Мегаобучалка Главная | О нас | Обратная связь  


Динамический синтез кулачкового механизма.




Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

4.1.  Исходные данные и этапы синтеза кулачковых механизмов

Кулачковые механизмы - плоские или пространственные механизмы с одной высшей кинематической парой, выполняющие самые разные функции, получившие широкое распространение в механизмах перемещения рабочих органов различных машин-автоматов, в устройствах подачи станков, механизмах газораспределения двигателей внутреннего сгорания и во многих других случаях, когда требуется получить возвратно- вращательное или возвратно-поступательное движение ведомого звена по заданному закону. Воспроизведение движения ведомого звена (толкателя) кулачковые механизмы осуществляют теоретически точно. Их ведущее звено называется кулачком.

Кулачковый механизм, в большинстве случаев, является составной частью проектируемой машины. Он может использоваться как основной, но чаще является вспомогательным механизмом для выполнения технологической операции, последовательность и продолжительность которой согласуется с движением звеньев основного механизма.

Поэтому проектирование кулачковых механизмов выполняется после того, как предварительно намечена общая компоновка машины, спроектированы ее рабочие органы, установлена продолжительность и последовательность выполнения элементов движения ведомого звена кулачкового механизма, выбран закон движения.



Проектирование кулачкового механизма заключается в определении взаимного расположения ведущего звена (кулачка), ведомого звена (толкателя) и координат профиля кулачка, обеспечивающих заданный закон движения толкателя. При этом должны быть удовлетворенны требования, определяющиеся технологическим процессом и эксплуатационными показателями механизма. Эти требования отражаются в исходных данных для проектирования.

Проектное решение оценивается комплексом показателей, таких как, размеры, взаимозаменяемость деталей, их прочность, долговечность, стоимость и т.д. Получить решение, в котором все эти показатели являются оптимальными, невозможно. Поэтому оптимизируют один или несколько показателей с обеспечением выполнения ограничений по остальным показателям. Применение системы автоматизированных расчетов курсового проектирования [1] позволяет рассматривать при проектировании многовариантные решения и выбирать наилучший вариант конструкции.

В данном учебном пособии рассмотрена методика проектирования кулачковых механизмов с оптимизацией по габаритам. Дополнительное условие синтеза - обеспечение допустимых углов давления на входное звено во всех положениях механизма, т.е. обеспечение отсутствия заклинивания кулачкового механизма.

В комплексных заданиях на курсовой проект (работу) содержатся следующие исходные данные:

1. Структурная схема кулачкового механизма, показывающая характер взаимосвязей звеньев и их относительное расположение, тип кулачка, вид толкателя и характер его движения. Ведущим звеном в кулачковом механизме (рис. 1) является дисковый кулачок 1, ведомым - толкатель 2, снабженный роликом 3. Толкатель может совершать поступательное или вращательное движение.

2. Максимальное перемещение толкателя - ход толкателя h

3. Длина толкателя  2 в случае вращательно перемещающегося толкателя или внеосность е в случае поступательно движущегося толкателя.

4. Фазовые углы: угол рабочего профиля кулачка  и его составляющие - при удалении , при дальнем стоянии , и сближении , которые назначаются в соответствии с циклограммой, отражающей согласованность перемещений исполнительных звеньев механизма.

5. Закон движения толкателя в виде графика изменения ускорения толкателя в зависимости от угла поворота кулачка. Закон движения определяется конкретной технологической операцией, для выполнения которой предназначен проектируемый механизм.

6. Направление вращения кулачка и частота его вращения в с-1.

Параметры Обозна чения Еди­ ница измерения Числовое значение
Частота вращения кулачка 150
Фазовые углы поворота кулачка 60 30
Допускаемый угол давления 30
Угловой ход коромысла 20
Длинна коромысла 0.1
Момент инерции коромысла 0.06

Фазовым углом подъема φ п кулачкового механизма называется угол поворота кулачка, которому соответствует перемещение выходного эвена с крайнего нижнего положения в крайнее верхнее.

Фазовым углом верхнего φ в.в выстоя кулач­кового механизма называют угол поворота кулачки, которому соответст­вует положение выходного звена в крайнем верхнем положении.

Фазовый углом опускания φ 0   кулач­кового механизма  наз ывается угол на который по­вернется кулачок при опускании толкателя из крайнего верхнего в край­нее нижнее положение.

Проектирование кулачкового механизма делится на три основных этапа:

1. Определение кинематических передаточных функций, характеризующих изменение ускорения, скорости и перемещения толкателя, в функции времени или угла поворота кулачка.

2. Определение основных размеров кулачкового механизма - минимального радиуса кулачка , внеосности  или межосевого расстояния w, при которых углы давления не превышают допустимых значений.

3. Определение координат профиля кулачка.


4.2. Построение диаграмм движения выходного звена.

При проектировании профиля кулачка обычно задаются законом движения толкателя. Выбор закона движения определяется главным образом теми требованиями, которые предъявляет технологический процесс к движению толкателя. В качестве требуемого закона движения можно принять определенный тип кривой перемещения, скорости или ускорения. Динамика кулачковых механизмов в основном определяется законами изменения ускорений (так как с ускорениями толкателя связаны пропорциональные им и массе толкателя силы инерции, учитывать которые приходиться при расчете замыкающих пружин, при определении напряжений в деталях механизма и т.д.), поэтому обычно в качества закона движения толкателя задаются кривой (или уравнением) относительных ускорений толкателя. Технологические соображения в большинстве случаев заставляют обращаться к сложным законам движения.

В табл. 1...5 приведены некоторые законы движения толкателя, представленные в виде безразмерных коэффициентов относительных значений ускорений  и угла поворота Ку на фазе удаления. Коэффициент угла поворота Ку = j / j у меняется в пределах от 0 до I, а коэффициент ускорения в пределах  может изменяться по величине и по знаку. Для приведенных примеров вначале, а также в промежуточных положениях ускорение может изменяться скачком на конечную величину (мягкий удар за счет мгновенного изменения силы инерции). Для ряда законов ускорение меняется скачком в конце фазы удаления, в других случаях скачки на графиках ускорений могут отсутствовать.

4.2.1 Построение диаграммы аналогового ускорения и ускорения выходного звена.

 Синтез кулачкового механизма начнём с построения диаграммы аналога ускорения выходного звена. По оси абсцисс системы координат  в произвольном масштабе  откладываем фазовые углы  φ n , φ в.в. и φ о

4.2.2 Построение диаграмм аналога скорости

Строим косинусоиду на фазовом угле подъема φ n . Для этого из начала координат точки О системы координат  проводим полуокружность радиуса h′ = 60 мм . Делим ее на столько равных частей, на сколько разделили отрезок, изобра­жающий в масштабе   фазовый угол подъема φ n . Р аздели м на 6 равных частей. Проецируем точку 1 полуокружности на вертикальную линию, проходящую через т очку 1 оси φ . П о лучаем точку 1′ . Проецируем точку 2 полуокружности на вертикальную линию, проходящую через точку 2 оси φ . Получаем точку 2′  и т.д.   Соединяем плавной кривой точки 0, 1 , 2 и т.д. и получаем косинусоиду для фазового угла φ n . Аналогично строим косинусоиду для фазового угла опускания φ 0 . Если фазовые углы подъема φ n и опускания φ n равны, то h′ = h′′ . Если φ n ≠ φ 0 для определения амплитуды h′′ косинусоиды на участке угла ^ воспользуемся урав­нением (4.1)

              (мм)              (4.1)

Интегрируя графически диаграмму   методом площадей или методом хорд, получаем график аналога скоростей .

4.2.3 Построение диаграммы перемещений выходного звена.

Интегрирование методом хорд производим так.
1) Выбираем произвольное полюсное расстояние H2 = 40 мм.

 Принятое полюсное расстояние H2  определяет высоту интегрируемой
кривой. С увеличением H2  высота кривой будет уменьшается.

2) На участке 0-1 криволинейную трапецию 011′ 0′ заменяем равновеликим пря моугольником. Высоту равновеликого прямоугольника проецируем на ось  получаем точку I которую соединяем с точкой P .

3) Из начала координат системы   проводим луч, парал­лельный отрезку P2I, до пересечения с вертикальной линией, про­ходящей через точку 1 оси φ , и получаем точку a.

4) Криволиней­ную трапецию 122′ 1 на втором участке 1-2 заменяем равновеликим прямоугольником.

5) Высоту прямоугольника проецируем на ось d 2S , по­лучаем точку II, которую и соединяем с точкой P2. Из точки a2 проводим луч, параллельный отрезку P2I, до пересечения в точке b2  с вертикальной линией, проходящей через точку 2 оси φ , и т.д.

6) Точки o, a, b и т.д. соединяем и получаем диаграмму

Интегрируя кривую  изложенным способом, получаем

диаграмму перемещений . Полюсное расстояние Н1 = 40 мм.

Определим масштаб оси движения выходного звена.

         (м / мм)   (4.2)

где:

   - длина отрезка, изображающего в масштабе  угол φ n, мм

Тогда на графике другим фазовым углам будут соответствовать отрезки:

            

            (мм)          (4.3)

                  Определяем масштабные коэффициенты графиков

Перемещения коромысла

(рад/мм)

Определим масштаб оси диаграммы аналога угловой скорости

(1/мм)

Определим масштаб оси диаграммы аналога углового ускорения

(1/мм)

Так как мы считаем, что кулачок вращается равномерно , то угол поворота кулачка   и оси абсцисс диаграммы движения являются осями времени, а диаграммы  и  - это диаграммы скорости и ускорения толкателя в соответствующих масштабах.

Определим масштаб линейной скорости по формуле

( м / мм * с-1)       (4.8)

Определим масштаб аналог скорости по формуле

    ( м / мм * с-1)       (4.9)

Определим масштаб аналог ускорения по формуле

    ( м / мм * с-1)       (5)

Угловая скорость

 (с-1 /мм)                       (5.1)

Угловое ускорение

( с-2 /мм)                   (5.2)

Определим масштаб линейной скорости по формуле

           ( м / мм * с-1)       (5.3)

 Определим масштаб линейного ускорения по формуле :

            ( м / мм * с-2)       (5.4)

Определим масштаб времени по формуле :

                     ( с / мм ) (5.5)


4.3. Определение минимального радиуса кулачка

Для определения минимального радиуса кулачка исключаем параметр  из диаграмм , и построим диаграмму . Построение выполним в масштабе  .Масштаб  выбирают таким, чтобы диаграмма для определения минимального радиуса кулачка получилась в пределах листа и еще осталось место для построения профиля кулачка.

Для получения разметки траектории толкателя в масштабе  необходимо из начала координат осей SOφ . Затем откладываем длину кривошипа в масштабе . Затем из точки О проводим линии через точки А1 А2 …..А6 соответствующих размеров учитывая коэффициент С.

Ось перемещений S направляем вверх, а ось аналога скоро­сти - -перпендикулярно к ней. На ось S переносим раз­метку траектории толкателя, выполненную на отрезке OD в масш­табе

Если кулачок вращается против часовой стрелки, то значение аналогов скорости    на фазе подъема откладываем влево от оси S

 Откладываем отрезки АiВi в масштабе µl

При вычислении отрезков АiВi воспользуемся следующей формулой

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
i-ii 0 20 35.7 41.2 35.7 20 0 20 35.7 41.2 35.7 20 0
B-B1 0 42.97 66.7 88.5 66.7 42.97 0 42.97 66.7 88.5 66.7 42.97 0

 

Вычисленные отрезки ві – ві откладываем по касательным… проведеными с точки О2 в соот­ветствующих точках разметки траектории толкателя. Точ­ки ві соединяем плавной кривой и получаем диаграмму . Под углом передачи движения γ доп = 90°-υ доп . Заштри­хованная область б удет областью допускаемых решений. В любой точке этой области можно разместить центр вращения кулачка.

Минимальный радиус кулачка центрального кулачкового механизма,
если взять точку О в заштрихованной зоне на линии движения то лкателя, будет .




Читайте также:
Организация как механизм и форма жизни коллектива: Организация не сможет достичь поставленных целей без соответствующей внутренней...
Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы...



©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (155)

Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку...

Система поиска информации

Мобильная версия сайта

Удобная навигация

Нет шокирующей рекламы



(0.024 сек.)
Поможем в написании
> Курсовые, контрольные, дипломные и другие работы со скидкой до 25%
3 569 лучших специалисов, готовы оказать помощь 24/7