МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

СХІДНОУКРАЇНСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ВОЛОДИМИРА ДАЛЯ

СЄВЄРОДОНЕЦЬКИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ІНСТИТУТ

Кафедра загальнотехнічних дисциплін

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання курсового проекту з дисципліни

„Теорія механізмів і машин”

Розділ „Синтез кулачкових механізмів”

(для студентів денної форми навчання

спеціальності 7.090220 „Обладнання хімічних виробництв

і підприємств будівельних матеріалів”)

Затверджено на засіданні

кафедри загальнотехнічних

дисциплін

від ______________2005 р.

протокол №

Сєвєродонецьк 2005

ЗМІСТ

1. Поняття про кулачкові механізми. Область застосування 3

2. Види кулачкових механізмів 4

3. Задача синтезу кулачкових механізмів 6. 4. Вибір закону руху штовхача 6

4.1. Постійна на куті віддалення φ_у: 7

4.2. Постійне прискорення 8

4.3. Лінійний закон зміни прискорення 9

4.4. Косинусоїдальний закон зміни прискорення 9

4.5. Синусоїдальний закон зміни прискорення 10

5. Кут тиску 10

6. Профілювання кулачка з умови обмеження кута тиску 11

1. Поняття про кулачкові механізми. Область застосування

При конструюванні машин приходиться підбирати тип або серію механізмів, виходячи з тих процесів, що повинні бути відтворені в машині під час її роботи, тобто підбирати механізми так, щоб ведені ланки робили руху за заданим законом.

Дуже часто закон зміни чи швидкості (чи прискорення) веденої ланки не має істотного значення, а важливо відтворити лише хід його визначеної величини. Це має місце, наприклад, у робочих механізмах теплових двигунів, насосів, у яких поршень повинний мати хід заданої величини, у поперечно-стругальних, довбальних верстатах, пресах, друкованих машинах і т.д. У цих випадках можуть бути застосовані механізми з нижчими парами, такі як кривошипно-повзунний, кулісний, шарнірний і ін.

У тих же випадках, коли переміщення, а отже, швидкість і прискорення повинні змінюватися за заздалегідь заданим законом, чи коли ведена ланка повинна тимчасово зупинитися при безупинному русі ведучої ланки, найбільш просто питання вирішується застосуванням кулачкових механізмів.

Найпростіший кулачковый механізм складається з ведучого ланки (кулачка 1) і веденої ланки (штовхача 2). Кулачок 1 і штовхач 2 утворюють вищу кінематичну пару, що дозволяє легко і просто здійснити майже кожний наперед заданий закон руху веденої ланки, для чого потрібно лише підібрати відповідний профіль кулачка.

2. Види кулачкових механізмів

За видами руху кулачка і штовхача механізми в основному поділяються на наступні типи:

а) механізми, у яких обертальний рух кулачка перетворюється в зворотно-поступальний рух штовхача (рис. 1);

б) механізми, у яких обертальний рух кулачка перетворюється в зворотно-обертальний рух штовхача (рис. 2);

в) механізми, у яких зворотно-поступальний рух кулачка перетворюється в зворотно-поступальний рух штовхача (рис. 3);

г) механізми, у яких зворотно-поступальний рух кулачка перетворюється в зворотно-обертальний рух штовхача (рис. 4).

Найчастіше на практиці застосовуються кулачкові механізми перших двох типів. Кулачкові механізми, представлені на рис.1, можуть бути центральними, коли лінія руху штовхача проходить через вісь обертання кулачка, або нецентральними, коли лінія руху штовхача не проходить через вісь обертання кулачка, а зсунута від неї на деяку величину е, яку називають ексцентриситетом (рис. 1), а сам механізм - позацентровим.

Штовхачі кулачкових механізмів у залежності від елементів, якими вони стикаються з кулачком, поділяються на такі види:

1. Гострий штовхач (рис.5,а), кінець якого виконаний за дуже малим радіусом. Недоліком таких штовхачів є їхня низька зносостійкість, у наслідок чого вони можуть застосовуватися тільки в тихохідних механізмах при незначних переданих зусиллях;

2. Сферичний грибоподібний штовхач (рис. 5, б), профіль якого окреслений за сферою;

3. Плоский (тарілчастий) штовхач (рис. 5, в, д), профілем якого є площина. Його перевага — сприятливий напрямок зусиль. Однак при плоскому штовхачеві кулачок повинний бути опуклим за профілем;

4. Штовхач, що має циліндричний роліком (рис. 5, г, е). Перевагою кулачкових механізмів з таким штовхачем є його зносостійкість, тому що тут тертя ковзання профілів вищої кінематичної пари заміняється тертям кочення. Однак при цьому збільшуються розміри кулачкового механізму.

Під час роботи кулачкового механізму виникають інерційні зусилля, спрямовані на відрив робочої поверхні штовхача від профілю кулачка. Тому однією з найважливіших вимог до кулачкових механізмів є та, що кулачок і штовхач повинні бути замкнуті.

Замикання вищої кінематичної пари кулачок — штовхач застосовується або кінематичне (геометричне), або силове.

Прикладом кінематичного замикання може бути кулачковий механізм із пазовим кулачком, схема якого показана на рис. 6. У паз кулачка, окреслений двома еквідистантними поверхнями, входить ролик штовхача, довільне переміщення якого при такому способі виключається.

Силове замикання в більшості випадків (рис. 7) здійснюється за допомогою пружини. Рідше для силового замикання застосовуються гідравлічні чи пневматичні пристрої.