凸轮与从动件(一般为滚轮一挺柱件)是一对密切相关的配合件,凸轮型线规定了柱塞的运动规律。它对供油起迄时间、供油压力、供油规律、油泵工作容量以及高转速有决定性的作用,凸轮与滚轮之间的接触应力大小又直接影响喷油泵的使用寿命。因此,喷油泵凸轮,尤其是凸轮型线设计,为喷油泵设计中的关键问题之一。为此,工厂设计人员在作喷油泵凸轮设计时,发现某一凸轮性能较好,希望对之进行分析研究,了解凸轮的型线、柱塞速度和加速度状况,以便分析油泵性能,改进设计。但又苦于不清楚此油泵凸轮的参数,只能通过实测,得出一张数据离散的凸轮升程表。如何从这些原始数据出发,用小二乘法来构造出凸轮升程函数的近似解析式,以此来分析和研究柱塞的速度和加速度曲线,这就是我们要讨论的问题。
1用小二乘法进行曲线拟合1.1小二乘法拟合多项式的定义这些数据中找一个m次近似多项式:使得:2为小,则称(1)式为小二乘拟合多项式。
22用小二乘法求数据的拟合曲线1个方程:即:记:则上式可写成:表2参数表凸轮转角Xrad升程Yjmm凸轮转角Xjrad升程Yjmm1即有:aua2 a,由此求出P(X)。于是可得凸轮升程函数近似解析式。
3应用举例目前,国内外常用的喷油泵凸轮型线大致是由直线和曲线组成的,或由曲线与曲线组合而成的。对直线与曲线组成的凸轮型线,其直线与曲线是相切的,比较容易求出其直线表达式。但对曲线部分或由曲线与曲线组成的凸轮,就很难确定其函数表达式。因此,我们通过例子说明用小二乘法构造凸轮曲线升程函数的近似表达式。
表i凸轮曲线部分升程表将凸轮转角由角度转为弧度(为计算方便,保留6位小数,并用Xj表示;凸轮升程用Yj表示,如表2.由上表中数据,分别设凸轮转角Xj与凸轮升程Yj的拟合方程为:根据方程组(4),用计算机编程计算。
由(5)式得计算结果为:并将原数据Xj代入方程(6),求Yj,验证和比较其计算的准确程度,如表3所示。
表3验算结果从验算结果可看出:所有节点上的升程整体误差都小于102,误差较小。可见该凸轮型线函数表达式可用式(6)二次曲线近似替代。从实际凸轮型线可知,该段凸轮型线也为二次曲线,与计算相符。
因此,只要在实测凸轮从动件升程表时,将节点分得足够细,并把测量范围控制在较小的范围内以及剔除个别坏点,并在计算机计算时采用双精度,则一个简便的方法。