2. Проектирование кулачкового механизма.


Кулачковые механизмы, выполняющие самые различные функции, получили широкое распространение в машиностроении и приборостроении. Наиболее часто они используются как основной механизм для перемещения исполнительных звеньев или как вспомогательный механизм для управления циклом или выполнения некоторых операций: подачи ,смазки, перемещения суппорта, включения двигателя и т.д. Продолжительность и последовательность движения выходного звена (толкателя) в кулачковом механизме согласуется с движением других механизмов с помощью циклограмм или тактограмм, позволяющих обоснованно назначать фазовые углы поворота кулачка при удалении, сближении, дальнем и ближнем стоянии.

Кулачковый механизм в большинстве случаев является составной частью общей кинематической схемы проектируемой машины.


2.1. Исходные данные и основные этапы проектирования.


Проектирование кулачковых механизмов выполняется после того, как предварительно намечена общая компоновка машины.

В исходных данных содержатся:

1) Структурная схема кулачкового механизма показывает характер взаимосвязей звеньев и их относительное расположение ( тип кулачка, вид толкателя, взаимное расположение кулачка и толкателя).

В данном варианте толкатель совершает поступательное движение, центр вращения кулачка и линия действия толкателя пересекаются (соосное расположение);

2) Закон движения толкателя, который определяется технологическим процессом или конкретными операциями, для выполнения которых пред- назначен проектируемый механизм, может задаваться графически или аналитически в виде зависимостей (Sв, t), (Vв, t), (ав, t). В данном задании задана одна из этих диаграмм - ускорение толкателя в относительной форме;

3) Режим работы кулачкового вала (частота вращения, реверсивность).

В данном варианте реверс предусматривается;

4) Допустимый угол давления на фазе удаления [].

В рассматриваемом варианте []=36;

5) Угол рабочего профиля кулачка 1P=158;


2.2. Определение кинематических передаточных функций кулачкового механизма.

В проектировании кулачковых механизмов используется сочетание графических методов определения параметров кулачка с анализом математических моделей.

К числу кинематических диаграмм, характеризующих закон движения толкателя, относятся диаграммы перемещения, скорости и ускорения толкателя в функции времени или угла поворота кулачка. Все три диаграммы построены одна под другой на одинаковой базе по оси абсцисс, которая выбрана равной 300 мм. Задана диаграмма тангенциальных ускорений толкателя. Именно с нее начинается построение на листе. Наибольшее значение ординаты а1 выбрано равной 60 мм. Тогда ордината а2 тоже будет известна: a2=a1/=/1.5=40мм . Масштаб =108.84мм/рад.

После построения графика ускорения строим график скорости , помня , что скорость есть интеграл от ускорения , то есть графически площадь под графиком ускорения . Анналогично поступаем и с перемещением . Определим теперь масштабы :

H=0.008= qv=5168.14мм/(м*рад-1)

Принимаем s=5168.14мм/м

Анналогично получаем qa=2849мм/(м*рад-2)


2.3. Определение основных размеров кулачкового механизма.


Прежде чем построить профиль кулачка, необходимо определить основные размеры кулачкового механизма, которые не были определены в техническом задании.

Основными размерами для кулачковых механизмов с поступательно движущимся толкателем таковыми являются взаимное расположение толкателя и кулачка. При определении указанных основных размеров кулачкового механизма стремятся к получению наименьших габаритных размеров механизма. Поэтому задачу определения основных размеров кулачкового механизма обычно называют задачей определения наименьших габаритов кулачкового механизма. При этом для обеспечения надежной работы кулачкового механизма необходимо, чтобы углы давления в любых положениях механизма не превышали допустимых значений. Следует также учитывать, что с увеличением угла давления при прочих постоянных параметрах возрастают нагрузки, действующие в кинематических парах механизма. Это приводит к повышенному износу трущихся поверхностей, к уменьшению КПД.

Центр вращения кулачка должен находиться на луче ОВ, где точка В - конец отрезка кинематических отношений. Следовательно, для определения минимального радиуса кулачка при условии, что ни в одной точке профиля кулачка угол давления не превысит допустимого, нужно определить положение точки В толкателя. Через конец этого отрезка под углом [] к вектору скорости толкателя в проводят луч на котором будет располагаться центр вращения кулачка. Конкретное положение точки О на луче определяется начальным радиусом кулачка r0 который определен в процессе проектирования.


Таким образом порядок построения следующий:


1) Проведен отрезок (ось SB),вдоль которого отложено перемещение толкателя.


2) На этом отрезке в произвольном месте выбрана точка В0 начала отсчета перемещений толкателя.


3) От точки 0 с учетом направления вращения кулачка отложено направление оси кинематических отношений. Этот отрезок стоит откладывать от точки В в ту или иную сторону, сообразуясь с правилом: вектор скорости толкателя будучи повернут на 90 в сторону вращения кулачка, показывает ,в какую сторону следует откладывать от точки В значение кинематической передаточной функции qB.


4) От точки В0 последовательно с графика (SВ,t) отложены отрезки 01, 02, и т.д.,в масштабе =5168.14 мм/м , характеризующие положение толкателя при повороте кулачка на угол 1Р и т.д. Таким образом, вдоль оси SB графика кинематических отношений(называемым фазовым портретом) получены точки 0,1,2,3 и т.д.


5) От полученных точек отложены отрезки кинематических отношений перпендикулярно к оси SВ.

6)Полученные точки соединены плавной кривой.

7) Из конца отрезка кинематических отношений через точку 6 внешним образом по отношению к вектору в линейной скорости толкателя, помещенному в точку под углом [] проведен луч до пересечения с осью SB.


8) В данном варианте необходимо предусмотреть поворот кулачка в противоположном направлении.Для этого производится построение второй ветви кривой кинематических отношений.Построение производиться также как и первой ветви.При этом в позициях 1,2,…,14,15 при повороте кулачка по часовой стрелке на соответствующие углы осуществляется подъем толкателя, а в позициях 16,17,…,29,30-его опускание.


9)Учитывая внеосность , находим r0=104.85мм.Откуда при делении на масштаб можно получить действительное значение минимального радиуса кулачка :

r0=104.85/5168.14=0.02м.


2.4. Определение координат и построение профиля кулачка.


Для построения профиля кулачка используется метод обращенного движения : всей системе вместе со стойкой сообщается угловая скорость - (-1) , кулачок при этом условно останавливается, а неподвижное звено начинает вращаться с угловой скоростью, равной, но противоположной угловой скорости вращения кулачка.

При построении профиля кулачка в масштабе l=5168.14 мм/м проводится окружности радиусом r0=104.5 мм и е=25.84 из центра O.Касательно к окружности раадиуса е проводяят линию перемещения толкателя , располагая ее по отношению к центру вращения кулачка таким же образом , как и на фазовом портрете .От полученного луча в направлении (-) откладываем угол рабочего профиля кулачка р . Дугу , соответсвующую углу р , делим на 15 частей . Через полученные точки проводим касательные к окружности радиусом е на которых откладываются перемещения толкателя для данных углов поворота кулачка в том же масштабе, что и чертеж кулачка. Проводя через эти точки плавную кривую, получаем центровой профиль, т.е. профиль, по которому движется центр ролика. Для получения конструктивного профиля из каждой точки центрового профиля проводятся окружности радиусом ролика (Rp=0.3*ro=0.006 м). Меньшая огибающая этих окружностей и будет конструктивным профилем кулачка.





Случайные файлы

Файл
5538.rtf
75390-1.rtf
69241.rtf
60858.rtf
69482.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.