[发明专利]基于多目标法的旋盖机凸轮曲线设计方法

说明书

基于多目标法的旋盖机凸轮曲线设计方法，属于旋盖机凸轮设计技术领域。本发明是为了解决现有重新设计凸轮曲线的方法不能根据重要程度来优化参数项，使凸轮机构运行稳定性差的问题。它包括：获取旋盖机凸轮为实现功能确定的关键点数据；将关键点数据无因次化，得到无因次时间T与无因次位移S；编写n次多项式拟合凸轮曲线位移函数，手动插入局部控制点，结合关键点位移的约束条件，利用最小二乘法，得到多项式拟合凸轮曲线表达式与图谱；选取凸轮曲线优化目标，设置权重系数，构建优化后的凸轮曲线。本发明用于凸轮曲线的设计。

技术领域

本发明涉及基于多目标法的旋盖机凸轮曲线设计方法，属于旋盖机凸轮设计技术领域。

背景技术

凸轮机构几乎能够完成各种变速运动，而且能够按照需要调节速度，并且精度高、成本低，所以现代机械中应用凸轮机构比较多。伴随着社会不断地发展，人们对各类自动机械的效率、精度以及可靠性等方面的要求也不断的提高，另外由于凸轮的转速不断地加快，为了能够让凸轮运行的更加平稳、高效，工程师渐渐地开始重视凸轮机构的动力学特性，研发新型凸轮机构也朝着动力学、运动学相结合的方向非常快速地发展。研究出动力学、运动学性能都比较好的通用曲线已经成为设计凸轮机构的极重要的任务。

有许多方法可以提升凸轮机构的运动学与动力学性能，而研究凸轮机构的凸轮曲线是改善其运动学与动力学性能最有效的方式。传统研究凸轮曲线的方法是将目前常用的一些运动曲线进行组合以满足凸轮的实际运动需求，但是这种组合的运动曲线在高阶导数处并不连续，因此无法满足凸轮机构运行速度不断提高的需求。

目前旋盖机凸轮曲线的设计方法是：将旋盖机完成相关动作时的各个关键点用直线相连，并在关键点连接处倒圆。这种方法能满足凸轮曲线的速度连续，但是当凸轮高速运转时，由于存在柔性冲击，构件的动应力比较大，旋盖机在现场工作时噪声大、易磨损，运行效率很低。因此又采用多项式拟合、k阶谐波函数等方法重新设计凸轮曲线，这样获得的凸轮曲线特性参数如最大速度Vmax、最大加速度Amax、最大跃度Jmax和最大跳度Qmax等均较原凸轮曲线的特性参数值有所降低，并且其连续性与可导性随之提高，运动学性能与动力学性能大幅改善。但是，在利用多项式设计凸轮曲线时，经常会遇到局部位移控制条件过多的情况，运用多项式插值法会导致多项式幂次过高，不利于加工。在设计中，还通常期望凸轮曲线的特性参数值同时最优，即特性值都尽量小，但是很难实现。因此，这种重新设计凸轮曲线的方法并不能预先权衡这些参数，只能针对不同用途把特征值较小的项作为重点，并适当放宽其它特性参数，使所有参数特性值达到一个相对平衡的优化。

发明内容

本发明是为了解决现有重新设计凸轮曲线的方法不能根据重要程度来优化参数项，使凸轮机构运行稳定性差的问题，提供了一种基于多目标法的旋盖机凸轮曲线设计方法。

本发明所述一种基于多目标法的旋盖机凸轮曲线设计方法，它包括以下步骤：

步骤一：获取旋盖机凸轮为实现功能确定的关键点数据；

步骤二：将关键点数据无因次化，得到无因次时间T与无因次位移S；

步骤三：编写n次多项式拟合凸轮曲线位移函数，将拟合误差与设定的允许误差进行比较，若比较结果大于设定阈值，则手动插入局部控制点，直至比较结果处于设定阈值内；再结合关键点位移的约束条件，利用最小二乘法，得到多项式拟合凸轮曲线表达式与图谱；n为正整数；

步骤四：选取凸轮曲线优化目标，设置权重系数，构建优化后的凸轮曲线。

本发明所述又一种基于多目标法的旋盖机凸轮曲线设计方法，它包括以下步骤：

步骤一：获取旋盖机凸轮为实现功能确定的关键点数据；