Синтез кулачковых механизмов

4   СИНТЕЗ КУЛАЧКОВЫХ МЕХАНИЗМОВ

4.1 Исходные данные для пректирования кулачковых

      механизмов

кинематическая схема и некоторые геометрические и кинематические параметры (таблицы 4.1 - 4.4);

фазовые углы поворота кулачка (таблица 4.5);

закон движения толкателя.

Закон движения толкателя - это периодическая зависимость вида  для механизмов по схемам а и в, или  - для механизмов по схемам б и г; здесь s и - линейное (или соответственно угловое) перемещение толкателя из нижнего крайнего положения в текущее,  - угол поворота кулачка за время этого перемещения.

Как правило, законы движения толкателя задают не в виде функций  или , а в виде зависимостей аналогов ускорений толкателя по углу поворота кулачка, т.е.

;             ;

на разных фазах движения эти законы могут быть разными.

Предлагаемые виды законов изменения модуля  или  представлены в таблице 4.6 (под параметром Ф следует понимать любой
из фазовых углов). 

Для каждого конкретного варианта исходных данных консультант задает закон движения толкателя в виде последовательности из четырех цифр - номеров ячеек таблицы 4.6. 



Пример:  для механизма с коромысловым толкателем схемы б или г обозначение закона движения 1365 показывает, что модуль аналога углового ускорения толкателя  изменяется в течение цикла движения механизма следующим образом:

1 - при ускоренном подъеме -  = const;

3 - при замедленном подъеме   линейно убывает;

6 - при ускоренном опускании  изменяется по закону полуволны синусоиды;

5 - при замедленном опускании  убывает по закону косинуса.

По перечисленным данным необходимо спроектировать кулачковый механизм, обеспечивающий движение толкателя по заданному закону.



4.2 Содержание задания



4.2.1 Рассчитать параметры диаграмм движения толкателя, вывести (если это необходимо для построения диаграмм) их уравнения и вычертить диаграммы.

4.2.2 Выбрать параметры, необходимые для получения механизма наименьших размеров (линейные pазмеpы, выбираемые проектировщиком,  окpуглить до кратных 5 мм).

4.2.3  Вычертить теоретический (для механизмов с роликовыми толкателями) и действительный профили кулачка.

4.2.4  Вычертить диаграмму углов давления для механизма с роликовым толкателем или диаграмму радиусов кривизны профиля кулачка для механизма с плоским толкателем.

Примечание. В задании по этому разделу исходные данные шифруются в виде в - 3 - 08 - 2163, что означает:

в

- обозначение схемы механизма; 

3

- вариант исходных данных  (таблицы 4.1-4.4);

08

- сочетание фазовых углов (таблица 4.5);

2163

- обозначение закона движения (номера ячеек таблицы 4.6).



Таблица 4.1– Механизм с движущимся поступательно роликовым толкателем



Схема а

При построении профиля кулачка должны быть приняты во внимание заданные в таблице направление угловой скорости , а также величина и направление эксцентриситета e; если величина e не задана, проектировщик согласовывает ее выбор с выбором значения теоретического минимального радиуса  так, чтобы получить кулачок  наименьших размеров.

Примечание: на схеме показаны положительные направления угловой скорости кулачка  и эксцентриситета e.









Продолжение таблицы 4.1

Наименование

Варианты исходных данных

параметра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ход толкателя  H, мм

40

42

45

47

50

40

42

45

47

50

Эксцентриситет  e, мм

10

-8

-

0

-

0

8

-

-10

-8

Направление вращения кулачка

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

Наибольшие  

при подъеме    

30

35

30

35

30

35

30

35

30

35

углы давления, градусы

при опускании 

40

45

40

45

40

45

40

45

40

45





Таблица 4.2 – Механизм с коромысловым роликовым толкателем 



Схема б

При построении профиля кулачка считать заданным направление угловой скорости
кулачка  .

Из двух величин a и L одна задана,
а другая определяется (наряду с теоретическим минимальным радиусом ) из условия минимизации размеров механизма.

Примечание: на схеме показано положительное направления угловой скорости кулачка. 

Наименование

Варианты исходных данных

параметра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ход толкателя  , градусы

28

32

36

28

32

36

28

32

36

30

Длина коромысла  L, мм

-

130

125

120

-

-

130

125

120

-

Межосевое расстояние  a, мм

150

-

-

-

140

140

-

-

-

150

Направление вращения кулачка

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

Наибольшие  

при подъеме   

30

35

30

35

30

35

30

35

30

35

углы давления, градусы

при опускании 

40

45

40

45

40

45

40

45

40

45







Таблица 4.3 – Механизм с движущимся поступательно  плоским толкателем  



Схема в

При построении профиля кулачка учесть  направление и величину эксцентриситета e, угла передачи , а также направление угловой скорости ; если значение e не задано, его нужно подобрать так, чтобы точка P крепления тарелки к штоку располагалась примерно посередине ее рабочей длины.

Примечание: на схеме показаны положительные направления угловой скорости кулачка  и эксцентриситета e. 

Наименование

Варианты исходных данных

параметра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ход толкателя  H, мм

40

42

45

47

50

40

42

45

47

50

Эксцентриситет e, мм 

10

- 8

-

0

-

8

-10

0

-

-

Угол передачи , градусы

90

90

90

90

90

90

70

110

110

70

Направление вращения кулачка

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

Таблица 4.4 – Механизм с коромысловым плоским толкателем  



Схема г

При построении профиля кулачка учесть направление и величину эксцентриситета e, а также направление угловой скорости .

Примечание: на схеме показаны положительные направления угловой скорости кулачка  и эксцентриситета e.

Наименование

Варианты исходных данных

параметра

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Ход толкателя  , градусы

20

32

25

30

18

28

22

25

20

28

Межосевое расстояние  a, мм

150

-

-

-

140

140

-

-

-

150

Эксцентриситет e, мм 

10

- 8

-

0

-

8

-10

0

-

-

Направление вращения кулачка

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-



Таблица 4.5 – Фазовые   углы   поворота   кулачка

№№ вариантов















1

2

3

4

5

6

7

8

01

80

30

60

30

70

20

50

02

60

30

80

30

60

20

50

03

80

30

80

30

40

20

50

04

80

20

70

20

70

30

50

05

70

20

80

20

50

30

70

06

80

20

80

20

55

20

65

07

90

30

50

30

65

20

55

08

50

30

90

30

50

30

60

09

90

30

90

30

40

15

45

10

90

20

50

20

65

15

50

11

50

20

90

20

70

20

50

12

90

20

90

20

60

20

40

13

80

0

60

20

40

20

60

14

60

0

80

30

45

20

55

15

80

0

80

40

50

20

60

16

80

0

70

20

60

20

50

17

70

0

80

30

60

0

60

18

80

0

80

40

70

0

50

19

90

0

50

20

50

0

70

20

50

0

90

30

65

0

55

21

90

0

90

40

55

0

65

22

90

0

50

20

50

30

50

23

50

0

90

30

50

20

50

24

90

0

90

40

50

0

50

25

80

30

60

20

50

20

70



Примечание: в таблице указаны углы поворота кулачка:

 - за время ускоренного подъема толкателя;

 - за время равномерного подъема;

 - за время замедленного подъема;

 - за время верхнего выстоя толкателя;

 - за время ускоренного опускания толкателя;

 - за время равномерного опускания;

 - за время замедленного опускания.





Таблица 4.6 –  Законы изменения модуля аналога ускорения  (или  аналога углового ускорения )



1 - Модуль ускорения постоянен



2 - Модуль ускорения линейно возрастает



3 - Модуль ускорения линейно убывает



4 - Модуль ускорения  возрастает по закону синуса



5 - Модуль ускорения  убывает по закону косинуса



6 - Модуль ускорения изменяется по закону полуволны синусоиды

Примечание: под параметром Ф следует понимать любой из фазовых углов, приведенных в таблице 4.5