基于目标约束的NURBS方法凸轮曲线寻优创成设计

Abstract

针对凸轮机构的设计优化问题,提出了一种通用的NURBS（Non Uniform Rational B-Splines）凸轮曲线寻优创成设计方法,即采用NURBS曲线实现凸轮从动件位移、速度、以及加速度的表达。在约束条件及目标函数的双重限制下,通过数值迭代优化算法对NURBS曲线的控制顶点及权因子进行同步整定以实现凸轮曲线的优化设计与创成,使其满足设计所要求的运动学约束、几何约束、压力角约束、运动不失真条件等综合性能指标。特别地,此方法不仅能够实现优化水平的整体控制,还能够对凸轮运动曲线的局部形状实现自适应调整,使其具有最佳的性能特征。以一DRD（Dwell-RiseDwell）型直动从动件盘型凸轮机构的凸轮曲线设计为例,验证了NURBS凸轮曲线寻优创成设计方法的有效性。应用实例表明,与传统的凸轮曲线设计方法相比,基于目标约束的NURBS方法凸轮曲线寻优创成设计能够在强耦合的约束关系之间,获得目标设计参数最优的凸轮曲线形状表达