2.1 Синтез кулачковых механизмов

Чтобы спроектировать кулачковый механизм необходимо:

- выбрать структурную схему механизма;

- выбрать закон движения ведомого звена;

- определить основные размеры звеньев;

- построить профиль кулачка

Рисунок 2.2

2.1.1 Выбор схемы

Выбор схемы механизма определяется в первую очередь из конструктивных соображений для обеспечения требуемого по условиям технологического процесса закона движения ведомого звена .

В задании курсового проекта в качестве исходных данных дается:

- структурная схема механизма;

- ход выходного звена, равный (или для коромысла);

- - фазовые углы поворота кулачка;

- допускаемый угол давления ;

- вид диаграммы .

2.1.2 Законы движения ведомого звена

Теоретически кулачковыми механизмами можно осуществить самые различные законы движения, но на практике пользуются только теми, которые обеспечивают более простую технологию обработки профиля кулачка и удовлетворяет кинематическим и динамическим требованиям к кулачковому механизму.

Рассмотрение ведут для четырех фаз движения ведомого звена подъема, верхнего выстоя, опускания, нижнего выстоя.

Наиболее простым законом является линейный закон движения на фазах подъема и опускания (рисунок 2.3).

Закон движения ведомого звена на фазе подъема , .

Аналог скорости .

Аналоги ускорения на всех фазах равны нулю, кроме положений а, в, с и д, где функция имеет разрывы.

В этих положениях ускорение теоретически равно бесконечности, т.к. мгновенное изменение скорости. Однако, в действительности звенья механизма обладают некоторой упругостью и ускорения будут иметь, хотя и большую, но конечную величину.

Рисунок 2.3 Рисунок 2.4

Возникающие значительные силы инерции влекут за собой жесткие удары и вибрацию звеньев. Поэтому в линейный закон движения вводят переходные кривые, позволяющие осуществлять плавный переход на участках сопряжения.

Эти законы применяются в тихоходных машинах (перемещение суппорта в металлорежущих станках).

Жестких ударов можно избежать, используя закон постоянного ускорения (рисунок 2.4).

Фаза подъема .

Закон движения ведомого звена будет параболическим .

Аналог скорости .

Аналог ускорения .

Толкатель на участке движется равноускоренно, а на участке - равнозамедленно. Аналогично при опускании. Однако, при переходе от равноускоренного к равнозамедленному движению направление ускорения также изменится мгновенно, но имеет конечную величину. Благодаря чему и силы инерции уменьшаются по сравнению с линейным законом.

Удары, при которых ускорение имеет конечное значение, называются мягкими ударами. Но и мягкие удары приводят к упругим колебаниям механизма.

Наиболее предпочтительными законами движения толкателя являются такие, в которых нет скачков изменения скоростей и ускорений. Например, если аналог ускорения изменяется по косинусоидальному или синусоидальному законам

или .

Такие законы движения называются безударными. Поэтому при проектировании кулачковых механизмов выбирают диаграмму аналога ускорения ведомого звена, затем методом графического интегрирования (операция обратная графическому дифференцированию) строят диаграмму аналога скорости и диаграмму перемещения.