专利名称：确定凸轮轮廓的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定凸轮轮廓的方法。
背景技术：
相关的凸轮，亦称为偏心轮，也用于驱动内燃机的吸气阀和排气阀的开启与闭合。
将偏心轮运动传递到凸轮从动件的运动链系可以由不同的方式形成利用帽型挺杆，利用辊式挺杆或者利用摇臂。
形成凸轮轮廓的每个翼侧由四个区域组成，具体地●圆形段，与基圆半径Ro对应，其中阀保持闭合状态(A-B段表示打开翼侧，B’-A段表示闭合翼侧)；●被称为装配斜面的段，其功能是缓冲通过间隙g0之后的冲击(B-C段表示打开翼侧，C’-B’段表示闭合翼侧)；●被称为翼侧的段，它决定了真实的提升规律(C-D段表示打开翼侧，D’-C’段表示闭合翼侧)；●被称为偏心轮头部的段，在其顶端处提升最大，此时速度为零(D-E段表示打开翼侧，E’-D’段表示闭合翼侧)。
在能够用来描绘凸轮轮廊的众多方法之中，必须指出用术语“高次方动力(polydyne)”限定的方法，该新语来自词“多项式”和“动力”。
已知，由于驱动系统的弹性，由于凸轮轮廓理论上确定的提升规律与从动件的实际提升之间存在不可忽视的差异。
在这种情况下，高次方动力方法考虑了动力系统的弹性，这种弹性逐部分地影响凸轮轮廓。
简要地说，该方法是用两个高次多项式预先固定凸轮从动件的实际运动规律，然后得到用于确保预先建立的运动规律的适当的凸轮轮廓值。
通过选择高次多项式，并且它们的一阶导数连续，以使该运动装置的实际加速度曲线同样是连续的。
这是一个巨大的优势，因为它避免了凸轮和运动装置之间的相互作用的力的突然变化，该突然变化将产生冲击和振动，它们分别是噪声和磨损的来源。
发明内容
本发明的目的是构造一种用六次多项式的规律来确定凸轮轮廓的可适用的高级处理方法。
该方法的主要优点是可以充分利用外形条件来获得具有期望轮廓的凸轮。
以上目的和优点都要通过一种用于确定凸轮轮廓的方法来获得，该方法也是本发明的主题，其特征在于所附权利要求中提出的特征。
通过以下附图所示的一些优选实施例的说明，该特征和其它的特征将被更好的指出，这些优选实施例仅仅作为非限定性的例子，附图中图1显示了该凸轮-从动件系统的简化数学模型；图2显示了该凸轮轮廓区域；图3和4显示各种凸轮-从动件机构。
具体实施例方式
具体地，确定从动件打开过程中的运动规律的多项式如下y＝ymax+c2·x2+cp·xp+cq·xq+cr·xr+cs·xs+cr·xt其中3＜p＜q＜r＜s＜t并且，其中x是确定偏心角位置的无量纲变量。
指数值根据经验选择。
通过定义适当的外形条件来决定系数，例如●在最大提升处，一阶导数(速度)和三阶导数必定为零，也就是速度为零，加速度必定是最小值；●在最大提升处，设定加速度值；●在打开开始处，从动件的提升速度和加速度必定是零；●在打开斜面的末端，设定提升、速度和加速度值(斜面的连续性条件)。
在实践中，存在ymax＝hmax-hr并且设定α为偏心转角；在从动件的打开步骤中我们定义x=βt-αβt]]>且βt＝t-r从而该定义变量x的值包含在0(在该凸轮从动件的最大提升处)和1(在提升开始处)之间。
该凸轮轮廓半径在一般点为Rc=R+hρ+aρ·ω2]]>且-Ro为该凸轮轮廓的基圆半径-a是从动件的加速度-ρ是摇臂传动比(两个杆臂之间的比例)-h是瞬时的从动件提升；-ω是凸轮角速度。
在最大提升(即该轮廓的顶端)处的弯曲半径可以通过下列关系式表示Rt=Ro+hmaxρ+a(-)ρ·ω2]]>据此我们得到a(-)=ρ·ω2(Rt-Ro-hmaxρ)]]>A)在凸轮的打开翼侧(从y＝0到y＝ymax)，存在●对于x＝0(从动件最大提升)一定有y＝ymaxy·=0]]>y··=ρω2(Rt_a-Ro-ymaxρ)≅ρω2(Rt_a-Ro-hmaxρ)]]>y···=0]]>实际上，该弯曲半径在打开轮廓顶部处被赋值。
●对于x＝l(凸轮从动件提升开始)有y＝0y·=0]]>y··=0]]>
即，此时提升、速度和加速度全部为零●对于x＝l(利用打开斜面的连续性条件)h＝hrv＝vra＝ar以上与在斜面末端处的提升、速度和加速度值对应。
在上述设定情况下，我们得到c2=(βt6n)2·ρω22(Rt-Ro-ymaxρ)]]>这里n是凸轮的每分钟转数，并且存在以下五个方程cp+cq+cr+cs+ct＝-ymax-c2(当x＝1且y＝0)p·cp+q·cq+r·cr+s·cs+t·ct＝-2·c2(当x＝l且y·=0]]>)p·(p-1)·cp+q·(q-1)·cq+r·(r-1)·cr+s·(s-1)·cs+t·(t-1)·ct＝-2·c2(当x＝l且y··=0]]>)p·(p-1)·(p-2)·cp+q·(q-1)·(q-2)·cq+r·(r-1)·(r-2)·cr++s·(s-1)·(s-2)·cs+t·(t-1)·(t-2)·ct=-(βt6n)3km|vr|]]>(当x＝l，利用斜面末端处速度的连续性)p·(p-1)·(p-2)·(p-3)·cp+q·(q-1)·(q-2)·(q-3)·cq+r·(r-1)·(r-2)·(r-3)·cr++s·(s-1)·(s-2)·(c-3)·cs+t·(t-1)·(t-2)·(t-3)·ct=-(βt6n)4km(arcm-|vr|)]]>(当x＝1，利用斜面末端处加速度的连续性)上述方程组允许获得5个未知值cp，cq，cr，cs，ct。
对于打开翼侧，因此我们得到h=hr+k+kmk·y+ck·y·+mk·y··]]>其考虑了动力学系统的弹性并且有-hr打开斜面末端提升，-k系统的等效刚度，-km复位弹簧刚度，-c系统阻尼系数，
-m活动部件的等效质量。
B)对于该凸轮的闭合翼侧(从y＝ymax到y＝0)，将重复相同的推理过程，这次设定x=α-βtβt′]]>其中βt＝t-r为对应于凸轮打开翼侧的角度并且βt′＝t′-r′是对应于凸轮闭合翼侧的角度。
定义凸轮从动件下降规律的多项式如下y＝y′max+c2·x2+cu·xu+cv·xv+cw·xw+cz·xz+cm.xm且y′max＝hmax-h′r并且3＜u＜v＜w＜z＜m●对于x＝0(凸轮最大提升)，一定有y＝y′maxy·=0]]>y··=d2y·dα2(dαdt)2=(6nβt)2·2c2]]>y···=0]]>(u＞3)(利用打开翼侧的加速度的连续性条件)且y′max＝hmax-hr′对于x＝1，得到y＝0y·=0]]>y··=0]]>h＝h′r(闭合斜面提升)v＝v′r(闭合斜面初始速度)a＝a′r(闭合斜面初始加速度)最后几个是利用闭合斜面的连续性条件下面得到c2′=c2(βt′βt)2]]>和下面的五个方程
cu+cv+cw+cz+cm＝-y′max-c′2u·cu+v·cv+w·cw+z·cz+m·cm＝-2·c′2u·(u-1)·cu+v·(v-1)·cv+w·(w-1)·cw+z·(z-1)·cz+m·(m-1)·cm＝-2·c′2u·(u-1)·(u-2)·cu+v·(v-1)·(v-2)·cv+w·(w-1)·(w-2)·cw++z·(z-1)·(z-2)·cz+m·(m-1)·(m-2)·cm=-(β′t6n)3km|v′r|]]>u·(u-1)·(u-2)·(u-3)·cu+v·(v-1)·(v-2)·(v-3)·cv+w·(w-1)·(w-2)·(w-3)·cw++z·(z-1)·(z-2)·(z-3)·cz+m·(m-1)·(m-2)·(m-3)·cm=-(β′t6n)4km(a′r+cm|v′r|)]]>上述的系统可以得到5个未知数cu，cv，cw，cz，cm。
对于闭合翼侧，藉此我们得到h=h′r+k+kmk·y+ck·y·+mk·y··]]>其考虑了动力学系统的弹性并且有-h′r是该闭合斜面初始提升，-k是系统的等效刚度，-km是复位弹簧刚度，-c是系统阻尼系数，-m是活动部件的等效质量。
权利要求
1.一种用于获得凸轮轮廓的方法，所述凸轮用于产生从动件的运动，其特征在于a.对于凸轮的打开和闭合翼侧，所述方法通过下类多项式预先固定从动件的实际运动规律yy＝ymax+c2·x2+cp·xp+cq·xq+cr·xr+cs·xs+ct·xtb.所述方法设定多个边界条件，所述边界条件的个数等于多项式系数的个数，在所述边界条件中设定轮廓头部的顶点处的半径值(Rt)，从而得到加速度a(-)=ρ·ω2(Rt-Ro-hmaxρ);]]>c.所述方法通过下述关系获得每一翼侧凸轮轮廓的运动规律hh=hr+k+kmk·y+ck·y·+mk·y··]]>所述关系考虑了动学系统的弹性，其中k为系统的等效刚度，km为复位弹簧的刚度，c为系统的阻尼系数，m为活动部件的等效质量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在凸轮打开和闭合翼侧设定加速度连续。
3.一种用于产生从动件的运动的凸轮，所述凸轮的轮廓利用根据权利要求1或2所述的方法获得。
全文摘要
一种获得凸轮轮廓的方法，这种凸轮轮廓用以驱动从动机构运动；所述方法通过适当的多次式规律预先固定从动件的实际运动，并通过设定个数等于多项式系数个数的外形条件获得多项式系数，在这些外形条件中设定凸轮轮廓的顶部半径值(Rt)；最后，对于每一翼侧通过考虑了系统弹性的关系获得实际凸轮轮廓。
文档编号G06F17/00GK1959154SQ20061016354
公开日2007年5月9日 申请日期2006年9月7日 优先权日2005年9月8日
发明者朱塞佩·博基 申请人:朱塞佩·博基B.R.D.有限及两合公司