Выбор радиуса ролика

При выборе радиуса ролика необходимо руководствоваться условием, чтобы эквидистантная кривая, представляющая собой действительный профиль кулачка, не имела самопересечения. Чтобы самопересечение отсутствовало, необходимо радиус ролика r_р выполнить меньше наименьшего радиуса кривизны ρ_min выпуклых участков теоретического профиля. На практике обычно принимают:

.

Также необходимо, чтобы радиус ролика был меньше радиуса основной шайбы R₀ кулачка. В основном принимают:

.

Если ρ_min и R₀ известны, то, проверив величину r_р по вышеуказанным условиям, в качестве окончательного размера радиуса ролика принимают величину, являющуюся наименьшей.

В курсовом проектировании рекомендуется принимать радиус ролика из конструктивных соображений в следующих пределах: .

Рис. 4. Построение профиля кулачка механизма типа B.

Схема C. Кулачковый механизм с плоским поступательно движущимся толкателем

Определение геометрических размеров кулачкового механизма

Основным условием незаклинивания кулачкового механизма с плоским толкателем является выпуклость профиля кулачка в каждой его точке.

Для определения геометрических размеров кулачкового механизма из условия выпуклости профиля кулачка используем метод Я.Л. Геронимуса (рис. 5).

1. Методом графического исключения угла φ строим кривую зависимости перемещения толкателя от аналога ускорения для фаз подъема и опускания (см. рис. 5). При построении учитываем знак аналога ускорения. Внимание: перемещение и аналог ускорения откладываются в одном масштабе .

2. Затем в той части диаграммы, которая соответствует отрицательным значениям аналога ускорения, к кривой необходимо провести касательную t – t под углом 45º к осям. На пересечении касательной t – t с осью s получим точку A', ниже которой можно выбирать центр вращения кулачка A.

3. Выбираем точку A так, чтобы радиус основной шайбы кулачка R₀ = (1,05...1,1)R_0min.

Рис. 5. К определению минимального радиуса профиля кулачка механизма типа C.

Построение профиля кулачка (см. рис. 6)

1. Задаемся масштабным коэффициентом профиля кулачка.

2. Вычерчиваем окружность основной шайбы радиусом R₀. Изображаем толкатель в начальном положении (в начале фазы подъема), для чего через центр кулачка A проводим вертикальную прямую. Пересечение этой прямой с окружностью основной шайбы обозначим точкой a – начало подъема толкателя.

3. Откладываем вверх от точки a точку b на расстоянии, равном ходу толкателя s_max. Соединяем точку b с осью вращения кулачка А и от луча Ab в сторону, противоположную вращению кулачка, откладываем фазовый угол подъема φ₁. Затем в пределах угла φ₁ радиусом R_max = Ab проводим дугу bb'.

4. Начиная от луча Ab, делим угол φ₁ на n равных частей лучами A1, A2, ... Ab' через каждые 10º. Эти лучи будут соответствовать положениям штанги толкателя в обращенном движении в 1, 2, ... и т.д. положениях механизма.

5. Затем от точек пересечения линий толкателя с окружностью основной шайбы откладываем вверх точки на расстояниях, равных перемещению толкателя s₁, s₂ и т.д. в соответствующем положении механизма. Через полученные точки проводим линии тарели под заданным углом к оси толкателя. Длину тарели принимаем из конструктивных соображений: , где - максимальное значение аналога скорости. Таким образом, мы получили положения тарели толкателя в соответствующих положениях механизма 1, 2, ... и т.д. Примечание: для фазы подъема допускается вычерчивать только правую половину тарели, а для фазы опускания - левую.

6. Построив плавную огибающую к тарелям толкателя, получим профиль кулачка, соответствующий фазе подъема (φ₁).

7. Аналогично строится профиль кулачка на фазе опускания толкателя (φ₃).

8. Профиль кулачка, соответствующий фазе верхнего выстоя (φ₂), представляет собой дугу радиуса R_max = (R₀ + s_max) · sin(γ), а для фазы нижнего выстоя (φ₄) – дугу радиуса R_min = R₀ · sin(γ). Примечание: если , то R_max = R₀ + s_max и (как на рис. 6).

9. Обводим основными линиями профиль кулачка, а также толкатель в начале фазы подъема. Схематически показываем стойку и пружину сжатия, выполняющую функцию силового замыкания механизма.

Рис. 6. Построение профиля кулачка механизма типа C.

8