2. Метод цикловых кинематических диаграмм (кулачковые механизмы).

			Диаграммы функции положения и передаточных функций для зубчатой передачи.      Кулачковым называется трехзвенный механизм состоящий из двух подвижных звеньев - кулачка и толкателя, соединенных между собой высшей кинематической парой. Часто в состав механизма входит третье подвижное звено - ролик, введенное в состав механизма с целью замены в высшей паре трения скольжения трением качения. При этом механизм имеет две подвижности одну основную и одну местную (подвижность ролика).    Основные параметры кулачкового механизма: fраб - фазовый рабочий угол кулачкового механизма; fраб = dраб = fc + fдв + fу; fс - угол сближения; fдв - фазовый угол дальнего выстоя; fу - фазовый угол удаления; dраб - профильный рабочий угол; fбв - угол ближнего выстоя; hBm - максимальное перемещение точки В толкателя; r0 - радиус начальной шайбы кулачка; rр - радиус ролика.
Рис. 3.9

Рис. 3.10

Рис. 3.11

    При кинематическом анализе кулачкового механизма задан конструктивный профиль кулачка и радиус ролика r_p. Методом обращенного движения (перекатывая ролик по неподвижному конструктивному профилю кулачка) находим центровой профиль кулачка (траекторию центра ролика толкателя в обращенном движении). Наносим на профиль фазовые углы и определяем в зоне ближнего выстоя начальный радиус центрового профиля кулачка r₀. В зоне рабочего угла проводим ряд траекторий центра ролика толкателя (точки В) и по ним измеряем от точки лежащей на окружности r₀ до точки лежащей на центровом профиле текущее перемещение толкателя S_Bi. По этим перемещениям строим диаграмму S_B = f(f₁). Дифференцируя эту диаграмму по времени или обобщенной координате получаем кинематические или геометрические характеристики механизма. При графическом дифференцировании масштабы диаграмм зависят от масштабов исходной диаграммы и выбранных отрезков дифференцирования:

m_S = y_hb / h_B мм/м;     m_f = b / f_р мм/рад;     m_t = b/t_рмм/с;

m_Vq = k₁ * m_S / m_f мм/м;     m_aq = k₂ * m_Vq / m_f мм/м;

m_V = k₁ * m_S / m_t мм/м*с^-1;     m_a = k₂ * m_V / m_tмм/м*c^-2;

где b - база диаграммы по оси абсцисс в мм, y_hB - ордината максимального перемещения толкателя в мм, h_B - максимальное перемещение толкателя в м, t_р - время поворота кулачка на фазовый угол f_рв с, k₁ и k₂ - отрезки дифференцирования в мм.

3. Экспериментальный метод кинематического исследования.

    При экспериментальном исследовании кинематики механизмов кинематические характеристики звеньев и точек механизма определяются и регистрируются с помощью чувствительных элементов - датчиков, которые используя различные физические эффекты преобразуют кинематические параметры в пропорциональные электрические сигналы. Эти сигналы регистрируются измерительными самопишущими приборами (самописцами, осциллографами и др.). В последнее время для регистрации и обработки экспериментальных данных все более широко используются специальные или универсальные компьютеры. Для примера рассмотрим экспериментальную установку для исследования кинематических характеристик синусного механизма:

Рис. 3.14

В этой экспериментальной установке:

• для измерения перемещения выходного звена используется потенциометрический датчик перемещения, в котором пропорционально положению движка потенциометра изменяется его сопротивление;

• для измерения скорости выходного звена используется идукционный датчик скорости, в котором напряжение на концах катушки движущейся в поле постоянного магнита пропорционально скорости катушки;

• для измерения ускорения выходного звена используется тензометрическиий акселерометр. Он состоит из пластинчатой пружины один конец которой закреплен на выходном звене механизма, а на втором закреплена масса. На пластину наклеены проволочные тензопреобразователи. При движении выходного звена с ускорением инерционность массы вызывает изгиб пластины , деформацию тензопреобразователей и изменение их сопротивления пропорциональное ускорению выходного звена.

Передаточные функции механизмов с несколькими подвижностями (W>1).

Рассмотрим простой двухподвижный манипулятор

Рис. 3.15

Функция положения для выходного звена этого механизма является функцией двух переменных

и ее производная определится как производная функции двух переменных:

где w_q10 и w_q21 - частные производные по обобщенным координатам.