Optimization design of cam linkage mechanism for paper folding section of carton folding machine

XIE Dingyue; DENG Yuanchao; CAI Yufei; SONG Zhicheng

doi:10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.020

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Optimization design of cam linkage mechanism for paper folding section of carton folding machine

·Optimization·Reliability· | 更新时间：2025-08-18

- Optimization design of cam linkage mechanism for paper folding section of carton folding machine
- Journal of Mechanical Strength Vol. 47, Issue 8, Pages: 168-174(2025)
- 作者机构：
  
  湖北工业大学机械工程学院，武汉 430068
- 作者简介：
  
  DENG Yuanchao, E-mail: 269911900@qq.com
- 基金信息：
  
  Innovation Methods Special Project of the Ministry of Science and Technology(2020IM020800-01)
- DOI：10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.020
  CLC： TH122;TH112
- Received：09 October 2023，
  
  Revised：04 December 2023，
  
  Published：15 August 2025
- 稿件说明：
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谢鼎越，邓援超，蔡宇飞，等. 纸盒折边机折纸段凸轮连杆机构的优化设计［J］.机械强度，2025，47（8）：168-174.

XIE Dingyue，DENG Yuanchao，CAI Yufei，et al. Optimization design of cam linkage mechanism for paper folding section of carton folding machine［J］.Journal of Mechanical Strength，2025，47（8）：168-174.
谢鼎越，邓援超，蔡宇飞，等. 纸盒折边机折纸段凸轮连杆机构的优化设计［J］.机械强度，2025，47（8）：168-174. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.020.

XIE Dingyue，DENG Yuanchao，CAI Yufei，et al. Optimization design of cam linkage mechanism for paper folding section of carton folding machine［J］.Journal of Mechanical Strength，2025，47（8）：168-174. DOI： 10.16579/j.issn.1001.9669.2025.08.020.

摘要

以纸盒折边机折纸段凸轮连杆机构为例，首先，根据实际工况对凸轮进行初步设计；然后，结合凸轮许用压力角设计凸轮机构的解析法，以摆杆转角和凸轮与摆杆间中心距为设计变量建立数学模型。利用NSGA-Ⅱ优化算法，对凸轮连杆机构进行多目标优化设计，并从生成的Pareto解集中选取最优解。根据优化结果对初步设计的凸轮连杆组合机构进行了调整，并采用Matlab软件编程获得凸轮的轮廓线，验证了优化后的凸轮压力角符合许用压力角。最后，利用Adams软件对优化后的凸轮连杆机构进行仿真分析。结果表明，铲刀运动的位移、速度和加速度符合设计要求，验证了优化结果的正确性和可行性，也为其他凸轮连杆机构的优化设计提供了可借鉴的方法。

Abstract

This article took the folding section cam linkage mechanism of a carton folding machine as an example. Firstly

a preliminary design of the cam was carried out based on actual working conditions. Then

combined with the analytical method designing the cam mechanism based on the allowable pressure angle of the cam

a mathematical model was established with the swing rod angle and the center distance between the cam and the swing rod as design variables. Using the NSGA-Ⅱ optimization algorithm

perform multi-objective optimization design on the cam linkage mechanism and select the optimal solution from the generated Pareto solution set. Based on the optimization results

the preliminary design of the cam linkage combination mechanism was adjusted

and the contour of the cam was obtained through Matlab programming

verifying that the optimized cam pressure angle met the allowable pressure angle. Finally

simulation analysis was conducted on the optimized cam linkage mechanism using Adams software. It is found that the displacement

velocity

and acceleration of the blade movement meet the design requirements

verifying the correctness and feasibility of the optimization results. At the same time

it also provides a reference method for the optimization design of other cam linkage mechanisms.

关键词

Keywords

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