5. Синтез кулачкового механизма.

По заданию кулачковый механизм открывает выпускной клапан.

В соответствии с указанием к прототипу рабочий угол кулачка , т.е. в нашем случае . Угол возвращения коромысла равен двум фазовым углам удаления , а фазовый угол дальнего состояния равен нулю. Получаем , фаза дальнего стояния и возвращения .

Принимаем: ход толкателя , а максимальный угол давления , закон движения толкателя кулачкового механизма на фазах удаления и возвращения - равномерно убывающий.

Из таблицы 2.10 ([3], стр. 51) выписываем формулы для определения функции положения толкателя кулачкового механизма и передаточной кинематической функции 1-го порядка.

Для удобства пользования этими формулами, их преобразуем к следующему виду

а) на фазе удаления:

при

при

где

Закон движения толкателя кулачкового механизма.

б) на фазе возвращения

при

при

где

а , либо - относительное значение текущего угла, отсчитываемое от начала фазы удаления, либо возвращения. Углы и разбиваем на 6 равных частей каждый.

Результаты расчетов занесены в таблицу 4

Табл.4

№№ точек	Фаза удаления (закон равномерно убывающий)			№№ точек	Фаза удаления (закон равномерно возрастающий)
		мм	мм			мм	мм
0	0,0	0,00	0,00	7	0,00	20,00	0,00
1	8,2	1,48	19,49	8	16,33	18,52	-9,74
2	16,3	5,19	31,18	9	32,67	14,81	-15,59
3	24,5	10,00	35,08	10	49,00	10,00	-17,54
4	32,7	14,81	31,18	11	65,33	5,19	-15,59
5	40,8	18,52	19,49	12	81,67	1,48	-9,74
6	49,0	20,00	0,00	13	98,00	0,00	0,00

Задачу об определении минимального радиуса и профилирования кулачка по методу обращения движения решаем графическим методом.

Основные размеры механизма определяют с помощью фазового портрета, представляющего собой зависимость S_А(V_qА). Масштабы, выбранные по оси (перемещений) и оси должны быть одинаковыми. Для механизма с поступательно перемещающимся толкателем фазовый портрет строят в декартовой системе координат. По оси S_А откладывают перемещения толкателя от начала координат в точке А₀ вдоль линии перемещения толкателя до точки А₆ . Отрезки, соответствующие перемещениям толкателя откладывают, либо в масштабе _S графика перемещений, либо в масштабе кинематической передаточной функции скорости.

От полученных точек откладывают отрезки кинематических передаточных функций в выбранном масштабе, соответственно перпендикулярно линии перемещения толкателя.

В нашем случае достаточно построить только одну ветвь фазового портрета, соответствующую удалению толкателя.

Фазовый портрет для механизма с поступательно перемещающимся толкателем ограничивают в характерных точках лучами, которые проводят под заданными допустимыми углами давления к перпендикулярам, восстановленным в этих точках к векторам кинематических передаточных отношений.

При графическом построении профиля кулачка применяют метод обращения движения: всем звеньям механизма условно сообщают угловую скорость, равную - ₁. При этом кулачок становится неподвижным, а остальные звенья вращаются с угловой скоростью, равной, но противоположной по направлению угловой скорости кулачка.

При построении профиля кулачка с внеосным поступательно движущимся толкателем, из центра O₁ проводят окружности радиусами и e в произвольном масштабе . Линия перемещения толкателя является касательной к окружности радиуса е. Перпендикулярно линии перемещения толкателя проводят луч из точки О₁. От полученного луча в направлении ₁ откладывают угол рабочего профиля кулачка _P. Дугу, соответствующую углу _P делят на части в соответствии с делением оси ₁ на графике S(₁). Через точки деления из точки О₁ проводят лучи. Затем из точки О₁ проводятся окружности радиусами О₁А₁, О₁А₂,... Точки пересечения лучей 1,2,3… и полученных окружностей есть положения толкателя. Для получения конструктивного (рабочего) профиля кулачка строят эквидистантный профиль, отстоящий от центрового на величину радиуса ролика. Он получается как огибающая к дугам, проведенным из произвольных точек центрового профиля радиусом ролика.

4. Строим кулачок по методу обращения движения.

5. Выбираем радиус ролика как минимум из соотношений:

r_p = 0.4R₀ = 0.4 ^. 60 = 24 мм.

r_p = 0.8_min = 0.8 ^.34 = 27,2 мм.

Принимаем r_p = 15 мм.

а рабочий профиль кулачка строим как эквидистанту к теоретическому профилю, отстоящую на r_p = 15 мм от полученного теоретического профиля кулачка.