Петрова__МУ_к_КП_синтез_кулачкового_мех
.pdf- 21 -
кулачкового механизма с силовым замыканием исходят из выполнения условия
доп только для фазы подъёма.
Вкулачковом механизме с плоским толкателем угол давления во всех положениях остаётся постоянным. В частном случае, когда плоскость тарелки толкателя перпендикулярна к оси его движения, 0 , так как линия действия силы со стороны кулачка на толкатель (без учета трения) параллельна скорости толкателя. Ограничивающим условием, положенным в основу определения начального радиуса кулачка с плоским толкателем, является условие выпуклости профиля кулачка, так как только выпуклый профиль может последовательно соприкасаться всеми своими точками с плоскостью.
а) Дисковый кулачок с качающимся роликовым толкателем (рис. 1.а, б).
При определения основных размеров r0,lOO ' кулачкового механизма с дисковым кулачком и качающимся роликовым толкателем при кинематическом замыкании высшей пары (рис.1а) находим из условия, чтобы угол давления ни
в одном из положений механизма не превышал доп 45 .
Решение задачи проводим графически с помощью вспомогательной
диаграммы |
[ SA2, SA2 ] зависимости аналога скорости точки A толкателя от |
|||
ее перемещения. |
|
|
||
Для построения диаграммы из произвольной точки O проводим дугу |
||||
радиуса l |
|
в масштабе |
(рис.5). На этой дуге отмечаем точку A - |
|
O'A |
|
|
0 |
|
начальное |
положение центра |
ролика толкателя. От точки |
A0 , пользуясь |
|
малыми растворами циркуля, переносим на дугу деления отрезка |
y , размечая |
траекторию центра ролика при его подъеме и опускании. Из полученных точек A1 ( A1' ), A2 ( A2' ), A3 ( A3' )...A12 ( A12' ) через точку O' проводим лучи, которые определяют положения толкателя, соответствующие выбранным
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 22 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
углам поворота |
кулачка. |
На |
лучах O' A1,O' A2 |
|
и т.д. откладываем |
||||||||||||||
повернутые |
|
на |
90° |
|
по вращению |
кулачка |
отрезки |
A D |
и |
A D |
, |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i i |
|
i' i ' |
|
изображающие в масштабе |
аналоги скорости |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
Ï |
|
|
|
|
|
|
S |
Î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Ai Di |
SA |
|
ì ì |
|
Ai Di |
A |
ì ì , |
|
|
|
|||||||||
|
2 i |
|
|
|
|
2 i |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
, |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Ï |
|
|
|
|
Î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
- аналоги скорости точки A толкателя |
|
|
|
|||||||||||
где SA2 i |
|
|
SA2 i |
|
|
|
|||||||||||||
в рассматриваемых положениях механизма соответственно на углах Ï и o , |
|||||||||||||||||||
определяемые по графику [ S |
, |
] как |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
A2 |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ï |
|
|
Ï |
S , |
м |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
SA |
|
yS |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
2i |
|
|
|
|
|
|
A 2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
î |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
î |
|
S |
ì . |
|
|
|
|
|
|
|||||||
SA |
|
yS |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
2 i |
|
|
|
|
|
À 2i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При построении диаграммы [ SA2, SA2 ] для фазы подъема на рис.5 |
|||||||||||||||||||
полагаем, что кулачок вращается против часовой стрелки. |
|
|
|
|
|||||||||||||||
Через конец каждого из отрезков Ai Di , Ai ' Di ' |
проводим |
лучи под |
углом (90° - доп ) к соответствующему положению толкателя. Каждая пара лучей ограничивает область возможного расположения центров вращения кулачка, удовлетворяющих условию доп только для своего положения механизма. Чтобы угол давления , ни в одном положении механизма не превышал доп , необходимо центр вращения кулачка расположить в заштрихованной зоне, которая является общей для всех положений механизма,
т.е. является искомым геометрическим местом возможного расположения центра вращения. Она ограничена о одной стороны ломаной линией
- 23 -
D4'O1F , с другой стороны ломаной D6O1BC . Выбранное в допустимой зоне положение центра вращения кулачка определяет не только искомый начальный радиус центрового профиля кулачка, но и расстояние между центрами вращения кулачка и толкателя. Кулачковый механизм наименьших габаритов получим, если за центр вращения кулачка возьмем точку этом начальный радиус центрового профиля кулачка и межосевое расстояние определяются как
- 24 -
90Е- доп
D
6
D 8
D
7
D |
D |
D |
|
A |
|
A |
|
|
1 |
|
|||||
0 |
1 |
|
|||||
|
1 |
1 |
|
|
|
||
9 |
|
|
2 |
1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
2' |
D |
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
9 A |
|
1' |
|||
|
|
A |
|
|
9' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
90Е- доп 8 |
A8' |
|
|
A7 A7'
A6 A6'
A |
A ' |
5 |
|
5 |
|
D 10'
|
l |
|
|
|
O |
|
|
|
' |
|
|
|
A |
|
|
D |
|
|
|
9' |
D |
|
|
|
|
|
|
|
8' |
D |
|
|
|
|
|
|
|
7' |
|
|
|
D |
O' |
|
|
6' |
|
|
D' |
|
|
|
5 |
|
|
D' |
|
|
|
|
4 |
|
|
D
5
D4
9 |
|
0 |
|
|
Е |
D3 |
|
D2 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
F
A |
A ' |
|
D' |
||
|
4 |
|
|||
|
|
|
3 |
||
4 |
|
|
|
||
A3 |
D2 |
||||
|
|||||
A |
|
' |
' |
||
|
|
|
|||
3 |
A2D1 |
||||
A2 |
' |
' |
|||
|
|
||||
D1 |
|
|
A0 |
|
|
|
|
|
|
O1B
|
R |
O |
0 |
|
C
2max
РРисис.5.5
|
- 25 - |
|
Rî min O1Aî ì ; |
lO1O O1O |
ì . |
Если полученная величина RO min ,найденная по вершине заштрихованной области O1 , недостаточна для установки кулачка на вал, то точка O - центр вращения кулачка - может быть выбрана внутри заштрихованной области, как это сделано на рис. 5. Тогда
R OA |
ì ; l |
|
|
|
ì . |
|
|
|
OO |
|
|||||
î |
î |
|
|
|
|
|
|
OO |
|
|
|
|
|||
Начальный радиус рабочего профиля |
|
|
|
|
|||
|
|
rO RO rP . |
|
|
|
||
При выборе центра вращения кулачка в точке |
O во всех положениях |
||||||
проектируемого механизма углы давления будут меньше |
. Это можно |
||||||
|
|
|
|
|
|
доп |
|
проверить, соединив любую точку Di |
с точкой O . Прямая ODi |
составляет с |
перпендикуляром к Ai Di угол давления i .На рис.5 показано определение угла давления в четвертом положении 4 .
Из рис.5 видно, что через точки Di , Di достаточно про водить лучи под углом ( 90 доп) только в тех положениях коромысла, где аналоги скорости близки к максимальным значениям.
При силовом замыкании (рис.1б), когда условие доп должно
выполняться при подъеме толкателя, диаграмма зависимости аналога скорости
точки A |
|
, S A ] строится только для фазы |
толкателя от ее перемещения [ S A |
||
|
2 |
2 |
подъема. На рис.6 показано определение области возможного расположения центра вращения кулачка при силовом замыкании высшей пары. Эта область ограничена с одной стороны лучом I-I, проведенным через точку AO , с другой стороны ломаной D5O1BCF . Как и в предыдущем случае, кулачковый
- 26 -
механизм наименьших габаритов получим, если за центр вращения кулачка
возьмем точку O1 . Тогда
9 0
-
д
о п
D7
D6
D5
|
D |
|
4 |
9 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- 27 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
A |
|
|
|
|
|
|
D |
10 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
9 |
|
|
12 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
A9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A6 |
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
д |
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
0 |
- |
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
D |
|
|
|
A2 |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
3 |
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
||||
|
|
|
|
|
0 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
O1 |
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
0 |
|
|
|
|
R |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
O |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F
Рис.6
l O' A
O'
- 28 -
Rî min O1Aî |
ì ; lO O O1O |
ì . |
|||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
При выборе центра вращения кулачка в точке O получим соответственно |
|||||||
R OA ì |
; l |
|
|
|
ì , |
|
|
OO |
|
||||||
O |
O |
OO |
|
|
|
|
rO RO rP .
б) Дисковый кулачок с поступательно движущимся роликовым толкателем
(рис. 1. в, г).
При определении основных размеров rO , e кулачкового механизма с дисковым кулачком и поступательно движущимся роликовым толкателем при кинематическом замыкании (рис.1в) высшей пары исходим из условия, чтобы угол давления ни в одном из положений механизма не превышал доп 30 .
При графическом решении этой задачи используем график зависимости
величины аналога скорости толкателя S |
|
от его перемещения S2 |
2 |
|
|
|
|
|
оси |
ординат графика |
|
|
|
(S2 ) |
откладываем |
||
S2 |
S2 (S2 ) . По |
|
S2 |
S2 |
|||||||||
перемещение |
точки |
|
A |
толкателя |
в масштабе |
(отрезок y с |
|||||||
соответствующей разметкой), по оси абсцисс – отрезки Ai Di , |
изображающие |
||||||||||||
также в масштабе |
аналоги скорости |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ai Di |
|
S2i |
ì ì , где S |
y |
|
|
|
ì |
. |
|
||
|
|
S |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
2i |
|
S2i |
|
|
|
|
Для определения направления, в котором надо откладывать отрезки Ai Di
от точек Ai при подъёме и опускании толкателя, следует аналог скорости в
соответствующем положении повернуть на 90° по вращению кулачка. На рис.7
предполагается, что кулачок вращается против часовой стрелки.
- 29 -
Через концы каждого из отрезков Ai Di проводим пару лучей под углом
90 доп к Ai Di (на рис.7 показано для девятого положения). Каждая пара лучей ограничивает геометрическое место центров вращения кулачка,
удовлетворяющих условию доп только для своего положения механизма.
Чтобы угол давления ни в одном положении механизма не превышал доп
|
|
|
|
- 30 - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
||||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
д |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
D |
|
А12' |
D |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 |
|
|
|
D |
|
|
|
|
|
|
|
D10 |
|
|
11' |
|
|
|
|
|
||
1 |
D9 |
|
|
А10 |
А |
|
|
10' |
D9' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
А9 |
10' |
|
|
|
D |
2 |
|||
|
D |
|
|
А |
|
|
|
|
|
|
||
|
8 |
|
|
|
9' |
|
|
|
|
|
8' |
|
D7 |
|
|
|
А |
А8' |
|
|
|
|
|
|
D7' |
|
|
|
8 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
А7 |
А |
|
|
|
|
|
|
||
|
90 - |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
доп |
А6 |
А7' |
|
|
|
|
D6' |
|
|||
|
D6 |
|
|
|
6' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
А5 |
А5' |
|
|
|
|
|
|
|
|
90 - D5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
А4 |
А4' |
|
|
|
D4' |
|
D5' |
|||
доп |
D4 |
D |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
А |
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
А3 |
А3' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D2 |
|
2 |
2' |
|
|
|
D3' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
D2' |
|
|
|
||
9 |
|
D1 |
|
А0 |
D1' |
|
|
|
|
|
||
0 |
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
e4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
4 |
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3' |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
О |
|
e1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
e |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 7 |
|
|
|
|
|
|
|