨迹参数方程和凸轮面积计算公式，进一步确定理论廓线曲率和压力角的计算公式；(4)建立H型铲齿凸轮的优化设计数学模型；(5)构建增广目标函数，并采用多项式变异粒子群优化方法求解凸轮结构优化设计问题。本发明给出的一种H型铲齿凸轮的结构优化设计方法，具有计算过程简单和适应性强的特点，其为铲削机构凸轮的设计及其性能研究提供了一个新的思路。

主权项

一种铲齿凸轮的结构优化设计方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，H型铲齿凸轮的优化设计模型建立1.1根据设计要求，确定铲齿凸轮的基本设计参数和约束条件；1.2确定H型从动件运动规律曲线方程；H型凸轮的从动件位移规律曲线方程s2(θ)由直线和三次多项式曲线构成，s2(θ)=Kθ1θ,θ∈[0,θ0],H3(θ)θ∈[θ0,θ1].---(1)]]>其中，H3(θ)是三次Hermite插值函数H3(θ)＝f0·α0(θ)+f1·α1(θ)+f′0·β0(θ)+f′1·β1(θ)       (2)其中，f1＝0，基函数是α0(θ)=(1+2θ-θ0θ1-θ0)(θ-θ1θ0-θ1)2,α1(θ)=(1+2θ-θ1θ0-θ1)(θ-θ0θ1-θ0)2]]>β0(θ)=(θ-θ0)(θ-θ1θ0-θ1)2,β1(θ)=(θ-θ1)(θ-θ0θ1-θ0)2]]>令参数h＝θ1‑θ0，则有θ＝θ0+h·u，将式(2)中的θ替换为u并得式(3)s2=H3(u)=f0·αk(u)+f1·αk+1(u)+f0′·βk(u)+f1′·βk+1(u)θ=θ(u)=θ0+hu,---(3)]]>1.3确定凸轮的理论廓线参数方程、工作廓线参数方程、刀具中心轨迹参数方程和凸轮面积计算公式，进一步确定理论廓线曲率和压力角的计算公式，目标函数为凸轮面积；1.4由步骤1.3确定目标函数，结合步骤1.1中的设计要求确定设计变量和约束函数，得到H型铲齿凸轮的优化设计数学模型；第二步，多项式变异粒子群优化方法构建增广目标函数，并采用多项式变异粒子群优化方法求解凸轮结构优化设计问题。