14.Назначение и виды кулачковых механизмов

Кулачковые механизмы применяются в машинах самого разнообразного назначения - не только в машинах - двигателях, но и в рабочих механизмах, в частности, металлорежущих станках – автоматах. Так в поршневых двигателях кулачковые механизмы служат для приведения в действие распределительных органов (клапанов) этих машин, а в станках-автоматах - для сообщения движения подачи суппортам станков. Кулачковые механизмы реализуют требуемые законы движения выходных звеньев, программируют технологический процесс, выполняют функции управления, включают и выключают различные передачи. Основным свойством кулачковых механизмов является то, что они могут быть спроектированы для воспроизведения любой заданной функции положения.

По назначению кулачковые механизмы делятся на функциональные – предназначенные для воспроизведения заданного закона перемещения выходного звена и позиционные – предназначенные для переброски выходного звена из одного крайнего положения в другое. Для функциональных механизмов задается требуемый закон перемещения выходного звена, для позиционных – закон изменения его ускорения. Но для обоих видов механизмов задача состоит в определении профиля кулачка, обеспечивающего воспроизведение заданных кинематических параметров движения выходного звена при известных кинематических параметрах движения входного звена (кулачка).

В кулачковых механизмах входным звеном обычно является кулачок, т.е. звено которому принадлежит элемент высшей пары представленный в виде поверхности переменной кривизны.

В зависимости от вида движения выходного звена различают три основных типа кулачковых механизмов:

1) выходное звено движется поступательно (толкатель или штанга (рис. 6.1, а));

2) выходное звено совершает возвратно-вращательное движение (коромысло (рис. 6.1, б));

3) выходное звено совершает плоскопараллельное движение (шатун (рис. 6.1, в))

15.Этапы синтеза кулачкового механизма

Первый этап синтеза - структурный. Структурная схема определяет число звеньев механизма; число, вид и подвижность кинематических пар; число избыточных связей и местных подвижностей. При структурном синтезе необходимо обосновать введение в схему механизма каждой избыточной связи и местной подвижности. Определяющими условиями при выборе структурной схемы являются: заданный вид преобразования движения, расположение осей входного и выходного звеньев. Входное движение в механизме преобразуется в выходное, например, вращательное во вращательное, вращательное в поступательное и т.п. Если оси параллельны, то выбирается плоская схема механизма. При пересекающихся или перекрещивающихся осях необходимо использовать пространственную схему. В кинематических механизмах нагрузки малы, поэтому можно использовать толкатели с заостренным наконечником. В силовых механизмах для повышения долговечности и уменьшения износа в схему механизма вводят ролик или увеличивают приведенный радиус кривизны контактирующих поверхностей высшей пары.

Второй этап синтеза

- метрический. На этом этапе определяются основные размеры звеньев механизма, которые обеспечивают заданный закон преобразования движения в механизме или заданную передаточную функцию. Как отмечалось выше, передаточная функция является чисто геометрической характеристикой механизма, а, следовательно, задача метрического синтеза чисто геометрическая задача, независящая от времени или скоростей. Основные критерии, которыми руководствуется проектировщик, при решении задач метрического синтеза: минимизация габаритов, а , следовательно, и массы; минимизация угла давления в вышей паре; получение технологичной формы профиля кулачка.