Основні типи кулачкових механізмів

Кулачкові механізми, так само як і важільні або зубчасті, мо­жуть бути плоскими і просторовими. На рис. 21.2 показано ос­новні типи плоских кулачкових механізмів. У плоских механізмах усі точки їх ланок рухаються в паралельних площинах, у просторових — в різних площинах. Найбільше поширення дістали плоскі кулачкові механізми.

За видом руху кулачка та вихідної ланки кулачкові механізми поділяють в основному на такі види:

а) механізми, в яких обертовий рух кулачка перетворюється в зворотно-поступальний рух вихідної ланки — штовхача (рис. 21.2, а-д);

б) механізми, в яких обертовий рух кулачка перетворюється в зворотно-обертовий (коливальний) рух вихідної ланки — ко­ромисла (рис. 21.2, е, є, з);

в) механізми, в яких зворотно-поступальний рух кулачка пе­ретворюється в зворотно-поступальний рух вихідної ланки;

г) механізми, в яких коливальний рух кулачка перетво­рюється в зворотно-поступальний або коливальний рух вихідної ланки;

д) механізми, в яких обертовий рух кулачка перетворюється в складний рух вихідної ланки 2 (рис. 21.2, ж);

е) механізми, в яких обертовий рух кулачка перетворюється в односторонній обертовий рух вихідної ланки;

Рис.21.2

є) механізми, в яких складний рух кулачка перетворюється в зворотно-поступальний або коливальний рух вихідної ланки.

Вихідні ланки в кулачкових механізмах можуть мати різні форми елементів вищої пари, тобто тих частин ланок, якими вони стикаються з кулачком. Форма цих частин може бути за­гостреною (рис. 21.2, а), плоскою (рис. 21.2, г, є), циліндричною або сферичною (рис. 21.2, д).

Кулачкові механізми із загостреним штовхачем (коромислом) використовуються дуже рідко, оскіль­ки вони мають малу зносостійкість, їх можна застосовувати ли­ше при малих швидкостях і незначних навантаженнях. Вищу несучу здатність мають циліндричні (сферичні) та плоскі штовхачі, але вони також не забезпечують високої зносостійкості че­рез наявність тертя ковзання у вищій парі (парі кулачок—штовхач). На практиці для усунення тертя ковзання у вищій парі вводять проміжну ланку — ролик 3 (див. рис. 21.2,б,в,е,ж,з). Оскільки обертання ролика навколо своєї осі не впливає на кінематику передачі руху від кулачка до вихідної ланки, то ку­лачкові механізми, які складаються зі стояка, кулачка, ролика і вихідної ланки, називають триланковими (а не чотириланковими). При структурному аналізі таких механізмів ролик можна не враховувати, оскільки він створює зайвий ступінь вільності.

При дослідженні кулачкового механізму з роликовим штов­хачем (коромислом) можна завжди дійсний (практичний) про­філь кулачка замінити теоретичним (центровим), який віддале­ний від дійсного профілю кулачка на радіус ролика (рис. 21.2, б). Теоретичний профіль кулачка можна уявити як траєкторію цен­тра ролика 3 при його обкочуванні навколо кулачка 1.

Будь-які точки цих двох профілів рівновіддалені одна від одної вздовж спільної нормалі до кривих, які називають еквідистантними. Заміна дійсного профілю кулачка на теоретичний не змінює кінематичного змісту кулачкового механізму, тобто не змінює характеру відносного руху основних ланок механізму (кулачка і штовхача), але дуже зручна при аналізі та синтезі кулачкових механізмів.

У деяких випадках вісь штовхача необхідно змістити в той чи інший бік відносно осі обертання кулачка (рис. 21.2, в) на ве­личину е, яку називають зміщенням, або ексцентриситетом. Ку­лачковий механізм у такому разі називають зміщеним кулачко­вим механізмом. Зміщення штовхача е дещо впливає на закон руху вихідної ланки, дає змогу при однакових інших умовах зменшити розміри кулачка та боковий тиск штовхача на на­прямну.

Тип кулачкового механізму вибирають залежно від задачі синтезу, яка, звичайно, містить у собі дані про бажаний вид ру­ху вихідної ланки (поступальний, коливальний, складний), за­кони руху кулачка, а також деякі розміри ланок кулачкового ме­ханізму.