5.Анализ и синтез кулачкового механизма.
5.1.Объем и содержание задания:
I. По заданному закону движения (кинематическому графику) толкателя
или колебателя построить все шесть кинематических графиков.
II. Определить масштабные коэффициенты по осям координат всех
кинематических графиков.
III. Построить график изменения приведенной скорости (или приведенного ускорения) ведомого звена и определить минимальный радиус центрового профиля кулачка (или минимальный радиус действительного профиля кулачка при плоском толкателе).
IV. Построить график кулачка.
V. Построить кинематическую схему кулачкового механизма.
VI. Определить максимальную линейную скорость и ускорение толкателя или конца колебателя.
5.2.Общие сведения.
Перед тем, как приступить к выполнению названного листа курсового проекта, студент должен изучить настоящие методические указания и соответствующие разделы курса ТИМ, изложенные в §§ 1, 2, 3, 6, 8, 9, 10 и II главы 6 «Кинематические графики» и в §§ 1, 2, 4, 5 главы 8 «Кулачковые механизмы» А.А. Машков «Теория механизмов и машин». Изд. «Высшая школа», Минск, 1971 г.
Задачей кинематического анализа кулачкового механизма является определение закона движения ведомого звена (толкателя или колебателя) по веденному закону движения кулачка.
При кинематическом анализе должна быть известна кинематическая схема кулачкового механизма со своими размерами и закон движения кулачка.
Задача синтеза кулачкового механизма заключается в построении профиля кулачка по заданным законам движения толкателя (колебателя) и кулачка.
Исходными данными при синтезе являются:
1. Кинематическая схема кулачкового механизма с основными размерами (минимальный радиус, рабочий угол, величина перемещения толкателя или колебателя).
2. Закон движения кулачка. ( ω или п)
3. Закон движения толкателя или колебателя. (график)
4. Величина дезаксиала при дезаксиальной схеме кулачкового механизма.
5. Длина колебателя и расстояние между осями вращения кулачка и колебателя, если кулачок работает по колебателю.
Эти основные размеры определяется из кинематических, динамических и конструктивных условий.
Кинематический синтез кулачковых механизмов заключается в том, что механизм должен воспроизводить заданный закон движения. При динамическом синтезе ставится задача получить механизм наименьших размеров при отсутствии заклинивания механизма.
При
анализе и синтезе кулачковых механизмов
применяют метод обращенного движения.
Этот метод заключается в том, что всему
механизму в целом сообщают вращательное
движение вокруг оси кулачка с угловой
скоростью равной угловой скорости
кулачка, но в противоположном направлении,
в таком обращенном движении кулачок
считается неподвижным, а стойка вместе
с ведомым звеном (толкателей или
колебателей) придет во вращательное
движение вокруг оси вращения кулачка
с угловой скоростью минус ω. При таком
обращенном движении перемещение
толкателя или колебателя будет такое,
как и в истинном движении при неподвижной
стойке, (см. рис.1). Перемещение ведомого
звена Si
в каждой из заданных моментов времени
представляет собой расстояние от
окружности, радиуса
или R,
до соответствующей точки на профиле
кулачка, (см. рис.1). В кулачковых механизмах
с плоским толкателем Si
- есть расстояние от окружности
минимального радиуса действительного
профиля кулачка до профиля кулачка,
(см. рис.1.в). Для кулачковых механизмов
с роликовым толкателем иди колебателем
перемещение Si
- есть расстояние от окружности
минимального радиуса
центрового
профиля кулачка, до центрового профиля
кулачка (см. рис.1,а,б,г).
Центровым профилем кулачка называется траектория центра ролика при движении его относительного кулачка.
Кинематический анализ кулачковых механизмов с возвратно-поступательным (вращательным) движением ведомых звеньев удобнее всего производить методом кинематических графиков.
Движение тела характеризует четыре кинематических параметра: перемещение (путь), скорость, ускорение и время. Кинематическим графиком называется графическое изображение функциональной зависимости между двумя какими-либо кинематическими параметрами.
Функциональных зависимостей между кинематическими параметрами может быть шесть, следовательно, и число всех кинематических графиков равно шести. В зависимости от вида движения, совершаемого звеном, графики могут выражать функциональные зависимости между линейными или угловыми параметрами, характеризующими линейное или угловое перемещение ведомых звеньев кулачковых механизмов.
Различают следующие кинематические графики:
а) При вращательно-поступательном движении толкателя.
1. S-t - график линейного перемещения толкателя по времени.
2. V-t - график скорости толкателя по времени.
3. a-t - график ускорения толкателя по времени.
4. V-S - график скорости по пути.
5. a-S - график ускорения по пути.
6. - график ускорении по скорости.
б) При вращательном движении колебателя.
1. - t - график углового перемещения колебателя по времени.
2. ω-t - график угловой скорости колебателя по времени.
3. ε-t - график углового ускорения колебателя по времени
4. ω-ψ - график угловой скорости по угловому перемещению
5. ε -ψ - график углового ускорения по угловому перемещ.
6. ε-ω - график углового ускорения по угловой скорости.
Кинематическое исследование кулачковых механизмов методом графиков заключается в построении всех графиков по одному какому-либо известному, который может быть задан или получен экспериментально, или построен.