Тема 7: кулачковые механизмы

1. Особенности кулачковых механизмов.

1. Одни из самые распространённых механизмов.

2. Вкулачковых механизмах можно получить любой закон движения ведомого звена (толкателя).

3. Д

   
   ля обеспечения постоянного контакта кулачка и

толкателя необходимо их силовое замыкание (пружина)

или геометрическое замыкание (паз).

2. Классификация кулачковых механизмов.

1. Кулачковый механизм с игольчатым толкателем со смещением

e

3. Кулачковый механизм с игольчатым толкателем без смещения

2. Кулачковый механизм с качающимся толкателем

с роликом

4. Кулачковый механизм с качающимся толкателем

5. Кулачковый механизм с плоским толкателем со смещением

3.Анализ кулачковых механизмов.

Цель: определить зависимость: S₂(j₁); V₂(j₁); a₂(j₁).

Построим график зависимости S₂(j₁):

Угол j - ближнего стояния на графиках обычно не указывают, так как он не несёт ни какой информации.

Методом графического дифференцирования строим графики V₂(j₁) и a₂(j₁) (описание метода смотрите гл. Кинематический анализ).

4.Мягкие и жесткие удары.

При линейном законе движения толкателя на фазах подъема и опускания скорость толкателя будет постоянна, а ускорения могут достигать бесконечности.

В результате силы инерции, действующие на толкатель, теоретически также могут достигать бесконечных значений. Это вызывает появление в механизме так называемых жестких ударов, что недопустимо.

5. Углы давления в кулачковых механизмах

Сила - перекашивает толкатель.

Сила - поднимает толкатель.

Если сила, поднимающая толкатель будет меньше перекашывающей силы, то произойдет заклинивание механизма.

Соотношение сил зависит от угла давления – это угол, заключенный между вектором скорости толкателя и вектором реакции кулачка на толкатель.

Для кулачковых механизмов с игольчатым толкателем угол давления не должен превышать 25-30 градусов.

6.Синтез кулачковых механизмов Дано: 1. Схема механизма;

2. Фазовые углы: j_{подъема}, j_{дальнего стояния}, j_{опускания};

3. допустимый угол давления,

4. H_max – максимальный ход толкателя,

5. График a₂(j₁) – зависимость ускорения толкателя от угла

поворота кулачка.

Требуется по заданным условиям построить профиль кулачка.

Методом графического интегрирования строим графики V₂(j₁) и S₂(j₁);

По графику S₂(V₂) с учетом допустимого угла давления (a_доп.) определяем минимальный радиус шайбы кулачка ( R min) и

S₂

a_доп. a_доп.

V₂

Rmin

строим профиль кулачка.

0

1

2

3

5 4

7. Вопросы для самопроверки.

1. Какие углы называются фазовыми?

Ответ: углы j_{поднятия ,}j_{дальнего cтояния,} j_{опускания}– называются фазовыми углами.

2. Какой угол называется углом давления?

Ответ: это угол между направлением вектора скорости толкателя и реакцией в точке касания кулачка и толкателя.

3. Назовите фазовые углы механизма?

Ответ: углы j_{поднятия ,}j_{дальнего стояния,} j_{опускания.}

4. В чем заключается синтез кулачкового механизма?

Ответ: в определении основных размеров и профиля кулачка по заданным кинематическим и динамическим параметрам.

5. В чем заключается анализ кулачкового механизма?

Ответ: в определении закона движения толкателя по заданным: профилю кулачка, соответствующему закону его движения, размерам звеньев и схеме механизма.

6. Что такое жесткие удары в кулачковом механизме?

Ответ: при жестких ударах значения ускорения достигают значительных величин или даже бесконечности.

7. Что такое мягкие удары в кулачковом механизме?

Ответ: при мягких ударах значения ускорения достигают небольших величин.

8. Что такое инверсия?

Ответ: сообщение кулачку и толкателю общей угловой скорости -w₁, равную и обратно направленную угловой скорости w₁ кулачка.

9. Как выбрать минимальный радиус шайбы кулачка?

Ответ: увеличивая радиус получим меньшие углы давления, но большие габариты. Уменьшая – возрастают углы давления и уменьшается коэффициент полезного действия. При динамическом синтезе радиус шайбы выбирают из условия обеспечения угла давления меньше допустимого.

10. Классификация кулачковых механизмов?

Ответ: кулачковые механизмы: пространственные и плоские. Плоские: 1) кулачковый механизм с игольчатым толкателем со смещением. 2) кулачковый механизм с игольчатым толкателем без смещения 3). кулачковый механизм с роликовым толкателем без смещения. 4) кулачковый механизм с роликовым толкателем со смещением. 5) кулачковый механизм с плоским толкателем со смещением. 6) кулачковый механизм с плоским толкателем без смещения. 7) кулачковый механизм с качающимся толкателем. 8) кулачковый механизм с качающимся толкателем с роликом.

11. Особенности кулачковых механизмов?

Ответ: 1) Можно получить любой закон движения ведомого звена.

2) Обязательно наличие силового или геометрического замыкания.

3) Самые распространенные механизмы в технике.

12. Какое звено в кулачковом механизме ведущее?

Ответ: кулачок.

13. Какое звено в кулачковом механизме ведомое?

Ответ: толкатель.

14. Цель силового замыкания?

Ответ: для обеспечения постоянного контакта звеньев, образующих высшую пару.

15. Цель геометрического замыкания?

Ответ: для обеспечения постоянного контакта звеньев, образующих высшую пару.

16. Из скольких звеньев состоит кулачковый механизм с игольчатым толкателем?

Ответ: из трех: кулачок, толкатель, стойка.

17. Из скольких звеньев состоит кулачковый механизм с роликовым толкателем?

Ответ: из четырех: кулачок, толкатель, ролик, стойка.

18. Из скольких звеньев состоит кулачковый механизм с плоским толкателем?

Ответ: из трех.

19. Из скольких звеньев состоит кулачковый механизм с качающимся толкателем?

Ответ: из трех.

20. Из скольких звеньев состоит кулачковый механизм с качающимся толкателем с роликом?

Ответ: из четырех.

21. Какой механизм называется кулачковым механизмом со смещенным толкателем?

Ответ: кулачковый механизм, у которого ось перемещения толкателя не проходит через ось вращения кулачка.

22. Что нужно знать, чтобы спроектировать профиль кулачка?

Ответ: кинематическую схему, закон движения выходного звена в виде функции от обобщенной координаты, максимальный ход толкателя, фазовые углы и допустимый угол давления.

23. Какие требования должны удовлетворяться при выборе закона движения?

Ответ: закон должен удовлетворять требованиям технологического процесса, для выполнения которого проектируется кулачковый механизм.

24. Что такое жесткие удары?

Ответ: удары, при которых сила, действующая на звенья механизма, теоретически достигает бесконечности.

25. Какие законы изменения аналогов ускорений на фазе подъема вы знаете?

Ответ: линейно-убывающий; косинусоидальный; синусоидальный; равноускоренный; трапецеидальный.