3. Кинематический анализ кулачкового механизма

Основной задачей кинематического анализа является определение перемещений, скоростей и ускорений толкателя при заданных схеме механизма и профиле кулачка. Решение этой задачи может быть осуществлено аналитическими или графическими методами, первый из которых более точен, но сложен, а второй – менее точен, но прост.

При исследовании кулачковых механизмов наиболее часто применяется метод кинематических диаграмм. Для применения этого метода необходимо определить диаграмму перемещения толкателя. Так как при кинематическом анализе кулачковый механизм задан, то известна его кинематическая схема и форма конструктивного профиля кулачка.

Рассмотрим построение диаграммы перемещений для механизма с внеосным поступательно движущимся толкателем:

• строится касательно к конструктивному профилю кулачка семейство окружностей с радиусом, равным радиусу ролика; соединяются центры окружностей этого семейства плавной кривой и получается центровой или теоретический профиль кулачка

• в полученный центровой профиль вписываются окружности радиусов r₀ и r₀ +h_Amax, определяется величина эксцентриситета е

• по величине участков, не совпадающих с дугами окружностей радиусов r₀ и r₀ +h_Amax, определяются фазовые углы _раб, _у, _дв и _с

• дуга окружности r, соответствующая рабочему фазовому углу, разбивается на несколько дискретных участков; через точки разбиения проводятся касательно к окружности радиуса эксцентриситета прямые линии (эти линии соответствуют положениям оси толкателя в его движении относительно кулачка)

• на этих прямых измеряются отрезки расположенные между центровым профилем и окружностью радиуса r₀; эти отрезки соответствуют перемещениям центра ролика толкателя S_Вi. По полученным перемещениям S_Вi строится диаграмма функции положения центра ролика толкателя S_Вi= f(₁)

Рис.4.8. Построение диаграммы перемещений толкателя внеосного кулачкового механизма

 

4. Синтез кулачкового механизма.

При синтезе кулачкового механизма определяются основные размеры звеньев механизма, которые обеспечивают заданный закон преобразования движения в механизме или заданную передаточную функцию. Основные критерии, которыми руководствуется проектировщик, при синтезе: минимизация габаритов, а, следовательно, и массы; минимизация угла давления в вышей паре; получение технологичной формы профиля кулачка.

Для синтеза кулачкового механизма должны быть известны:

• структурная схема механизма,

• закон движения ведущего звена (кулачка) п_к = f(t),

• ход толкателя (h _тах – для механизма с толкателем, движущимся поступательно, _тах – для механизма с толкателем, движущимся вращательно),

• фазовые углы кулачка,

• допускаемый угол давления ,

• эксцентриситет (внеосность) е (для механизма с толкателем, движущимся поступательно),

• длина коромысла l_кор (для механизма с толкателем, движущимся вращательно),

• закон движения толкателя.