Кулачковых механизмах

В вышеприведенных формулах h — линейный ход толкателя (кулачковые механизмы I, II и III видов). Для применения этих формул к механизмам IV вида в них следует подставлять вместо линейного хода толкателя его угловой ход Ф и вместо линейного перемещения Sj — угловое перемещение ф2 толкателя.

2°. Внутри каждого вида кулачковых механизмов мы можем получить различные разновидности этих механизмов в зависимости от характера движения кулачка, взаимного расположения кулачка и выходного звена, геометрических форм элемента, принадлежащего выходному звену. Например, кулачковые механизмы с поступательно движущимся звеном вида, показанного на рис. 26.1, а, могут иметь различные кинематические схемы, показанные на рис. 26.2, так как кулачок может вращаться вокруг неподвижной оси А (рис. 26.2, а, б и о) или двигаться поступательно (рис. 26.2, г и д} вдоль оси х — х и т. д. Ось у — у выходного звена может пересекать ось А вращения кулачка (рис. 26.2, а) и не пересекать ее (рис. 26.2, в), образуя некоторое кратчайшее расстояние, равное I. Ось у — у движения звена 2 может быть перпендикулярна к оси х — х движения кулачка (рис. 26.2, г) или образовать некоторый угол а с осью х — х (рис. 26.2, д). Наконец, выходное звено может оканчиваться точкой С (острием) (рис. 26.2, а и г), круглым роликом 3(рис. 26.2, в и д) или прямой а — а (плоской тарелкой) (рис. 26.2, б).

механизмом с центральным толкателем. Если ось у — у отстоит на кратчайшее расстояние е от оси А вращения кулачка (рис. 26.2, в), то такой механизм называется кулачковым механизмом со смещенным толкателем. Механизм, показанный на рис. 26.1, б, носит название кулачкового механизма с коромыслом и т. д. В зависимости от характера движения выходных и входных звеньев, геометрических форм элементов звеньев, расположения низших кинематических пар, в которые входят звенья кулачковых механизмов, мы можем получить самые различные типы кулачковых механизмов. Наибольшее распространение в машинах получили типы кулач-ггоказаиные на рис. 25.1, а и б, и кулачковые механизмы, схемы которых показаны на рис. 26.2 и 26.3.

опасны для работы кулачковых механизмов, поэтому многие тихоходные кулачковые механизмы работают в условиях мягких ударов. Из рис. 26.11 также следует, что угол наклона р прямой km больше угла а наклона прямой an, т. е. при задании одних и тех же значений h (подъем толкателя) и фп (фазы подъема) аналог скоростей s2 на участках подъема и опускания для закона, показанного на рис. 26.10, будет всегда больше, чем для закона, показанного на рис. 26.9. Из рассмотренных примеров законов движения следует, что при выборе того или иного закона необходимо знание аналогов скоростей и ускорений движения выходно- д го звена. Обычно при проектировании кулачковых механизмов задаются аналогами ускорений выходного звена. По заданным аналогам ускорений и начальным условиям опре- g деля ют аналоги скоростей и закон движения выходного звена. Рассмотрим следующие законы изменения аналогов ускорений на фазе подъема:

Задача синтеза кулачковых механизмов. Кулачковым называется механизм, в состав которого входит кулачок. Кулачковые механизмы подразделяются по видам движения входных и выходных звеньев, способу замыкания высшей пары, виду элемента высшей пары выходного звена (рис. 2.16) и др.

Выбор структурной схемы. Наибольшее распространение получили плоские кулачковые механизмы, у которых входное звено — кулачок — совершает непрерывное вращательное движение. Если выходное звено совершает возвратно-вращательное движение, оно называется коромыслом, а если возвратно-поступательное,— толка-

На рис. 6.26, а приведена принципиальная схема киносъемочного аппарата. Рулон неэкспонированной киноленты помещается в светонепроницаемую подающую касету 2, лз которой она постепенно вытягивается непрерывно вращающимся зубчатым барабаном 3, а затем, образуя петлю а, поступает в фильмовой капал 4, который обеспечивает ее фиксированное расположение относительно окна 5. Оптическое изображение снимаемого объекта формируется объективом 9 в плоскости светочувствительного слоя киноленты, находящейся напротив кадрового окна фильмового капала. Во время экспонирования кинолента должна быть неподвижна. Для фиксации изображения объекта и следующей фазе его движения кинолента передвигается вдоль фильмового канала строго па шаг кадра Н„ механизмом прерывистого движения (МПД) в. В момент передвижения киноленты световой поток, проходящий через объектив 9, перекрывается обтюратором 10. Затем кшюлен-а, образуя петлю а, поступает па зубчатый барабан 7, служащий для равномерной ее подачи в принимающую кассету 8. Петли она киноленты создают пеобхсдимый ее запас 1Л для прерывистого движения вдоль фильмового капала. Привод киносъемочного аппарата состоит из двигателя п передаточных механизмов. Тип двигателя выбирается в зависимости от характера съемок. В качестве механизмов прерывистого движения широко применяются грейферные рычажные и кулачковые механизмы. В грейферном механизме непрерывное вращательное движение входного звена — кривошипа преобразуется в движение выходного звена по замкнутой траектории. Выходное звено имеет одни пли несколько зубьев, которые продвигают киноленту на шаг кадра. Затем зубья выходят из перфорации и возвращаются в начальное положение и цикл движения повторяется, в результате чего кинолента движется прерывисто. Цикл работы грейферного механизма можно разбить на четыре фазы: вход зуба в перфорацию, протягивание кинолентj на шаг кадра, выход зуба из перфорации и возврат в исходное положение. Соприкосновение зуба грейфера е кинолентой сопровождается динамическим ударом. Для уменьшения удара о перфорационную перемычку угол входа зуба а должен быть близким к 90°. В этом случае составляющая скорости зуба грейфера в направлении фильмового капала будет мала. Для перемещения киноленты точно на шаг кадра необходимо, чтобы угол выхода р<90°. Для точной фиксации киноленты во время экспонирования применяется контргрейфер, зубья которого входят в перфорацию киноленты после выхода из нее зубьеп грейфера (рис, 6.26, в]. Фазовые углы движения кулачкового механизма коптргрейфера определяются из составленной для МПД циклограммы:

Циклические нагрузки выражены наиболее явно в машинах и механизмах с поступательно-возвратным движением (поршневые машины, кулачковые механизмы). Однако и в ротативных машинах неизбежны циклические нагрузки, например вследствие дисбаланса, радиальных -и торцовых биений роторов и т. п.

Повышенные температуры наблюдаются не только в тепловых машинах, у которых нагрев является следствием рабочих процессов. В «холодных» машинах нагреваются механизмы, работающие при высоких скоростях и больших нагрузках (зубчатые передачи, подшипники, кулачковые механизмы и т. д.). Детали, подверженные циклическим нагрузкам, греются в результате упругого гистерезиса при многократно повторных циклах нагружения-разгружения. Повышение температуры сопровождается изменением линейных размеров деталей и может вызвать высокие Напряжения.

Кулачковые механизмы (рабочие поверхности):

Кулачковые механизмы находят широкое применение, особенно в приборах и машинах автоматического действия. Они предназначены для преобразования вращательного или возвратно-поступательного движения ведущего звена в возвратно-поступательное или возвратно-вращательное движение ведомого звена с остановками последнего заданной продолжительности.

г — радиус ролика на толкателе в кулачковых механизмах. sfl — путь, проходимый точкой В.

Цилиндр, ограниченный в сечении плоской кривой /, вращается вокруг оси А с заданной угловой скоростью ю. Действуя на ролик 3, свободно вращающийся вокруг оси, цилиндр / заставляет звено 2 двигаться поступательно в направляющих С — С. Условимся в кулачковых механизмах называть кулачкам го звено высшей пары, элемент которого имеет переменную кривизну, Профилем плоского кулачка условимся называть кривую, полу-

Для постоянного контакта звеньев, образующих высшую пару, в кулачковых механизмах применяется как силовое, так и геометрическое замыкание. Силовое замыкание осуществляется чаще всего при помощи пружины (рис. 2.16, а, б, в, и), прижимающей выходное звено к кулачку. Недостатком такого замыкания является увеличение реакций в кинематических парах за счет преодоления сопротивления пружины. Но простота конструкции и меньшие габариты кулачка делают предпочтительнее такой вид замыкания по сравнению с геометрическим. Силовое замыкание может быть осуществлено также с помощью пневматических и гидравлических устройств.

Тип 4. Профиль кулачка очерчен дугами окружностей. Условию выпуклости профиля кулачка при его постоянной ширине отвечает кулачок Вольфа, очерченный дугами окружности радиусов R0, R и RO + R. Такие кулачки широко применяются в кулачковых механизмах киноаппаратуры и приборов.

В кулачковых механизмах с роликовым толкателем (коромыслом) от радиуса ролика зависят размер действительного профиля кулачка, контактные напряжения и, следовательно, прочность и долговечность конструкции. Следует выбирать rp
Для всех вариантов принять: 1) начальное звено — зубчатое колесо г\, на котором жестко укреплен палец кривошипа В; 2) маховик расположен на валу кривошипа; 3) центры масс звеньев расположены посередине звеньев; 4) масса звеньев nii = tjili, где li—длина звена, мм; qt — масса 1 мм звена; 5) усилие транспортирования киноленты Fc=Fu + Fip, где сила трения в фильмовом канале: Ftp — ==cFH max, коэффициент с выбирается в пределах 0,8—2 в зависимости от характера графика изменения ускорения киноленты; 6) фазовые углы кулачкового механизма контргрейфера определяются по циклограмме МПД; 7) минимальный допустимый угол передачи движения в кулачковых механизмах с поступательно движущимся роликовым толкателем утш = 60°; 8) движение грейферному механизму передастся от двигателя через зубчатую передачу г0 и г\ (г0 = 2!).

Высшая кинематическая пара в кулачковых механизмах замы-

При анализе реальных конструкций и их кинематических схем выявляются либо дополнительные подвижности Wa, либо избыточные структурные связи q относительно основной схемы механизма с заданным числом степеней свободы W(\. Из дополнительных подвижностей выделяют местные подвижности звена WM и местные подвижности группы звеньев Wr. Местную подвижность имеют плавающие оси, втулки и пальцы, кольца некоторых типов подшипников, блоки, шкивы, ролики в кулачковых механизмах и т. п. Особенность местной подвижности звена заключается в том (см. рис. 2.11, а), что реализация ее не вызывает перемещения остальных звеньев механизма. Местная подвижность звена имеет определенное функциональное назначение, ибо она позволяет, например, уменьшать износ элементов кинематической пары, улучшить условия смазки, повысить коэффициент полезного действия (к.п.д.), надежность, долговечность узлов машин. Общее число местных подвижностей Wu звеньев в кинематической цепи следует выявлять на первоначальной стадии структурного анализа и синтеза механизма.

В комбинации (в) присоединяемое звено имеет одну однопод-вижную (In — рис. 2.26, г, д или 1 в — рис. 2.26, б, в) и одну пяти-подвижную (5т) кинематические пары. Этот вариант широко используется в кулачковых механизмах, толкатель которых имеет заостренный или сферический башмак (рис. 2.26,6), в зубчатых передачах, боковые поверхности зубьев которых имеют точечный контакт («бочкообразные зубья») (рис. 2.26, в), в механизме плунжерного гидродвигателя (рис. 2.26, d).

Поверхности элементов высшей кинематической пары, обеспечивающие заданный закон движения, называются сопряженными поверхностями. Механизмы могут иметь либо одну, либо несколько пар сопряженных поверхностей. Первый случай используется, например, в кулачковых механизмах, воспроизводящих возвратное движение выходного звена по заданному закону, задаваемому посредством передаточной функции. Второй случай используется в зубчатом зацеплении, в котором непрерывное движение выходного звена обеспечивается путем последовательного взаимодействия нескольких пар сопряженных поверхностей. Передаточная функция зубчатых механизмов, как правило, постоянна и называется передаточным отношением. Наличие высшей кинематической пары вносит существенные особенности в методы синтеза механизма.

коэффициент скольжения теоретически равен бесконечности. Такой случай имеет место в кулачковых механизмах, когда один из элементов высшей кинематической пары вырождается в точку (острие).

Рекомендуем ознакомиться:

Косвенные измерения

Косвенным показателем

Косвенного измерения

Концентрация превышает

Меню:

Главная страница Термины