ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Механизмы управляющих кинематических цепей из "Прикладная механика " В ряду этих механизмов одно из первых мест принадлежит кулачковым механизмам, в которых можно просто осуществить движение с произвольной длительностью выстоев и с произвольной передаточной функцией на переходных участках. Такой механизм, как мы видели в гл. I, состоит из кулачка, толкателя и стойки. Кулачок с толкателем образуют высшую пару, а кулачок со стойкой и толкатель со стойкой — низшие. В зависимости от вида низшей пары, образуемой кулачком со стойкой, кулачок может иметь либо вращательное, либо возвратно-поступательное прямолинейное движение. Поэтому подвижные звенья кулачкового механизма в отличие от шатунов рычажных четырехзвенников могут двигаться лишь по простым круговым или прямолинейным траекториям. Отличительным признаком высшей пары кулачкового механизма является то, что один ее элемент имеет переменную кривизну, а другой — постоянную. Именно благодаря этому можно очень просто осуществить любой наперед заданный вид передаточной функции (при этом, разумеется, существуют некоторые ограничения, о которых будет сказано дальше). [c.81] На рис. 3.6 изображен кулачковый механизм со звеньями, движущимися возвратно-поступательно. Входное звено — кулачок / — скользит вдоль стойки 3 в рассматриваемый момент слева направо. Его верхняя рабочая поверхность имеет переменную кривизну. Выходное звено (толкатель 2), опираясь своим острием иа кулачок, скользит по направляющей вертикально вверх (направление его движения перпендикулярно направлению движения кулачка). [c.81] Таким образом, в этом примере профиль кулачка в определенном масштабе воспроизводит передаточную функцию механизма. [c.82] Участки профиля кулачка, где у = onst и на которых Толкатель остается в покое, являются участками выстоя. В нашем примере это отрезки АВ и D, перпендикулярные направлению движения толкателя. Часть профиля, соединяющая два участка выстоя, на которой толкатель находится в движении, называют активной частью профиля. [c.82] Если расположить толкатель так, чтобы он двигался в плоскости вращения кулачка, то получим плоский кулачковый механизм с вращающимся кулачком. На рис. 3.8, а схематически представлен механизм, у которого линия движения толкателя 2 проходит Через центр вращения кулачка 1. Кулачковый механизм в этом случае называют центральным. На рис. 3.8, б показан нецентральный кулачковый механизм е — расстояние от центра вращения кулачка до линии движения толкателя). [c.82] Так как после полного оборота кулачка толкатель возвращается в исходное положение, передаточная функция механизмов с вращающимися кулачками имеет период, соответствующий одному, полному обороту кулачка, т. е. (/ ( р -f 2л) = у (ф). [c.82] Таким образом, закон движения толкателя и в этом случае определяется весьма просто. [c.83] Чтобы уменьшить контактное напряжение и износ, применяют грибовидные с радиусом профиля г (рис. 3.10, а) и тарельчатые (рис. 3.10, б) толкатели. В последнем случае переход от уравнения профиля кулачка к передаточной функции, разумеется, более сложен, чем для центрального кулачка с острым толкателем. [c.83] При заданном ходе h толкателя углы у и, следовательно, уг получаются тем меньшими, чем больше длина I активного участка профиля, на котором происходит подъем толкателя.Если профиль представляет собой развертку цилиндрического кулачка, изображенного на рис. 3.7, то можно достичь увеличения длины /, увеличивая радиус l цилиндра. Таким образом, чтобы сохранить угол давления в допустимых пределах, необходимо соответственно увеличивать размеры кулачка. [c.85] Например, если для кулачка, движущегося поступательно, заданы подъем h толкателя и максимально допустимый угол утах. то, полагая угол давления постоянным в пределах всего активного участка профиля, получим, что минимальная длина этого участка должна быть не более чем / ш h tg у max- Одновременно должны быть удлинены участки выстоя и увеличена скорость кулачка. [c.85] У плоских кулачков можно несколько уменьшить угол давления, если заменить центральный кулачок нецентральным (см. рис. 3.8, б) или вместо острого толкателя воспользоваться тарельчатым. [c.85] Целесообразный характер движения на активной части профиля кулачка представлен на рис. 3.14, б. Здесь обеспечивается безударная работа механизма, так как ускорение постепенно увеличивается до максимума и затем уменьшается до нуля. [c.87] Все сказанное накладывает определенные ограничения на выбор размеров и формы профиля кулачка. [c.88] Можно сказать, что циклограмма является схематизированным остовом окончательного вида передаточной функции. Последняя будет полностью определена после того, как конструктор выберет форму активных участков. [c.88] Во втором случае при профилировании вид передаточной функции у = у (ф) бывает задан и остается только найти соответствующий профиль кулачка. Такая задача чаще всего встречается в пр И-боростроении, счетно-решающих и моделирующих устройствах. Если при этом применяются нецентральные кулачки или тарельчатые толкатели, то передаточная функция не совпадает с уравнением профиля, как это было в рассмотренных выше простейших случаях. Для примера рассмотрим способ профилирования плоских нецентральных кулачков, обеспечивающий перемещение толкателя-согласно заданной зависимости. [c.88] Это и есть нско.чое уравнение профиля, заданное через параметр ф. В частном случае для центрального кулачка ф = 6 и г Го + у, так как р = а == л/2 и Л = = г,,. [c.89] Если в центральном кулачке увеличить Гц, то хотя это и умень-1щт угол давления, но увеличит кулачок, что нежелательно. Это и побуждает использовать второй независимый параметр е, чтобы, не увеличивая раз.меров кулачка, сохранить угол давления в заданных пределах. Разумеется, этот прием прнмени.м только для тех механизмов, у которых кулачок вращается всегда в одном направлении. [c.89] В конструкторской практике обычно ведут работу в обратном порядке. Назначают размеры и профиль кулачка в соответствии с циклограммой, а потом находят значения углов давления, закон движения, силы инерции н необходимое нажатие пружины. Проверив эти величины, а также контактное напряжение на рабочих поверхностях профиля кулачка и толкателя, можно убедиться в пригодности или непригодности намеченного конструктивного решения и при необходимости рассмотреть следующий вариант. В некоторых случаях не только само конструирование, но и некоторые из перечисленных расчетов выполняют графически. Точность, с которой определяются углы давления графическими методами, невысока, однако большей для практических целей и не требуется. [c.90] Существуют, однако, механизмы, у которых рабочий цикл при установившемся движении сопровождается периодическими зацеплениями и расцеплениями. Характерным примером механизмов этого рода является так называемый мальтийский, который преобразует равномерное движение входного кривошипа в прерывистое одностороннее вращение выходного вала. На рис. 3.17 представлена структурная схема элемента мальтийского механизма, в которой движение передается выходному валу только пока кривошип перемещается из положения В в положение В, когда механизм работает как уже известный нам кулисный. В точке В произойдет расцепление пальца П с кулисой, в результате чего кулиса остановится, а кривошип будет продолжать свое движение в качестве подвижного звена двухзвенного механизма. При дальнейшем вращении кривошипа его палец уже не попадет в паз кулисы. [c.90] Вернуться к основной статье