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). Фазы движения толкателя: удаление, выстой при максимальном удалении, сближение, выстой при минимальном сближении к оси вращения кулачка.

Под законом движения выходного звена кулачкового механизма понимают зависимость перемещения, скорости или ее ускорение от времени.

Закон движения выходного звена определяется профилем кулачка и является основной характеристикой механизма. Различают законы движения выходного звена кулачковых механизмов трех видов:

- С жесткими ударами. Скорость движения толкателя на фазе удаления постоянная (ускорение равно нулю), но в начале и в конце фазы скорость имеет разрыв. При мгновенной изменении скорости толкателя ускорение, а следовательно, и сила инерции звена, теоретически стремится к бесконечности, что является причиной жестких ударов, и как следствие - быстрое срабатывание механизма. Такой закон допустим только в тихоходных механизмах при незначительной массе толкателя (в случае когда необходимо обеспечить постоянную скорость движения выходного звена);

- С мягкими ударами. К этой группе относятся законы, при которых скорость меняется непрерывно, а график ускорения имеет точки разрыва. Это характерно для параболического, косинусоидальной законов движения В точках разрыва кривой ускорения силы инерции внезапно сменяются на конечную величину, что вызывает так называемый мягкий удар. Мягкий удар менее опасен, чем жесткий удар, однако работа механизма сопровождается вибрациями, шумом и повышенным износом. Этот закон используют при умеренных скоростях;

- Без ударов. В безударных относятся законы, при которых ускорение является непрерывной функцией. Это законы, заданные диаграммой ускорения, очерченной по синусоиде, треугольником, трапецией и другие. При плавных кривых изменения ускорения удары теоретически отсутствуют (если погрешности изготовления профилей незначительные). Такие законы рекомендуют использовать в быстроходных механизмах. Недостатком их является медленное нарастание перемещения ведомого звена.

29 Угол давления в кулачковых механизмах. Влияние его величины на работоспособность механизма.

Угол давления – угол между вектором линейной скорости выходного звена (толкателя) и реакцией, действующей с ведущего звена (кулачка) на выходное звено.(Углом давления называется угол между направлением силы и направлением перемещения, вызванного этой силой). Эта реакция без учета сил трения направлена по общей нормали к взаимодействующим поверхностям. Угол давления определяется экспериментально. Для кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем допустимый угол давления равен: [θ] = 25º÷35º. Для кулачкового механизма с качающимся толкателем допустимый угол давления равен: [θ] = 35º÷40º.

Реакцию можно разложить на две составляющие: Если, в силу каких либо причин, угол давления будет увеличиваться, то будет уменьшаться, а - увеличиваться. При достижении углов больше допустимого, возможен перекос оси толкателя в направляющей.

Угол давления в кулачковом механизме зависит от размеров кулачковой шайбы: чем она больше, тем угол давления меньше.

С увеличением угла θ движущая сила T (парал и совп по напр. с v₂) уменьшается, сила N(парал и совпад с ), а значит и сила трения F увеличивается. При некотором предельном значении угла θ движущая сила T станет равной силе трения – толкатель застопорится.