Кулачковым называется механизм, который содержит два основных звена: кулачок и толкатель, образующих высшую кинематическую пару.

Кулачковые механизмы нашли широкое применение в системах газораспределения ДВС, в системах управления электроцепей в вагонах метрополитена (контроллеры).

Достоинства кулачковых механизмов:

  1. возможность воспроизведения практически любого закона движения выходного звена;

  2. малое количество деталей (кулачок и толкатель), что позволяет просто изготавливать и обслуживать.

Недостаток:

наличие высшей кинематической пары, в которой могут возникать повышенные удельные давления, что может привести к разрушению поверхности кулачка.


1 – кулачок

2 – толкатель

3 – ролик

4 – пружина

5 – контакты

Поверхность кулачка, с которой взаимодействует толкатель – рабочий профиль кулачка (действительный).

Поверхность, проходящая через точку В и отстоящая от действительного профиля на расстоянии радиуса ролика – теоретический профиль.

§6.1 Основные схемы кулачковых механизмов.


      1. Кулачковый механизм с поступательно движущимся толкателем.


а) с центральным толкателем (ось толкателя проходит через ось вращения кулачка);






с заостренным

толкателем




б) с внеосным толкателем.




еэксцентриситет

внеосность левая, т.к. ось толкателя проходит справа оси вращения кулачка.



6.1.2 Кулачковый механизм с поступательно движущимся

толкателем.




звено 2 (толкатель) совершает возвратно­­–вращающееся движение с центром вращения в точке О2.






Лекция 13.


§6.2 Основные параметры кулачковых механизмов.


В процессе работы толкатель совершает в соответствии с рисунком 3 движения:

  1. поступательно вверх – в этом случае толкатель взаимодействует с участком 01;

  2. стоит на месте (выстой) –

контакт с участком 12.

Здесь постоянный радиус кривизны.

  1. толкатель опускается (сближение) – контакт с участком 23.

В первой фазе подъему толкателя (фаза удаления) на профиле кулачка соответствует угол ψудал;

в фазе выстоя – ψвыс;

в фазе сближения – ψсб.ψудал + ψвыс + ψсб = ψраб – рабочий угол профиля кулачка.

Угол профиля кулачка можно показать только на кулачке.

Угол поворота кулачка, соответствующий выше указанным фазам перемещения толкателя, определяют, используя метод обращения движения, в соответствии с которым всей системе, включая стойку, мысленно сообщают движение с угловой скоростью 1).Тогда в обращенном движении кулачек становится неподвижным:

ω*1 = ω1 + (–ω1) = 0,

а ось толкателя вместе со стойкой будут перемещаться в направлении (–ω1). И угол поворота кулачка, соответствующий той или иной фазе движения, определяется по углу поворота оси толкателя в обращенном движении на соответствующем участке. Ось толкателя в обращенном движении в любом положении будет касаться окружности радиуса rе.

Поворот кулачка на участке :

01 – φ01 12 – φ12 23 – φ23

рабочий угол поворота кулачка φраб:

φраб = φ01 + φ12 + φ23

(уб) (выс) (сб)

Всегда независимо от схемы механизма φраб = ψраб, а

φуд ≠ ψуд, φвыс ≠ ψвыс, φсб ≠ ψсб,

для всех схем, кроме кулачкового механизма с центральным толкателем.

§6.3 Построение графика перемещений толкателя при заданном профиле кулачка.

Перемещения отсчитываются от начальной окружности радиуса ro.

Точка В принадлежит толкателю, который повора - чивается вокруг оси С, т.е. т.В перемещается по дуге окружности радиусом r = lт. Из точки 1 проводим окружность r = lт до пересечения с окружностью, радиус которой равен расстоянию между тО1 и тС: r = aw. Точка пере ­сечения т.С1 – положение оси вращения толкателя в обращенном движении, когда толкатель контактирует с поверхностью кулачка в

точке 1. Из т.С1 проводим дугу окружности r = lт до пресечения с начальной окружностью. Тогда перемещение точки В будет равным длине дуги 11*. На участке 12 толкатель не перемещается. На участке 23 перемещение точки В ищется аналогично перемещению на участке 01.

0

1

2

3

S
B,мм

0

0


§6.4 Понятие об угле давления.


Угол давления – угол между вектором линейной скорости выходного звена (толкателя) и реакцией, действующей с ведущего звена (кулачка) на выходное звено. Эта реакция без учета сил трения направлена по общей нормали к взаимодействующим поверхностям. Угол давления определяется экспериментально. Для кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем допустимый угол давления равен: [θ] = 25º÷35º.

Для кулачкового механизма с качающимся толкателем допустимый угол давления равен: [θ] = 35º÷40º.



Реакцию можно разложить на две составляющие: и .

Если, в силу каких‑либо ­­причин, угол давления будет увеличиваться, то будет уменьшаться, а – увеличиваться.

При достижении углов больше допустимого, возможен перекос оси толкателя в направляющей.








6.4.1 Вывод формулы для определения угла давления в кулачковом механизме.

Из треугольника ΔКВР:

(1)

КР = О1Р – О1К = О1 – е

КВ = so + sB

(2)

Треугольник ΔО1ВР подобен треугольнику ΔАВС. Тогда

­

vB1= ω1·O1B


Подставим это выражение в (2):

Знак – для правой внеосности;

знак + – для левой внеосности.

Угол давления в кулачковом механизме зависит от размеров кулачковой шайбы: чем она больше, тем угол давления меньше.


6.4.2 Понятие об отрезке кинематических отношений.


Если из точки В для какого­­‑то текущего положения толкателя проведем линию, параллельную О1Р, а из центра – || nn, то при их пересечении получим точку D:

BD = O1P = vB2 / vB1 =vqB2

Из рисунка следует, что перемещение точки В толкателя и, найдя максимальный отрезок кинематического отношения, можно определить положение центра вращения кулачка, отложив внешним образом от точки D допустимый угол давления.







Лекция 14.


§6.5 Синтез (проектирование) кулачковых механизмов по заданному закону движения толкателя.


Под синтезом кулачкового механизма будем понимать построение профиля кулачка, в каждой точке которого угол давления не превышал бы допустимого, а размеры самого профиля были бы минимальны.

Данная задача решается в 3 этапа:

  1. Строится график заданного закона движения (как правило либо график ускорения точки В толкателя как функция угла положения – aB = f(φ1), либо график линейной скорости точки ВvB= f(φ1)). Требуется построить график перемещения точки В как функцию от угла поворота кулачка sB= f(φ1).

  2. Определение минимального размера кулачковой шайбы при условии, что угол давления в любой точке профиля не превышает допустимого.

  3. Построение профиля кулачка.


6.5.1 Построение закона движения оси толкателя.

Дано: Надо построить:

вид графика aB = f(φ1), графики aB = f(φ1)

максимальный ход vB= f(φ1)

толкателя hт sB= f(φ1)



b – база графика (сколько отводиться на график по оси φ1­).



Порядок построения:

  1. Произвольно выбирается база графика.

  2. Считаем масштаб по оси φ1:

, мм/град

  1. Если задан симметричный вид графика, то:

φуд = φсб bуд = bсб

В общем случае закон движения может быть несимметричным.

  1. Зададимся произвольным образом а1= 40 ÷ 50 мм. Тогда

а2= а1

Возникает вопрос: каким должно быть расстояние х ?

Его находят из условия равенства площадей под и над осью φ1.

Почему надо выдерживать равенство площадей?

Физический смысл площади под кривой ускорения на площадке х – скорость толкателя на данном участке.

Физический смысл площади под кривой скорости на участке φуд – максимальное удаление (перемещение т.В толкателя). Если площади не будут равновеликими, то толкатель, поднявшись на одну величину, опустится на другую.

Построив график ускорения, строим график скорости методом графического интегрирования, выбрав отрезок интегрирования ОК1. Интегрируя график скорости (с отрезком интегрирования ОК2, обычно ОК1=ОК2), получаем график перемещения т.В толкателя. Полученную ломаную линию заменяют плавной кривой.

Расчет масштаба:

(уSВ)max на графике перемещений получается автоматически, и его величина зависит от отрезка ОК2. Тогда, зная ход толкателя, масштаб перемещения будет:

μ=

Затем в первом приближении принимаем, что кулачок вращается равномерно, тогда угол поворота кулачка пропорционален времени поворота, и оси φ и t совпадают, но каждая ось имеет свой масштаб.

где b – в [мм]; частота вращения кулачка n – [об/мин]; φраб – [град].




Масштаб скорости:

Масштаб ускорения:


6.5.2 Определение минимального радиуса кулачковой шайбы по известному закону движения толкателя.


Случайные файлы

Файл
35539.rtf
81494.rtf
nadzor.doc
4112-1.rtf
2442.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.