Кулачковые механизмы

ЛЕКЦИЯ №31

31.1. Основные сведения

Кулачковая передача состоит из кулачка и толкателя. Более часто ведущим кинематическим звеном кулачковой передачи явля­ется кулачок. Кулачковые передачи преобразуют движение кулачка в поступательное движение или качание толкателя. Кулачковые передачи находят широкое применение в приборных устройствах и машинах, в различных автоматических, счетно-решающих, рас­пределительных устройствах двигателей и станков-автоматов. Опе­рационные кулачковые передачи используют для зажима деталей, возврата стрелок шкальных приборов на ноль, замыкания элек­трических контактов в электрических переключателях и при обработке деталей по копиру, фиксации взаимного положения деталей и узлов. Функциональная кулачковая передача служит для воспроизведения заданной функции. Большинство функциональ­ных передач позволяет осуществить зависимость у = f (х). Пере­мещение кулачка, как и перемещение толкателя, может быть или линейным, или угловым.

рис. 31.1

На рис. 31.1 показаны некоторые конструк­ции кулачков, которые применяются наиболее часто; а — плоский дисковый кулачок, б — торцовый кулачок с канавкой, в — тор­цовый кулачок без канавки, г — цилиндрический кулачок с канав­кой, д — коноид. Кулачковый механизм с коноидом позволяет осуществить зависимость z = f (х, y) _, где х пропорционально углу поворота коноида, у пропорционально перемещению коноида вдоль оси его вращения, z пропорционально перемещению толка­теля. Радиус-вектор коноида изменяется не только при его вра­щении, но и при перемещении вдоль оси вращения.

рис. 31.2

Заостренные толкатели (рис. 31.2, а, д) применяют только при небольших уси­лиях. Практически конец заостренного толкателя всегда имеет небольшое закругление. Часто используют толкатели, у которых имеется значительный радиус закругления конца (рис. 31.2, г, з), а также плоские толкатели (рис. 31.2, в, ж). Плоский толкатель работает с выпуклым кулачком. При роликовых толкателях между кулачком и толкателем действует трение качения (рис. 31.2, б, е). Благодаря этому уменьшаются трение и износ. Толкатели на рис. 31.2, а...г двигаются поступательно, а толкатели на рис. 31.2, д...з поворачиваются.

рис. 31.3

На рис. 31.3, а, б показано крепление роликов с подшипниками скольжения, на рис. 31.3, в, г — крепление роли­ков с подшипниками качения. Когда толкатель находится во взаи­модействии с коноидом, то его конец имеет сферическую форму (рис. 31.3, д, е). Толкатель на рис. 8.3, д скользит по коноиду, а толкатель на рис. 31.3, е закреплен на подшипниках качения.

рис. 31.4

Кулачковые передачи могут иметь силовое или кинематическое замыкание. При силовом замыкании толка­тель прижимается к кулачку пружиной. На рис. 31.4, а - ж представлены различные вариации кулачковых механизмов с силовым замыканием, где обозначены:

1 — кулачок, 2 — толкатель, 3 — пружина.

рис. 31.5

При кинематическом замыкании кулачкового механизма отпадает необходимость в пружине. Схемы кулачковых механизмов с кине­матическим замыканием кинематической цепи показаны на рис. 31.5. При повороте торцового кулачка с канавкой (рис. 31.5, а) роли­ковый толкатель перемещается вверх или вниз вдоль своей на­правляющей, а ролик не выходит из канавки кулачка. Двойной дисковый кулачок (рис. 31.5, б) поворачивается относительно своей оси, вызывая угловое перемещение толкателя-коромысла. Ролики коромысла непрерывно касаются каждый своего кулачка. Поэтому профили обоих кулачков должны соответствовать один другому, что обеспечивается их построением. Хотя каждый из дисковых кулачков вместе со своим роликом составляет кулачковый меха­низм, требующий силового замыкания кинематической цепи, но их одновременное действие создает надежное кинематическое замыкание. При повороте цилиндрического кулачка с канавкой толкатель либо поворачивается (рис. 31.5, в), либо перемещается поступательно вдоль направляющей (рис. 31.5, г).

31.2 Кинематика кулачковых передач

рис. 31.6

На рис. 31.6 показана кулачковая передача с поступательно перемещающимся дезаксиальным роликовым толкателем. Дезаксиальной эта передача называется пото­му, что средняя линия толкателя не про­ходит через геометрическую ось враще­ния кулачка О. Имеет место дезаксиал а = OC, причем OC перпендикулярно CO ₁. Кулачок вращается с угловой ско­ростью w. При этом геометрическая ось вращения ролика О ₁ перемещается по прямой вверх и все время находится на штриховой кривой, которая называется теоретическим профилем кулачка П _т. Длина пути s, проходимая толкателем, равна перемещению точки О ₁. Условно отсчитываем ее от точки С:

,

где r_э , — радиус-вектор теоретического профиля П _т кулачка.

рис. 31.7

На рис. 31.7 построен план скоростей для центральной кулач­ковой передачи с дисковым кулачком и поступательно перемещаю­щимся плоским толкате­лем. Окружная скорость кулачка перпендикулярна радиус-вектору r кулачка:

v = w r

Относительная скорость v _отн, направлена по общей касательной, проведенной к поверхно­стям кулачка и толкателя в точке их касания. В данном случае она со­впадает по направлению с плоскостью толкателя. Скорость толкателя v _т на­правлена вдоль оси направляющей.

рис. 31.8

На рис. 31.8 показан план скоростей в кулачковом механизме с качающимся толкателем. Толкатель роликовый. Геометрическая ось вращения С ролика находится на теоретическом профиле П _т, кулачка. Реальный профиль П _р кулачка по отношению к теорети­ческому является эквидистантной кривой. Окружная скорость v перпендикулярна ради­ус-вектору r _э, а относи­тельная скорость v _отн касательна к теоретиче­скому профилю в точке С. Окружная скорость v _т толкателя перпенди­кулярна прямой O₂C.

Дата добавления: 2014-01-11