一种凸轮型线设计方法技术

本发明专利技术涉及凸轮设计领域，具体公开了一种凸轮型线设计方法，包括以下步骤：确定凸轮升程的多项表达式；根据凸轮升程求取凸轮速度方程、加速度方程以及冲击方程；根据气门设计目标确定约束条件和参数；根据所述约束条件以及参数确定凸轮升程方程。采用上述方法可以使升程曲线连续更加光滑，省略了气门升程到凸轮升程的转化过程，简化计算过程。

【技术实现步骤摘要】
一种凸轮型线设计方法
本专利技术涉及凸轮设计领域，尤其涉及一种凸轮型线设计方法。
技术介绍
目前大多数凸轮型线都是采用四项高次多项式的设计方法，具体是采用四项高次多项式设计气门升程曲线的方法设计出气门升程曲线，再按照参数转化为凸轮升程曲线。采用上述凸轮型线设计方法存在以下缺陷：对凸轮型线加速度的大小与连续性控制效果不理想，且很难掌握各参数对凸轮型线特性的影响；而且增加了气门升程到凸轮升程的转化过程，计算过程较为繁琐，不利于简化凸轮设计计算。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种凸轮型线设计方法，解决了采用现有凸轮型线设计方法存在的凸轮加速度的大小与连续性控制效果不理想，以及计算过程繁琐的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种凸轮型线设计方法，包括以下步骤：确定凸轮升程的多项表达式；根据凸轮升程求取凸轮速度方程、加速度方程以及冲击方程；根据气门设计目标确定约束条件和参数；根据所述约束条件以及参数确定凸轮升程方程。进一步地，所述参数包括凸轮最大升程，凸轮过渡段包角，凸轮过渡段升程，气门开启时凸轮的初始速度，凸轮工作段半包角。进一步地，在确定凸轮升程方程之后，还包括确定该凸轮是否满足凸轮设计条件；若满足，则确认该凸轮满足凸轮设计条件；若不满足，则调整影响凸轮设计条件的相应参数，并再次计算凸轮升程方程。进一步地，在确定该凸轮是否满足凸轮设计条件之前，还包括确定凸轮类型；判断凸轮是否为滚子凸轮，若是，则确定该凸轮的最大正加速度、最大负加速度、丰满系数以及负曲率是否满足凸轮设计条件；若否，则确定该凸轮的最大正加速度、最大负加速度以及丰满系数是否满足设计条件。进一步地，所述凸轮工作段的起始点至中点被划分为六段，包括第一工作段、第二工作段、第三工作段、第四工作段、第五工作段以及第六工作段；每个工作段对应的包角分别为θj，j＝1，2，...，6；且凸轮工作段半包角θ00＝θ1+θ2+θ3+θ4+θ5+θ6，θ2≥0.003deg。进一步地，所述约束条件是根据设计要求对相邻两个工作段的临界点的加速度的斜率的限定。进一步地，所述丰满系数大于等于0.55。进一步地，第一工作段对应的包角θ1影响丰满系数；在丰满系数不满足要求时，调整第一工作段对应的包角θ1以及第六工作段对应的包角θ6。进一步地，第一工作段对应的包角θ1和第三工作段对应的包角θ3影响最大正加速度，在最大正加速度不满足要求时，调整第一工作段对应的包角θ1、第三工作段对应的包角θ3以及第六工作段对应的包角θ6。进一步地，第五工作段对应的包角θ5影响最大负速度；在最大负加速度不满足要求时，调整第五工作段对应的包角θ5和第六段对应的包角θ6。本专利技术的有益效果：采用本专利技术所述凸轮型线设计方法时，首先确定凸轮升程的多项表达式；根据凸轮升程求取凸轮速度方程、加速度方程以及冲击方程；根据气门设计目标确定约束条件和参数；根据所述约束条件以及参数确定凸轮升程方程。采用上述方法可以使升程曲线连续更加光滑，省略了气门升程到凸轮升程的转化过程，简化计算过程。附图说明图1是本专利技术所述凸轮型线设计方法的流程图；图2是本专利技术所述凸轮的加速度-曲轴转角曲线图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。本实施例提供了一种凸轮型线设计方法，图1是本实施例所述凸轮型线设计方法的流程图，该方法包括以下步骤：S1、确定凸轮升程的多项表达式；S2、根据凸轮升程求取凸轮速度方程、加速度方程以及冲击方程；S3、根据气门设计目标确定约束条件和参数；S4、根据所述约束条件以及参数确定凸轮升程方程。所述参数包括凸轮最大升程ymax，凸轮过渡段包角θ0，凸轮过渡段升程y0，气门开启时凸轮的初始速度y0′，凸轮工作段半包角θ00。采用本实施例所述方法，可以使升程曲线连续更加光滑，省略了气门升程到凸轮升程的转化过程，简化计算过程。本实施例所述凸轮工作段以其中点为分界线，划分为两个区域，两个区域对称分布。所述凸轮工作段的起始点至中点被划分为六段，包括第一工作段、第二工作段、第三工作段、第四工作段、第五工作段以及第六工作段；每个工作段对应的包角分别为θj，j＝1，2，...，6；且凸轮工作段半包角θ00＝θ1+θ2+θ3+θ4+θ5+θ6，θ2≥0.003deg。本实施例采用六项高次多项式表达凸轮升程方程，所述凸轮升程的多项表达式：其中，y表示凸轮升程；c0i、c1i、c2i、c3i、c4i、c5i表示多项式系数常数；θ表示凸轮升程所对应的曲轴转角(deg)；θTi表示凸轮升程每个工作段所对应的曲轴转角长度(deg)；i＝1，2，...，6。根据公式(1)求导可以得出凸轮的速度方程、加速度方程以及冲击方程，具体如下：其中y′表示凸轮的速度，y″表示凸轮的加速度，y″′表示凸轮的加速度的斜率。在第一工作段，i＝1；凸轮升程所对应的曲轴转角长度θTi＝θT1，曲轴转角θ＝0时，凸轮的升程y等于凸轮过渡段升程y0；凸轮的速度y′等于气门开启时凸轮的初始速度y0′；凸轮的加速度y″＝0；凸轮的加速度的斜率其中，e＝常数，一般等于2；分别带入公式(1)、公式(2)、公式(3)以及公式(4)中得到：y0＝c01(a1)y0′θT1＝c11(a2)0＝2c21(a3)曲轴转角θ＝θ1时，凸轮的加速度y″＝Af，其中Af表示最大正加速度；凸轮的加速度的斜率其中d＝常数，一般等于1，分别带入公式(3)和公式(4)中得到：在第二工作段，i＝2；凸轮升程所对应的曲轴转角长度θTi＝θT2，曲轴转角θ＝θ1时，凸轮的加速度y″＝Af，凸轮的加速度的斜率分别带入公式(3)和公式(4)中得到：由于θ＝θ1是第一工作段和第二工作段的临界点，因此第一工作段θ＝θ1时对应的凸轮升程、凸轮速度分别等于第二工作段θ＝θ1时对应的凸轮升程、凸轮速度。具体如下：曲轴转角θ＝(θ1+θ2)时，凸轮的加速度y″＝Af*d，凸轮的加速度的斜率分别带入公式(3)和公式(4)中得到：在第三工作段，凸轮升程所对应的曲轴转角长度θTi＝θT3，曲轴转角θ＝(θ1+θ2)时，凸轮的加速度y″＝Af*d，凸轮的加速度的斜率分别带入公式(3)和公式(4)中得到：由于θ＝(θ1+θ2)是第二工作段和第三工作段的临界点，因此第二工作段θ＝(θ1+θ2)时对应的凸轮升程、凸轮速度分别等于第三工作段θ＝(θ1+θ2)时对应的凸轮升程、凸轮速度。具体如下：曲轴转角θ＝(θ1+θ2+θ3)时，凸轮的加速度y″＝0，凸轮的加速度的斜率其中c为常数，一般等于1，分别带入公式(3)和公式(4)中得到：在第四工作段，凸轮升程所对应的曲轴转角长度θTi＝θT4，曲轴转角θ＝(θ1+θ2+θ3)时，凸轮的加速度y″＝0，凸轮的加速度的斜率分别带入公式(3)和公式(4)中得到：由于θ＝(θ1+θ2+θ3)是第三工作段和第四工作段的临界点，因此第三工作段θ＝(θ1+θ2+θ3)时对应的凸轮升程、凸轮速度分别等于第四工作段θ＝(θ1+θ2+θ3)时对应的凸轮升程、凸轮速度。具体如下：曲轴转角θ＝(θ1+θ2+θ3+θ4)时，凸轮的加速度y″＝0，凸轮的加速度的斜率分别带入公式(3)和公式(4)中得到：在第五工作段，凸轮升程所对应的曲轴转角长度θTi＝θT5，曲轴转角θ＝(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凸轮型线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：确定凸轮升程的多项表达式；根据凸轮升程求取凸轮速度方程、加速度方程以及冲击方程；根据气门设计目标确定约束条件和参数；根据所述约束条件以及参数确定凸轮升程方程。

【技术特征摘要】
1.一种凸轮型线设计方法，其特征在于，包括以下步骤：确定凸轮升程的多项表达式；根据凸轮升程求取凸轮速度方程、加速度方程以及冲击方程；根据气门设计目标确定约束条件和参数；根据所述约束条件以及参数确定凸轮升程方程。2.根据权利要求1所述的凸轮型线设计方法，其特征在于，所述参数包括凸轮最大升程，凸轮过渡段包角，凸轮过渡段升程，气门开启时凸轮的初始速度，凸轮工作段半包角。3.根据权利要求2所述的凸轮型线设计方法，其特征在于，在确定凸轮升程方程之后，还包括确定该凸轮是否满足凸轮设计条件；若满足，则确认该凸轮满足凸轮设计条件；若不满足，则调整影响凸轮设计条件的相应参数，并再次计算凸轮升程方程。4.根据权利要求3所述的凸轮型线设计方法，其特征在于，在确定该凸轮是否满足凸轮设计条件之前，还包括确定凸轮类型；判断凸轮是否为滚子凸轮，若是，则确定该凸轮的最大正加速度、最大负加速度、丰满系数以及负曲率是否满足凸轮设计条件；若否，则确定该凸轮的最大正加速度、最大负加速度以及丰满系数是否满足设计条件。5.根据权利要求4所述的凸轮型线设计方法，其特征在于，所述凸轮工作段的起始点至中点被划分为六段，包括第一工作段...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪景峰，季炳伟，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37