Лекции ТММ 1 (1172676), страница 37

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 37)

B C K₂

B

1 K K₁ 3

0

0₁ 0₁

1

Кулачковый механизм с силовым Кулачковый механизм с геометрическим

замыканием высшей пары замыканием высшей пары

Рис. 17.1

Основные параметры кулачкового механизма.

Большинство кулачковых механизмов относится к цикловым механизмам с периодом цикла равным 2 . В цикле движения толкателя в общем случае можно выделить четыре фазы: удаления, дальнего стояния (или выстоя), сближения и ближнего стояния. В соответствии с этим, углы поворота кулачка или фазовые углы делятся на:

• угол удаления _у ;

• угол дальнего выстоя _дв ;

• угол сближения _с ;

• угол ближнего выстоя _бв .

Сумма трех углов образует угол _раб = _раб , который называется рабочим углом.

_раб = _раб = _у + _дв + _с .

Кулачок механизма характеризуется двумя профилями: центровым (или теоретическим) и конструктивным. Под конструктивным понимается наружный рабочий профиль кулачка. Теоретическим или центровым называется профиль, который в системе координат кулачка описывает центр ролика (или скругления рабочего профиля толкателя) при движении ролика по конструктивному профилю кулачка. Фазовым называется угол поворота кулачка. Профильным углом _i называется угловая координата текущей рабочей точки теоретического профиля, соответствующая текущему фазовому углу _i. В общем случае фазовый угол не равен профильному _i  _i. На рис. 17.2 изображена схема плоского кулачкового механизма с двумя видами выходного звена: внеосным с поступательным движением и качающимся (с возвратно-вращательным движением). На этой схеме указаны основные параметры плоских кулачковых механизмов.

5 _i n 4

V_Bi

h_Amax S_Bi ₄

2 0 3 B

C

_i

V_Ai K₂ ₄₀

n n

A K₁ _раб _у

r_р n _дв a_w

S_Ai

_с

0₁

е

r

1 _бв

r₀

Рис.17.2

На рисунке 17.2:

S_Ai и S_Вi – текущие значения перемещения центров роликов ;

₄₀ - начальная угловая координата коромысла ;

₄ - текущее угловое перемещение коромысла ;

h_Amax - максимальное перемещение центра ролика ;

r₀ - радиус начальной шайбы центрового профиля кулачка;

r - радиус начальной шайбы конструктивного профиля кулачка;

r _p - радиус ролика (скругления рабочего участка толкателя);

_i - текущее значение угла давления;

a_w - межосевое (межцентровое) расстояние;

e - внеосность (эксцентриситет);

Теоретический профиль кулачка обычно представляется в полярных координатах зависимостью

_i = f (_i),

где _i - радиус-вектор текущей точки теоретического или центрового профиля кулачка.

Структура кулачковых механизмов.

3 2 2

С_1п

C_1в

В_1в

1 K_2вп c₂

K_2вп

0_1в

c₁

0_1в

0

1 0

W^пл = 3n - 2 p_н - 1 p_вп ;

n = 3; p_н = 3; p_вп = 1; n = 2; p_н = 2; p_вп = 1;

W^пл = 33 - 2 3 - 1 1 = 2 = 1 + 1 ; W^пл = 3 2 - 2 2 - 1 1 = 1 ;

W₀ = 1 ; W_м = 1. W₀ = 1 ; W_м = 0.

Рис. 17.3

В кулачковом механизме с роликом имеется две подвижности разного функционального назначения: W₀ = 1 – основная подвижность механизма по которой осуществляется преобразование движения по заданному закону, W_м = 1 - местная подвижность, которая введена в механизм для замены в высшей паре трения скольжения трением качения.

Кинематический анализ кулачкового механизма.

Кинематический анализ кулачкового механизма может быть проведен любым из описанных выше методов. При исследовании кулачковых механизмов с типовым законом движения выходного звена наиболее часто применяется метод кинематических диаграмм. Для применения этого метода необходимо определить одну из кинематических диаграмм. Так как при кинематическом анализе кулачковый механизм задан, то известна его кинематическая схема и форма конструктивного профиля кулачка. Построение диаграммы перемещений проводится в следующей последовательности (для механизма с внеосным поступательно движущимся толкателем):

• строится, касательно к конструктивному профилю кулачка, семейство окружностей с радиусом, равным радиусу ролика; соединяются центры окружностей этого семейства плавной кривой и получается центровой или теоретический профиль кулачка;

• в полученный центровой профиль вписываются окружности радиусов r₀ и r₀ + h _Amax , определяется величина эксцентриситета е ;

• по величине участков, не совпадающих с дугами окружностей радиусов r и r + h _Amax, определяются фазовые углы _раб , _у , _дв и _с ;

• дуга окружности r, соответствующая рабочему фазовому углу, разбивается на несколько дискретных участков; через точки разбиения проводятся касательно к окружности радиуса эксцентриситета прямые линии (эти линии соответствуют положениям оси толкателя в его движении относительно кулачка);

• на этих прямых измеряются отрезки расположенные между центровым профилем и окружностью радиуса r₀ ; эти отрезки соответствуют перемещениям центра ролика толкателя S_Вi ;

• по полученным перемещениям S_Вi строится диаграмма функции положения центра ролика толкателя S_Вi = f (₁ ).

C S_Bi , м ; _S , мм/м

B

S_Bi

y_Sbi h_B

K

B₀ 0 ₁

_1i _ ,мм/рад

c₁

_1i 0₁ _1у _1с

_раб

Рис.17.4

На рис. 17.4 показана схема построения функции положения для кулачкового механизма с центральным (е=0) поступательно движущимся роликовым толкателем.

Синтез кулачкового механизма. Этапы синтеза.

При синтезе кулачкового механизма, как и при синтезе любого механизма, решается ряд задач из которых в курсе ТММ рассматриваются две: выбор структурной схемы и определение основных размеров звеньев механизма (включая профиль кулачка).

Первый этап синтеза – структурный. Структурная схема определяет число звеньев механизма; число, вид и подвижность кинематических пар; число избыточных связей и местных подвижностей. При структурном синтезе необходимо обосновать введение в схему механизма каждой избыточной связи и местной подвижности. Определяющими условиями при выборе структурной схемы являются: заданный вид преобразования движения, расположение осей входного и выходного звеньев. Входное движение в механизме преобразуется в выходное, например, вращательное во вращательное, вращательное в поступательное и т.п. Если оси параллельны, то выбирается плоская схема механизма. При пересекающихся или перекрещивающихся осях необходимо использовать пространственную схему. В кинематических механизмах нагрузки малы, поэтому можно использовать толкатели с заостренным наконечником. В силовых механизмах для повышения долговечности и уменьшения износа в схему механизма вводят ролик или увеличивают приведенный радиус кривизны контактирующих поверхностей высшей пары.

Второй этап синтеза – метрический. На этом этапе определяются основные размеры звеньев механизма, которые обеспечивают заданный закон преобразования движения в механизме или заданную передаточную функцию. Как отмечалось выше, передаточная функция является чисто геометрической характеристикой механизма, а, следовательно, задача метрического синтеза чисто геометрическая задача, независящая от времени или скоростей. Основные критерии, которыми руководствуется проектировщик, при решении задач метрического синтеза: минимизация габаритов, а , следовательно, и массы; минимизация угла давления в вышей паре; получение технологичной формы профиля кулачка.

Постановка задачи метрического синтеза.

Дано: Структурная схема механизма; закон движения выходного звена S _B= f(₁) или его параметры – h_B, _раб = _у + _дв + _с ; допустимый угол давления - [] ; дополнительная информация – радиус ролика r_р, диаметр кулачкового вала d_в , эксцентриситет е (для механизма с толкателем движущимся поступательно), межосевое расстояние a_w и длина коромысла l_BC (для механизма с возвратно-вращательным движением выходного звенна).

_______________________________________________________________

Определить: радиус начальной шайбы кулачка r₀,, радиус ролика r_р, координаты центрового и конструктивного профиля кулачка _i = f (_i) и, если не задано, то эксцентриситет е и межосевое расстояние a_w .

Алгоритм проектирования кулачкового механизма по допустимому углу давления.

1. Определение закона движения . Если в задании на проектирование не дан закон движения , то конструктор должен выбрать его и набора типовых

Таблица 17.1

Продолжение таблицы 17.1

законов движения (табл.17.1). Типовые законы движения делятся на законы с жесткими и мягкими ударами и законы безударные. С точки зрения динамических нагрузок, желательны безударные законы. Однако кулачки с такими законами движения технологически более сложны, так как требуют более точного и сложного оборудования, поэтому их изготовление существенно дороже. Законы с жесткими ударами имеют весьма ограниченное применение и используются в неответственных механизмах при низких скоростях движения и невысокой долговечности. Кулачки с безударными законами целесообразно применять в механизмах высокими скоростями движения при жестких требованиях к точности и долговечности. Наибольшее распространение получили законы движения с мягкими ударами, с помощью которых можно обеспечить рациональное сочетание стоимости изготовления и эксплуатационных характеристик механизма.

Характеристики

Список файлов лекций