5. Проектирование кулачкового механизма.


Кулачковые механизмы - плоские или пространственные механизмы с одной высшей кинематической парой, выполняющие самые разные функции, получившие широкое распространение в механизмах перемещения рабочих органов различных машин-автоматов, в устройствах подачи станков, механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания и во многих других случаях, когда требуется получить возвратно- вращательное или возвратно-поступательное движение ведомого звена по заданному закону. Воспроизведение движения ведомого звена (толкателя) кулачковые механизмы осуществляют теоретически точно. Их ведущее звено называется кулачком.

Кулачковый механизм, в большинстве случаев, является составной частью проектируемой машины. Он может использоваться как основной, но чаще является вспомогательным механизмом для выполнения технологической операции, последовательность и продолжительность которой согласуется с движением звеньев основного механизма.

Проектирование кулачкового механизма заключается в определении взаимного расположения ведущего звена (кулачка), ведомого звена (толкателя) и координат профиля кулачка, обеспечивающих заданный закон движения толкателя. При этом должны быть удовлетворенны требования, определяющиеся технологическим процессом и эксплуатационными показателями механизма. Эти требования отражаются в исходных данных для проектирования.

При проектировании профиля кулачка обычно задаются законом движения толкателя. Выбор закона движения определяется главным образом теми требованиями, которые предъявляет технологический процесс к движению толкателя. В качестве требуемого закона движения можно принять определенный тип кривой перемещения, скорости или ускорения. Динамика кулачковых механизмов в основном определяется законами изменения ускорений (так как с ускорениями толкателя связаны пропорциональные им и массе толкателя силы инерции, учитывать которые приходиться при расчете замыкающих пружин, при определении напряжений в деталях механизма и т.д.), поэтому обычно в качества закона движения толкателя задаются кривой (или уравнением) относительных ускорений толкателя. Технологические соображения в большинстве случаев заставляют обращаться к сложным законам движения.


5.1 Построение кинематических диаграмм методом графического интегрирования.


При работе над листом проекта с использованием графического интегрирования все три графика располагают один под другим на одинаковой базе b=270 [мм] по оси абсцисс.


5.1.1 Построение заданного графика ускорения.


Определяем длину площадки . Она определяется из равенства площадей над осью и под осью. Задаёмся произвольно отрезком a1=50 [мм], тогда

a2=a1=50 [мм]

Из равенства площадей:

x= a2*(b-8,72)/[2*(a1+a2 )]=50*(270-8,72)/[2*(50+50)]=65,32 [мм]


5.1.2 Построение графика скорости толкателя.


График скорости толкателя получается (строится) методом графического интегрирования из графика ускорения толкателя. Для этого на продолжении оси графика ускорений с левой стороны выбирается отрезок интегрирования К2=50 [мм].


5.1.3 Построение графика перемещений толкателя.


После построения графика скорости строится график перемещений толкателя. Для этого также на продолжении оси абсцисс графика откладывается отрезок интегрирования К2=50 [мм].


      1. Определение масштабов.


Если частота вращения кулачка -1) и максимальное перемещение (ход) толкателя в исходных данных на проект заданы, то можно определить следующие масштабы:

Масштаб времени, [мм / c],

t=(360*b*n1)/1p=(360*270*700)/(60*125)=9072[мм / c];

Масштаб перемещений, [мм / м ],

s=/h=86.73/0.007=12390 [мм / м];

Масштаб скорости, [мм / (м*с-1)],

v= (s*K2)/ t=(12390*50)/9072=68.29 [мм / (м*с-1)];

Масштаб ускорений, [мм / (м*с-2)],

a= (v*K1)/ t=(68.29*50)/9072=0.376 [мм / (м*с-2)],

где b, [мм] – база графика;

, [мм] - максимальная ордината с графика перемещений точки B центра

ролика толкателя;

1p, [град] - угол рабочего профиля кулачка;

n1, с-1 – частота вращения кулачка.


Масштаб угла поворота, [мм / рад],

=b*/1p=123,82 [мм /рад];

Масштаб передаточной функции скорости, [мм/(м*рад-1)],

qv= (s*K2)/ =5003,23 [мм / (м*рад-1)];

Масштаб передаточной функции ускорения, [мм/(м*рад-2)],

qа= (qv*K1)/ =2020,36 [мм / (м*рад-2)],

где 1p, [рад] - угол рабочего профиля кулачка;

b, [мм] – база графика;

К12, [мм] – отрезки интегрирования.




5.2 Определение основных размеров кулачкового механизма.


Основные размеры механизма определяют с помощью фазового портрета, представляющего собой зависимость . Масштабы, выбранные по оси (перемещений) и оси должны быть одинаковыми. По оси откладывают перемещения толкателя от начала координат в точке вдоль линии перемещения толкателя. Отрезки, соответствующие перемещениям толкателя откладывают, в масштабе S графика перемещений.

От полученных точек откладывают отрезки кинематических передаточных функций в выбранном масштабе, перпендикулярно линии перемещения толкателя.

Длины отрезков, изображающих кинематические передаточные функции скорости толкателя , вычисляют по формуле

где 1=(*n1)/30=(3.14*700)/(2*60*30)=0,61 [рад*с-1];

s*=s/4=3097,5 [мм / м];


Для удобства построения фазового портрета значения следует свести в таблицу

Таблица 5

Величина

Номер позиции

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

, [мм]

0

22,21

44,42

66,63

42,42

22,21

0

0

22,21

44,42

66,63

44,42

22,21

1

, [мм]

0

22,21

44,42

66,63

44,42

22,21

0

0

22,21

44,42

66,63

44,42

22,21


В дополнительных точках также подсчитывается длина отрезков, изображающих кинематические передаточные функции скорости толкателя

()max=57.2 [мм]

Полученные точки соединяют плавной кривой. В позиции где отрезок проводят перпендикуляр с той и другой стороны и откладывают угол 0. Лучи пресекаются в точке . Прямая O1B0 является радиусом толкателя .

= O1B0 /s*= 126,58/3097,5=0.041 [м]


5.3 Построение графика изменения угла давления.


Проводим из точки прямые, проходящие через точки 0-13 на графике кинематических отношений, проводим вертикальные линии в точках 0-13 и измеряем полученные углы. Полученные углы откладываем на графике изменения угла давления, при этом выбрав масштаб по оси . Зададимся отрезком ymax= 70 [мм].


=ymax/max=70/30=2,33 [мм/град]


Значения углов следует свести в таблицу

Таблица 6

поз

0,13

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

град

5,6

15

23

30

21,7

13,3

4,8

4,8

3,8

12,6

21,6

10,7

4,4


5.4 Построение профиля кулачка.


При построении профиля кулачка с поступательно движущимся толкателем, из центра O1 проводят окружности радиусами и в масштабе * (в нашем случае только , т к. e=0). Касательно к окружности радиуса проводят линию перемещения толкателя, располагая ее по отношению к центру вращения кулачка таким же образом, как на фазовом портрете и как задано в исходных данных (слева или справа). Точку пересечения линии перемещения толкателя с окружностью радиуса - соединяют с центром O1. От полученного луча O1B 0 в направлении откладывают угол рабочего профиля кулачка. Дугу, соответствующую углу делят на части в соответствии с делением оси на графике . Через точки деления 1,2,3,... касательно к окружности радиуса (в нашем случае из точки О1) проводят лучи, являющиеся положениями толкателя в обращенном движении. От точек 1,2,3,... , лежащих на окружности радиуса , вдоль проведенных лучей откладывают в масштабе * перемещения толкателя в каждой позиции. Соединяя полученные точки плавной кривой, получают теоретический (центровой) профиль кулачка.


Случайные файлы

Файл
16089-1.rtf
90899.rtf
132003.rtf
65203.rtf
29321-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.