Динамічний аналіз кулачкового механізму з возвратно-поступальною що рухається штовхальником

Мал. 4.4

Слід зазначити, що чим нижче усередині заштрихованого рогу CO₁^H розташувати центр обертання кулачка O₁

Слід зазначити, що чим нижче усередині заштрихованого рогу розташувати центр обертання кулачка , тим меншим буде максимальний ріг тиску _max і тем краще будуть умови роботи механізму. Проте, одночасно з поліпшенням умов роботи механізму буде збільшуватися максимальний радіус r₀ кулачка й отже будуть рости його розміри.

б) Кулачковий механізм із хитним коромислом (мал.4.1в)

Як було сказано раніше, при динамічному синтезі такого кулачкового механізму крім визначення мінімального радіуса кулачка r_0mіn визначають відстань O₁O₂ між центрами обертання кулачка O₁ і лаштунки O₂. Порядок рішення цих задач такий:

- з довільної точки (центру обертання лаштунків) O₂ проводять дугу, радіусом SR (мал.4.5)

  = (4.15 )

де - довжина коромисла, м;

_s - довільно обраний масштабний коефіцієнт переміщення; SR - на дузі відзначають точку C₀ - початкове положення центру ролика штовхача (коромисла). Від точки C₀ по дузі SR з масштабним коефіцієнтом _s відкладають розмір ходу центру ролика C₀C₆ =  _max . Можна також від початкового положення відкласти ріг каченя _max коромисла;

- шлях центру ролика C₀C₆ розмічають відповідно до побудованого раніше діаграмою переміщення () . Для цього на прямої O₂C₀ відкладають відрізок O₂К₀ = (1,5 2,0) O₂C₀ , до якого в точці К₆ відновлюють перпендикуляр і відзначають на ньому точку К₀ перетинання його з продовження прямої O₂С₆ . На перпендикулярі К₀К₆ відкладають відрізки К₀К₁, К₀К₂,….К₀К_і… К₀К₁₃, що відповідають тангенсам рогів каченя коромисла й обумовлені по діаграмі () на мал.4.3в

К₀К_і = К₀ O₂tg_і (4.16 )

де _і = y_і _ - ріг повороту коромисла для і -го положення кулачка. Промені O₂К_1, O₂К₂, …, O₂К_і,…, O₂К₁₃ являють собою миттєві положення коромисла при його переміщенні по заданому законі прямування, а точки С_1, С₂,…, С_і,…, С₁₃ перетинання цих променів з інший С₀С₆ визначають відповідні положення центру ролика;

- на променях O₂ С₁, O₂ С₂, …, O₂С₁₃ від точки С_1, С₂,… ,С_і, …, С₁₃ відкладають відрізки С₁L_і, розміри яких відшукують по формулі

С₁L_і =  , (4.17 )

де і - номер положення кулачка; - аналог кутової швидкості коромисла; - довжина коромисла; _s - масштабний коефіцієнт довжини (переміщення). Відрізки C_іL_і відкладають на проміжних положеннях коромисла на фазі підйому (видалення) коромисла (від центру його обертання O₂ , якщо кулачок і коромисло обертаються в протилежних напрямках і до центру O₂ , якщо вони обертаються в одну сторону);

Динамічний аналіз кулачкового механізму з хитним коромислом

Мал. 4.5

- через крайні точки L₁, L₂,…, L_і,…, L₁₃ проводять прямі під мінімально припустимим рогом передачі прямування = 90^o - до даних відрізків. Будують що обгинає криву MDN, що визначає область центру кулачка. З достатньою точністю можна вважати що ця область розташовується між прямими, що мають щонайнижчу точку перетинання D (заштрихована область на мал.4.5). Обране в цій області положення центру O₁ обертання кулачка визначає шуканий початковий радіус r_o = O₁C₀  _s і відстань L_12 між центрами обертання кулачка і коромисла.

L_12 =O₁O₂  _s (4.18)

Довжина мінімального радіуса кулачка визначається відрізком DC_o . При цьому відстань L між центрами обертання кулачка і коромисла буде дорівн

L = LO₂  _s (4.19)

4.5. Кінематичний аналіз кулачкового механізму

Проектування профілю кулачка при заданих вихідних даних здійснюють методом обертання механізму. За допомогою цього методу розглядають прямування штовхача (коромисла) навколо умовно загальмованого кулачка.

а) Кулачковий механізм із штовхачем, що зворотно-поступально рухається, (мал.4.1 а)

Для проектування профілю кулачка необхідно знати закон прямування штовхача S() у виді діаграми (мал.4.6 а), мінімальний радіус кулачка r₀, ексцентриситет штовхача е.

Порядок проектування (мал.4.6 б):

- через довільну точку A₀ проводять вертикаль A₀F - траєкторію штовхача, на котрої нижче точки A₀ вибирають точку B₀ - центр ролика штовхача;

- зліва від прямої A₀F на відстані = , обумовленій ексцентриситетом e , проводять пряму OE//A₀F. На цієї прямої з центру B₀ дугою радіуса B₀O=r₀= роблять зарубку.

Точка О є центром обертання кулачка:

- із центру О радіусами   і OB₀ проводять дві окружності. При переміщенні (обертанні) штовхача навколо кулачка вісь його прямування завжди спрямована по дотичної до окружності радіуса  ;

- окружність радіуса   від точки C₀ торкання її з вертикаллю A₀F поділяють (у межах робочого рогу профілю _p , відліченого проти годинної стрілки) на частині через 10^o ( ₁ = ₂ = … = 10⁰);

- у точках C₁, C₂, C₃, ... кінців цих ділянок проводять дотичні до окружності, що визначають положення осі штовхача для кожного рогу повороту  зверненого механізму;

- від точок B₁^, B₂^, B₃^, ... перетинання цих дотичних з окружністю радіуса OB₀ відкладають відрізки S₁, S₂, S₃ , .... узяті з діаграми переміщень кулачка (мал.4.6 б). Одержують точки B₁, B₂, B₃, ... центрового профілю, що з'єднують за допомогою лекала плавної кривої;

- визначають радіус ролика r_p (0,4 0,5)r₀ і будують профіль кулачка еквидистантно кривої центрового профілю на відстані

r_p =

б) Кулачковий механізм із хитним коромислом (мал.4.1 в)

Для проектування профілю кулачка необхідно знати закон прямування коромисла () у виді діаграми (мал.4.7 а), мінімальний радіус кулачка r_o, довжину коромисла і міжосьове відстань L₀₁₀₂ .

Порядок проектування (мал.4.7 б):

- із довільно розташованої точки O₁ (вісь кулачка) проводять дві окружності: А - радіусом r_o= і С - радіусом O₁O₂;

- дугою SR радіуса  = з центру обертання коромисла довільно прийнятого на окружності С, роблять зарубку на окружності А. Отримана точка B_o визначає саме близьке положення коромисла до центру кулачка. Розмічають дугу SR - траєкторію прямування центру ролика - відповідно до діаграми прямування (мал.4.7 а) на ділянці B_oB₅ (див.п.4.4);

- від прямої O₁O₂ в напрямку обертання кулачка послідовно відкладають задані фазові роги _, _, _;

- розбивають роги _ і _ променями на роги, що відповідають положенням кулачка (діаграма мал. 4.7 а), і на окружності С одержують точки B₁^, B₂, ... ;

із точок B₁, B₂ , … проводять дуги радіусами  = , засікають їх у точках B₁^, B₂, ... дугами радіусів O₁B₁ , O₁B₂ , …... , проведеними з центру обертання кулачка O₁;

- з'єднують за допомогою лекала і циркуля плавної кривої точки B₁^, B₂, ... і одержують теоретичний профіль кулачка;

- визначають радіус ролика r_p< (0,4 0,5)r₀ ;

- із точок B₁^, B₂^, ….. проводять окружність радіусом  r_p = ;

• будують що обгинає отриманих окружностей, що є практичним профілем кулачка.