(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211023703.7 (22)申请日 2022.08.26 (71)申请人 天津大学 地址 300350 天津市津南区海河教育园雅 观路135号天津大 学北洋园校区 (72)发明人 王子超　隋天一　李正箭　高宏伟　 张亮　白鑫磊　 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种传动平稳的平面凸轮轮廓精确设计方 法 (57)摘要 本发明涉及平 面凸轮技术领域， 尤其涉及一 种传动平稳的凸轮廓线的设计方法， 包括以下步 骤： (1)确定凸轮从动件 运动规律的特性(2)根据 实际工况需求确定主要设计参数(3)从动件分段 运动规律的确定(4)根据几何关系确定凸轮理论 廓线和实际廓线方程(5)基于MAT LAB进行凸轮轮 廓曲线的精确求解(6)计算结构参数曲率 半径以 及动力学参数压力角(7)基于Solidworks的三维 曲线建模进行凸轮轮廓曲线的精确设计。 本发明 采用三段不同周期拼接的正弦加速度作为从动 件的加速度运动规律， 速度、 加速度和跃度曲线 光滑连接， 具备非常好的运动学及动力学的特 性。 本发明提高凸轮轮廓曲线的设计精度和效 率， 避免了凸轮精度不高、 设计效率低下、 运动学 与动力学性能差等存在的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图8页 CN 115270353 A 2022.11.01 CN 115270353 A 1.一种传动平稳的平面凸轮 轮廓精确设计方法， 其特 征在于包括以下步骤： 本发明一种传动平稳的平面凸轮 轮廓精确设计方法,包括以下步骤： 步骤一： 确定凸轮从动件运动规律的特性： 所述特性包括凸轮的从动件的升程阶段和 凸轮从动件的回程阶段为对称以及每个阶段的位移、 速度、 加速度、 跃度曲线光滑连接无间 断。 步骤二： 根据实际工况需求确定凸轮主 要设计参数， 具体步骤如下： 第一步,确定凸轮的结构参数相关参数包括基圆半径Rb、 滚子半径 rr、 偏心距e。 第二步,确定凸轮从动件运动规律的相关参数包括最大升程h、 角速度ω、 推程运动角 度 远休止角Φ1、 回程 运动角 近休止角Φ 2。 步骤三： 从动件分段运动规 律的确定， 具体步骤如下： 第一步， 确定凸轮从动件升程阶段的位移表达式、 速度表达 式、 加速度表达 式和跃度表 达式， 所述从动件升程阶段位移、 速度、 加速度、 跃度曲线全部由多段曲线组成， 各段曲线连 接处都保持光滑 连续无间断。 所述从动件运动规律为三段不同时期的正弦加速度曲线光滑 拼接在一 起的。 第二步， 所述从动件运动规律在远休止阶段的从动件运动方程为： 凸轮远休止角度为： Φ1， 此时从动件静止不动， 其 位移为h， 速度为0， 加速度为0， 跃度为0 。 第三步， 确定凸轮从动件回程阶段的位移表达式、 速度表达 式、 加速度表达 式和跃度表 达式， 所述从动件升程阶段位移、 速度、 加速度、 跃度曲线全部由多段曲线组成， 各段曲线连 接处都保持光滑 连续无间断。 所述从动件运动规律同样为三段不同时期的正弦加速度曲线 光滑拼接在一 起的。 第四步， 所述从动件运动规律在近休止阶段的从动件运动方程为： 凸轮近休止角度为： Φ2， 此时从动件静止不动， 其 位移为h， 速度为0， 加速度为0， 跃度为0 。 步骤四： 根据几何关系确定凸轮理论廓线和实际廓线方程， 具体步骤如下： 第一步， 以凸轮滚子中心运动轨 迹， 可以确定凸轮的理论轮廓线方程。 第二步， 以滚子半径rr为半径， 作一系列的滚子圆， 该圆簇的包络线可以确 定滚子从动 件盘形凸轮的实际轮廓线方程。 步骤五： 通过MATLAB进行凸轮轮廓曲线 的精确求解， 将步骤二、 步骤三、 步骤四的公式 导入MATLAB中进行数值分析， 并绘制出凸轮的理论轮廓曲线、 实际轮廓曲线以及从动件的 位移、 速度、 加速度、 跃度相对于凸轮转角的关系曲线。 步骤六： 计算结构参数曲率半径以及动力学参数压力角， 具体步骤如下： 第一步， 当凸轮逆时针转动， 从动件右偏时， 压力角 α、 偏距e和基圆半径r0存在着一定关 系， 确定动力学性能参数压力角。 第二步， 为了避免凸轮实际轮廓曲线出现顶尖或运动失真， 滚子半径rt必须小于理论轮 廓曲线外凸部分的最小曲率半径ρmin， 确定凸轮结构参数曲率半径。 步骤七： 将步骤五的轮廓曲线通过Solidworks的三维曲线建模进行凸轮轮廓曲线的精 确设计， 具体步骤如下： 第一步， 将步骤五的实际轮廓曲线上点的坐标值提取出来， 复制后保存为.txt格式文 件。 第二步， 将该文件中的数据带入excel中排列为整体的三列数据,在导入的坐标数据中权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115270353 A 2进行修改使曲线上的点首尾重合， 将最后一列全部设置为零， 最后再复制后保存为.txt格 式文件。 第三步， 将在.txt格式文件中得到的凸轮轮廓曲线的坐标值， 将整理好的.txt格式文 件数据导入到So lidworks中通过点的曲线建模生成精确的凸轮的轮廓曲线。 第四步， 将曲线转换为实体引用后进行 特征拉伸可 得到精确的凸轮 轮廓。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115270353 A 3