книги / Учебное пособие по теории механизмов и машин для студентов-заочников, обучающихся по направлениям 552900, 551800, 552100
..pdf
|
В области, где возможен отрыв ведомого звена от поверхности |
||||||||||
кулачка (см. рис.4Д2), |
наибольшая сила упругости пружины должна |
||||||||||
быть |
больше максимальной силы инерции толкателя (см. рис4Л 4). |
||||||||||
|
При построении графика изменения силы инерции толкателя в |
||||||||||
зависимости от его перемещения (рислД4) за положительное нап |
|||||||||||
равление |
Рит |
|
принимаем направление при котором сила инерции |
||||||||
стремится оторвать толкатель от профиля. |
|
|
|
||||||||
|
Определим величину силы инерции действующей на толкатель: |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(7 .2 ) |
где |
гггт - |
масса толкателя. |
|
|
|
|
|||||
|
Очевидно, что величина силы инерции пропорциональна вели |
||||||||||
чине |
аналога ускорения |
толкателя, а значит |
график зависимости |
||||||||
силы инерции можно представить зеркальным отражением графика |
|||||||||||
аналога ускорения толкателя относительно оси |
S^> (рис.4Д 4). |
||||||||||
Масштаб силы инерции J ^P U Д л я |
полученного |
таким образом гра |
|||||||||
фика |
Ри |
* |
|
( S <р) определяют рассчитав величину силы инерции |
|||||||
толкателя |
для |
одного |
конкретного положения. Например, |
из табл Л |
|||||||
для |
положения |
7 |
имеем |
Рит= г п г с х г = 0*25 |
кг*54,49 |
м/с ^ = |
|||||
= 13,62 Н. Тогда |
масштаб |
|
|
|
|
||||||
. , |
__ |
|
|
Т |
_ |
* 3 » |
= 0 , 2 2 5 |
# /м м |
|
||
■ ^ Рит |
= |
( а 6 ) |
= |
SO ,5 |
|
||||||
|
|
|
|
||||||||
Откуда максимальное значение силы инерции толкателя будет опре |
|||||||||||
делено как: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
т су х. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
р и т |
|
= ( у |
m a x ) :/ U г - ( б 5 ) •0 , 2 2 5 - |
*4, в 5 |
И. |
|||||
|
Произведем расчет |
параметров пружины. Известно ( 7 .1 ), что |
|||||||||
характеристика |
пружины сжатия |
£> = Р ( § < ? ) |
носит линейный |
характер, а потому ее можно определить зная две ее точки (рис.414). Для точки А величину предварительного сжатия пружины Р*о опре-
делим как:
тсух
(7 .3 )
где |
- коэффициент, величина которого равна 0 ,2 5 *0 ,5 . |
Рис. 4 .1 4 . Определение параметров пружины сжатия
|
|
Дня точки В характеристики пружины, величину усилия пружи |
|||
ны |
|
^пр |
найдем из зависимости: |
||
|
|
|
|
- Л .Р ™ Х= <tZ9-*,B3 -/в, 9И, |
|
где |
X |
- |
коэффициент надежности, значение которого выбирает |
||
в |
пределах |
1 ,2 + 1 ,3 . Через |
полученные таким образом точки А |
||
и |
В |
проводим прямую линию - |
характеристику пружины сжатия, |
зная которую можно определить величину предварительного ежа-
тия * C S -) - J - t s <е ■
4.7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ КУЛАЧКОВОГО МЕХАНИЗМА С ПЛОСКИМ ТОЛКАТЕЛЕМ
Основные размеры механизма определяются из кинематических,
динамических и конструктивных условий.
Кинематические условия обеспечиваются, если спроектирован ный механизм выполняет заданный закон движения толкателя
$ ¥ > = |
( < Р ) , |
где S № - перемещение толкателя, if - угод поворота кулачка.
Рис. 4 .1Ь . Кулачковый механизм с плоским |
толкателем |
|||
1 - |
кулачек; |
£ - полка |
толкателя |
|
Величина угла |
передачи |
(острый |
уго л |
между значениями |
абсолютной и относительной скорости) в рассматриваемом случае равна 90 ° , а значит динамические условия с точки зрения углов передачи выполняются автоматически.
Конструктивные требования определяются из условий прочности деталей* работоспособности* а также минимальности габарита.
Это означает* что при проектировании кулачкового механиз ма с плоским толкателем следует определить:
tzb
Таблица 2 Профилирование кулачковой шайбы с плоским толкателем
Параметры закона движения толкателя |
Д екар това |
сЙ еы а ) |
|||||||||
Угол[Первые Аналог |
[Аналог |
— |
г — |
«""".г— |
f |
............ г .......... |
|||||
|
[ |
Сумма |
! |
|
i |
||||||
пово}щение |
|
скорости, |
[ускорения |
j |
|
|
|
i |
|||
рота;толка-, |
, |
i е |
п |
|
i |
|
|
x |
; У |
||
|
теля. |
; |
3 ^ |
|
S ' i |
j |
|||||
градц |
S t f |
j |
|
i |
|
|
i |
|
f |
|
i |
I |
|
|
MM |
........................ j |
|
i |
|
i |
|||
|
|
|
|
Фаза удаления |
|
|
|
||||
0 |
0 ,0 |
|
0,0 0 |
|
|
O,O0 |
|
0,00 |
|
0 ,0 |
25,7 |
9 |
0 ,1 |
|
1,2 2 |
|
14,97 |
|
15,03 |
5 ,2 |
25,3 |
||
18 |
0 ,5 |
|
4 ,4 0 |
|
24,22 |
|
24,70 |
12,3 |
23,5 |
||
27 |
1 ,5 |
|
8 ,3 3 |
|
24,22 |
|
25,70 |
19,8 |
20,4 |
||
36 |
3,1 |
|
11,52 |
|
14,97 |
|
18 ,03 |
26 ,2 |
16,5 |
||
45 |
5 ,0 |
|
12,73 |
|
|
0,00 |
|
5,00 |
|
30,7 |
12,7 |
54 |
6 ,9 |
|
11,52 |
|
-1 4 ,9 7 |
|
-8 ,0 3 |
|
33,2 |
9 ,9 |
|
63 |
8 ,5 |
|
8 ,3 3 |
|
-2 4 ,2 2 |
|
-15,70 |
|
34,3 |
8,1 |
|
72 |
9 ,5 |
|
4 ,4 0 |
|
-2 4 ,2 2 |
|
-14,70 |
|
34,9 |
6 ,7 |
|
81 |
9 ,9 |
|
1,22 |
|
-14,97 |
|
-5 ,0 3 |
|
35,4 |
4 ,4 |
|
90 |
10 ,0 |
|
-0 ,0 0 |
|
|
0,00 |
|
10,00 |
35,7 |
0 ,0 |
|
120 |
10,0 |
|
0 ,0 0 |
Фаза |
приближения |
|
|
|
|||
|
|
|
0,00 |
|
10,00 |
|
30,9 |
-1 7 ,9 |
|||
135 |
9 ,9 |
|
- 0 ,7 3 |
|
-5 ,3 9 |
|
4,55 |
|
25,7 |
-2 4 ,7 |
|
150 |
9 ,5 |
|
-2 ,6 4 |
|
-8 ,7 2 |
|
0,79 |
|
19,9 |
-2 9 ,2 |
|
165 |
8 ,5 |
|
-5 ,0 0 |
|
-8 ,7 2 |
|
-0 ,2 0 |
|
13,7 |
-3 1 ,8 |
|
180 |
6 ,9 |
|
-6 ,9 1 |
|
-5 ,3 9 |
|
1,55 |
|
6 ,9 |
-3 2 ,6 |
|
195 |
5 ,0 |
|
-7 ,6 4 |
|
|
0,00 |
|
5,00 |
|
- 0 ,6 |
-3 1 ,6 |
210 |
3 ,1 |
|
-6 ,9 1 |
|
|
5,39 |
|
8,4 5 |
|
-8 ,4 |
- 2 8 ,4 |
225 |
1 ,5 |
|
- 5 ,0 0 |
|
|
8 ,7 2 |
|
10,21 |
|
-1 5,7 |
-2 2 ,8 |
240 |
0 ,5 |
|
-2 ,6 4 |
|
|
8 ,7 2 |
|
9 ,2 0 |
|
-2 1 ,4 |
-1 5 ,4 |
255 |
0 ,1 |
|
- 0 ,7 3 |
|
|
5,39 |
|
5,45 |
|
-2 4 ,7 |
- 7 ,4 |
270 |
0 ,0 |
|
0,00 |
|
|
0,00 |
|
0,00 |
|
-2 5 ,7 |
0 ,0 |
|
а) |
минимальный радиус |
кулачковой |
шайбы, |
£ m i n |
% |
||||||||||
|
б ) |
величину полки |
толкателя / £ |
|
, |
|
|
|
|
|
||||||
|
в) |
характеристику пружины для замыкания высшей кинематичес |
||||||||||||||
кой пары толкатель-кулачек. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Для определения этих параметров заданы: схема механизма |
|||||||||||||||
рис. 4 .15 , |
направление |
и величина угловой |
скорости |
кулачка , |
||||||||||||
закон движения |
толкателя, значение фазовых углов, максималь |
|||||||||||||||
ный ход толкателя. Осуществив ввод этих данных в ЭВМ, получим |
||||||||||||||||
таб. |
2 |
в |
которой представлены |
кинематические параметры, ис |
||||||||||||
пользуя |
которые |
строим зависимости: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
§ tp ~ |
& <р |
( Ф ) , |
S c p ^ S c p C ^ ) , Sep - |
|
( Ф ) • |
|
|
|
||||||||
соблюдая равенство масштабов построения |
|
= |
|
|
|
|||||||||||
( р и с . 4 . 1 6 |
) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Для профилей кулачков с плоским толкателем должно выпол |
|||||||||||||||
няться условие, чтобы контур цулачка всегда был выпуклым. При |
||||||||||||||||
этом для каждого значения угла поворота кулачка |
должно |
|||||||||||||||
выполняться условие: |
# т с п |
+ S ер > ~ S |
Г * |
3 |
|
|
|
|||||||||
или |
Я гг,in |
> - ( S < p |
* - S p ) . |
|
|
|
|
" |
|
С7- ! ' |
||||||
|
На основе |
результатов суммирования |
Sep и |
5 ^ |
(см. таб. 2 ' |
|||||||||||
строим график ( |
|
Sep |
+ |
|
) |
в функции от угла поворота ку |
||||||||||
лачка для обеих фаз движения кулачка. |
(р и с,4.1б ) в масштабе |
|||||||||||||||
y^Sep |
• Перенесем ось |
абсцисс |
в направлении отрицательных |
|||||||||||||
значений |
ординат на расстояние, |
больше чем значение |
- ( |
S |
ер + |
|||||||||||
+ S |
|
) на 10 |
мм (рисг4 л б |
) . |
Этот |
размер должен |
быть |
отло |
||||||||
жен на графике |
( |
|
|
|
|
^ |
к |
ф |
) в |
виде |
отрезка, |
|||||
величина |
которого |
будет |
равна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
& |
|
|
|
0, 0 / 0 / и |
|
|
|
|
|
|
|
|
y^S<p
Тогда согласно неравенству (7-Л получим на графике (рис.4.1о) значение минимального радиуса проектируемого кулачка в масшта
бе J-*S<p.
Для ввода в ЭВМ определим величину минимального радиуса кулачка путем умножения ( R т с п ) мм, полученного описанным выше способом, на масштаб у и ^
Рис.4.16. Определение Р т сп
порадок ВЫПОЛНЕНИЯРАСЧЕТА
Проектирование кулачкового механизма толкателем оканчи вающимся роликом
Первый этап работы с ЭВМ и графические |
построения. |
1. Вызвать на ЭВМ программу CTGP. Sets |
"Проектирование |
кулачковых механизмов с толкателем оканчивающимся острием".
2 . |
Ввесси: |
|
|
|
|
а) |
индекс " Л * " |
заданного закона |
перемещения толкателя, |
||
б ) |
направление |
вращения кулачка, |
" |
||
в ) |
величину |
угловой скорости |
кулачка, " \к/= " с |
||
г ) |
величину |
хода толкателя, |
"/ / «* " им, |
||
д ) |
величину |
фазовых углов: |
|
|
удаления |
"F I"= |
гр а д ., |
|
|
|
|
|
дальнего |
стояния |
"F2" = |
гр а д ., |
|
|
|
|
приближения "РЗ" |
= |
гр а д ., |
|
|
|
|
|
3. В результате расчетов получаем распечатку в виде таб |
|||||||
лицы I , в которой представлены параметры |
закона |
движения |
тол |
||||
кателя, т . е . зависимости: |
Sy> = |
|
¥ ) , |
|
|
||
-перемещения толкателя |
( |
Ф ) |
|
||||
-аналоги |
скорости |
и ускорения |
толкателя |
и |
SI Ч> ) ,
-истинные значения скорости и ускорения толкателя, соот
ветственно |
2Гт ( |
V |
) , CLr { |
)• Все |
параметры получены |
||||
для |
определенных |
значений,углов |
поворота |
кулачка |
F I. |
|
|||
|
4 . Графически исключая параметр |
, строим |
совмещенный |
||||||
график S p ■ |
S'<p ( S<f ) в одном масштабе |
|
|
|
• Оп |
||||
ределяем основные размеры кулачкового механизма |
Rmin • |
В |
|||||||
(с м . |
§ 4 ) . Сучетом |
значений минимального |
угла |
передачи |
jfmin = |
||||
= 60 0 и допустимого угла давления |
= 30 0 |
определяем |
|||||||
области допустимых решений (ОДР) для кулачка одностороннего |
|||||||||
или |
двустороннего |
вращения. |
|
|
|
|
|
||
|
Второй |
этап работы с ЭВМ и графические построения |
|
||||||
|
I . |
Ввести в ЭВМ натуральные значения |
минимального радиу |
||||||
са кулачка, |
для чего |
значение Rmin и е |
определенные |
из |
совмещенного графика в мм, |
умножаем на масштаб |
Ms*?* |
|
Полученные натуральные |
значения ЯтСп и |
В |
с учетом зна |
ка вводим в ЭВМ и получаем |
распечатку в виде |
таблицы 2, содер |
жащую параметры теоретического профиля кулачка в декартовой и полярной системах координат, а также значения углов давления для фаз удаления и приближения, а также значение минимального
радиуса |
кривизны теоретического |
профиля. |
|
|||
|
2. Пользуясь данными таблицы 2, построить в выбранном |
|||||
масштабе теоретический |
профиль |
кулачка. Произвести выбор ради |
||||
у са |
ролика |
(см . § |
5 ). |
|
|
|
|
3. Построить практический профиль кулачка. |
|
||||
|
4 . На листе курсового проекта произвести расчет пружины |
|||||
(с м . |
§ |
6 ), |
расчеты связанные с |
этим представить |
в записке. |
|
|
5. |
Используя построенный теоретический профиль кулачка, |
||||
указать |
на |
механизме углы |
<Рпр. , |
9%с . Для фаз |
удаления, дальнего стояния, приближения, используя данные табл,
лицы 2, |
построить график углов |
давления. |
6. |
Графические построения |
выполнить на формате 22, все |
расчеты оформить в виде пояснительной записки к разделу "Про ектирование кулачкового механизма с толкателем, оканчивающим
ся роликом", |
(формат I I ) . |
|
Содержание пояснительной записки к разделу "Проектирование |
||
кулачкового |
механизма с толкателем, оканчивающимся роликом". |
|
1. Исходные данные и схема механизма. |
|
|
2 . Таблицы (распечатки) значений S<p » |
S'lp » в ФУНК" |
ции от угла поворота кулачка |
Ф и расчет |
масштабов построения |
|||
эти х |
функций на |
листе. |
|
& их определе |
|
|
3. Описание |
определения |
величин |
||
ние |
на |
листе, а |
также расчеты |
их значений. |
|
|
4 . |
Таблица |
координат точек теоретического профиля и зна |
чений углов давления.
5. |
Расчет |
радиуса ролика исходя из двух условий. |
6. |
Расчет |
пружины. |
7. |
Список |
использованной литературы. |
Проектирование кулачкового механизма с толкателем окан чивающимся плоскостью
|
Работа с |
ЭВМ и графические |
построения |
|
|
|
|
|||||||||
|
1. Вызвать |
на ЭВМ програмцу САМЕТ.<&7$ |
"Проектирование |
|||||||||||||
кулачковых механизмов с плоским толкателем ". |
|
|
|
|||||||||||||
|
2. |
Ввести: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
т а ) |
индекс "<7- |
заданного закона перемещения |
толкателя; |
||||||||||||
|
б ) |
направление вращения кулачка, " £ = |
|
|
|
|
||||||||||
|
в) |
величину хода толкателя, " На |
мм; |
|
|
|
||||||||||
|
г ) |
величину |
фазовых углов: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
удаления |
"F I |
" гр а д ., |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
дальнего |
стояния |
"F2 |
" |
гр а д ., |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
приближения |
"F3 |
" |
град. |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
3. В результате расчетов получаем распечатку в виде таб |
|||||||||||||||
лицы 2, |
в которой |
представлены |
параметры |
закона |
движения |
тол |
||||||||||
кателя, |
т . е . зависимости: |
в функции угла |
поворота |
|
|
|||||||||||
|
- |
перемещения |
толкателя |
S<p « Stp ( |
^ |
) , |
sL>( |
Ф |
|
|||||||
|
- |
аналоги скорости и ускорения толкателя |
)* |
|||||||||||||
S y |
( |
у |
) , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
сумму |
S'<p |
+ |
s '</> |
* |
|
¥> ) , |
|
|
9* ) , |
|
|
|||
|
- |
координаты |
профиля |
сс ( |
у |
( |
|
|
||||||||
|
- |
истинные |
значения |
скорости и ускорения толкателя, |
а также |
|||||||||||
получаем значение минимального радиуса кулачка |
определенного. |
|||||||||||||||
с учетом |
условия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
4 . Пользуясь данными таблицы построить практический про |
|||||||||||||||
филь кулачка. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
5. На листе курсового проекта расчитать жесткость пружи |
|||||||||||||||
ны |
(см . |
4 . 6 ). Расчеты представить в |
записке. |
|
|
|
||||||||||
|
6. Используя построенный теоретический профиль кулачка, |
|||||||||||||||
указать |
механизме углы |
|
|
|
</>пР » |
|
|
|
|
|||||||
|
7. Графические построения гаполнить на формате 22, все |
|||||||||||||||
расчеты оформить в виде пояснительной записки к разделу "Про |
||||||||||||||||
ектирование кулачкового механизма с плоским толкателем" |
(фор |
|||||||||||||||
мат |
I I ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|