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申请/专利权人：宁波大学

摘要：本发明公开了二阶连续局部可调对称式配气凸轮轮廓组合设计方法。传统的凸轮轮廓组合设计方法计算繁琐，需要多次迭代才能得到满意的高阶连续凸轮轮廓。本发明将上升缓冲段设计为等加速‑等速曲线，上升工作段分为上升工作段一和上升工作段二，且上升工作段一和上升工作段二均采用三次Bezier曲线拟合得到；上升工作段一与上升工作段二以及上升缓冲段的连接点位置均二阶连续；将下降缓冲段设计成与上升缓冲段对称，下降工作段与上升工作段对称；再将基圆段与上升缓冲段、上升工作段、下降工作段和下降缓冲段首尾相连形成封闭的凸轮廓线。本发明能实现轮廓线在包角、升程、速度及气门挺柱最大升程等参数限制下的局部可调整功能。

主权项：1.二阶连续局部可调对称式配气凸轮轮廓组合设计方法，其特征在于：该方法具体如下：第一步，等加速-等速型上升缓冲段设计：气门挺柱升程hα为凸轮包角α的分段函数，如公式1所示： 其中，CB、E0、E1为待定系数，α′0为等加速段和等速段连接点对应的角度，α0为上升缓冲段包角；则上升缓冲段的速度和加速度曲线方程分别如公式2和公式3所示： 为了确定公式1的α′0以及待定系数CB，E0，E1，添加如下约束条件：①上升缓冲段终点升程h0：②上升缓冲段终点速度v0：③在α′0处升程连续：④在α′0处速度连续：2CBα′0＝E1从而得到α′0以及待定系数CB，E0，E1的表达式如公式4： 其中，上升缓冲段终点速度v0在0.006-0.025mm°中选取，α0在15-40°中选取；第二步，上升缓冲段升程函数参数化：将上升缓冲段等速段的升程函数Qt写成公式5所示t∈[0,1]的参数化方程： 其中，Qxt和Qyt分别为Qt在x和y方向的分量；则上升缓冲段等速段的速度函数Q′t的参数化表达式如式6： 其中，Q′xt和Q′yt分别为Q′t在x和y方向的分量；第三步，工作段Bezier曲线控制点数量确定：n次Bezier曲线是由n+1个控制点构成的曲线，第i+1个控制点表达为Pi，i＝0,1,…，n；n次Bezier曲线的参数方程Pt如式7a和7b所示： 式中Bi,nt为基函数，PixPi,yPi为第i+1个控制点Pi的坐标；将上升工作段分割成上升工作段一和上升工作段二，采用两条三次Bezier曲线来完成上升工作段一和上升工作段二的拼接；上升工作段一对应的三次Bezier曲线控制点为P0、P1、P2、P3，上升工作段二对应的三次Bezier曲线控制点为P3、P4、P5、PH；控制点P0、P3、PH分别对应着上升缓冲段终点、上升工作段一终点和上升工作段二终点，且控制点P0、P3、PH的坐标值如式8： 式中α1为上升工作段包角，Hmax为气门挺柱最大升程，中间参数满足中间参数满足第四步，确定上升工作段一中间两个Bezier曲线控制点P1、P2坐标：式8中上升工作段一在第1个三次Bezier曲线控制点P0处的参数值P0等于上升缓冲段终点的上升缓冲段升程函数值Q1，即：P0＝Q19上升缓冲段等速段的升程函数Qt和上升工作段一参数曲线Pt，0≤t≤1在控制点P0处具有公共切矢，则有：P′0＝β1Q′110其中β1为大于0的任意值；上升缓冲段等速段的升程函数Qt和上升工作段一参数曲线Pt，0≤t≤1在控制点P0处具有公共曲率矢，则有： 其中β2取任意值；n次Bezier曲线具有n-1阶连续性，起点和终点的一阶导数和二阶导数分别满足公式12和公式13：P′0＝na1,P′n＝nan12P0″＝nn-1a2-a1,P″n＝nn-1an-an-113式中P′0为n次Bezier曲线起点的一阶导数，P′n为n次Bezier曲线终点的一阶导数，P0″为n次Bezier曲线起点的二阶导数，P″n为n次Bezier曲线终点的二阶导数，ai＝PjxPj,yPj-Pj-1xPj-1,yPj-1,i＝1,...,n，在上升工作段一中取j＝i，在上升工作段二中取j＝i+3，且P6xP6,yP6为控制点PH的坐标值；联立公式6、10和12，得到控制点P1的坐标如式14： 联立公式6、11和13，得到控制点P2的坐标如式15： 结合公式8，上升工作段一的三次Bezier曲线的四个控制点坐标完全确定，从而得到上升工作段一的三次Bezier曲线；第五步，确定上升工作段二的三次Bezier曲线中间两个控制点P4、P5坐标：同理，由于上升工作段一和上升工作段二均为三次Bezier曲线，根据两条曲线在结合点P3具有公共切矢，求得控制点P4的坐标如式16所示： 其中β′1为大于0的任意值；根据上升工作段一和上升工作段二在结合点P3处具有公共曲率矢，并考虑上升工作段二在最高升程位置点PH处速度为0，得到式17所示的上升工作段二的三次Bezier曲线中控制点P5的坐标表达： 其中联合公式8、16、17，上升工作段二的三次Bezier曲线中四个控制点的坐标完全确定，从而得到上升工作段二的三次Bezier曲线；第六步，确定基圆段的凸轮轮廓；最后，根据配气凸轮轮廓对称性，得到下降工作段、下降缓冲段，再结合基圆段轮廓得到整个配气凸轮轮廓。

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