第33卷(2011)第1期结构与可靠性
柴油机 Diesel Engine
直动平底挺柱凸轮的优化设计
葛新涛，楚万秀，赵同宾（七一一研究所，上海200090）
Vol.33(2011)Ne. 1
摘要：针对直动平底式凸轮建立了缓冲段等加速一等速与工作段七项高次方的组合式从动件运动规律数学方程式；并应用MATLAB软件进行优化设计，获得较大的丰满系数和较好的动力学性能；
利用坐标变换的方法得到的凸轮轮廊线可为凸轮机构的动力学仿真和数控加工编程提供依据。关键词：直动平底挺柱凸轮：从动件：优化设计
中图分类号：TK423.4*1
文献标识码：A
文章编号：1001-4357(2011)01-002904
OpticalDesignofTranslatingFlat-bottomedTappetCam
GeXintao,ChuWanxiu,Zhao Tongbin
(Shanghai Marine Diesel Engine Research Institute, Shanghai200090)
Abstract: The equation of follower moving rule for translating flat-bottomed tappet cam was established, combining uniform acceleration-uniform speed in amortizing section of cam and seven order polynomial curve in working section of cam. Then, through optical design by MATLAB, bigger fullness coefficient and better dynamic performance was achieved. The cam contour curve was obtained through coordinate transformation method.It offers references for dynamic simulation and the programming of numerical-control machining for cam mechanism.
Keywords: translating flat-bottomed tappet cam; follower; optical design
0概述
配气机构是内燃机的重要组成部分，它直接关系到内燃机运转的可靠性、振动和噪声，并显著影响内燃机的动力性和经济性等基本性能。配气凸轮是配气机构的重要组成部分，其设计包括从动件运动规律的设计和凸轮轮廊线的设计两部分。从动件运动规律对内燃机的进排气性能具有决定性的影响，对凸轮机构的设计起着主导作用。凸轮轮廊曲线是从动件运动规律的实现者，是凸轮加工工艺及数控编程的依据。
过去，人们常采用几何凸轮的设计方法设计凸轮，虽然这种方法获得的丰满系数较大，但是易导致从动件的冲击、振动和噪声较大。为了解决此问题，现在人们普遍采用函数型从动件运动规律
的设计方法。但是按照固定函数从动件运动规律设计的凸轮的丰满系数较小，往往不能满足性能要求。为此，本文针对函数型凸轮将丰满系数作为目标函数，以较缓和的冲击为限制条件，应用 MATLAB软件对从动件运动规律进行优化设计；并采用坐标变换的方法用MATLAB计算出凸轮的轮廊曲线坐标；根据凸轮轮廓曲线坐标利用数控机床可直接加工出凸轮本体。
从动件运动规律的优化设计
通常的配气机构从动件运动规律基本上都是对称结构，上升段和下降段方程相同，故凸轮工作段对应的平底挺柱的升程、速度和加速度也是以凸轮最大升程为轴对称。因此本文以最大升程为轴对称的对称凸轮为对象，仅需设计从动件运动规律的升程曲线。
收稿日期：2010-05-20；修回口期：2010-08-23
作者简介：葛新涛（1984-），男，硕士，主要研究方向为机械设计、船舶动力系统集成，E-mail：sdgxintao@163.com。