基于B样条曲线的配气机构凸轮优化与仿真

针对当前配气机构在高速运动过程中存在噪声大、精度低等问题,采用改进B样条曲线设计凸轮轮廓.创建了配气机构模型简图,采用B样条曲线函数设计凸轮轮廓.确定凸轮轮廓控制的设计变量,构造优化目标函数,对凸轮运动条件进行约束,引入了改进粒子群算法优化B样条曲线.采用Matlab软件对优化后配气机构动力学性能进行仿真,并与优化前动力学性能进行对比和分析.仿真曲线显示:优化前,挺柱产生的最大加速度值为2.34mm/deg~2,运动误差为0.5mm,凸轮与挺柱接触力值出现零的情况;优化后,挺柱产生的最大加速度值为2.04mm/deg~2,运动误差为0.1mm,凸轮与挺柱接触力值没有出现零的情况.配气机构凸轮采用改进粒子群算法优化B样条曲线,提高了凸轮运动精度,降低了机构振动幅度,避免了凸轮与挺柱产生脱落现象.     

高速运转凸轮反求的等距曲线方法

根据三次均匀有理B样条曲线、等距曲线的基本理论,推导了等距三次均匀有理B样条插值算法和应用于凸轮反求的优化算法,较好地解决了坐标机测量一般光滑柱状面的技术问题.用此方法反求出的高速运转的凸轮,无论是进行机构运动仿真还是实际运用均能达到要求.     

基于样条函数的凸轮升程曲线拟合方法研究

基于三次样条函数方法,研究了凸轮升程曲线的拟合及其误差范围.将复杂的凸轮升程曲线用一个连续函数表示,而不必事先假定凸轮升程曲线的类型,曲线拟合精度可通过增加插值节点进一步提高而不会改变拟合公式的统一性.实例表明采用样条函数拟合的凸轮升程曲线具有良好的速度、加速度连续性,保证了凸轮良好的动力性能.     

实现有速度要求轨迹的凸轮连杆组合机构设计

将B样条理论应用于凸轮连杆组合机构轨迹的设计.使用de Boor算法将B样条轨迹进行离散化.在对凸轮五杆机构进行逆运动学分析的基础上,编制了五杆机构逆运动分析模块.设计了实现带有直线工作段,并且有速度要求的轨迹的凸轮五杆机构.仿真实例结果表明使用B样条曲线设计凸轮五杆机构的轨迹,不仅可以满足生产上要求的直线段和尖点的运动轨迹,同时还可以保证执行端和凸轮的加速度连续.     

基于动力学性能的粉柱成型高速凸轮运动规律设计

粉柱成型凸轮机构在高速运转时，会引起从动件较大的弹性变形，机构会出现严重振动，从动件输出端运动将偏离预期运动，产生无法忽视的动态误差。此时采用传统方法所设计的凸轮机构运动规律无法完全满足工作需求，为此本文提出一种基于动力学性能的高速凸轮运动规律设计方法。首先建立凸轮传动系统的动力学模型，对其进行动力学分析。然后根据所得凸轮系统动力学特性建立动力学性能评价指标，再将样条曲线作为过渡曲线，建立优化目标函数，并通过遗传算法实现目标函数的求解。在以动力学指标为主的同时，本文还综合考虑了其它运动学指标，保证了高速凸轮机构从动件输出端的运动和动力稳定性，为高速凸轮机构运动规律的设计提供了一个实用的基于动力学性能的设计方法。     

对称性凸轮机构从动件升程廓线多项式运动规律的参数化研究

针对仅考虑边界条件的传统多项式运动规律的最大类速度和最大类加速度偏大的问题,通过研究具有最小加速度的凸轮类位移曲线、一次映射类速度图及二次映射类加速度图,把凸轮机构从动件升程廓线分为两段单凸的样条曲线,在样条边界点上找出影响加速度曲线的敏感参数,并在样条曲线上找到一个控制加速度曲线的敏感控制点,采用数形结合的方法建立对称性凸轮机构从动件升程廓线多项式运动规律参数化模型。通过该模型能获得不同条件下的最优标准位移方程,并以此作为凸轮从动件升程运动规律曲线,设计者只需要根据确定的推程角和升程,便可方便的设计出满足从动件升程加速度最小的凸轮廓线。     

四阶均匀B样条曲线正三边形凸轮机构

介绍四阶（三次）均匀B样条曲线三边形盘状凸轮的几何及运动特性，廓线具有统一分段表达式，便于数控加工，该凸轮机构转动时无离心力，转速不受限制，从动件运动速度及加速度均匀连续函数，无刚性和柔性冲击。     

基于NURBS的弧面凸轮运动特征曲线的修正计算

利用非均匀有理B样条(NURBS),对弧面凸轮的运动特征曲线进行了修正计算.就型值点与节点矢量的确定方法、权因子的选取与优化、控制顶点的反算等修正中的关键问题,进行了较为详细地分析.通过比较B样条和NURBS修正曲线的位移误差,表明用NURBS修正后的误差明显小于用B样条修正后的误差.     

基于B样条的凸轮式开关机构轮廓线设计方法

针对凸轮式开关机构轮廓线与力值曲线定量关系复杂、轮廓线形状描述困难的问题,采用B样条方法,依据能量理论研究了开关机构轮廓线的设计方法。给出了开关机构B样条曲线描述方程及其微分表达式,建立了机构内部弹性势能与外力功的关系式,提出了轮廓线逐步迭代设计算法。利用MATLAB设计了雨刷开关机构轮廓线,结果表明根据能量关系设计开关机构轮廓曲线能达到预期的力值要求,采用B样条曲线方程比高次多项式拟合方程更能有效提高轮廓线设计精度和开关设计质量。     

基于Solid Works／COSMOS Motion的离散点凸轮轮廓曲线设计及后处理

在凸轮机构工程应用中经常要求顶杆件在若干个位置要有精确值,针对这种情况本文利用Solid Works绘制凸轮机构实体零件、构建机构装配体模型,用COSMOS Motion自带样条函数自动实现离散点值拟合,模拟运行凸轮机构,生成凸轮轮廓曲线,并对凸轮轮廓曲线进行后处理,最终得到实体凸轮模型.     

基于B样条运动规律的药品装盒机凸轮曲线改进设计

为提高HDZ-80型药品装盒机中凸轮机构运动的稳定性,降低噪声,对凸轮的运动规律进行了改进。采用B样条函数运动规律代替原有的正弦加速度运动规律。同时开发了基于B样条函数运动规律的药品装盒机凸轮参数化软件,解决了现有凸轮参数化软件不能添加多约束运动控制条件的问题,使药品装盒机凸轮参数化软件更具有实用价值和普遍适用性。经过实验验证,改进运动规律后的凸轮在实际作业中噪声明显降低,且药品装盒机的产品包装质量明显提高,为带有类似圆柱凸轮机构的设备改进提供了参考。     

凸轮机构通用样条函数运动规律的研究

样条函数运动规律具有良好的通用性和适应性 ,可以不受数量限制地增加运动控制条件 ,能够满足大多数凸轮机构运动设计的需要 ,并非常适用于凸轮机构的动力学综合。本文对样条函数在凸轮机构运动规律方面的应用作了深入的研究 ,给出了样条函数运动规律的通用表达式、实现方法及各种情况下的边界条件 ,开发了适用于各种情况的通用样条函数运动规律设计软件 ,并给出了应用实例     

丝印机滚筒停回转机构共轭凸轮轮廓曲线设计

凸轮机构作为一种重要的驱动和控制机构,在印刷机械中应用广泛.依据丝印机滚筒停回转传动机构的工作原理及印刷精度和速度的要求.建立了共轭凸轮反求设计和五次多项式运动规律的数学模型.应用Matlab软件计算出共轭凸轮理论轮廓曲线上各个点的坐标,应用AutocAD的样条曲线绘制了共轭凸轮的轮廓曲线,减少了设计人员的工作量,提高了凸轮轮廓曲线的精度.     

基于B样条的弧面分度凸轮的设计与制造技术

介绍了一种新的基于B样条曲线的弧面分度凸轮集成设计与制造技术,给出了两种构造凸轮从动件运动特征曲线的方法--优化设计法和拟合法.讨论了用它们构造凸轮运动曲线的特点和注意事项,提出了用B样条插补加工弧面分度凸轮的方法,并开发了相应的设备,给出了实验结果.     

样条函数在摆动滚子从动件凸轮机构压力角求解中的应用

对于只给定凸轮实际廓线离散点的凸轮机构进行压力角计算,往往受限于缺少凸轮基本尺寸或无法确定从动件运动规律。本文通过对冷镦机摆动滚子从动件凸轮机构压力角求解方法的研究,详细地介绍了如何在只给定凸轮实际廓线离散点的情况下,运用三次样条插值函数求解摆动滚子从动件凸轮机构的压力角。     

三次样条插值函数在凸轮机构运动分析中的应用

凸轮机构的运动分析在机械优化设计中具有重要的研究价值。本文对目前常用的几种凸轮机构运动分析方法进行了评价,指出了其不足和存在的问题,然后将三次样条函数应用于凸轮机构的运动分析中,建立了基于三次样条函数的凸轮机构运动分析方程,最后以印刷机的开闭牙凸轮机构为例,实现了其完整的运动分析,仿真结果验证了方法的正确性及优越性。     

凸轮机构谐综合运动特性的研究

采用有限项谐函数作为凸轮机构从动件运动函数 ,称之为凸轮机构谐综合。本文以升 -停 -降 -停型凸轮机构为对象 ,研究了谐函数项数 N及机构转速 n对凸轮机构运动特性的影响 ,从而为采用谐综合方法设计凸轮机构提供了依据。     

凸轮机构通用运动曲线方程设计

提出了以凸轮机构从动件的无量纲加速度曲线作为基底曲线,并划分9段时间区间的通用运动曲线模型,其中六段为加速度变化的时间区间,由任意单调形状函数表示.在形状函数曲线合成研究的基础上提出配合形状函数概念,对模型每个区间运动曲线之间的合成进行分析,获得连续且光滑的加速度合成曲线,并且求出各区间的通用运动曲线方程,满足高速凸轮机构从动件运动规律设计.通过该模型,设计者可通过调整间隔的时间区间来控制曲线整体形状,也可以选择区间的函数类型采改变曲线的局部形状.     

基于目标约束的NURBS方法凸轮曲线寻优创成设计

针对凸轮机构的设计优化问题,提出了一种通用的NURBS(Non Uniform Rational B-Splines)凸轮曲线寻优创成设计方法,即采用NURBS曲线实现凸轮从动件位移、速度、以及加速度的表达。在约束条件及目标函数的双重限制下,通过数值迭代优化算法对NURBS曲线的控制顶点及权因子进行同步整定以实现凸轮曲线的优化设计与创成,使其满足设计所要求的运动学约束、几何约束、压力角约束、运动不失真条件等综合性能指标。特别地,此方法不仅能够实现优化水平的整体控制,还能够对凸轮运动曲线的局部形状实现自适应调整,使其具有最佳的性能特征。以一DRD(Dwell-RiseDwell)型直动从动件盘型凸轮机构的凸轮曲线设计为例,验证了NURBS凸轮曲线寻优创成设计方法的有效性。应用实例表明,与传统的凸轮曲线设计方法相比,基于目标约束的NURBS方法凸轮曲线寻优创成设计能够在强耦合的约束关系之间,获得目标设计参数最优的凸轮曲线形状表达。     

基于计算机辅助设计的凸轮轮廓优化设计

通过分析直动尖顶盘形凸轮机构和直动滚子盘形凸轮机构的运动规律,得出了凸轮轮廓曲线的参数方程,并应用LabVIEW软件计算出凸轮轮廓曲线参数方程的坐标数据,然后应用LabVIEW软件开发了直动滚子盘形凸轮轮廓优化设计系统,利用计算得到的凸轮轮廓曲线参数方程的坐标数据及凸轮机构的其他原始数据便可设计出满足使用要求的凸轮轮廓。该系统克服了传统凸轮轮廓设计方法步骤复杂、效率低、精度差等缺点,具有准确、高效、实时等特性,可广泛用于凸轮的轮廓曲线设计、压力角校核、运动仿真等,实现复杂、高速以及精密凸轮机构的设计。由于系统采用参数化设计,可以通过调整基本参数和运动规律等来完善设计,从而实现凸轮轮廓的优化设计。