Понятие центрового профиля кулачка.

При кинематическом исследовании и проектировании меха­низмов с роликовым или закругленным толкателем вводят понятие центрового (или теоретического) профиля кулачка (на рис.22.1 б, в, дон показан тонкой линией). Центровой профиль проходит через центрВроликах или закругления и эквидистантен конструктивному про­филю кулачка. Это дает возможность условно исключить ролик из состава механизма или ликвидировать закругление толкателя и рассматривать точкуВ,как точку, находящуюся на конце толкателя и непосредственно контактирующую с центровым профилем, заменившим конструктивный. В результате схема механизма упрощается. Например, вместо схемы на рис 22.1,врассматривают схему, представленную на рис 22.1,а. Такой переход от конструктивного профиля кулачка к центровому допустим, так как не изменяется закон движения толкателя.

Структурная формула П.Л.Чебышева: , позволяет рассчитывать число степеней свободы кулачковых механизмов. Например, для механизмов с роликовым толкателем (см. рис. 22.1,в, д, ж, и),

Полученное число степеней свободы включает однуосновную степень свободыи однуместную.Основная- это независимое движение (вращение), которое зада­ется кулачку и преобразуется в требуемое движение толкателя.Местная- это вращение ролика вокруг своей оси, не оказывающее никакого влияния на процесс преобразования основного движения.

Механизм с толкателем без ролика (см. рис. 22.1, а, б, г, е), а также – условные механизмы с центровым (теоретическим) профилем кулачка имеют только одну, основную степень свободы:

Угол давления и его влияние на работоспособность механизма.

В соответствии с направлением движения толкателя - от цент­ра вращения кулачка или к центру - различают четыре фазы цик­ла работы кулачкового механизма: удаление, дальнее стояние, сближение и ближнее стояние.

Движение толкателя 2на фазе его удаления происходит под действием силы, действующей со стороны кулачка1(рис. 22.2,а). При этом толкатель, преодолевая силу сопротивленияи силу тренияв направляющих стойки (на рис. 22.2,аусловно показана на оси толкателя), перемещается со скоростью. Силав механизме с роликовым толкателем направлена практически по нормалик центровому профилю кулачка, так как трение качения в паре кулачок-ролик незначительно.

Угол между вектором силы, действующей со стороны ведущего звена на ведомое, и вектором скорости точки ведомого звена, в которой приложена сила, называетсяуглом давления (см. рис. 2.2,а)

Несовпадение направления движущей силы и направле­ния движения толкателя на фазе его удаления вызывает перекос толкателя в направляющих стойки. Чем больше угол давления, тем сильнее прижат толкатель к направляющим, тем больше тре­ние в них и их износ. При этом увеличение силы трениявызывает необходимость увеличить движущую силу, в результате чего возрастают изгибные и контактные напряжения в звеньях механизма. При большем значении угла давления сила трения &то^ настолько увеличивается, что толкатель заклинивается в направляющих и остается неподвижным, сколько большой не была бы движущая сила- механизм становитсянеработоспособным. Угол давления, при котором происходит заклинивание, называетсяуглом заклинивания.

В механизмах с коромысловым толкателем (см. рис. 22.1) увеличение угла давления на фазе удаления также нежелательно, а при больших углах механизм становится неработоспособным.

На фазе сближения, когда кулачок не является ведущим зве­ном и толкатель перемещается от пружины (в механизмах с силовым замыканием) заклинивания не происходит.