Кулачковый механизм

Кулачковый механизм с поступательно движущимся точечным или роликовым толкателем

Строим график зависимости аналога скорости толкателя от его перемещения S''=f(S).

Для этого на вертикальной оси отмечаем перемещение толкателя для n положений (обычно рассматривается 12 положений механизма). 

Из полученных точек вдоль горизонтальной оси в том же масштабе откладываем аналоги скоростей для соответствующих положений механизма. При этом на фазе удаления S' откладывается влево, а на фазе приближения – вправо, если угловая скорость кулачка (ω₁) направлена против часовой стрелки. 

Если угловая скорость кулачка направлена по часовой стрелке, то соответственно на фазе удаления толкателя S' откладывается вправо, а на фазе приближения влево. Через концы отрезков S' проводим плавную кривую. Проведя к этой кривой касательные под углом  γ_min (справа и слева), получаем разрешенную зону (не заштрихованная область на рисунке 15) для выбора центра вращения кулачка. 

Так как в задании требуется спроектировать механизм минимально возможных размеров, то центр вращения кулачка надо выбирать в разрешенной зоне как можно ближе к ее границам (обычно берут с небольшим запасом до 10%). 

При этом центр вращения кулачка берется на продолжении оси толкателя, если механизм центральный (r_min на рисунке 15). Если механизм внецентренный, то центр вращения кулачка берется на расстоянии эксцентриситета

от оси толкателя (r'_min на рисунке 15).

Рисунок 15 – К динамическому синтезу кулачкового механизма с поступательно движущимся роликовым толкателем

Построения приведены на рисунке 16. В произвольном положении рисуем нулевое положение коромысла в выбранном масштабе K_l. Затем с учетом графика угла поворота коромысла ψ=ψ(φ)строим остальные одиннадцать положений коромысла. При этом ход конца коромысла (по дуге) для каждого положения определится как

Из конца коромысла в каждом положении откладываем отрезки

при этом в тех положениях, в которых кулачок и коромысло вращаются в одну сторону, эти отрезки откладываются на коромысле, а где кулачок и коромысло вращаются в разные стороны – на продолжении коромысла. Через концы отложенных отрезков проводим лучи (влево и вправо) под углом γ_min к соответствующему положению коромысла.

Каждая такая пара лучей отделяет разрешенную зону для выбора центра вращения кулачка от запрещенной для соответствующего положения механизма.

Совокупность всех лучей, определяющих наиболее узкие границы для выбора центра вращения кулачка, выделяет разрешенную зону с учетом отсутствия заклинивания в любом положении механизма. Именно в этой зоне и надо выбирать центр вращения кулачка. 

С учетом необходимости обеспечения минимально возможных габаритов механизма центр вращения кулачка надо выбирать в разрешенной зоне как можно ближе к нулевому положению конца коромысла (рисунок 16).

Рисунок 16 – К динамическому синтезу кулачкового механизма    с коромысловым роликовым толкателем