1.3 Синтез кулачкового механизма с роликовым толкателем.

Целью синтеза кулачкового механизма с роликовым толкателем является определение минимального радиуса основной шайбы кулачка r₀ и эксцентриситета е. Необходимо также правильно выбрать радиус ролика R_рол.

Лимитирующими в кулачковом механизме с роликовым толкателем являются динамические условия , то есть при неправильном выборе размеров возможен низкий мгновенный КПД и даже заклинивание механизма. Необходимо выбрать такие радиус основной шайбы кулачка r₀ и эксцентриситет е, при которых во всех положениях на фазах подъема и опускания углы передачи движения будут больше допустимых. Делается это с помощью диаграммы s=Ф₄(ds/dφ) , так называемой совмещенной диаграммы перемещения и аналога скорости. На этой диаграмме ищется зона работоспособности, определяемая неравенством

В этой зоне выбирается центр вращения кулачка и определяется r₀ и эксцентриситет е. Поэтому рекомендуется следующая последовательность.

На правой или левой частях листа построим совмещенную диаграмму s=Ф₄(ds/dφ) в одинаковых масштабных коэффициентах по обеим осям. Для этого совместим диаграммы S=Ф₁(φ) и ds/dφ= Ф₂(φ), полученные ранее при интегрировании , исключив параметр φ. При этом необходимо подсчитать либо коэффициент преобразования одной из координат К_v, либо угол наклона отображающей прямой _v

K_v=tg _v=_s /_ds/dφ=H_v_; _v=arctg K_v .

К совмещенной диаграмме под углами _доп^п и _доп^оп проведем касательные, две прямые, пересечение которых и определяет зону работоспособности кулачкового механизма. Наименьшие габариты кулачкового механизма будут получаться, если центр вращения кулачка относительно этой диаграммы выбрать в вершине зоны работоспособности. Однако, если мы не стеснены габаритами, центр вращения кулачка можно выбрать внутри этой зоны, при этом будут выполняться условия проектирования.

Выберем центр вращения кулачка, а, следовательно, и радиус основной шайбы кулачка r₀ и эксцентриситета е с учетом реальных размеров ролика Рис. 3.

Для наших кулачковых механизмов размеры ролика, с учетом возможных габаритов шариковых подшипников качения, лежат в пределах 6….15 мм. Диаметр ролика R_рол необходимо выбирать меньше 0,4r_0min.

Из этих соображений выбираем R_рол.

С целью гарантированного выполнения условия построения действительного профиля кулачка без самопересечения, выберем минимальный радиус теоретического профиля кулачка как показано на рис 3. Центр вращения кулачка А выбирается в зоне работоспособности на пересечении вертикали из вершины зоны и радиуса ролика.

Замеряем r₀

Эксцентриситет сохраняется таким же, как в вершине зоны

е=е_0min

Построить в масштабе теоретический профиль кулачка, при­менив метод обращения движения (рис 2). Для этого проводим окружности радиусами r₀ и e и от произвольного направления откладываем фазовые углы. Разбиваем фазовые углы на интервалы, соответствующие интервалам закона движения и проводим оси толкателя как касательные к эксцентриситету . По соответствующим направлениям откладываем перемещения толкателя при этом рекомендуется заполнить таблицу.

Положения	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
S диаграммы
Перемещение на плане
Положения	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
S диаграммы
Перемещение на плане

Получаем теоретический профиль кулачка, траекторию центров ролика в обращенном движения. Центры ролика рекомендуется выделить кружочками.

Найдем наименьший радиус кривизны ρ_min выпуклой части теоретического профиля кулачка приближенным геометрическим построением.

ρ_min=

Проверим, что радиус ролика удовлетворяет условию отсутствия самопересечения действительного профиля кулачка.

R_рол0,7 ρ_min

Далее необходимо закончить построение плана кулачкового механизма c роли­ковым толкателем. Вычертить контурной линией практический профиль кулачка, как огибающую параметрического семейства роликов.

В одном из положений изобразить роликовый толкатель, показать опоры кулач­ка механизма r₀, h_max, ω_кул, углы φ_п, φ_вв, φ_оп, φ_нв, а также обозначить номера всех взаимных и толкателя, кинематическую пару толкателя и ролика. Проставить на плане номера взаимных положений кулачка и толкателя.

Для выбранного на совмещенной диаграмме центра вращения кулачка, построить график изменения угла давления или график изменения угла передачи движения во всем диапазоне рабочего угла поворота кулачка. Для этого на диаграмме s=Ф₄(ds/dφ) соединим

все точки с центром вращения кулачка А , с помощью транспортира замерим углы давления или передачи движения в каждом положении и отложим эти значения на соответствующей диаграмме.

Рис. 3