分段多项式函数凸轮与整体多项式函数凸轮的比较

denghaijun

    在发动机的所有机构中配气机构是工作最为频繁最容易发生磨损的部分之一。随着发动机性能的提高，呈现出向高速度、大功率方向的发展趋势，与此同时为了能够保证整机能在高速条件下的平稳运行就得对配气机构的设计要求更加的严格才能满足需求。发动机的换气过程会对发动机的整体性能产生直接的影响，良好的配气机构可以大大提高换气效率使得整机性能达到最佳状态。而配气凸轮型线是整个配气机构的核心部分，因而对凸轮型线的设计研究是优化配气机构的重要途径，正是如此对凸轮型线的设计才显得尤为重要。
1、凸轮型线的设计方法
1.1 整体多项式函数动力凸轮
    挺柱升程的高阶导数连续，是高速发动机凸轮常用的设计方法，缺点是待定的系数与设计要求的参数之间的关系复杂，优化设计的困难较大。
1.2 等加速度凸轮
    一般用于大中型低速发动机，并且采用滚子从动件且基圆半径较大，升程较小的情况。通过设置凸轮侧的气门加速度（一段加速区段和两段减速区段）来实现凸轮型线的设计。
1.3 分段加速度函数凸轮
    可根据不同的型线要求采用任意函数自由搭配，这样就可以分别修正各段型线，满足设计要求。由于不同段的连接处的光滑性很难保证，工作冲击较大。
1.4 分段多项式函数凸轮
    采用多项式函数作为加速度函数，对多项式函数的系数做出一些限制，保证在不同段连接处的加速度的二阶导数连续，同时保证每段只存在一个极大值。由于现有加工精度的限制，更高光滑性的函数凸轮无法用现有加工技术制造出来。因此本方法同时具有分段加速度函数设计方法和整体多项式函数设计方法的优点。
2、设计结果对比
2.1参照的凸轮型线
    使用《湖南大学学报（自然科学版）》2009年11月出版的第36卷第11期中的《汽油机凸轮型线改进设计》中优化后的设计结果。平底挺柱最大升程8.93mm，凸轮工作段长度133°凸轮转角，基圆半径18mm，多项式函数：8.93(1-1.4884x2+0.2x4+0.6667x16-0.5835x28+0.2823x42-0.0771x52)。
2.2 三种凸轮性能参数
表1 主要性能参数
技术参数        整体多项式函数凸轮        七段多项式函数凸轮        十段多项式函数凸轮
挺柱升程丰满度        0.5681        0.5763        0.5809
挺柱最大几何速度（mm/°）        0.237        0.249        0.253
挺柱最大正加速度（mm/（°）2）        0.0265        0.0260        0.0260
挺柱最大负加速度（mm/（°）2）        -0.00601        -0.00580        -0.00599
挺柱最大跃度（mm/rad3）        1336        1308        1308
凸轮最小曲率半径（mm）        7.20        7.90        7.19

2.3 七段多项式函数凸轮






2.4 十段多项式函数凸轮
  
  

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