Оптимизация параметров быстроходных кулачковых и кулачково-рычажных механизмов

Abstract

Обсуждается вопрос постановки задач оптимизации параметров кулачковых и кулачково-рычажных механизмов в свете системного подхода к проектированию. Анализируется современное состояние оптимизационного синтеза рассматриваемых типов механизмов. Исходными данными при оптимизации параметров являются: перемещения ведомого звена на всех участках интервала движения, соответствующие им фазовые углы поворота кулачка и закон изменения внешней нагрузки. Искомыми являются параметры передаточного механизма, параметры кулачкового механизма (межцентровое расстояние, длина коромысла, радиус ролика, минимальный радиус-вектор профиля кулачка) и параметры законов движения ведомого звена на каждом интервале его перемещения, которые задаются в виде алгебраических многочленов либо сплайнов. Также искомыми могут быть и конструктивные параметры механизма, например, ширина линии контакта пары кулачок- ролик, размеры низших кинематических пар, жесткость и предварительное сжатие пружины в случае силового замыкания высшей пары. Общее количество искомых параметров зависит от выбранного в процессе реализации алгоритма комплексной оптимизации уровня решения задачи оптимизации рассматриваемого механизма. К числу обязательных ограничений при оптимизации параметров кулачково-рычажных механизмов следует отнести габаритные, которые позволяют разместить механизм в отведенном для него пространстве. Кроме того, могут встречаться специфические ограничения, отражающие особенности выполняемых технологических операций и условий работы механизма. В указанной постановке решены задачи оптимизации параметров ряда тестовых и реальных кулачковых и кулачково-рычажных механизмов полиграфических и текстильных машин.

The problem of optimization task setting for cam and cam-lever mechanisms parameters is discussed in the light of design systematic approach. The current state of optimization synthesis of mechanisms under consideration is analyzed. The initial data for optimization parameters are: the movement of the slave link in all parts of motion range, the corresponding phase angles of cam rotation and the law of change in external loading. The required parameters are: the transmission mechanism, the parameters of the cam mechanism (center-to-center distance, the length of the rocker arm, the roller radius, the minimum radius vector of the cam profile) and the parameters of the laws of motion of the driven member at each interval of its movement, which are specified in the form of algebraic polynomials or splines. Also, the mechanism design parameters can be required parameters, for example, the width of the contact line of a cam-roller pair, the dimensions of the lower kinematic pairs, stiffness and spring pre-compression in the case of the force closure of the higher pair. The total number of required parameters depends on the level of solving optimization problem of the mechanism under consideration chosen during the implementation of the algorithm for complex optimization. The number of mandatory restrictions in parameters optimization the of cam-lever mechanisms should be attributed to the overall dimensions, which allow to place the mechanism in a space allocated for it. In addition, there may be specific limitations reflecting the features of the technological operations performed and the operating conditions of the mechanism. In this formulation, parameters optimization tasks are solved for a number of test and real cam and cam-lever mechanisms of printing and textile machines.