Динамический синтез кулачковых механизмов

Стр 1 из 3Следующая ⇒

Динамический синтез кулачковых механизмов

Методические указания по выполнению курсовой работы (проекта)

по теории механизмов и машин для студентов дневного и

заочного отделений

Ростов-на-Дону

2006

Составители: канд. техн. наук, доц. В.А.Кочетов

канд. техн. наук, доц. М.В.Савенков

ст. препод. В.С. Цандеков

В.C.Крещик

канд. техн. наук, доц.

УДК 621.835 (07)

Методические указания по выполнению курсовой работы (проекта) по теории механизмов и машин для студентов дневного и заочного отделений – Ростов н/Д: Издательский центр ДГТУ, 2006. – 19с.

Печатается по решению методической комиссии конструкторского факультета

Научный редактор д.т.н., проф. В.П.Жаров

ДГТУ, 2006.

Исходные данные для проектирования.

Целью работы является построение профиля кулачка в соответствии с исходными данными.

Исходными данными при профилировании являются:

1. Схема кулачкового механизма, которая может быть представлена одной из схем, изображенных на рис.1.

2. Фазовые углы кулачка: - угол удаления;

-угол дальнего выстоя/(стояния);

- угол возвращения.

3. Ход толкателя: H(мм) для схем ( рис. 1, а, б); (град) для схемы (рис.1,в).

4. Минимальный угол передачи движения

5. Число оборотов кулачка n , об/мин.

6. Направление вращения кулачка.

7. Эксцентриситет для схемы (см. рис. 1,а)

8. Длина коромысла l для схемы (см. рис. 1 в)

9. Диаграмма движения толкателя или (рис.2)

Содержание и порядок выполнения расчетов и построений

Построение диаграммы движения выходного звена кулачкового механизма

( толкателя или коромысла)

Построение диаграмм проводится на основании заданной диаграммы аналога ускорения толкателя для механизма с поступательно движущимся толкателем, либо в виде для механизма с качающимся толкателем (рис.2).

Для построения заданной диаграммы или выбирается масштаб углов поворота кулачка, который для удобства графических построений рекомендуется принимать или 1[град/мм]. В принятом масштабе по оси углов откладываются отрезки, соответствующие углам удаления, дальнего стояния и возвращения (рис. З, а)

, , .

Задаются максимальной ординатой диаграммы на угле удаления или угле возвращения, удобнее задаваться ординатой на том угле, который больше. Величину ординаты следует принимать в пределах , причем больше значение h следует брать, если и равны или близки по величине, и меньшее, если они сильно разнятся. Величина ординаты на втором угле определяется на основании соотношения:

Разбивается угол удаления и угол возвращения на одинаковое, четное число интервалов интегрирования, обычно 8-12, и строится исходная диаграмма.

При построении необходимо учитывать следующее (см. рис. 2):

а) для законов, А и В точки максимума и минимума ускорений должны соответствовать концам интервалов интегрирования, т.е. число интервалов по оси должно быть кратным четырем;

б) для закона Д наклонные участкам графика должно соответствовать целое число интервалов интегрирования;

в) для законов А и Б построение графика аналога ускорения проводится методами, известными из курса технического черчения.

Построение диаграммы аналога скорости или проводится графическим интегрированием диаграммы аналога ускорения.

Для этого:

а) строятся ординаты ab , cd , …., соответствующие серединам интервалов интегрирования 01,12,..., и откладываются на оси ординат отрезки оb' = ab ,оd' = cd и т.д. (см. рис. 3а);

б) на продолжении оси j выбирается полюс и соединяется с точками b', d', ..., полюсное расстояние выбирается из условия, чтобы максимальная ордината графика составляла не менее 60 мм (обычно =40-60 мм);

в) на рис. 3б из точки 0 проводится отрезок Оb'' в интервале 0-1 параллельно лучу b' , отрезок b''d'' в интервале 1-2 параллельно лучу d' и т.д.

Полученная ломаная (в пределе - кривая) является графиком аналога скорости.

Проводя аналогичное интегрирование графика или , получаем диаграмму перемещений толкателя или (см. рис.3в).

3.2 Вычисление масштабов диаграмм

Все три диаграммы построены в неопределенных масштабах. Их масштабы определяются по заданным значениям хода толкателя или угла поворота коромысла . Масштаб диаграммы определяется по выражениям:

где - максимальная ордината диаграммы перемещений толкателя или углов поворота коромысла (см. рис. 3в).

Масштабы диаграммы аналога скорости толкателя и угловой скорости коромысла:

;

где - полюсное расстояние на рис. 3б.

Масштабы диаграмм аналога ускорений:

Определяется угловая скорость кулачка , а затем вычисляются масштабы времени , скорости толкателя , ускорения толкателя или масштабы угловой скорости и углового ускорения коромысла, а также масштабы перемещений , скорости и ускорения центра ролика коромысла по формулам:

;

где - длина коромысла, м.

3.3.Определение минимального радиуса кулачка.

Минимальный радиус кулачка определяется графическим путем. Рассмотрим определение для всех трех типов кулачковых механизмов.

Профилирование кулачка

Построение профиля кулачка проводится графическим путем. При профилировании используется метод обращения движения: всем звеньям механизма сообщается новая угловая скорость - , в результате чего кулачок стоит на месте, а толкатель вращается вокруг него со скоростью . Построение проводится в стандартном масштабе , который выбирается в зависимости от максимального размера изображения на чертеже, равного для случая кулачкового механизма с коромысловым толкателем , для остальных типов кулачковых механизмов .

Ниже приведено профилирование кулачковых механизмов различных типов.

4.1. Кулачковый механизм с роликовым центральным поступательно перемещающимся толкателем.

1. Из выбранного центра вращения кулачка проводится окружность радиусом и вертикальная осевая линия (рис. 7).

2. Откладывается ход толкателя H в масштабе по вертикальной оси вверх от точки пересечения оси с окружностью радиусом .

3. Определяется текущее перемещение толкателя в масштабе и откладывается на вертикальной оси (см. рис. 7). Для этого проводится вспомогательное построение. От точки О (см.рис.5) проводится под острым углом к оси S наклонная линия, на ней откладывается ход толкателя Н в масштабе . Все ординаты графика проектируются на ось S , максимальная ордината соединяется с концом хода H на наклонной линии, остальные ординаты проектируются на наклонную линию параллельно верхней соединительной линии. Полученные деления переносятся на вертикальную ось (см. рис.7).

4. Проводится дуга радиусам ( ) в пределах угла в сторону, противоположную вращению кулачка, от оси откладываются углы профиля , , . Углы и делятся по дуге ( ) на столько же делений, на сколько они были поделены на графиках, точки деления нумеруются по порядку и лучами соединяются с центром вращения кулачка.

5. Засечками по дугам окружностей проектируются все текущие точки перемещения толкателя на соответствующие им по номеру лучи.

6. Найденные на лучах точки соединяются плавной линией. На участке профиль выполняется по дуге ( ), на участке - по дуге . Это теоретический профиль кулачка.

7.Определяется величина радиуса ролика из следующих соотношений:

;

Минимальный радиус кривизны профиля определяется графически на участке профиля, соответствующем наибольшей кривизне (участок выбирается визуально). В выбранной точке проводится окружность радиусом r=15-20 мм, в точках пересечения этой окружности с профилем проводятся еще две окружности с тем же радиусом. Через точки пересечения этих двух окружностей с центральной окружностью проводятся две линии, пересекающиеся друг с другом в центре кривизны профиля, расстояние от центра центральной окружности до центра кривизны соответствует .

Окончательно радиус ролика устанавливается из конструктивных соображений, но не более указанных выше соотношений.

8. Для получения практического профиля кулачка необходимо построить огибающую дуг радиусом ролика , имеющих центры на теоретическом профиле кулачка. На участке профиль описывается дугой радиуса ( ), на участке - дугой радиус ( ).

9. В случае пазового кулачка профиль паза строится, как огибающая окружностей радиуса ролика , имеющих центры на теоретическом профиле. Радиус диска кулачка при этом выбирается так, чтобы расстояние до стенки паза было не менее 15-20 мм.

Список рекомендуемой литературы

1. И.И. Артоболевский Теория механизмов и машин. М., Наука, 1996.

2. Теория механизмов и машин. Под ред. К.В.Фролова. М., Высшая школа, 2001.

3. Синтез кулачковых механизмов. Методические указания. – Ростов-на-Дону: РИСХМ, 1985.