4. Проектирование кулачкового механизма


В техническом задании дано:

график изменения скорости толкателя, по которому можно найти отношение между максимальной отрицательной и положительной скоростями

угол рабочего профиля ,

ход толкателя кулачкового механизма ,

максимально допустимый угол давления ,

внеосность толкателя е = 0 м.

Основная задача проектирования кулачкового механизма - определение 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 отражены в исходных данных для проектирования.

При проектировании профиля кулачка задан закон движения толкателя, выбор которого определен требованиями, которые предъявляет технологический процесс к движению толкателя. В качестве требуемого закона движения была задана кривая скорости следующего вида (лист 4).


4.1 Построение кинематических диаграмм методом графического интегрирования


Так как исходная функция задана в виде графика, то решение было получено при помощи графического метода. Для определения функции перемещения толкателя была проинтегрирована заданная функция скорости и соответственно найдена функция перемещения толкателя.

При работе над листом проекта все графики расположены один под другим на одинаковой базе по оси абсцисс; . Масштаб по оси .

График перемещения толкателя был получен методом графического интегрирования графика скорости толкателя. Для этого на продолжении оси графика ускорений с левой стороны выбран отрезок интегрирования . Частоту вращения кулачка посчитали через передаточное отношение:

U11-12=z11/z12

Тогда

получен график функции перемещения толкателя, масштабы:

1) Масштаб перемещений

2) масштаб времени

3) для построения фазового построения μs’ = xvq , тогда

4) масштаб передаточной скорости

5) масштаб скорости

Здесь - максимальная ордината на графике перемещений, мм

Расчеты сведены в таблицу 4.1










4.2 Определение основных размеров кулачкового механизма


Основные размеры механизма определены с помощью фазового портрета, представляющего собой зависимость . Масштабы, выбранные по оси (перемещений) и оси одинаковые. Для механизма с поступательно перемещающимся толкателем фазовый портрет построен в декартовой системе координат. По оси отложено перемещение толкателя от начала координат в точке вдоль линии перемещения толкателя. Отрезки, соответствующие перемещениям толкателя, взяты в масштабе графика функции перемещения.

Отрезки xqi посчитали по формуле , где μS*-масштаб по оси .

Фазовый портрет для механизма с поступательно перемещающимся толкателем был ограничен в характерных точках лучами. Там, где отрезок имеет максимальное значение, был восстановлен перпендикуляр, и под углом θ проведен луч.

Точка пересечения этих лучей – точка . Отрезок (-начало отсчета) определил значение радиуса теоретической шайбы кулачка :

Радиус ρ толкателя (ролика) будет равен ρ = 0,0035 м


4.3 Построение профиля кулачка


При графическом построении профиля кулачка был применен метод обращения движения: всем звеньям механизма была условно сообщена угловая скорость, равная . При этом кулачок стал неподвижным, а остальные звенья вращались с угловой скоростью, равной по величине, но противоположной по направлению угловой скорости кулачка.

При построении профиля кулачка с внеосным поступательно перемещающимся толкателем из центра была проведена окружность радиусом масштабе . Был произвольно отложен угол рабочего профиля кулачка . Дуга, соответствующая углу, была поделена на части в соответствии с делением оси на графике . Через точки деления 1, 2, 3,…, были проведены лучи, являющиеся положениями толкателя в обращенном движении. От точек 1, 2, 3, …, лежащих на окружности радиуса