Этапы синтеза кулачковых механизмов
Кулачковым называется механизм, который содержит два основных звена: кулачок и толкатель – образующих высшую кинематическую пару. Поверхность кулачка, с которой взаимодействует толкатель, – рабочий профиль кулачка (действительный). Поверхность, проходящая через центр ролика и отстоящая от действительного профиля на расстоянии радиуса ролика, – теоретический профиль.
О
сновные
схемы плоских механизмов с вращающимся
кулачком представлены на
И
сходными
данными для синтеза кулачкового
механизма служат– структурная схема
механизма;
– максимальное линейное Smax или угловое max перемещение толкателя;– длина Lк коромыслового толкателя;– смещение – эксцентриситет <е >оси толкателя, движущегося поступательно, относительно центра кулачка;– фазовые углы φУ, φДВ, φС и рабочий угол φ раб профиля кулачка
φраб = φУ + φДВ + φС ;– закон изменения одного из кинематических параметров движения толкателя (обычно задается ускорение толкателя в зависимости от угла φ поворота кулачка);– направление вращения кулачка (если направление вращения не задано, принимать его против часовойстрелки);
– минимально допустимый угол передачи движения [γ min] или наибольший допускаемый угол давления [αmax] = 90˚ – [γ min]Этапы проектирования кулачкового механизма– выбор кинематической схемы;– выбор закона движения толкателя; – построение кинематических характеристик толкателя в зависимости от угла поворота кулачка и времени;– определение основных параметров механизма по допустимому углу давления или другим условиям, например выпуклости профиля кулачка; – построение теоретического профиля кулачка;– определение радиуса ролика или длины плоского толкателя;– построение действительного профиля кулачка.
Геометрич. Условия передачи сил
Качество передачи сил в машинах принято характеризовать углом давления λ, определенным без учета сил тяжести звеньев и сил инерции.Угол давления λ – это острый угол между вектором силы, действующей на ведомое звено со стороны смежного с ним подвижного звена, и вектором абсолютной скорости точки приложения этой силы. Угол передачи движения γ дополняет угол давления до 90°:γ = 90° – λ . С увеличением угла давления необходимо прикладывать большую силу F23 для преодоления одного и того же момента сопротивления. Это ведет к увеличению реакций в кинематических парах и снижению КПД механизма.В кривошипно-ползунном механизме угол давления приобретает экстремальные значения в положениях, указанных на рис. 3.3, когда кривошип ОА перпендикулярен траектории движения ползуна В.
Зависимость угла давления от кин. Параметров
Углом давления называется угол между вектором силы, действующим на ведомое звено со стороны ведущего звена, и вектором скорости точки приложения этой силы. Связь угла давления с характером движения звеньев высшей кинематической пары и основными размерами механизма может быть установлена с использованием рис. 4 . Угол давления заключен между направлением вектора силы F, действующей со стороны кулачка на толкатель по нормали nn, проведенной в точке касания звеньев, и направлением вектора скорости точки В - VB , принадлежащей толкателю, перпендикулярного толкателю.
Построение профилей кулочка. Выбор радиуса
Построение профиля кулачка производится с использованием метода обращенного движения: кулачок на чертеже считают неподвижным, а стойку – вращающейся со скоростью, равной по модулю и противоположной по направлению угловой скорости кулачка. При профилировании кулачка необходимо обратить внимание на использование крупных масштабов, детальный показ всех линий построения и строгую нумерацию всех точек, используемых при вычерчивании кулачка. На чертеже необходимо выделить утолщенными линиями кинематическую схему механизма, указать теоретический и действительный профили кулачка. Для поступательно перемещающихся толкателей на схеме механизма изобразить направляющую толкателя. Для толкателей с роликом радиус rрол ролика рассчитать по нижеследующим формулам: rрол = (0,6...0,8) ρmin ; rрол = (0,25...0,3) rmin ,где ρmin и rmin – соответственно минимальный радиус кривизны и минимальный радиус–вектор теоретического профиля кулачка. Для построения принять наименьшее значение.