一种编码器旋钮轨道数据建模方法技术

本发明专利技术提供一种编码器旋钮轨道数据建模方法，包括获取编码器旋钮轨道的扭矩曲线；根据扭矩或载荷的设计要求，确定结构参数，并通过几何与受力关系构建出爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，且进一步将扭矩曲线划分成多个依序连接的爬坡直线和/或下坡直线，且每一爬坡直线和下坡直线的斜率均可通过极坐标转化后形成由轨道半径随角度增量变化的对应关系；确定起点及其对应的回位角、修正角和轨道半径，并根据预设的角度增量，利用爬坡及下坡扭矩公式，依序计算每一爬坡直线和/或下坡直线的轨道半径；将依序计算得到的轨道半径进行拟合，绘制出目标轨道曲线。实施本发明专利技术，解决现有技术中编码器旋钮轨道建模效率低下的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械工业
，尤其涉及一种编码器旋钮轨道数据建模方法。
技术介绍
机械部件在设计过程中均需进行实体造型，以供强度分析、结构优化设计之用，除此之外还可供装配分析及数控加工之用。现有技术中，编码器旋钮轨道的设计存在以下缺点：(1)齿形设计曲线过于简化，且弹簧确定值仅为最大压缩载荷(刚度及预压不确定)，无法保证过程中扭矩变化，难以进行复杂扭矩设计(如最大扭矩值不处于最大压缩位置且要位置要求)，也无法控制扭矩增长斜率，保证回位；(2)最大扭矩值求解有偏差，设计过程中最大扭矩点无法准确确定(真实情况受弹簧压力及回位角共同影响，为齿顶附近某一点)。同时由于爬坡与下坡受力状况不同，仅保证轨道上下坡曲线对称的情况会导致波动值有较大偏差；(3)产品开发周期长，且成本高，在多方案都偏离目标时需重新设计，快速成型件成本远高于注塑件；(4)在齿形较少时，齿顶采用较大圆弧过渡会导致停位，同时由于未引入beta角进行修正，设计波峰位置存在偏差。由此可见，编码器旋钮轨道为很复杂的曲面造型，以往的建模方式必须依赖于人工操作，反复修改方能保证建模的准确性，建模效率低下。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种编码器旋钮轨道数据建模方法，解决现有技术中编码器旋钮轨道建模效率低下的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种编码器旋钮轨道数据建模方法，所述方法包括：获取编码器旋钮轨道的扭矩曲线；根据扭矩或载荷的设计要求，确定结构参数，并根据所述确定的结构参数，通过几何与受力关系构建出爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，且进一步将所述扭矩曲线划分成多个依序连接的爬坡直线和/或下坡直线，使得每一爬坡直线和下坡直线通过牛顿迭代思想离散微元直线的斜率均可通过极坐标转化后形成由轨道半径随角度增量变化的对应关系；确定所述扭矩曲线的起点及其对应的回位角、修正角和轨道半径，并根据所述起点的回位角、修正角和轨道半径，以及预设的角度增量，利用所述构建出的爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，依序计算每一爬坡直线和/或下坡直线的轨道半径；将所述依序计算得到的轨道半径进行拟合，绘制出目标轨道曲线。其中，所述确定所述扭矩曲线的起点及其对应的回位角、修正角和轨道半径，并设置每一爬坡直线和/或下坡直线的角度增量，且进一步根据所述起点的回位角、修正角和轨道半径，以及预设的角度增量，依序计算每一爬坡直线和/或下坡直线的轨道半径的步骤具体包括：S1、统计计算次数N；其中，N由预设的总角度和角度增量决定，且N为整数；S2、确定所述起点的回位角、修正角和轨道半径，并确定与起点相连的直线及其利用的当前扭矩公式；其中，当与起点相连的直线为爬坡直线时，则所述与起点相连直线利用的扭矩公式为爬坡扭矩公式；当与起点相连的直线为下坡直线时，则所述与起点相连直线利用的扭矩公式为下坡扭矩公式；S3、根据所述起点的回位角、修正角和轨道半径，所述预设的角度增量，以及所述与起点相连直线利用的扭矩公式，得到与起点相连直线的轨道半径并作为当前计算得到的轨道半径输出，且将N减一；S4、判断N是否大于0；S5、如果是，则获取所述当前计算得到的轨道半径，并获取当前依序计算的下一直线及其利用的扭矩公式、回位角和修正角；其中，当所述下一直线为爬坡直线时，则所述下一直线利用的扭矩公式为爬坡扭矩公式；当所述下一直线为下坡直线时，则所述下一直线利用的扭矩公式为下坡扭矩公式；S6、根据所述获取到的当前计算得到的轨道半径，所述下一直线利用的扭矩公式、回位角和修正角，以及所述预设的角度增量，得到所述下一直线的轨道半径并作为当前计算得到的轨道半径输出，且将N再减一后，返回步骤S4；S7、如果否，则输出所有计算得到的轨道半径。其中，所述爬坡直线得到的由轨道半径随角度增量变化的对应关系为大于0；所述下坡直线得到的由轨道半径随角度增量变化的对应关系为小于0。其中，所述绘制出的目标轨道曲线可根据3D数据参数化建模或动力学模拟验证。其中，所述方法进一步包括：获取所述绘制出的目标轨道曲线对应输出的数据，并将所述获取到的数据导入CAD实现三维模型建立。其中，所述结构参数包括旋转中心坐标、档位销上方的球半径、球心至旋转中心形成的转动半径、档位销与旋转中心之间的弹簧参数、档位销与轨道形成的摩擦系数及扭矩值。实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：基于轨道扭矩正转公式，利用数值分析方法对轨道曲线进行离散，以直代曲，对多参数进行定量，建立轨道半径增量求解方程，然后利用MATLAB，根据扭矩及轨道曲线尺寸范围要求，反求轨道曲线，从而解决了多参数引起的扭矩不确定问题，本专利技术设计简单，使用方便，参数可调，适用面广，能够快速精确建立轨道数据模型，减少了设计人员的工作负担。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本专利技术的范畴。图1为本专利技术实施例提供的编码器旋钮轨道数据建模方法的流程图；图2a-2b为本专利技术实施例提供的编码器旋钮轨道数据建模方法中旋钮工作原理图；其中，2a为结构参数分析图；2b为修正角分析图；图3a-3b为本专利技术实施例提供的编码器旋钮轨道数据建模方法中档位销受力分析图；其中，3a为爬坡受力分析图；3b为下坡受力分析图；图4为本专利技术实施例提供的编码器旋钮轨道数据建模方法中步骤S103的流程图；图5为本专利技术实施例提供的编码器旋钮轨道数据建模方法中扭矩的应用场景图；图6为本专利技术实施例提供的编码器旋钮轨道数据建模方法中MATLAB生成曲线的应用场景图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。如图1所示，为本专利技术实施例中，提供的一种编码器旋钮轨道数据建模方法，所述方法包括：步骤S101、获取编码器旋钮轨道的扭矩曲线；具体过程为，该扭矩曲线为预先设置的，所获取的扭矩曲线可在后续处理过程中进行离散处理。步骤S102、根据扭矩或载荷的设计要求，确定结构参数，并根据所述确定的结构参数，通过几何与受力关系构建出爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，且进一步将所述扭矩曲线划分成多个依序连接的爬坡直线和/或下坡直线，使得每一爬坡直线和下坡直线通过牛顿迭代思想离散微元直线的斜率均可通过极坐标转化后形成由轨道半径随角度增量变化的对应关系；具体过程为，基于MATLAB编程，根据扭矩或载荷设计要求，确定结构参数，并根据结构参数，通过几何与受力关系构建出爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，具体如图2a至图3b所示：将扭矩曲线转换为不同角度位上下坡目标扭矩值、并获取摩擦系数；同时对结构参数进行初始定义(如旋转中心坐标、档位销上方的球半径、球心至旋转中心形成的转动半径、档位销与旋转中心之间的弹簧参数、档位销与轨道形成的摩擦系数及扭矩值；弹簧参数包括线径、中径及预压)；建立爬坡扭矩公式、下坡扭矩公式；其中，爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式均为由回位角、修正角和轨道半径形成的关系式。以爬坡扭矩公式为例，进行说明，具体如下：爬坡扭矩方程：M爬＝FN×L×sinα+Ff×(L×cosα-r)其中FN为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种编码器旋钮轨道数据建模方法，其特征在于，所述方法包括：获取编码器旋钮轨道的扭矩曲线；根据扭矩或载荷的设计要求，确定结构参数，并根据所述确定的结构参数，通过几何与受力关系构建出爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，且进一步将所述扭矩曲线划分成多个依序连接的爬坡直线和/或下坡直线，使得每一爬坡直线和下坡直线通过牛顿迭代思想离散微元直线的斜率均可通过极坐标转化后形成由轨道半径随角度增量变化的对应关系；确定所述扭矩曲线的起点及其对应的回位角、修正角和轨道半径，并根据所述起点的回位角、修正角和轨道半径，以及预设的角度增量，利用所述构建出的爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，依序计算每一爬坡直线和/或下坡直线的轨道半径；将所述依序计算得到的轨道半径进行拟合，绘制出目标轨道曲线。

【技术特征摘要】
1.一种编码器旋钮轨道数据建模方法，其特征在于，所述方法包括：获取编码器旋钮轨道的扭矩曲线；根据扭矩或载荷的设计要求，确定结构参数，并根据所述确定的结构参数，通过几何与受力关系构建出爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，且进一步将所述扭矩曲线划分成多个依序连接的爬坡直线和/或下坡直线，使得每一爬坡直线和下坡直线通过牛顿迭代思想离散微元直线的斜率均可通过极坐标转化后形成由轨道半径随角度增量变化的对应关系；确定所述扭矩曲线的起点及其对应的回位角、修正角和轨道半径，并根据所述起点的回位角、修正角和轨道半径，以及预设的角度增量，利用所述构建出的爬坡扭矩公式及下坡扭矩公式，依序计算每一爬坡直线和/或下坡直线的轨道半径；将所述依序计算得到的轨道半径进行拟合，绘制出目标轨道曲线。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述扭矩曲线的起点及其对应的回位角、修正角和轨道半径，并根据所述起点的回位角、修正角和轨道半径，以及预设的角度增量，依序计算每一爬坡直线和/或下坡直线的轨道半径的步骤具体包括：S1、统计计算次数N；其中，N由预设的总角度和角度增量决定，且N为整数；S2、确定所述起点的回位角、修正角和轨道半径，并确定与起点相连的直线及其利用的当前扭矩公式；其中，当与起点相连的直线为爬坡直线时，则所述与起点相连直线利用的扭矩公式为爬坡扭矩公式；当与起点相连的直线为下坡直线时，则所述与起点相连直线利用的扭矩公式为下坡扭矩公式；S3、根据所述起点的回位角、修正角和轨道半径，...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶豪，范文博，郭庆铁，
申请(专利权)人：温州长江汽车电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33