Министерство образования Российской Федерации

Томский политехнический университет

Машиностроительный факультет

Кафедра теоретической и прикладной механики

Пояснительная записка

к курсовому проекту

по теории механизмов и машин

Синтез кулачкового механизма

Выполнил студент группы 4В11

Романов Н. А.

Проверил профессор

Ан И Кан

Томск 2003

КУЛАЧКОВЫЙ МЕХАНИЗМ

Определение наименьшего размера и построение профиля кулачка

Задание № 6

Схема механизма

Исходные данные:

Ход толкателя……………………………………………………………………………………………………………………………………………..Sc=48мм

Минимальные углы передачи движения: при подъёме …………………..……………………γ^п_{min, град} =55

при отпускании…………………………..……………. γ^o_{min, град} =30

полезное усилие, преодолеваемое толкателем …………………………………………………………………………F=440H

Частота вращения кулачка……………………………………………………………………………………………………………….. n=60 ^об/_мин

Дополнительные условия: d=45мм

Кулачковый механизм

Синтез и анализ кулачкового механизма

Одним из основных достоинств кулачкового механизма является лёгкость синтеза, т.е. получение профиля кулачка с большой степенью точности удовлетворяющему заданному закону движения ведомого звена (толкателя).

Целью данной работы является приобретение навыков в определении радиуса ролика, профилирование и силовом расчёте кулачкового механизма.

Определение размеров, профилирование кулачкового механизма

Вычерчивается в масштабе график: S_c=S_c( ).

Принимаем линейный масштаб перемещения =0,5 (мм/мм).

Тогда высота графика h будет [5, стр.14]:

Определяем угловой масштаб [5, стр.14]:

, 1/мм.

1/мм.

При заданной частоте вращения кулачка n об/мин определяем масштаб времени [5, стр.14]:

с/мм,

где L – длина графика S - (принимается в зависимости от формата чертежа).

Масштабы графиков первой производной

Приняв полюсное расстояние H, методом графического дифференцирования (метод касательных или метод хорд) строятся графики первой производной или - аналоги cкоростей. Масштабы графиков: [5, стр.15]:

,

где

ММ

Масштабы линейных и скоростей этих графиков определяется из выражений [5, стр.15]:

,

На основании графиков Q-φ определяется значения отрезков z по формуле и строится график zi=zi(Q) в полярной системе координат

По заданным углам давления или углам передачи движения находится область возможных положений центра вращения кулачка и определяются размеры кулачкового механизма: радиус кулачка,

(из графика romin = 15мм,) величина смещения(e=7мм), расстояние между центрами вращения кулачка и коромысла.

Тогда радиус ролика будет в соответствии с методикой изложенной в [5, стр. 4-5]; в данном случае начальный радиус центрового профиля ro больше радиуса профиля кулачка pmin, поэтому

rp=(0,4…..0,5)ro=(0,4…...0,5) ·15 =6мм

Масштабы графиков второй производной

1. Для определения линейного или углового ускорения строим график: а=а(t) или , для чего следует продифференцировать график V=V(t) или . Масштабы этих графиков будут:

Здесь - полюсное расстояние при вторичном дифференцировании. Масштабы аналогов ускорений:

,

2. Выбрав положение центра вращения кулачка (в области возможных его положений) и, соединив его с концами отрезков на графиках , определяются углы передачи движения и строится график .

Выбор минимального радиуса кулачковой шайбы

По заданному закону движения произво3.2дим разметку положений точек коромысла. Пусть это точки 1, 2, 3, … Разметку производим как для фазы подъёма, так и для фазы опускания. Далее, на лучах откладываем отрезки А1, А2, … Отрезки для фазы подъёма откладываем вправо, а отрезки соответствующие фазе опускания, откладываем влево от точек 1, 2, …

Далее проводим прямую под углом 90 – , - выбранный максимальный угол давления, то прямая является геометрическим местом точек. Проводим вторую прямую под углом равным минимальному углу передачи движения. Угол откладывать от прямой проходящей через начальную точку. Область находящаяся ниже точки пересечения этих прямых и ограничивающаяся ими будет являться областью возможного нахождения оси вращения кулачка.

Механизм будет обладать наименьшими габаритами кулачка в точке О.