文档介绍：第卷第期西安公路交通大学学报
年月’
凸轮机构的模糊优化设计
高祖玲①张涛
〔①西安公路交通大学机械系, 西安, 副教授〕
摘要考虑到凸轮机构设计中各种因素的模糊性, 从而建立它的模糊优化数学模型, 进行了
模糊优化设计。
关键词凸轮, 模糊, 优化设计
·
分类号
了’
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在各类机器中, 为了实现各种复杂的运动要求, 广泛应用着凸轮机构。近年来国内外采用优化方法
进行凸轮机构设计, 已取得较大的进展, 但以往的工作均未考虑到凸轮机构中有些因素的模糊性, 致使
难于迅速获得诸方面皆满意的方案, 本文考虑到约束条件的模糊性, 建立了凸轮机构的模糊优化数学
模型, 并对一实例进行了模糊优化设计。
凸轮机构的设计要求及其计算公式
设计要求
‘
如图所示偏置直动滚子从动件盘形凸轮机构, 已知凸轮沿顺时针方向等角速度转动,
, 当凸轮转过升程角氏一时, 从动件按正弦加速度运动规律, 工作行程, 从动件导路
偏于凸轮回转中心的左方, 确定凸轮的最小基圆半径,飞。
已知机构尺寸及有关参数
。一, ‘一, 一, 导路的摩擦系数产一, 凸轮轴半径, , 外载荷
, 弹簧预紧力、, 弹簧刚度, 从动件重量。一一’, 凸
轮基圆半径与滚子半径之比, 凸轮与滚子的材料弹性模量一火, , 凸轮的许用接触
应力。〕, 凸轮的角速度。, 氏,
变量的上下界
当从动件在上死点时, 取一, 则的上界为
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一
当从动件在下死点时, 因凸轮基圆半径有。」妻, , 二一一。」
。假定偏距取最大值一, 则的下界为
本文年月日收到
西安公路交通大学学报年
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变量。的上界及〕、〔。〕
根据机构尺寸, 取, 一, 凸轮的许用最大压力角司一“, 凸轮的许用接触应力取司
一。
凸轮机构的计算公式
按正弦加速度运动规律, 计算从动件的位移, 速度云和加速度云。
凸轮理论轮廓上任意点的曲率半径
, 沪
从动件的作用力
,
其中, 为外载荷, 为弹簧刚度, , 为弹簧的预紧力, 为从动件系
统的质量呈
凸轮轮廓的法向力
·
在不考虑滚子与凸轮轮廓之间摩擦力的条件下, 由从动件作用力比万例⋯
的平衡方程组解得喇
一产一产
, 、, , 成
其中为从动件导路的反作用力为凸轮的法向力产为摩擦⋯
系数, , , 为凸轮机构尺寸见图。飞厂
一一一
凸轮轮廓的接触应力
。。石云瓜
其中, 为凸轮轮廓单位宽度的载荷取。, 为凸轮与滚图从动件的作用力
子的材料综合弹性模量, 两为凸轮与滚子的综合曲率半径
、一责粤场头几一几
模糊优化设计的数学模型
根据设计要求, 在满足正常运行条件下, 确定凸轮的最小基圆半径八也可以说凸轮用料最少, 来
违立模糊优化数学模型。
确定设计变量
由图可知, 影响基圆半径的因素为其偏心距和滚子在下死点时的数值。故设计变量
〔, 〕了一叶」丁
建立目标函数
由图可知, 目标函数
确定约束条件
考虑从完全许用到完全不许用的中介过渡过程, 把凸轮的接触应力、凸轮的压力角、