 |
Основные схемы кулачковых механизмов.
|
|
|
|
1.Кулачковый механизм с поступательно движущимся толкателем.
а) с центральным толкателем (ось толкателя проходит через ось вращения кулачка): с роликом и острым
б) с внеосным толкателем.
е – эксцентриситет
внеосность левая, т.к. ось толкателя проходит справа оси вращения кулачка.
2. Кулачковый механизм с вращательно движущимся
толкателем (коромысловым).
звено 2 (толкатель) совершает возвратно–вращающееся движение с центром вращения в точке О2.
Основные параметры кулачковых механизмов.
В процессе работы толкатель совершает в соответствии с рисунком 3 движения:
1. поступательно вверх – в этом случае толкатель взаимодействует с участком 01;
2. стоит на месте (выстой) –
контакт с участком 12.
Здесь постоянный радиус кривизны.
3. толкатель опускается (сближение) – контакт с участком 23.
В первой фазе подъему толкателя (фаза удаления) на профиле кулачка соответствует угол ψудал;
в фазе выстоя – ψвыс;
в фазе сближения – ψсб.ψудал + ψвыс + ψсб = ψраб – рабочий угол профиля кулачка.
Угол профиля кулачка можно показать только на кулачке.
Угол поворота кулачка, соответствующий выше указанным фазам перемещения толкателя, определяют, используя метод обращения движения, в соответствии с которым всей системе, включая стойку, мысленно сообщают движение с угловой скоростью (ω1).Тогда в обращенном движении кулачек становится неподвижным:
ω*1 = ω1 + (–ω1) = 0,
а ось толкателя вместе со стойкой будут перемещаться в направлении (–ω1). И угол поворота кулачка, соответствующий той или иной фазе движения, определяется по углу поворота оси толкателя в обращенном движении на соответствующем участке. Ось толкателя в обращенном движении в любом положении будет касаться окружности радиуса rе.
|
|
|
Поворот кулачка на участке:
01 – φ01 12 – φ12 23 – φ23
рабочий угол поворота кулачка φраб:
φраб = φ01 + φ12 + φ23
(уб) (выс) (сб)
Всегда независимо от схемы механизма φраб = ψраб, а
φуд ≠ ψуд, φвыс ≠ ψвыс, φсб ≠ ψсб,
для всех схем, кроме кулачкового механизма с центральным толкателем.
Понятие об угле давления.
Угол давления – угол между вектором линейной скорости выходного звена (толкателя) и реакцией, действующей с ведущего звена (кулачка) на выходное звено. Эта реакция без учета сил трения направлена по общей нормали к взаимодействующим поверхностям. Угол давления определяется экспериментально. Для кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем допустимый угол давления равен: [θ] = 25º÷35º.
Для кулачкового механизма с качающимся толкателем допустимый угол давления равен: [θ] = 35º÷40º.
Реакцию можно разложить на две составляющие: 
и 
.
Если, в силу каких‑либо причин, угол давления будет увеличиваться, то будет уменьшаться, а – увеличиваться.
При достижении углов больше допустимого, возможен перекос оси толкателя в направляющей.
Вывод формулы для определения угла давления в кулачковом механизме.
Из треугольника Δ КВР:
(1)
КР = О1Р – О1К = О1 – е
КВ = so + sB
(2)
Треугольник Δ О1ВР подобен треугольнику Δ АВС. Тогда
à 
vB1= ω1·O1B
Подставим это выражение в (2):
Знак “ – ” – для правой внеосности;
знак “ + ” – для левой внеосности.
Угол давления в кулачковом механизме зависит от размеров кулачковой шайбы: чем она больше, тем угол давления меньше.
Синтез (проектирование) кулачковых механизмов по заданному закону движения толкателя.
Под синтезом кулачкового механизма будем понимать построение профиля кулачка, в каждой точке которого угол давления не превышал бы допустимого, а размеры самого профиля были бы минимальны.
|
|
|
Данная задача решается в 3 этапа:
1. Строится график заданного закона движения (как правило либо график ускорения точки В толкателя как функция угла положения – aB = f(φ1), либо график линейной скорости точки В – vB= f(φ1)). Требуется построить график перемещения точки В как функцию от угла поворота кулачка sB= f(φ1).
2. Определение минимального размера кулачковой шайбы при условии, что угол давления в любой точке профиля не превышает допустимого.
3. Построение профиля кулачка.
|
|
|
