Андрей Смирнов
Время чтения: ~11 мин.
Просмотров: 0

Кулачковый механизм

Шпаргалки по ТММ — Виды кулачковых механизмов

Saturday, 23 January 2016 13:40

administrator

Cмотрите так же…
Шпаргалки по ТММ
Степень свободы (подвижности) пространственных и плоских механизмов
Кинематические цепи и их классификация
Основные принципы образования механизмов
Группа Ассура
Кинематический анализ рычажных механизмов методом планов
Кинематический анализ рычажных механизмов методом замкнутого векторного контура
Виды зубчатых механизмов
Кинематика зубчатых механизмов с неподвижными осями колес
Кинематика дифференциальных и планетарных механизмов
Кинематика карданной передачи
Динамическая модель машинного агрегата
Приведенный момент сил и приведенный момент инерции
Режимы движения машинного агрегата
Задачи и методы силового расчёта механизмов
Определение сил инерции
Условие статической определимости кинематических цепей
Силовой расчет рычажных механизмов методом планов и аналитическим методом
Трение в поступательных кинематических парах
Трение во вращательных парах
Трение в винтовой кинематической паре
Трение качения в высших кинематических парах
КПД при последовательном и параллельном соединении механизмов
Неуравновешенность вращающихся масс и ее виды
Уравновешивание нескольких вращающихся масс, расположенных в одной плоскости
Уравновешивание механизмов на фундаменте
Виды кулачковых механизмов
Угол давления в кулачковых механизмах
Определение основных размеров кулачковых механизмов
Основная теорема зубчатого зацепления (теорема Виллиса)
Эвольвента окружности, ее уравнения и свойства
Основные геометрические параметры зубчатого колеса
Свойства эвольвентного зацепления
Качественные показатели зубчатого зацепления
Методы нарезания зубчатых колес
Явление подрезания зубьев
Выбор коэффициента смещения
All Pages

Page 27 of 37

Виды кулачковых механизмов. Фазы движения выходного звена. Законы движения выходного звена.

Кулачковым называется трехзвенный механизм с высшей кинематической парой, входное звено которого называется кулачком, а выходное — толкателем (или коромыслом).

Кулачок – звено, элемент высшей пары, имеющий профиль переменной кривизны. Толкатель может совершать поступательное или вращательное движение, во втором случае его называют коромысло. Кулачковые механизмы бывают плоские и пространственные, с толкателем, имеющим рабочим элементом острие, ролик или плоскость, центральные и дезаксиальные (рис. 6.2).

Last Updated on Saturday, 23 January 2016 13:57

Применение

Кулачковый механизм применяется:

  • в газораспределительном механизме ДВС;
  • в топливных насосах высокого давления дизелей;
  • в топливных насосах автомобильных карбюраторных двигателей;
  • в механическом (пневматическом) приводе колодочных тормозов (грузовики, тракторы);
  • в прерывателе контактной системы зажигания бензиновых ДВС;
  • в приводе воздушной заслонки карбюраторов (автомобиль ОКА);
  • в механизмах переключения коробок передач мотоциклов;
  • в швейных машинках (механические переключатели режимов, варианты движения рабочих органов);
  • в шарманках и музыкальных шкатулках (вырожденный кулачок — шип — только включает звук в определённый момент);
  • в механических (часовых) таймерах и реле времени;
  • в металлорежущих станках;
  • и многих других машинах для воспроизведения сложной траектории движения рабочих органов и выполнения функций управления, таких, как включение и выключение рабочих органов по определённой схеме.

Основные параметры кулачкового механизма

Наиболее важными параметрами устройства, определяющими его рабочие качества, служат:

  • наибольший ход толкателя (ход плеча коромысла);
  • наибольшая скорость поступательного перемещения;
  • траектория исполнительного органа.

Кроме того, в расчете участвуют и такие характеристики, как:

  • скорость вращения приводного вала;
  • заданное усилие на исполнительном органе;
  • период работы, у большинства схем принимается равным полному обороту вала (2π);
  • фазовыми углами Θ

Фазовые углы различаются на следующие:

  • фаза удаления Θу – угол, при повороте вала на который происходит максимальное перемещение толкателя между его крайними положениями;
  • фаза верхнего стояния Θв.в- угол максимального удаления толкателя от оси кулачка;
  • фаза сближения Θс соответствует перемещению толкателя из дальнего в ближнее положение, противоположна по смыслу фазе удаления, но не обязательно равна ей по величине;
  • фаза нижнего стояния Θ н.в — соответствует минимальному удалению и по смыслу противоположна Θ в.в.

Если сложить все фазовые углы, должна получиться полная окружность

Θ = Θу + Θв.в + Θс + Θн.в =2π.

Рабочий ход складывается из первых трех фаз:

Θр.х= Θy+ Θв.в+ Θс.

Холостой ход образуется из фазы нижнего стояния:

Θх.х= Θн.в.

Каждой фазе работы ставится в соответствие один из профильных углов Σ: Σу; Σв.в; Σс; Σн.в.

Обычно фазовый и профильный угол для каждого состояния не равны между собой

Θ ≠ Σ.

Расчет кинематики кулачкового устройства базируется на линейных и угловых размерах его компонентов. Соотношение между ними называют законом выходного звена кинематической схемы.

Его выражают как функцию от текущего угла поворота вала, он учитывает все свойства структуры системы и ее проектных характеристик:

S =f(Θ), где Θ – угол поворота ведущего вала.

Закон выходного звена можно получить двумя методами:

  • расчетно-аналитическим;
  • графоаналитическим.

Расчетно-аналитический способ существенно более точен, но требует сложных расчетов. Его используют как основной при проектировании ответственных механизмов.

Графоаналитический способ вычисления закона проще в исполнении и значительно более нагляден. Его используют для простых устройств и как способ предварительной оценки пред проведением расчетно- аналитических вычислений.

С развитием средств вычислительной техники и программного обеспечения сложности расчетно- аналитического метода отошли в прошлое. Средства трехмерного параметрического моделирования и кинематической симуляции, предлагаемые всеми ведущими производителями программных продуктов семейства CAD- CAE, позволяют одновременно проводить графическое моделирование и аналитические расчеты, существенно облегчая работу конструктора.

Классический графоаналитический способ реализуется:

  • построением кинематических диаграмм;
  • формированием кинематических планов с применением заменяющего механизма.

Чертеж его представляет собой упрощенную модель, содержащую лишь низшие пары. Их отличительное свойство заключается в том, что они обладают в фиксированных положениях ведущего звена теми же значениями координат, скорости и ускорения, как и у моделируемых ими компонентов высшей пары.

Во время построения упрощенной модели следует следить за тем, чтобы сохранялись законы движения ведущего и ведомого элементов кулачкового устройства, а также относительное положение их осей.

Пара высшего порядка моделируется связанной двойкой низших пар. Вследствие этого в схеме возникает фиктивное третье звено, а вместо схемы кулачковых механизмов подставляют эквивалентную схему рычажной системы.

Обычно функция движения выходного звена имеет вид второй производной расстояния по углу положения вала либо по времени. Тогда она имеет физический смысл ускорения, и для графического моделирования применяют способ построения кинематических диаграмм.

Трехкулачковые патроны

Самыми распространенными патронами являются трехкулачковые. Они устанавливаются на все токарное оборудование: в домашних мастерских, гаражах, ремонтных цехах, мелко- и крупносерийных производствах.

Самыми часто встречающимися являются 3 типа самоцентрирующихся патронов:

  • спиральные:
  • реечные;
  • эксцентриковые с червячной передачей.

Трухкулачковые патроны оснащаются тяговым (зажимные элементы связаны с гидро- или пневмоприводом) или встроенным приводом. На зажим заготовки во время работы тратится до тридцати процентов вспомогательного времени, поэтому приспособления механизируют и сокращают время на установку изделия. Самое широкое распространение в крупносерийном и массовом производствах получили механизированные кулачковые патроны с пневмоприводом. Гидропривод используют редко и применяют в ситуациях, когда необходимо сохранить малые габариты конструкции. Основное преимущество механизированных агрегатов – быстродействие и постоянное зажимное усилие на кулачках.

Подробное видео по зажимным токарным агрегатам

Спиральные патроны

3-х кулачковые спиральные патроны уже существуют более 100 лет и благодаря простой конструкции и надежности до сих пор ими оснащают новое оборудование. Обеспечивают большой диапазон хода кулачков и обладают высоким КПД, имеется возможность осуществлять зажим эксцентриковых и некруглых заготовок. Недостатками являются быстрая потеря точности и ускоренный износ. Потеря начальной точности происходит в следствии технологических особенностей: улитка только улучшается и имеет невысокую твердость, следовательно, быстро истирается – происходит быстрый износ центрирующего механизма. Ускоренный износ происходит из-за попадания стружки и грязи в клиновидные зазоры между зубьями кулачков.

Используются в единичном и мелкосерийном производстве. Оснащаются прямыми и обратными кулачками.

Реечные патроны

3-х кулачковые реечные патроны свое название получили из-за принципа работы: зубчатый венец перемещает рейки, которые одновременно перемещает кулачки. Более долговечны чем спиральные, т.к. имеется возможность закалки и шлифовки зубцов.  Корпус изготавливается из литой или кованой стали, остальные движущиеся части – легированной, с последующей закалкой. Являются универсальными и применяются в единичном или мелкосерийном производствах.

Преимущества:

  • более сильный зажим;
  • большая точность;

Недостатки:

  • КПД ниже, чем у спиральных;
  • возможность зажима только из одного положения;
  • сложная конструкция.

Эксцентриковые патроны

3-х кулачковые эксцентриковые патроны применяются в крупносерийном производстве. Все детали агрегата изготавливаются из износостойких сталей, а затем проходят закалку и шлифовку. Обладают высокой точностью и силой зажима. Переналаживаются на зажим другой детали сравнительно просто – перестановкой насадных кулачков.

ТММ.doc

    3

Угол давления6.4.1 Вывод формулы для определения угла давления в кулачковом механизме.Δ111oBΔ1ΔB111+6.4.2 Понятие об отрезке кинематических отношений.11B2B1qB2Лекция 14.

  1. Строится график заданного закона движения (как правило либо график ускорения точки В толкателя как функция угла положения – aB = f(φ1), либо график линейной скорости точки В – vB= f(φ1)). Требуется построить график перемещения точки В как функцию от угла поворота кулачка sB= f(φ1).
  2. Определение минимального размера кулачковой шайбы при условии, что угол давления в любой точке профиля не превышает допустимого.
  3. Построение профиля кулачка.

6.5.1 Построение закона движения оси толкателя.B 1B 1B1тB11­

  1. Произвольно выбирается база графика.
  2. Считаем масштаб по оси φ1:
  1. Если задан симметричный вид графика, то:

удсбудсб

  1. Зададимся произвольным образом а1= 40 ÷ 50 мм. Тогда

211уд1212Вmax2раб6.5.2 Определение минимального радиуса кулачковой шайбы по известному закону движения толкателя.6.5.2 а) для кулачка с поступательно движущимся толкателем:B1B1o min^ Порядок построения графика кинематических отношений:

  1. проводится вертикальная ось sB,мм вдоль которой от произвольно выбранной точки Во (начало отсчета) откладываются отрезки перемещения т.В, взятые с графика sB=f(φ1). Масштаб по оси μs* перемещений может быть равен масштабу графика перемещений μs.
  2. в каждой из полученных точек определяют отрезки кинематических отношений, посчитанные в масштабе μs*, и откладывают их под углом в 90º по направлению вращения кулачка.
  1. Если учитывать реверс, то второй луч проводят под углом через отрезок кинематических отношений, отложенный под углом в 90º по направлению реверса и имеющий максимальное значение.

11o1o1о1s*16.5.2 б) для кулачка с качающимся толкателем:Порядок построенияоо

  1. На этих прямых и на их продолжении откладываются отрезки кинематических отношений, посчитанные в масштабе μs* по вышеприведенной формуле. Там, где отрезок имеет максимальное значение, восстанавливается перпендикуляр, и под углом проводится луч.
  1. Если учитывать реверс, то второй луч проводят под углом через отрезок кинематических отношений, отложенный под углом в 90º по направлению реверса и имеющий максимальное значение. Центр кулачка будет в т.О1*:

o11o1Лекция 15.6.5.3 Построение профиля кулачка.рис. 6.5.3.а):o minрабрабк1B111ol1о1o minо1о11рабраб 110о1011llsцентровойтеоретическийрабочегоpo minp1рис. 6.5.3.а рис. 6.5.3.брис. 6.5.3.б):o minтрабрабк1B1w o minloww11рабраб1010123тo_minl
    3

Поиск по сайту:  

Обзор основных видов механизмов — Кулачковые механизмы

Article Index
Обзор основных видов механизмов
Кулачковые механизмы
Фрикционные механизмы
Зубчатые механизмы
Формы зуба передач
Механизмы с гибкими звеньями
Клиновые и винтовые механизмы
Механизмы с гидравлическими и пневманическими устройствами
All Pages

Page 2 of 8

Кулачковые механизмы

Широкое распространение в технике получили кулачковые механизмы. Простейший кулачковый механизм – трехзвенный, состоящий из кулачка, тол­кателя и стойки. Входным звеном чаще всего бывает кулачок. Кулачковые механизмы бывают как плоскими, так и пространственными.

Плоские кулачковые механизмы для удобства рассмотрения разобьем на ме­ханизмы в зависимости от движения выходного звена на два вида:

1.Кулачковый механизм с поступательно движущимся толкателем(ползуном).

2. Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем (коромыслом).

Пример первого кулачкового механизма показан на Рис.2.1. Кулачок 1, вращаясь с заданной угловой скоростью, действует на ролик 3 и заставляет толкатель 2 в виде ползуна дви­гаться в направляющих возвратно-поступательно.

На Рис.2.2 приведена схема
кулачкового механизма с поворачивающим­ся толкателем (коромыслом). Кулачок 1, вращаясь с заданной угловой скоростью ω1, действует на толкатель 2 и заставляет последний вращаться вокруг оси вращения А.

Рис.2.1 Механизм с поступательно-

движущимся толкателем

Рис.2.2 Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем

Кулачковые механизмы имеют разновидности в зависимости от геометрических форм элемента выходного (ведомого) звена и взаимного расположения толкателя и кулачка. Например, кулачковый механизм, показанный на Рис.2.1 может иметь разные виды ведомых звеньев (Рис.2.3).

Рис.2.3 Виды ведомых звеньев, применяемые для кулачковых механизмов с поступательно движущимся выходным звеном:

а) толкатель с ост­рием; б) с плоскостью; в) толкатель с роликом;

г) толкатель со сфериче­ским наконечником.

Кулачковые механизмы с поступательно движущимся ведомым звеном можно раз­делить на:

а) кулачковые механизмы с центральным толкателем, у которых направление движения толкателя совпадает с осью вращения кулачка (Рис.2.4);

б) кулачковые механизмы со смещенным толкателем (дезаксиальные), если ось толкателя отстоит на расстояние е – дезаксиал от оси вращения ку­лачка (Рис.2.5).

Рис.2.4 Кулачковый механизм
с центральным толкателем

Рис.2.5 Кулачковый механизм со смещенным толкателем

При работе кулачковых механизмов необходимо, чтобы было постоянное соприкосновение ведущего и ведомого звеньев. Это может быть обеспечено либо силовым замыканием, чаще всего с помощью пружин (Рис.2.6), либо геометрически, если выполнить профиль кулачка 1 в форме паза, боковые поверхности которого воздействуют на ролик 3 толкателя 2.

Рис.2.6 Кулачковый механизм с силовым замыканием

Рис.2.7 Кулачковый механизм с геометрическим замыканием

Пазовый кулачок обеспечивает геометрическое замыкание высшей пары кулачкового механизма (Рис.2.7).

Все рассмотренные выше кулачковые механизмы плоские. Часто встреча­ются пространственные кулачковые механизмы, которые весьма разнообразны по конструктивному оформлению. Наиболее распространенными пространст­венными кулачковыми механизмами являются механизмы барабанного типа (Рис.2.8). Цилиндрический кулачок 1 с профильным пазом, обеспечивающим кинематическое замыкание высшей пары, вращается с постоянной угловой скоростью и через ролик 3 сообщает качательное движение толкателю 2, закон изменения которого зависит от очертания паза.

Рис.2.8 Пространственный кулачковый механизм барабанного типа

<< Prev — Next >>

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Степан Волков
Наш эксперт
Написано статей
141
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации