[发明专利]一种内曲线液压马达凸轮环曲线修形方法

说明书

本发明公开了一种内曲线液压马达凸轮环曲线修形方法，计算凸轮环曲线上各点的正压力和曲率半径，然后通过赫兹接触理论计算各点的弹性变形并使用多项式对变形量进行拟合，得到曲线的弹性变形分布。最后基于曲线的弹性变形分布进行曲线的修形，具体分为两个层面：初步修形和迭代修形。初步修形将得到的弹性变形整个叠加到原曲线上，对整体的变形进行补偿；迭代修形针对局部节点进行微观调整，以曲线理论脉动作为评价指标进行迭代，最终得到性能最优的修形方案。本发明使实际运动轨迹更接近理论曲线，以减小弹性变形对马达转矩和转速脉动的影响，具有通用性好、操作简单、可用于实际加工的优点，对内曲线液压马达速度稳定性的提升具有现实意义。

技术领域

本发明属于液压马达技术领域，尤其是内曲线形式液压马达的凸轮环曲线的设计与优化。具体涉及一种内曲线液压马达凸轮环曲线修形方法。

背景技术

凸轮环是内曲线液压马达的关键零部件之一。为了满足液压系统对内曲线液压马达更高的速度稳定性的需求，对凸轮环曲线的设计优化提出了更高的要求。以往的研究主要在凸轮环曲线的理论设计，很多的影响因素被忽略。由于，此类马达通常工作在低速重载的工况，凸轮环在重载工况下的弹性变形能够达到几十微米级，这导致了柱塞轨迹偏离了理论设计的轨迹，宏观上造成了马达脉动的提升。因此，通过曲线修形的方式是使得马达工作在设计曲线、削弱弹性变形带来的负面影响的有效方式。

在前人研究中，提出了如等加速曲线、余弦曲线、正弦曲线和抛物线曲线等设计理论，通过合理的设计计算，这些曲线均能达到较好的性能。但均没有考虑过弹性变形带来的影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有设计方法的不足，发明一种内曲线液压马达凸轮环曲线修形方法，这种方法对原有曲线的改动较少，通过对每一个节点进行修形，能够有效地提升马达实际工作时的速度稳定性。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种内曲线液压马达凸轮环曲线修形方法，该方法具体包括如下步骤：

(1)设计内曲线液压马达凸轮环的初始曲线，曲线以离散数据点的形式呈现；

(2)对内曲线液压马达的凸轮环和柱塞组件进行受力分析，计算得到凸轮环初始曲线上各离散数据点的正压力；

(3)计算各离散数据点的曲率半径；

(4)由步骤(2)的正压力的分布和步骤(3)的曲率半径结合赫兹接触理论计算得到各离散数据点的弹性变形，并进一步得到弹性变形后的曲线；

(5)将步骤(4)中弹性变形的曲线进行多项式拟合，得到各离散数据点的初步修形量；

(6)将步骤(5)中得到的初步修形量，叠加到初始曲线中进行初步曲线修形，得到初步修形曲线；

(7)将步骤(6)中得到的初步修形曲线，并依据步骤(2)-步骤(4)的方式求得初步修形曲线对应的弹性变形后的曲线，与步骤(1)设计的初始曲线对比，得到最大误差的离散数据点，在初步修形曲线上最大误差所在离散数据点及其前后局部点依据步骤(5)-步骤(6)的初步修形方式进行二次修形，设定一个曲线浮动范围，生成若干二次修形曲线并依据步骤(2)-步骤(4)求得二次修形曲线对应的弹性变形后的曲线，再使用速度叠加法选取二次修形曲线对应的弹性变形后的曲线中脉动最小的曲线做为最优的结果；

(8)针对脉动最小的曲线重复步骤(7)，直至脉动不再降低，得到最终的修形曲线。

进一步地，步骤(2)中，所述受力分析考虑惯性力、摩擦力、曲线不同位置压力角。

进一步地，步骤(3)中，对于离散数据点，取所求点及其前后点，计算得到所求点的曲率半径。

本发明的有益结果是：

1、通用的修形方法，对于各种理论设计的曲线均适用，只需要提供曲线的离散数据即可进行修形。