Тарабарин В.Б. - Курсовое проектирование кулачковых механизмов, страница 4

Если rр близок24по к ρmin (значение лежит в пределах 0.7 ⋅ ρmin < rр < ρmin) , то конструктивный профиль кулачка в зоне ρmin будет заостренным (см. рис. 11а). Поэтомуна выбор радиуса ролика накладывается ограничение rр < 0.7⋅ρmin.• Рекомендуется выбирать радиус ролика из стандартного ряда диаметров в диапазоне rp = (0.2 … 0.35)⋅r0. При этом необходимо учитывать,что увеличение радиуса ролика увеличивает габариты и массу толкателя,ухудшает динамические характеристики механизма (уменьшает его собственную частоту).

Уменьшение радиуса ролика увеличивает габариты кулачкаи его массу; частота вращения ролика увеличивается, его долговечностьснижается.При выборе радиуса сферы рабочего участка толкателя подход к решению задачи несколько иной.•Так как в этом случае нет местной подвижности, заменяющейскольжение качением, то на толкателе имеется очень небольшой рабочийучасток, точки которого скользят относительно рабочей поверхности кулачка, то есть износ поверхности толкателя более интенсивный. Увеличение радиуса сферы не увеличивает габаритов и массы толкателя, а размеры конструктивного профиля кулачка при этом уменьшаются. Поэтому этот радиусможно выбирать достаточно большим. Часто применяются толкатели с плоской рабочей поверхностью кулачка (радиус сферы равен бесконечности).

Вэтом случае угол давления в высшей паре при поступательном движениитолкателя есть величина постоянная и равная углу между нормалью к плоскости толкателя и вектором скорости его движения на фазе удаления. Определение размеров по углу давления при этом невозможно. Радиус кулачкапри этом определяют по контактным напряжениям, а форму профиля проверяют по условию выпуклости [1].251Центровой профильКонструктивный профильrφ1-φ1B00eSBiO1nr0φ1iφраб3nKi Birp2Рис.134.

Построение центрового и конструктивного профилей кулачка4.1. Для кулачкового механизма с внеосным толкателемПостроение профилей кулачка проводится в следующей последовательности (Рис.13):• выбирается масштаб построения μl , мм/м;• из произвольного центра проводятся в масштабе окружности с радиусами r0 и е;• из произвольной точки на окружности ro в направлении -ϕ1 откладывается рабочий угол ϕраб, угол ϕраб делится на n интервалов;26е• из каждой точки деления касательно к окружности радиусомпроводятся прямые (направление перемещения толкателя в данном положении механизма);• на этих прямых от точки пересечения с окружностью r0 откладываются в масштабе μl соответствующие перемещения толкателя SВi;• полученные точки соединяются плавной кривой, образуя центровой профиль кулачка;• проводятся из произвольных точек выбранных равномерно поцентровому профилю кулачка дуги окружностей радиуса rр ;• конструктивный профиль кулачка получаем как огибающую кмножеству положений ролика толкателя.Конструктивный профиль1Центровой профильrawφ1Cn-φ1B00O1SBinr0Bnφрабφ1 i3BiKinr p C0Δφ2iCi2Рис.14274.2.

Для кулачкового механизма с коромысломПостроение профилей кулачка проводится в следующей последовательности:• выбирается масштаб построения μl , мм/м,• из произвольного центра проводятся в масштабе окружности с радиусами r0 и aw,• из произвольной точки на окружности aw в направлении -ϕ1 откладывается рабочий угол, угол делится на n интервалов, из каждой точки деления радиусомlBC проводятся дуги,• на этих дугах от точки пересечения с окружностью r0 откладываютсяв масштабе μl соответствующие перемещения толкателя SBi,• полученные точки соединяются плавной кривой, образуя центровойпрофиль кулачка,• проводятся из произвольных точек выбранных равномерно по центровому профилю кулачка дуги окружностей радиуса rр ,• конструктивный профиль кулачка получаем как огибающую к множеству положений ролика толкателя.5.

Проверка результатов синтеза по диаграмме углов давления5.1. Угол давления в высшей паре для кулачкового механизма с толкателемРассмотрим плоский кулачковый механизм с поступательно движущимся роликовым толкателем (Рис. 15). Из Δ BPFtg ϑ =где28l FP = l DK − e =VB 2− e,ω1l FP,l BFlBF = S Bi + lBoF = S Bi + r02 − e 2 .Из Δ B0O1F :Подставляя эти выражения в формулу для тангенса угла давления, получимtgϑ =VB 2±eω1S Bi +r02−e2,где знак - соответствует смещению оси толкателя (эксцентриситету) вправоот центра вращения кулачка.b1VB 1t2nÕn-nVB2B1Db2B03KϑϑО10tBSB iVqB 2rVB 2F Penω1ro1Рис.15295.2. Угол давления в высшей паре для кулачкового механизма с коромысломРассмотрим плоский кулачковый механизм с коромысловым (качающимся) движущимся роликовым толкателем (Рис.

16).tg ϑ=lDQ / lOD ,Из ΔDQOlDQ = lBC + lBD – lCQ,гдеlOQ = aw·sinφ2 , φ2= φ20 + Δφ2 .Из ΔOB0Cφ20=arcсos [(r02-l22-aw2)/(-2·l2·aw)],⇒Δφ2 = SBi / l2.а из сектора BB0C ⇒Подставляя эти выражения в формулу для тангенса угла давления, получимtg ϑ= (l2 +VB/ ω1 -aw·cosφ2)/ (aw·sinφ2).VqB 2 VB2B1DbVB 11ϑtbnϑSB iVB 223tBB0rQK2Δ φ2ϑО0ro2n//n-nω11Рис.1630φPawφ20С5.3.

Построение диаграммы углов давления для механизма с геометрическим замыканием высшей парыКак отмечено выше, ведущим звено в течение всего цикла кулачок является только в механизме с геометрическим замыканием. Причем на фазеудаления рабочим является либо второй профиль кулачка (рис.13), либо другой участок поверхности толкателя, либо второй ролик.

Поэтому на диаграмме угла давления необходимо четко различать фазы удаления и сближения. На рис. 17 дан пример диаграммы угла давления для механизма с коромыслом при геометрическом замыкании. При синтезе эта диаграмма позволяет проверить, какие углы давления обеспечивают выбранные размеры механизма и полученный профиль кулачка. Угол давления определяем как острый угол между нормалью к профилю ( прямая соединяющая точку контактас центром ролика ) и направлением перемещения точки В толкателя.60 °Диаграмма угла давления при геометрическомзамыкании.40ϑ200π/4-20π/2рад-40φуφ1φсφрРис.17315.4. Построение диаграммы углов давления для механизма с силовымзамыканием высшей парыПри построении диаграммы угла давления для механизма с силовым замыканием (Рис.18) необходимо учитывать, что рассматриваемый при проектировании угол давления в высшей паре имеет смысл только на фазе удаления.

Нафазе сближения толкатель двигается под действием силы упругости пружины или сил веса. Здесь угол давления – это угол между вектором этой силы ивектором скорости точки ее приложения на толкателе. Поэтому для механизмов с силовым замыканием диаграмма строится только на фазе удаления.Диаграмма угла давления при силовом замыкании .100π/4-10ϑπ/2-20-30φyРис. 18Для механизма с реверсивным вращением кулачка необходимо построить две диаграммы угла давления. При изменении направления движенияфазы удаления и сближения меняются местами. Поэтому диаграммы угладавления строятся для фазы удаления при каждом направлении движения.Профиль кулачка будет удовлетворять заданным условиям, если значения угла давления на фазах удаления по модулю будут меньше или равныдопустимой величине угла давления32ϑ i ≤ [ϑ] .6.

Содержание и оформление листа курсового проекта, посвященногопроектированию кулачкового механизмаНа листе проекта, отражающем проектирование кулачкового механизма, должно быть отражено следующее:•постановка задачи проектирования (что дано и что требуется оп-ределить при проектировании);•кинематические диаграммы функции положения (обычно, дляцентра ролика толкателя), первой и второй передаточной функций (при графическом интегрировании или дифференцировании необходимо тонкимилиниями изобразить построения);•диаграммы зависимости перемещения центра ролика толкателяот первой кинематической функции для фаз удаления толкателя (при реверсивном вращении строятся две диаграммы, совмещенные по оси перемещения); нам этой диаграмме показывается зона для выбора положения центравращения кулачка, радиус начальной шайбы кулачка, эксцентриситет илимежосевое расстояние;•центровой и конструктивный профили кулачка с элементами по-строения профиля по способу огибания;•диаграмма угла давления для фазы (или фаз) удаления кулачка;•таблица результатов проектирования.При оформлении графической части необходимо выполнить следующее:1.Выполнять требования ЕСКД, особенно, в части построения диа-грамм (рекомендации Р 50-77-88 или ГОСТ 2.319-81) и кинематических схем(ГОСТ 2.703-68).2.При выполнении диаграмм:•по всем осям координат наносить шкалы и координатнуюсетку;33•желательно, чтобы цифры на шкалах были кратны основа-нию используемой системы счисления (то есть десяти);•размещать числа шкалы лучше за пределами поля диаграм-мы;•изображаемой физической ве-200°10ζ=0,1личины наносятся на диаграм-ζ=0,15му тремя способами:100ζ=0,5Aа).

в середине шкалыϕζ=0,5направлениефизической величины;101перед стрелкой, указывающейположительной000,1обозначенияf/fпб).Рис.19в середине шкалывместе с единицей физическойвеличины (через запятую) с расположением надписи вдоль оси координат;в).VqCН⋅м0,1M C прН⋅м2FCНVqC20FC0,050-0,05-0,110100-11020MC012пр3ϕ1Рис.20-245 рад 6в конце шкалыпосле последнего числа вместе с единицей физическойвеличины (в виде дроби: вчислителе – обозначение, взнаменателе – единица физической величины);•привычер-чивании диаграмм используются: основные линии (тол-щина S) – для осей координат и границы поля диаграммы, утолщенные (толщина 2S) – для линий графиков, тонкие (толщина S/3…S/4) – для линий координатной сетки (желательно использовать сплошные линии);34•масштабы величин указываются вне поля графика околокоординатной оси соответствующей величины (если в знаменателе единицыизмерения располагается произведение величин, то оно берется в круглыескобки);•при нанесении на одну диаграмму нескольких графиковлинии графиков либо обозначаются различными линиями, либо снабжаютсявыноской с указанием изображаемой физической величины;В настоящее время графическая часть курсового проекта выполняетсяна компьютере в одной из CAD программ, обычно, в AutoCAD или Компас.Оформление листов в этом случае имеет ряд особенностей.