6. Синтез кулачкового механизма

Целью настоящего раздела проекта является определение координат оси вращения кулачка относительно выходного звена и построение профиля кулачка по заданной кинематической схеме механизма и закону движения толкателя.

Для синтеза кулачкового механизма в задании на проект определены следующие параметры:

– задана кинематическая схема механизма (рис. 2);

– диаграмма аналогов ускорений толкателя в функции угла поворота кулачка «φ – d²S/dφ²» (рис. 3);

– угол поворота φ_у кулачка на фазе удаления толкателя от центра кулачка;

– угол поворота φ_с кулачка на фазе сближения толкателя с центром кулачка;

– угол поворота φ_дс кулачка на фазе дальнего стояния толкателя;

– максимальное перемещение толкателя h_max ;

– минимально допустимый угол передачи движения γ_мин или максимально допускаемый угол давления max =90^{0 -}  _мin = 90^{0 –} 65⁰= 35⁰

В рассматриваемом примере диаграмма аналогов ускорений толкателя представлена графиком, изображенным на рис. 3; φ_у = 70⁰; φ_с = 70⁰; φ_{д с} =40⁰; h_мах = 0,05 м; γ_мин.=65⁰.

В произвольном масштабе вычерчивается диаграмма аналогов ускорений толкателя в функции угла поворота кулачка «d²S/dφ²– φ».

Методом графического интегрирования диаграммы аналогов ускорений строим диаграмму аналогов скорости «dS/dφ –φ» и диаграмму перемещения толкателя «S – φ» в зависимости от угла поворота кулачка φ.

Определяем масштабы построенных диаграмм.

Масштаб угла поворота кулачка по оси абсцисс

Здесь φ_раб – угол рабочего профиля кулачка (в градусах) и его составляющие при удалении φ_у, дальнем состоянии φ_{д с} и сближении φ_с.

Масштаб перемещения толкателя определяется исходя из максимальной ординаты диаграммы «S ─ φ»:

Масштаб диаграммы аналогов скоростей

где Н₂ – полюсное расстояние по диаграмме ««d²S/dφ²– φ».

где Н₁ – полюсное расстояние по диаграмме «dS/dφ – φ».

Строится диаграмма «S – dS/dφ» и определяется минимальный радиус-вектор r_min теоретического профиля кулачка. При построении требуется соблюдение равенства масштабных коэффициентов

.

r_min= 119*0,135*10^-2 =0,16 м

Вычерчивается теоретический профиль кулачка с использованием метода обращенного движения.

Определяется радиус ролика по формулам r_р ≤ 0,8 ρ_min и r_р ≤ 0,4 r_min ,

где ρ_min – минимальный радиус кривизны теоретического профиля кулачка;

r _р ≤ 0,4 r_min ≤ 0,4*0,16 ≤0,064 м – радиус ролика.

Принимаем r _р =0,054 м.

Затем вычерчиваются тонкими линиями контуры ролика во всех положениях механизма. Огибающая к контурам ролика во всех положениях образует практический профиль кулачка.

Далее с использованием построенного профиля кулачка строится диаграмма углов передачи движения «γ – φ».

Заключение

1. Выполнен структурный анализ механизма. Выявлена структура рычажного механизма и последовательность присоединения групп Ассура к группе начальных звеньев. Рассмотренный механизм, являющийся механизмом второго класса и второго порядка, структурно работоспособен.

2. Найдены положения звеньев механизма и траектории отдельных точек. Решены задачи определения линейных скоростей и ускорений точек, а также угловых скоростей и ускорений звеньев.

3.Произведён силовой расчёт механизма во 2 положении (определены реакции во всех кинематических парах механизма). Определена уравновешивающая сила кинетостатическим методом и методом Жуковского Н.Е. Расхождение составляет 1,1%

4. Определены геометрические параметры и коэффициент перекрытия прямозубого эвольвентного зацепления зубчатых колес.

5. Спроектирован кулачковый механизм, обеспечивающий заданный закон движения толкателя и допустимый угол передачи движения.