5. Динамический синтез кулачкового механизма.

Задачи и методы синтеза:

1. Расчет и построение кинематических характеристик заданного закона движения коромысла.

2. Определение основных размеров кулачкового механизма, обеспечивающих его нормальную работу.

3. Определение полярных координат и построение профиля кулачка, обеспечивающих заданный закон движения коромысла.

Основным методом синтеза является аналитический с применением компьютера, а для иллюстрации результатов и проверки расчётов используется графический метод диаграмм.

5.1. Входные параметры и условия синтеза – динамический

Схема кулачкового механизма с вращающимся кулачком и с роликовым касающимся коромыслом (рис. 5,1 – схема).

-угол качения коромысла ψ=23˚=0,4 рад;

-длина коромысла l_k=0,12 м;

-направление вращения кулачка - против часовой стрелки;

-фазовые углы поворота кулачка:

• на удалении ;

• на дальнем стоянии ;

• на возвращении ;

-закон движения коромысла:

• на удалении – №3 - косинусоидальный;

• на возвращении – №4 - линейно-убывающий;

-максимально допустимый угол давления в кулачковом механизме ;

-замыкание высшей кулачковой пары –силовое с помощью пружины клапана;

-угловая скорость вращения кулачка ;

-масса коромысла кг.

5.2. Определение кинематических характеристик движения коромысла для заданного закона движения.

В качестве кинематических характеристик будем определять зависимости перемещения , аналога скорости и аналога ускорения в функции угла поворота кулачка.

Углы в радианах:

рад.

Рабочий угол кулачка.

Принят µ_φ по горизонтали графиков µ_φ =0.01 рад/с и отрезки углов по горизонтальной оси φ:

Определяем дуговой ход центра ролика: h= Ψ·l_k=0,575 0,13=0,075 м.

Для заданных законов движения коромысла рассчитываем максимальное значение аналога скорости и аналога ускорения по формулам на стр. 50 в литературе [1]:

1) На фазе удаления толкатель движется по косинусоидальному закону, для которого имеем:

-аналог скорости

-аналог ускорения

2) На фазе возвращения толкатель движется по линейно-убывающему закону, для которого имеем:

-аналог скорости

-аналог ускорения

Приняв масштабные коэффициенты по оси ординат для графиков и , а для графика , вычисляем максимальные ординаты:

- перемещения:

- аналоги скорости:

- аналоги ускорения:

Используя отрезки по вертикальной оси и отрезки (1-13),(13-14), (14-26) по горизонтальной оси строим геометрические графики аналога ускорения в позиции 3 листа 3.

Рассчитываем аналитически величины перемещения , аналоги скорости и аналоги ускорений для контрольных точек для удаления и для возвращения по формулам на стр.76 в литературе [5]:

- на удалении для косинусоидального закона:

м,

м,

м,

_где:

рад,

рад=10,3⁰.

- на возвращении для закона линейного изменения ускорения:

м,

м,

м,

_где

рад,

рад=109⁰

Результаты аналитического расчета , , для 26 точек приведены в таблице 5.1 распечатки 3 листа.