Frol_392-496 (1074096), страница 6
Текст из файла (страница 6)
На рнс. 17.6, а приведена схема планетарно-рычажного механизма с длительной квазиостановхой (кажущейся остановкой) выходного звена ползуна 5 в крайнем правом положении. Этот эффект достигается тем, что палец С шатуна я) г 4 усппювлен не на 3 С' оси В кривошипа 1, г как это имеет место Р в обычном хривоши- А ° Ж пи о-ползунном механизме, а на неко- Ю тором расстоянии ~ с- ВС вдоль радиуса планетарного колеса пг обкатывающего 7 т 8 ПО НЕПОДВЮКНОМУ С 1',4 ~ С колесу 3 с внутрен- — $ — - ' — Фу ними зубьями, за- 1 / -г крепленному на ~( стойке 6.
Числа зу/ l бьев колес г7 н хз в планетарном зуб-' Рис. 17.б 421 чатом механизме подбирают такими, чтобы точка С описывала требуемую траекторию. В описываемом механизме (рис. 17.6, и) отношение чисел зубьев колес 3 и 1 подобрано равыым трем. В этом случае точка С описывает замкнутую гнпоциклоиду.
Каждая из ветвей этой гипоциклоиды (например, С'С", которая на рис. 17.6, а показана тонкой линией) ыа некотором участке имеет кривизну, близкую к постоянной. Если длину шатуна СР выбрать равной радиусу кривизны этого участка траектории точки С, то точка Р будет почти ыеподвижыой, т. е.
ползун 5 будет иметь продолжительную квазностаыовку. Аыалогичное свойство шатуыной кривой используется и в мехаыизме прерывистого действия, схема которого приведена ыа рис. 17.6, 6. Спаренные кривошипно-ползуыыые механизмы из звеньев 1, 2, 3, 4, 5 имеют ту особеыность, что один нз ползунов — звено 5 — имеет длительную квазиостаыовку в крайнем правом положении. Это достигается тем, что палец Р шатуна 4 соединен не с кривошипом 1, а с шатуном 2.
Точка Р описывает сложную шатунную кривую, ыо ее можно на некотором участке, например РР' (рис. 17.6, 6), аппроксимировать дугой постоянной кривизны. Назначыв длину шатуна РЕ равной радиусу кривизны этой дуги в пределах угла ам получают механизм с квазипрерывистцым движеиием ползуна 5. Иногда используют участки кривых, имеющие прямолинейные очертаыия. Если по такой квазипрямой перемещать ползун кулис- ного механизма, то кулиса будет иметь квазиостаыовку во время движения ползуна в пазу кулисы ыа этом участке траектории.
Конструктивным недостатком подобных механизмов с квазиостаыовкамы часто является значительная длиыа звеньев и, как следствие, увеличение габаритов. ГЛАВА 18 КУЛАЧКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ Рабочий процесс многих машин вызывает необходвмость вметь в их составе механизмы, двнкение выходных звеньев которых доливо быль выполнено строго по заданному закону и согласовано с двиненвем других механизмов. Наиболее простыми, наденными и компактными для выполвеввя такой задачи являются кулачковые мехавюмы.
Ыоспроизведевве двинения выходного змна толкачева овв осуществляют теоретике~ни точно. Их входное звено называют кулачком. Закон даню.виа толкателц задаваемый передаточной функцией, определяетса профилем кулачка и являетса основной характеристикой кулачкового механизма, от которой заввсат его фувкцвональвые свойства, а таюяе двнамвческве в вибрацвовные качества. проектирование кулачкового механизма разделжтся ва ряд этапов: вазначенве закона двиневия толкателя, выбор структурной схемах определение освоввых и габаритных размеров, расчет координат профиля кулачка.
Методы вьшслневвя этих этапов взшскевы в настоящей главе 1 1ак виды кулАчковых мкххнизмов и их осовкнносги Общее представление о кннематнчесхих схемах кулачковых механизмов можно получить на примере газораспределительных механизмов двигателей внутреннего сгорания, показанных на рис. 18.1. Эти механизмы служат для открытия и закрытия клапанов, что позволяет наполнять цилмндры двигателей горючей смесью (или воздухом), выпускать отработанные газы и надежно изолировать камеру сгорания от окружающей среды во время тактов сжатия и рабочего хода. Кинематические схемы механизмов газораспределения приведены на рис.
18.1, а, 6, е, а конструктивное оформление их звеньев 1 и 2 — ва рис. 18.1, г, д, е, лс, з, и. В зависимости от особенностей конструкции, функционального назначения машины и ряда других факторов применяют разные виды кулачков (рис. 18.2), основными из которых являются: а, а) д) д) Рис. 13.! р . 1а1 ( роа ие) 6 — плоские с поступательным перемещением кулачка; в, г — иилиндрические; д, е, ж — дисковые; з — конические; и — гинерболоидные; к — коноидные. Толкатель кулачкового механизма (рис. 18.2) совершает движение: а, в, г, д, ж, з — поступательное; 6, е, и — вращательное; к — сочетание двух поступательных.
Контакт злементов в высшей кинематической паре может обеспечиваться геомепьрическим замыканием за счет пазов (рис, 18.2, 6, ж, и), охватывающих роликов (рис. 18.2, г) и т. п. или силовым замыканием пары путем воздействия силы: тяжести, упругости пружин (см. рис. 18.1, 6, в, е, ж, з), давления жидкости илн воздуха ит. п. Рабочая поверхность толкателей, воспринимающая нагрузку от кулачка, подвержена износу. Чтобы уменышпь износ, распределить его равномернее по контактной поверхности толкателя и увеличить надежность и долговечность механизма, используют башмаки раз- 424 Рис.
1з.2 личной конструкции; наибольшее применение получили (см. на рис. 18.1): а, г — роликовые; в, лс — тарельчатые с плоской, 6, е — цилиндрической и з, и — сферической контактными поверхностями, а также остроконечные со сферой малого радиуса (ибо копен толкателя не может быль выполнен абсолютно острым, т. е.
точечным). Выполнение башмака в виде роликов позволяет частично исключить трение скольжения, заменив его трением качения, уменышпь износ элементов высшей кинематической пары и повысить надежность механизма. Общее число возможных сочетаний кулачков, толкателей, башмаков, способов замыкания кинематической пары и их конструктивного оформления весьма велико. Наиболее целесообразное сочетание выбирается с учетом большого числа факторов. Удачное решение получают на основе опыта эксплуатации и данных о надежности и долговечности кулачковых механизмов разнообразных машин. Однако есть основные факторы и показатели, которые необходимо учитывать при проектировании конкретных кулачковых механизмов. Единого универсального критерия, учитывающего весь сложный комплекс вопросов, связанных с выбором закона движения толка- 425 геля, не существует..
Поэтому при оценке эффективности профиля кулачка устанавливают комплекс заданных условий и ограничений и располагыот их в порядке убывающей важности. На первых этапах проектирования находят решение для обязательных условий, а затем проводят уточнения, исходя из экономических, технологических, эксплуатационных и других практических соображений. 5 13.2. ЗАКОН ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ТОЛКАТЕЛЯ И ЕГО ВЫБОР Наиболее типичным графиком зависимости между перемещением толкателя и углом поворота кулачка является кривая„приведенная иа рис. 18.3, б для кулачкового механизма с поступательно движущимся твлкателем (рис.
18.3, а). На этом графике внутри цикла (угол гр„) можно выделить четыре фазы и соответствующие им фазовые углы поворота кулачка: угол удаления (гр ), угол дальнего стояния (~~ ), угол сближения (гу,) и угол ближнего стояния (гаа). При геометрическом замыкании контакта в высшей кинематической паре кулачок является ведущим звеном на обоих фазах движения толкателя: как при удалении, так и при сближеиви. При силовом замыкании контакта (рис.
18.1, б) движение толкателя на фвзе сблвжения происходит под действием приложенной силы пружины (или силы тяжести, или давления воздуха и т. п.), а на фазе удаления — под действием профиля кулачка, который возбуждает силу в контакте, направленную по общей нормали л — а (рис. 18.3, а). угол между нормалью л — л и направлением движения выходного зв~а 2 называют углом давления И.
Текущий угол давления(У; является величиной переменной и может иметь знак (плюс или а) ю,ю~ ю юг~ юеююю д) ю"й) е) ю юю~ ю "Щ ЬЪ ю ею ~ ю дю ~ ю ею г Ф~=!ус+ Ха 427 Ряс. 18.4 минус) в зависвмости от расположепяя иормали относительно вектора скорости толкателя. Сумма фазовых углов у„+ гр,+ ~р.= гуж определяет рабочий профильный угол Б = гр1ю иа кулачке, равпый центральному углу, внутри которого расположен рабочвй профиль кулачка (рис.
18.3, 6). Координаты х$', у$' точки В па профиле кулачка определякгг 88 88 положеиие толкателей в неподвижной системе коордипат Ах у . Коордвната х$~=е определяет смещепие оси толкателя 2 относительно оси А вращения кулачка 1. Коордииата у7 может быть представлена в форме суммы (5'„+ Юв), в которой первое слагаемое Я =,,/ г'+е* является величииой постоянной, а второе — Яв (~р1)— функцией угла поворота кулачка ~рь радиус гю называгот начальным радиусом центрового профиля, являкзщегося траекторией оси ролика в относительном качении по конструктивному профилю с пачальиым радиусом Яь Следует обратить внимание, что полярный угол р; точки В, ~а профиле кулачка в общем случае не равен углу поворота кулачка д„: где у;=агсгй 1(5„+Юг,)/е) — агсгй (5„/е).
В частном случае при е=0 угол у„=0 и гро=ф;. Радиус-вектор АВ точки В, г; и его наибольшее значение г, определяются из соотношений Координаты точки В в подвюкной системе координат Ах у, ю 0) связанной с кулачком 1, определяют из соотношений х$'=г,созф„уД=г;яофь В практике проектирования наибольшее применение получили относительно простые законы движения толкателя, показанные на рнс. 18.4 для фазы удаления толкателя; а — линейный; 6 — параболический; г — косинусоидальный; д — синусоидальный; в, е, ж— описанные полиномами. Функции перемещения приведены в табл. 1В.1 в зависимости от безразмерного параметра к, значения которого на фазе удаления находятся в пределах 0 <ау <1. При линейном законе скорость движения толкателя е=сЬ/йг на фазе удаления постоянна, ускорение а =де/дг равно нулю, на в начале и конце фазы ускорение.
равно бесконечности, что проявляется 42з в форме «жесткого» удара. Такой закон допустим прн малых массах толкателя и малых скоростях движения. В точках разрыва кривой ускорений (рнс. 18.4), характерных для параболического (б, в) н косинусоидального (Г) законов движения, ускорение и силы инерции толкателя изменяются на конечную величину («мягкий» удар). При плавных кривых изменения ускорения (д, е. ж) удары теоретически отсутствуют, если погрешности изготовления профилей достаточно малы. Наибольшее применение имеют кулачки, обеспечивающие плавную и безразрывную кривую ускорения толкателя (рис.
18.3, д, е, ж). Иногда безударный профиль задается тремя плавными кривымн: полуволной синусоиды на участке положительного ускоренна, четвертьволной синусоиды и квадратной параболой на участке отрицательных ускорений. В табл. 18.1 приведены числовые значения максимальных скоРостей 2' (к„) н УскоРений / (кг) толкателв в относительной форме. 1 1аз.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
