Синтез кулачковых механизмов

Синтез кулачковых механизмов

Кулачковые механизмы воспроизводят наиболее широкий класс законов движения. Цикл движения выходного звена кулачкового механизма разделяется обычно на четыре фазы: подъём, верхний выстой, опускание, нижний выстой. Углы поворота кулачка, характеризующие продолжительность каждой фазы, определяются условиями технологического процесса и условиями согласованной работы отдельных механизмов одной и той же машины. Законы движения выходного звена механизма на фазах его подъёма и опускания задаются или выбираются по кинематическим и динамическим условиям.

Основное условие синтеза кулачкового механизма состоит в определении профиля кулачка (сечения поверхности кулачка плоскостью, перпендикулярной оси вращения), обеспечивающего выполнение заданного закона движения. Искомый профиль кулачка вычисляется по точкам. Для вывода формул, по которым вычисляются координаты профиля кулачка, применяется метод обращения движения. Для контроля вычислений и для предварительного определения формы кулачка используют графическое построение профиля. Основные размеры (начальный радиус, смещение, межосевое расстояние и др.) кулачковых механизмов определяются графически из условий ограничения углов давления или условия выпуклости кулачка (для механизма с тарельчатым толкателем). К основным размерам кулачковых механизмов некоторых схем относится радиус ролика, которым снабжено выходное звено. Величина радиуса ролика выбирается по условиям отсутствия заострения конструктивного профиля кулачка и ограничения контактных напряжений.

Определение скоростей и ускорений в кулачковом механизме может быть выполнено на основе общих формул кинематики, но для удобства вычислений производится замена его механизмом, включающего одноподвижные кинематические пары и обеспечивающего такие же соотношения между скоростями и ускорениями отдельных звеньев.

Для того чтобы отсутствовало скольжение ролика по поверхности кулачка, необходимо выполнение некоторого условия, связывающего коэффициенты трения ролика по кулачку и цапфы ролика в подшипнике, радиус цапфы ролика, момент инерции ролика и его угловое ускорение, величину нормальной реакции кулачка.

В кулачковых механизмах на участках подъёма и опускания обычно заданы только полное перемещение выходного звена и время его перемещения на эту величину. При выборе закона движения могут учитываться различные дополнительные условия.

Все законы движения, удовлетворяющие одним и тем же граничным условиям, сравнивают по многим безразмерным коэффициентам, выражающим кинематическую или динамическую характеристику. При больших нагрузках и высоких скоростях движения звеньев механизма имеют деформации, существенно влияющие на кинематические и динамические характеристики механизма. При синтезе быстроходных кулачковых механизмов профиль кулачка должен определяться с учётом упругости звеньев.

Существуют два направления развития теории кулачковых механизмов:

выбор законов движения выходных звеньев, обеспечивающих минимальную величину динамических нагрузок в широком диапазоне изменения скоростей движения;

повышение износостойкости профиля кулачка за счёт такого выбора профиля кулачка и основных размеров механизма, при котором уменьшаются контактные напряжения.

Источник:

УДК 621.01

И. А. Жгурова. Теория механизмов и машин: Учебное пособие. – 3-е издание, перераб. и доп. – Тюмень, ТИУ, 2017. - 165 с.

Пособие представляет собой краткий курс лекций по теории механизмов и машин и содержит разделы: «Структурный анализ и классификация механизмов», «Кинематический анализ механизмов», «Динамический анализ механизмов», «Общие методы синтеза механизмов», «Основы теории машин». Теоретические основы курса сопровождаются практическими заданиями.

Третье издание (1-е издание 2004 г.) переработано и дополнено новыми материалами в соответствии с действующими стандартами. Приведён краткий обзор основных понятий по перечисленным темам и терминология дисциплины. Дана Рабочая программа дисциплины и основные требования к знаниям и умениям учащихся. Предназначено для обучающихся СПО по специальности среднего профессионального образования базовой подготовки 15. 02. 08 Технология машиностроения

Пособие может быть полезным для преподавателей СПО, изучающих теорию механизмов и машин, а так же для студентов высших учебных заведений в качестве практических упражнений.

2