- •12. Кулачковые механизмы
- •12.1. Кинематический анализ кулачковых механизмов
- •6.2 Основные параметры кулачковых механизмов.
- •6.4 Понятие об угле давления.
- •12.2. Законы движения ведомого звена
- •12.3. Определение действительного угла передачи
- •12.4. Динамический синтез кулачкового механизма
- •13. Синтез плоских рычажных механизмов
- •13.1. Условие существования кривошипа в четырехзвенных механизмах
12.4. Динамический синтез кулачкового механизма
При проектировании
определенной схемы кулачкового механизма
обычно известны закон движения ведомого
звена, минимально допустимый угол
передачи [
]
и все размеры, не относящиеся к профилю
кулачка. Прежде всего, определяется
радиус кулачка
и затем строится профиль кулачка.
Рассмотрим решение на примере механизма с толкателем, снабженным роликом (рис. 118).
а)
б)
Рис. 118. Построение профиля кулачка
По заданной
диаграмме [SA,
t]
производится в масштабе kl
разметка
траектории точки А
–
центра ролика rр.
На восстановленных перпендикулярах
откладываются отрезки
(рис. 118, а):
при подъеме –
в сторону вращения кулачка, при опускании
–
в противоположную сторону.
Из полученных
точек Bi
проводятся
лучи под углом [
].
В данном случае
можно точки Вi
соединить плавной кривой и провести
к
ней касательные под углом [
]
к лучам
.
Все касательные образуют зону (на чертеже
заштрихованную), внутри которой любая
точка дает угол
>[
].
Для центрального
кулачкового механизма центр кулачка
должен находиться на прямой А4А0,
а точка О
даст наименьшие размеры кулачка, так
как
.
Зная радиус r0 и применяя метод обращения движения (метод инверсии), можно построить теоретический и действительный профили кулачка в порядке, обратном кинематическому анализу (рис. 118, б).
13. Синтез плоских рычажных механизмов
13.1. Условие существования кривошипа в четырехзвенных механизмах
Рассмотренные ранее механизмы с высшими парами (зубчатые, кулачковые, волновые) являются более универсальными, так как многообразие элементов соприкасания в высших парах позволяет воспроизвести множество законов движения.
В то же время механизмы с низшими парами обладают своими преимуществами. Так, например: поскольку элементами соприкасания низших пар являются поверхности (плоскость, цилиндр), то в них возникают меньшие удельные давления, меньший износ. Кроме того, значительно проще их изготовление. Поэтому область применения механизмов с низшими парами достаточно широка (машины-автоматы, строгальные, долбежные станки, в которых необходимо получить разницу в скоростях движения рабочего и холостого хода).
Выходные звенья механизмов должны иметь определенные траектории движения, скорости и ускорения. Все эти параметры определяются размерами звеньев, их взаимным расположением и законом движения начального звена.
Таким образом, под синтезом механизмов с низшими парами понимается совокупность задач на определение параметров кинематической схемы по заданным условиям движения звеньев.
Выделяют две основные задачи синтеза:
-
воспроизведение заданного закона движения;
-
воспроизведение заданной траектории выходного звена, т. е. задача о положениях.
При синтезе четырехзвенных механизмов ведущее звено совершает вращение на полный оборот, т. е. является кривошипом.
Рассмотрим четырехзвенник в крайних положениях (рис. 119).

Рис. 119. Схема к определению условия существования кривошипа в четырехзвенных механизмах
Примем следующее соотношение длин звеньев:
а < b < с < d.
Если механизм может занимать крайние положения А1 и А2, то кривошип делает полный оборот.
Из
OB1C:
а + с < b + d. (13.1)
Из
OB2C:
ОС < ОВ2 + В2С или ОВ2 > ОС – В2С;
c – a >d – b. (13.2)
Первое неравенство всегда удовлетворяется, поскольку а < b и с < d.
Следовательно, условие существования кривошипа определяется вторым неравенством. Преобразуем его и получим:
a + d < b + c.
Это условие называют также теоремой Грасгофа:
В четырехзвенном механизме имеется кривошип, если сумма длин наименьшего и наибольшего звеньев меньше суммы длин двух других звеньев.
