2.1.5 Построение профиля кулачков

Задача построения профиля кулачка в общем случае решается при помощи метода обращения движения, когда всему механизму мысленно придаем вращение вокруг центра вращения кулачка с условной скоростью - , равной, но противоположно направленной угловой скорости кулачка. Тогда кулачок как бы становится неподвижным. Движение толкателя различается на переносное движение вместе со стойкой и относительное движение относительно стойки.

Таким образом, сначала по данному значению угла строят положение толкателя в обращенном движении, затем, зная из диаграммы перемещения координату, определяющую положение выходного звена относительно стойки, находим положение выходного звена и, следовательно, точку касания ролика толкателя с профилем кулачка.

Кулачковый механизм с роликовым толкателем.

На рисунке 2.9 изображены диаграмма перемещения толкателя , построение центрового профиля (штриховая линия) и конструктивного профиля центрового механизма. Величины r_o, l и r уже найдены (или выбраны).

Построение проводится с учетом равенства масштабных коэффициентов в такой последовательности:

- проводим ось толкателя на расстоянии е от центра вращения кулачка О₁, положение которого выбрано произвольно;

- строим окружность, вписанную в центровой профиль кулачка, т.е. окружность радиуса с центром в точке О₁. Точка пересечения этой окружности осью толкателя А_о есть начальное положение центра ролика;

Рисунок 2.9

- на окружности, вписанной в центровой профиль, начиная от точки А_о в направлении, противоположном направлению вращения кулачка, откладываем дуги, соответствующие фазовым углам и . Первую из этих дуг делим на 12 равных частей, обозначая точки давления 1, 2, ... 12, дугу, соответствующую фазе опускания, тоже делим на 12 равных частей, обозначая точки деления через 13, 14 ... 25;

- строим окружность смещения, т.е. окружность радиуса e с центром в точке О₁;

- через точки 1, 2 ... 25 проводим - касательные к окружности смещения в направлении вращения кулачка (на чертеже выделено построение для точки А₆). В обращенном движении с этими касательными совпадает ось толкателя в соответствующие моменты;

- на касательных от окружности радиуса r_o, откладываем отрезки S_i, снятые с диаграммы , получаем точки А₁, А₂ ... А₂₅;

- проведя через точки А_i плавную кривую, получаем центровой профиль кулачка;

- строим семейство окружностей радиуса r_рол с центрами на центровом профиле. Проводя огибающую этого семейства окружностей, получим конструктивный профиль кулачка.

Для случая центрового кулачкового механизма (е = 0) окружность смещения превращается в точку, а касательные заменяются лучами, выходящими из центра вращения кулачка О₁.

Кулачковый механизм с роликовым коромыслом.

В приложении А (рисунок 2.9) показаны диаграммы перемещения коромысла, построение центрового (штриховая линия) и конструктивного профилей кулачка.

Основные размеры механизма l₀, l₂, r₀ и r_рол заданы.

Построение проводим с учетом равенства масштабных коэффициентов в такой последовательности:

- строим отрезок О₁О₂ = l₀ и проводим окружность этим радиусом с центром в точке О₁ и окружность радиусом r₀ = r + r_рол. Проводим дугу радиуса О₂А = l₂ с центром в точке О₂ (траекторию центра ролика – точки А). Точка пересечения этой дуги с окружности радиуса r₀ дает начальное положение коромысла А₀;

- пользуясь диаграммой производим разметку траектории центра ролика, т.е. указываем положение точек А_i. На рисунке указана точка А₆ (i = 6);

- строим траекторию точки О₂ в обращенном движении, т.е. окружность радиуса l₀, начиная от точки О₂ в направлении противоположном вращению кулачка, разбиваем на дуги, соответствующим фазовым углам . Первую из этих дуг разбиваем на 12 равных частей, обозначая точки деления через 1, 2, ..., 12. дугу, соответствующую фазе опускания делим на 12 равных частей, обозначая точки деления через 13, 14, ..., 25;

- точки а_i на центровом профиле кулачка получаем как точки пересечения окружности радиуса О₂А₀ с центром в точке О₂ и окружности, центр которых совпадает с точкой О₁ и которая проходит через точки А_i;

- проведя через точки а_i плавную линию, получаем центровой профиль кулачка;

- конструктивный профиль кулачка получаем как огибающую семейства окружностей радиуса r_рол с центрами на центровом профиле.

Кулачковый механизм с плоским толкателем.

В приложении А (рисунок А.6) приведены диаграммы перемещения, аналога скорости, построение профиля кулачка.

Известно .

Последовательность построения:

• строим окружность радиуса r и через центр ее О₁ проводим ось толкателя. Точку пересечения построенных окружностей и оси обозначим А_о(К_о);

• начиная от точки А_о в направлении, противоположном вращению кулачка, на построенной окружности откладываем дуги, соответствующие фазовым углам . Первую из этих дуг делим на 12 равных частей и точки деления обозначим через 1, 2, ..., 12. Дугу, соответствующую опусканию, делим тоже на 12 равных частей и точки деления обозначим через 13, 14, ...25;

• из точки О₁ проводим лучи через точки деления i = 1, 2, ..., 25;

- пользуясь диаграммой на лучах откладываем отрезки

S_i , взятые с диаграммы перемещения (на рисунке выделены положения S₆, S₁₉). Получаем точки А_i;

• через точки A_i перпендикулярно соответствующим лучам проводим оси в направлении, противоположном вращению кулачка. Эти оси определяют соответствующие положения прямой пересечения плоскости толкателя с плоскостью кулачка и, следовательно, являются касательными к профилю кулачка;

• откладываем отрезки , взятые с диаграммы аналога скорости. При подъеме на положительном направлении оси , а при опускании на отрицательном;

• через построенные точки К_i проводим плавную линию, которая и будет профилем кулачка.

Если направляющая ось тарелки смещена от оси вращения кулачка на величину е, то отрезки все равно откладываем от оси вращения кулачка.

Общий вид листа «Синтез кулачкового механизма» показан в приложении А (рисунок А.7).