Lektsia_13_kul_mekhanizmy (836213)

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

Текст из файла

Лекция 13КУЛАЧКОВЫЕ МЕХАНИЗМЫКулачковые механизмы – это механизмы с высшей кинематическойпарой, имеющие звено с рабочей поверхностью переменной кривизны.Схема кулачкового механизма приведена нарис.1. Представленный механизм состоит из 4-хзвеньев: 0 – стойка, 1 – кулачок, 2 – ролик, 3 –толкатель. Ведущим звеном в кулачковом механизмеявляется кулачок, ведомым – толкатель. В механизмеимеется4кинематическиепары:тринизшиекинематические пары О , B , C и одна высшая пара А.Рис.16.1. Схемакулачкового механизмаСтепеньподвижностирассматриваемогоплоского кулачкового механизма определяются поформуле ЧебышеваWпл  3n  2 pН  pВ  3  3  2  3  1  2 .Расчетная подвижность Wпл  2 включает одну основную подвижностьWo  1 и одну местную Wм  1 .

Основная подвижность передает движениеот ведущего звена 1 к ведомому звену 2. Местной подвижностью являетсявращение ролика 3. Эта подвижность не оказывает влияния на движениевыходного звена и позволяет уменьшить трение между кулачком итолкателем.Достоинства кулачковых механизмов.1. Простота конструкции.2. Возможность получать прерывистые движения.3. Возможность получать любой закон движения выходного звена,определяемый профилем кулачка.Основным недостатком кулачковых механизмов является возможностьвозникновения больших контактных напряжений. Поэтому кулачковые1механизмы в основном используются во вспомогательных кинематическихцепях систем управления, в которых передаются небольшие мощности.Классификация кулачковых механизмов1. По виду движения кулачка бывают механизмы с вращающимся (рис.

2,а, в, г, д) и поступательно движущимся кулачком (рис. 2, б).2 По виду движения толкателя бывают механизмы с поступательнодвижущимся толкателем (рис. 2, а, в, г, д) и толкателем, совершающимвозвратно-вращательное движение (рис. 2, б).бaвгдРис. 16.2. Схемы кулачковых механизмов3. По форме толкателя бывают механизмы с заостренным (рис. 2, а, ),роликовым (рис. 2, б, г, д) и тарельчатым (рис. 2, в) толкателями.4. По способу замыкания.Замыкание – это способ обеспечения непрерывного касания кулачка итолкателя. Силовое замыкание обеспечивается с помощью силы тяжеститолкателя (рис.

2, а) или упругого элемента (рис. 2, б, в). Геометрическое2замыканиеобеспечиваетсяспециальнымпазом,внутрикоторогоперемещается ролик толкателя (рис. 2, г, д).5. По направлению движения звеньев.В плоских механизмах все звенья движутся в одной или параллельныхплоскостях (рис. 2. а-г), в пространственных механизмах – в разныхплоскостях (рис. 2, д).Центровой профиль кулачкаВ механизмах с роликовым или закругленным толкателями различаютконструктивный и центровой профили кулачка. Конструктивный профиль –этореальныйпрофильнаружнойповерхностикулачка,которыйобеспечивает заданный закон движения толкателя. Центровой профиль – этопрофиль, проходящий через центр ролика.

Он является эквидистантным кконструктивному профилю. При определении центрового профиля роликможно исключить из состава механизма. Такое изменение в схеме неприводит к изменению закона движения толкателя.Рис. 16.3. Схема механизма с роликовым толкателемАналог скорости и аналог ускорения толкателяПри синтезе кулачковых механизмов обычно используются не скорость иускорение толкателя, а их аналогиvqB dS B,daqB 3dVqBd,(16.1)гдеS B – перемещение толкателя;   1 – обобщенная координатаравная углу поворота кулачка; vqB , aqB – алгебраические значения аналогаскорости и ускорения толкателя соответственно.При равномерном вращении кулачка скорость и ускорение толкателясвязаны с аналогами скорости и ускорения следующими соотношениямиvB   vqB , aB  2  aqB ,(16.2)где   1 – обобщенная скорость равная угловой скорости кулачка.Фазовые углы кулачкаПри работе кулачкового механизма различают четыре фазы движениятолкателя.

Соответствующие им углы показаны на профиле кулачка (рис.16,а) и диаграмме перемещения толкателя (рис. 16.4, б) . Угол удаления φ у – это угол поворота толкателя, на котором толкательудаляется от кулачка. Угол дальнего стояния φ д – это угол поворота толкателя, на которомтолкатель остается неподвижным в наиболее удаленном положении ккулачку. Угол сближения φ с – это угол поворота толкателя, на которомтолкатель сближается с кулачком.бaРис. 16.4 Фазовые углы кулачка4 Рабочий угол φ р – это сумма фазовых углов φр  φ у  φд  φс . Угол ближнего стояния φб – это угол поворота толкателя, на которомтолкатель остается неподвижным в наиболее близком положении к кулачку.Угол давленияВажным параметром, влияющим на характер силового взаимодействиякулачка и толкателя, является угол давления.

Угол давления  – это уголмежду направлением силы F21 , действующей на толкатель со стороныкулачка, и вектором скорости точки толкателя vB , к которой приложена этасила (рис. 16.5). Без учета трения между кулачком и толкателем сила F21направлена по нормали n-n к поверхности кулачка, проведенной в точкекасания кулачка с толкателем.Несовпадение направления движущей силы F21с направлением скорости толкателя vB на фазеудалениявызываетнаправляющихперекоснеподвижноготолкателязвена0.вПерекостолкателя приводит к увеличению силы трения междутолкателем и стойкой.

Увеличение силы трениявызывает необходимость увеличения силы F21 , чтоприводитРис. 16.5 Угол давленияквозрастаниюдвижущегомомента,действующего на кулачок.Рассмотрим силовой расчет кулачкового механизма с поступательнодвижущимся толкателем. На рис. 16.6 приведена расчетная схема, на которойобозначены все, силы действующие на толкатель. Сила трения междукулачком и толкателем не учитывается.Уравнения равновесия толкателя имеют вид mC ( Fi )  -F21  k  sin   N2  l  0 ,15 mC (Fi )  -F21  (k  l )  sin   N1  l  0 ,2 Fiy F21  cos   Q  FТ1  FТ2  0 ,где FТ1  f  N1, FТ2  f  N2 – силы трения между толкателем и стойкой вточках C1 и C2 соответственно; f – коэффициент трения.Иззаписаннойсистемыполучаетсявыражение для определения F21 :F21 Q2kcos   f  sin   (1  )l.(16.3)Из полученного выражения можно сделатьследующие выводы:1)знаменательравеннулюпри1  кр  arctg .f(12kl)2) при увеличении угла давления  от 0 доРис.

16.6. Расчетная схемакр сила F21 увеличивается.3) при увеличении угла  до значения кр , при котором знаменательравен нулю, сила F21   . Это явление называется заклиниванием. Уголдавления, при котором наступает заклинивание, называется критическимуглом давления (или углом заклинивания) кр .При отрицательном значении знаменателя силу F21 нельзя определять извыражения (16.3). В этом случае толкатель будет неподвижным и,следовательно, силы трения не равны силам трения скольжения.Для обеспечения надежной работы кулачкового механизма необходимо,чтобы угол давления не превышал допустимое значение   .(16.4)6Вмеханизмахссиловымзамыканиемусловие(16.4)должновыполняться только на фазе удаления, а в механизмах с геометрическимзамыканием – на фазах удаления и сближения.Из опыта проектирования кулачковых механизмов рекомендуютсяследующие значения допустимого угла давления   : для механизмов с поступательно движущимся толкателем  30  350 ; для механизмов с вращающимся толкателем  40  450 .Определение угла давленияУгол давления в кулачковом механизме с поступательно движущимсятолкателем определяется из выраженияt g vqBr02e e  SB2,(16.5)где  – угол давления в точке контакта (рис.

16.7); vqB – аналог скороститолкателя; S B – перемещение толкателя; e–внеосность толкателя; r0 –начальный радиус кулачка.Знак "+" в числителе принимается в двух случаях: 1) толкательрасположен правее центра О вращения кулачка (правый эксцентриситет) икулачок вращается против часовой стрелки; 2) толкатель расположен левеецентра О вращения кулачка (левый эксцентриситет) и кулачок вращается почасовой стрелке. В других двух случаях выбирается знак "-".Доказательство.◄Рассмотрим кулачковый механизм с правым эксцентриситетом ивращением кулачка против часовой стрелки (см. рис. 16.7). Обозначим точкукасания кулачка и толкателя, принадлежащую кулачку 1, буквой A, а точкукасания, принадлежащую толкателю, – буквой B.7Рис.

16.7. Расчетная схема для определения угла давленияПо теореме о сложении скоростей при сложном движении точкиvBверт v A  vBA .OA||τ-τСтороны треугольников Aab и OAP взаимно перпендикулярны.Следовательно, эти треугольники подобны. Из подобия треугольников имеемvB LOP. Учитывая , что vA  ω1 LOA получимv A LOAvqB vB LOP .ω1(16.6)Угол давления  определим из треугольника PMAtg() vqB  eL eLMP.► OP22LMA LMB0  S Br0  e  S BОтрезок передаточной функции и его свойствоОтрезком передаточного отношения BD для произвольной точки BназываетсяотрезокдлинойBD  vqB  Vq ,8направлениекоторогоопределяется поворотом вектора скорости толкателя vB (или оси ординат S B )на 90 по направлению угловой скорости кулачка 1 (см.

рис. 16.7).Свойство отрезка передаточного отношения: угол между линией OD ,проведенной из центра вращения кулачка к концу отрезка передаточногоотношения, и линией DE параллельной скорости толкателя vB (или осиординат S B ) равен углу давления  в заданном положении. Это свойствопозволяет определять угол давленияв произвольном положениимеханизма.Доказательство.◄Если схема кулачкового механизма (см.

рис.16.7) построена вмасштабе μ l , то на основании формулы (16.6) отрезок OP = LOP  l  vqB  l .Проведем из точки O линию OD параллельную линии n-n, а из точки Bлинию перпендикулярную скорости толкателя vB . Стороны образовавшегосячетырехугольникаOPBDпопарнопараллельны.Следовательно,рассматриваемый четырехугольник является параллелограммом, а отрезокBD = OP = vqB  l .Линия DE параллельна скорости толкателя vB , а линия OD параллельналинии n-n.

Следовательно, угол ODE  PBM   .►9.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций