实现复杂运动的高速排线凸轮机构优化设计

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1、第25卷第3期机械设计与研究Vo1．25No．32009年6月MachineDesignandResearchJun．，2009文章编号：1006—2343(2009)03-019-03实现复杂运动的高速排线凸轮机构优化设计陈锦海，梁庆华，王石刚(上海交通大学机械与动力工程学院，上海200240，E—mail：if_cjh@163．COll1)摘要：针对具有复杂运动特征的高速凸轮机构从动件运动规律，提出用分段多项式进行综合和优化的新方法。其优点在于可以方便地将边界条件指定为确定值或设计变量，将运动曲线的特性值作为优化目标，通过优化获得具有理想运动学和动力

2、学性能的运动规律。通过粽子自动扎线机高速排线凸轮机构从动件运动规律的综合详细阐述了此方法的应用。具体过程为：通过对扎线工艺的分析，设计了排线凸轮机构的工作循环图，利用分段多项式对运动规律进行了综合，建立了以加速度和跃度为双目标函数的优化模型，并应用单纯形法进行了求解。结果表明文中所论方法方便、有效。关键词：高速凸轮机构；运动规律综合；优化设计；分段多项式；排线机构；自动扎线机中图分类号：TH122；TH112．2文献标识码：AOptimalDesignoftheHigh-speedTraversingCamMechanismforComplexFollo

3、werMotionCHENJin—hai，LIANGQing—hua，WANGShi—gang(SchoolofMechanicalEng．，ShanghaiJiaotongUniv．，Shanghai200240，China)Abstract：Thepaperpresentsanewmethodforsynthesizingandoptimizingthefollowermotionwithcomplexcharacteristicsforhigh—speedcammechanismbasedonthepiecewisepolynomials．Thea

4、dvantagesofthismethodarethat，theboundaryconditionscanbespecifiedasdeterminedvaluesordesignvariablesconveniently，andthecharac—teristicvaluesofthemotioncurvecanbespecifiedasoptimalobjectives．Thekinematicanddynamicprope~iescanbeachievedthroughoptimization．Asanexample，thesynthesisoft

5、hehigh—speedtraversingcamfollowermotionispres—entedtoillustratethismethodindetail．Byanalyzingthebindingprocess，theworkingcircleofthetraversingcammechanismisprogrammed．Themotionprogramissynthesizedbytheuseofpiecewisepolynomials．Inaddition，an0p—timalmodelisestablishedtominimizeboth

6、oftheaccelerationandjerklevelandthesimplexmethodisusedtosolvethisproblem．Theresultsprorothefacilityandvalidityoftheapproachproposedbythispaper．Keywords：high—speedcammechanism；motionsynthesis；optimaldesign；piecewisepolynomials；traversingmechanism；automaticbindingmachine排线凸轮机构是粽子自动

7、扎线机的核心机构J。为了曲线的全部方程，并完善了Wang所提出的优化方法。但可靠完成打结、夹线等工艺，实现粽子扎线功能，排线凸轮机Wang和Mermelstein提出的方法并不适合具有复杂运动特征构需与打结机构和夹线机构等精确配合，因此要求排线凸轮的运动规律的优化设计，例如要对跃度进行优化，就不能指机构具有较好的动力学响应以达到较高的定位精度。高速定任何节点处的跃度值，且必须以所有节点处的加速度和跳凸轮机构常常由于从动件运动规律设计不当导致其动力学度作为设计变量。下面在对排线凸轮机构从动件运动规律响应较差，因此排线凸轮机构设计的难点在于其复杂从动件进行设

8、计时，取所有停留曲线两端节点处的加速度和跃度为运动规律的设计。零，建立了更加简便