VIII. Проектування кулачкових механізмів

Завданням проектування кулачкових механізмів є визначення розмірів механізму і профілю кулачка за заданим аналогом лінійного або кутового прискорення вихідної ланки.

Спроектовані кулачкові механізми повинні також відповідати таким вимогам.

1. Кут тиску повинен лежати в межах, при яких ККД достатньо високий. Практикою встановлено такі його максимальні значення:

- для штовхачів, що рухаються поступально -

- для коромислових -

2. Не повинно бути самопересічення профілю кулачка.

Фазові кути

Для проектування пропонується одна з трьох схем найпростіших плоских кулачкових механізмів (рисунок 8.1).

Рисунок 8.1

Такі кулачкові механізми мають цикл по куту повороту

який ділиться на такі фазові кути:

- фазовий кут віддалення штовхача від центра кулачка;

- фазовий кут далекого вистою (верхньої зупинки) штовхача;

- фазовий кут повернення штовхача в первинне положення;

- фазовий кут ближнього вистою (нижньої зупинки) штовхача.

Закон руху веденої ланки

При проектуванні кулачкового механізму під законом руху розуміють закон переміщення вихідної ланки залежно від кута повороту кулачка. Закони руху повинні відповідати таким вимогам:

1. Аналоги прискорень штовхача не повинні мати різких змін – це викликає “м’які удари”.

2. Аналоги швидкостей також не повинні змінюватись раптово – це викликає “жорсткі удари”.

3. Закони повинні відповідати технологічним вимогам.

В завданні на проектування задається закон аналога прискорень в графічному вигляді для кожної фази руху. Задані закони враховують досвід проектування аналогічних механізмів.

Вихідні дані для проектування

Для схем (рисунок 8.1 а, б):

максимальне переміщення штовхача;

е - ексцентриситет;

, , - фазові кути.

Для схеми (рисунок 8.1 в):

максимальний кут повороту коромисла;

довжина коромисла;

, , - фазові кути.

8.4 Визначення закону руху штовхача

8.4.1Будується графік аналога кутового або лінійного прискорення. По осі j масштаб визначається за формулою де L – довжина абсцис, яка відповідає цикловому куту

За заданими фазовими кутами визначаються довжини відрізків осі абсцис, які відповідають фазовим кутам:

відрізок, який відповідає j_БВ, не відкладається.

По осі ординат будується в довільному масштабі конфігурація заданого закону зміщення аналога кутового або лінійного прискорення (рисунок 8.2 а).

Графіки аналогів прискорення, швидкості та переміщення штовхача:

Рисунок 8.2

Кожний фазовий кут по осі j ділиться на 6…8 рівних частин. Точки ділення нумеруються. Під цим графіком проводяться координатні осі графіків і .Ділення фазових кутів повинне відповідати точкам ділення графіка Графік аналога прискорень двічі інтегрується. В загальному випадку ординати графіка в фазах віддалення і повернення будуть різними, якщо не підбирати площини вихідного графіка, що є кропіткою роботою в випадку, коли закони в цих фазах різні, а також різні кути j_В i j_П .Доцільно оперувати різними масштабами в фазах віддалення і повернення, які визначаються формулами:

де Н₁, Н₂ – полюсні відстані при графічному інтегруванні;

масштаби графіків аналогів прискорення, швидкості і переміщення на фазі віддалення;

масштаби на фазі повернення;

h_m – задане переміщення штовхача, м;

h_mВ , h_mП – максимальні переміщення на графіку;

Частіше за все обидва масштаби зводяться до одного масштабу ml₁ при побудові графіка S – S^/ (y - S^/). Це робиться графічно, методом пропорційного ділення.

Для кулачкового механізму з коромислом переміщення в наведених масштабах замінюється кутом повороту коромисла y_m.