7.4. Синтез кулачковых механизмов

При проектировании кулачковых механизмов используются различные методы синтеза.

Если известен минимальный радиус (r_min) кулачка и закон его движения, то построение профиля – задача кинематического синтеза. Если r_min должен определяться с условием отсутствия заклинивания, то построение профиля – задача динамического синтеза.

7.4.1. Выбор закона движения толкателя

В опрос о выборе закона движения толкателя отпадает в случае, если он полностью определяется той операцией, которую толкатель осуществляет, т. е. задан. Однако во многих случаях заданы лишь частичные перемещения, скорости или ускорения толкателя и необходимо подобрать какой-либо закон движения на недостающих участках.

Например, может быть задано максимальное и минимальное перемещение толкателя по двум участкам t₂ и t₄ (рис. 53) в виде графика S(t), показанного основной линией. На остальных участках t₁ и t₃ закон движения следует выбрать.

Из всех возможных законов движения необходимо выбирать оптимальный с точки зрения усло-

вий работы механизма. Одним из таких законов является синусоидальный закон S₂(t), обеспечи-

рис. 53 вающий плавную безударную работу механизма без резких изменений скорости и без больших значений ускорений, как, например, при выборе закона S₁(t), где ускорения, а следовательно силы инерции достигают больших величин, способных вызвать износ и поломку.

7.4.2. Профилирование кулачка

Рассмотрим графический метод получения профиля кулачка как задачу кинематического синтеза. В этом случае заданы схема кулачкового механизма, закон движения толкателя и r_min кулачка. Профилирование осуществляется на основе закона движения толкателя. В качестве примера рассмотрим профилирование кулачка в осевом механизме с поступательно движущимся толкателем. При этом дана схема механизма, диаграмма движения толкателя и r_min кулачка (рис. 54).

рис. 54

В начале размечаются основные размеры механизма в масштабе , а также фазовые углы, причём углы делятся на ряд равных частей в соответствии с диаграммой (рис. 54, б). Строятся начальное, а затем ряд последующих положений толкателя в обращённом движении (рис. 55, а), и полученные точки соединяются плавной кривой. В случае построения профиля кулачка для механизма с роликовым толкателем сначала строится эквидистанта (центровой профиль) как и в предыдущем случае, а затем и сам рабочий профиль кулачка, отстоящий от эквидистанты на величину радиуса ролика r_рол (рис. 55, б).

рис. 55

Величина r_рол выбирается из соотношения:

где ρ_min – минимальный радиус центрового профиля кулачка, который можно определить графически по трём точкам в месте наибольшей кривизны эквидистанты (рис. 55, б).

Профилирование кулачка механизма с коромысловым толкателем состоит из аналогичных операций, т. е. после разметки межцетровых расстояний строится ряд положений коромысла в обращённом движении (рис. 56) в соответствии с заданной диаграммой S(φ), часть которой показана на рис. 56, б.

рис. 56