优化凸轮铰链设计，厨房电器开门更省力-软服之家

关于凸轮铰链

凸轮铰链常用于许多电器 (比如烤箱、冰箱、微波炉等)门的开闭过程。凸轮铰链需要保证电器门在开启或关闭过程中可以在任何位置停留，同时操纵力应尽可能小。为了实现这一目标，许多家电制造商采用试错的方法对凸轮型线进行修正。

本文提供了一种全新的方法对凸轮型线进行优化设计，通过Altair^® MotionSolve^® 和 Altair^® HyperStudy^® 对烤箱的铰链运动过程进行多体动力学仿真分析和优化，使得操纵力较原始设计大幅降低，为家电门的设计提供参考依据。

学习目标

如何使用参数化曲线二维接触
使用 HyperStudy 优化铰链形状

烤箱模型

多体动力学模型

建模过程

步骤1：导入CAD数据
步骤2：在模型上添加铰链连接；
步骤3：在箱体和铰链之间添加阻尼器；

K= 1 N/mm C= 0.01 N.s/mm；
步骤4：通过 HyperMesh 导入凸轮点；

“Create Points using Coordinates”
步骤5：增加凸轮运行轨迹线：

“Create Curve from Points/Nodes”
步骤6：增加销轮曲线；

X,Y,Z=[0.0*sin(2*pi*(0:1:0.01)),12.5*sin(2*pi*(0:1:0.01)),12.5*cos(2*pi*(0:1:0.01))]

步骤7：定义凸轮和销曲线之间的2D接触；

步骤8：定义运动驱动；

Displacement = `STEP(Time,0,0,3,90D)`
步骤9：增加门铰链的力矩和角度输出；

`{j_Door.TX}`, `{j_Door.TY}`, `{j_Door.TZ}`, `{j_Door.AZ}`

结果读取

力和力矩

优化

设计变量：Y篮球的Y坐标

目标：力矩曲线尽可能接近0

HyperStudy 操作步骤

步骤1：从MotionView 应用中程序启动 HyperStudy；
步骤2：定义12个点（点14到点25）的y坐标作为设计变量；

步骤3：定义变量；

据标称值定义上下限；

下限：5、10、15、30、40、50和60mm；

上限：限制在82mm。

步骤4：以门铰链节点的扭矩Z为数据源；

步骤5：将扭矩曲线的均方根(RMS)作为输出响应- RMS (ds_torque)，优化目标是使转矩曲线均方根最小;

步骤6：添加优化研究；

GRMS (Global Response Search Method)需要选择的优化方法；

计算次数= 750。

GRSM 是一种基于响应面的方法；
在每次迭代过程中，基于响应面的优化生成一些设计；
额外的设计是全局生成的，以确保本地搜索能力和全局搜索能力处于平衡；
响应面是自适应更新与新生成的设计。

优化结果

717迭代完成目标值

优化前 RMS = 10620.57

优化后 RMS = 681.19

总结

本文对烤箱的铰链运动过程进行多体动力学仿真分析、优化并确定凸轮运动线形，使得烤箱门的操纵力大幅降低，为本体结构设计提供依据。

关于重庆荟奇安科技有限公司

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