Целями работы являются:
– выполнение кинематического анализа кулачкового механизма, заключающегося в определении положения, скорости и ускорения толкателя в зависимости от положения кулачка;
– выполнение кинематического синтеза этого механизма, состоящего в построении профиля кулачка на основе известного минимального радиуса последнего и диаграммы движения толкателя.
5.1. Основные сведения из теории
Кулачком называется звено кулачкового механизма, имеющее переменную кривизну профиля и сообщающее толкателю требуемый закон движения. Понятия о профильных и фазовых углах кулачка, а также об углах передачи движения и давления приведены ранее в разделе 4.1 лабораторной работы «Синтез кулачковых механизмов».
При кинематическом исследовании (анализе) рассматривается конкретный кулачковый механизм. Исследование направлено на определение кинематических характеристик толкателя при различных положениях кулачка.
Наиболее простым и наглядным способом кинематического исследования в случае кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем и в случае того же механизма с качающимся толкателем является способ, основанный на построении в первом указанном случае экспериментальной диаграммы «перемещение – время» () для ведомого звена с последующим её графическим интегрированием для получения диаграмм «скорость – время» () и «ускорение – время» (), а во втором случае – экспериментальной диаграммы «угол поворота – время» (ψ = ψ(t )) для аналогичного звена с последующим ее интегрированием для нахождения диаграмм «угловая скорость – время» (ω = ω(t )) и «угловое ускорение – время» (ε = ε(t )). На рис. 5.1. в качестве примера представлены указанные диаграммы для поступательно движущегося толкателя.
В лабораторной работе используется кулачковый механизм, реализованный в виде модели, основными элементами которой являются основание и установленные на нем толкатель и кулачок, на котором закреплен диск. Для обеспечения возможности построения экспериментальной диаграммы (или ψ = ψ(t )) на диске выполнена шкала, градуированная от 0 О до 360 О, а на толкателе или на пластине, присоединенной к основанию, – шкала с делениями в миллиметрах или градусах.
Обычно в кулачковом механизме кулачок движется равномерно. В этом случае время t движения кулачка пропорционально углу его поворота φ. Поэтому диаграммы и ψ = ψ(t ) являются одновременно диаграммами (φ) и ψ = ψ(φ).
Масштаб времени на диаграммах определяют исходя из следующего.
1) Рабочему углу кулачка соответствует длина отрезка l на диаграмме (рис. 5.1). Следовательно,
где L – длина отрезка диаграммы, соответствующей одному обороту кулачка.
2) Время одного оборота
где п – число оборотов кулачка в минуту.
Тогда масштаб времени равен
В случае кулачкового механизма с поступательно движущимся толкателем масштабы диаграммы перемещения , скорости и ускорения вычисляют по известным формулам:
где Н 1 и Н 2 – полюсные расстояния, мм; s – истинный перемещение, м; s диагр – размер на диаграмме, мм.
В случае кулачкового механизма с качающимся толкателем масштабы диаграмм угла поворота ψ = ψ(t ), угловой скорости и углового ускорения ε = ε(t ) толкателя определяются по формулам:
В формуле (5.7) ψ – истинный угол поворота, рад., ψ диагр – размер на диаграмме, мм.
Кинематические диаграммы, построенные в соответствии с изложенным выше, являются основой для выполнения кинематического синтеза кулачкового механизма. Особенности выполнения этого синтеза изложены в лекционном курсе по дисциплине.
5.2. Порядок выполнения работы
1. Медленно поворачивая кулачок, зафиксировать момент начала подъема толкателя и момент окончания его подъема. По шкале на диске, жестко связанном с кулачком, поворота определить угол φ у. Аналогично определить угол φ в. Каждый из углов φ у и φ в разделить на несколько (n ) равных частей (например, на шесть).
2. Поворачивая кулачок на углы φ i , измерить перемещение толкателя s i в миллиметрах или ψ i в градусах со шкалы на ведомом звене или на основании модели кулачкового механизма сначала на участке удаления, а затем на участке возвращения. Полученные данные свести в таблицу.
3. По данным таблицы построить график (или ), который одновременно является графиком (или ).
4. Используя метод графического дифференцирования, построить графики и (или и )
5. Определить масштабы времени, пути, скорости и ускорений по формулам (5.3) … (5.9).
6. Выполнить синтез механизма. Построить кинематическую схему кулачкового механизма по размерам, полученным при его исследовании. Необходимый для построения минимальный радиус кулачка r 0 , эксцентриситет е , расстояния между осями О и В вращения кулачка и толкателя соответственно, а также длину АВ коромысла толкателя измеряют на модели механизма.
7. Показать все фазовые и профильные углы кулачка.
8. В одном из промежуточных положений кулачка показать толкатель в обращенном движении, и для этого положения определить угол передачи движения γ и угол давления α кулачкового механизма.
9. Оформить отчет.
5.3. Вопросы для самоконтроля
1. Какие углы кулачка называются профильными, а какие – фазовыми? В чем их отличие?
2. Как производится графическое дифференцирование?
3. Как вычислить масштабы диаграмм?
4. В чем состоит суть метода обращения движения?
5. Как построить профиль кулачка в кулачковых механизмах с поступательно движущимся и качающимся толкателями?
6. Что называется углом давления и углом передачи движения?
7. Как влияет угол давления на работу кулачкового механизма?
8. Показать углы давления и передачи движения в любой точке на профиле кулачка.
Проектирование кулачковых механизмов
Краткое содержание: Кулачковые механизмы. Назначение и область применения. Выбор закона движения толкателя кулачкового механизма. Классификация кулачковых механизмов. Основные параметры. Геометрическая интерпретация аналога скорости. Влияние угла давления на работу кулачкового механизма. Синтез кулачкового механизма. Этапы синтеза. Выбор радиуса ролика (скругления рабочего участка толкателя).
Кулачковые механизмы
Рабочий процесс многих машин вызывает необходимость иметь в их составе механизмы, движение выходных звеньев которых должно быть выполнено строго по заданному закону и согласовано с движением других механизмов. Наиболее простыми, надежными и компактными для выполнения такой задачи являются кулачковые механизмы.
Кулачковым называется трехзвенный механизм с высшей кинематической парой входное звено которого называетсякулачком , а выходное -толкателем (или коромыслом).
Кулачком называется звено, которому принадлежит элемент высшей кинематической пары, выполненный в виде поверхности переменной кривизны.
Прямолинейно движущееся выходное звено называют толкателем , а вращающееся (качающееся) –коромыслом.
Часто для замены в высшей паре трения скольжения трением качения и уменьшения износа, как кулачка, так и толкателя, в схему механизма включают дополнительное звено - ролик и вращательную кинематическую пару. Подвижность в этой кинематической паре не изменяет передаточных функций механизма и является местной подвижностью.
Воспроизведение движения выходного звена - толкателя они осуществляют теоретически точно. Закон движения толкателя, задаваемый передаточной функцией, определяется профилем кулачка и является основной характеристикой кулачкового механизма, от которой зависят его функциональные свойства, а также динамические и вибрационные качества. Проектирование кулачкового механизма разделяется на ряд этапов: назначение закона движения толкателя, выбор структурной схемы, определение основных и габаритных размеров, расчет координат профиля кулачка.
Назначение и область применения
Кулачковые механизмы предназначены для преобразования вращательного или поступательного движения кулачка в возвратно-вращательное или возвратно-поступательное движение толкателя. Важным преимуществом кулачковых механизмов является возможность обеспечения точных выстоев выходного звена. Это преимущество определило их широкое применение в простейших устройствах цикловой автоматики и в механических счетно-решающих устройствах (арифмометры, календарные механизмы). Кулачковые механизмы можно разделить на две группы. Механизмы первой обеспечивают перемещение толкателя по заданному закону движения. Механизмы второй группы обеспечивают только заданное максимальное перемещение выходного звена - ход толкателя. При этом закон, по которому осуществляется это перемещение, выбирается из набора типовых законов движения в зависимости от условий эксплуатации и технологии изготовления.
Выбор закона движения толкателя кулачкового механизма
Законом движения толкателя называется функция перемещения (линейного или углового) толкателя, а также одна из ее производных, взятых по времени или обобщенной координате - перемещению ведущего звена - кулачка. При проектировании кулачкового механизма с динамической точки зрения целесообразно исходить из закона изменения ускорения толкателя, так как именно ускорения определяют силы инерции, возникающие при работе механизма.
Различают три группы законов движения, характеризующиеся следующими особенностями:
1. движение толкателя сопровождается жёсткими ударами,
2. движение толкателя сопровождается мягкими ударами,
3. движение толкателя происходит без ударов.
Очень часто по условиям производства необходимо движение толкателя с постоянной скоростью. При применении такого закона движения толкателя в месте скачкообразного изменения скорости ускорение теоретически достигает бесконечности, бесконечно большими должны быть и динамические нагрузки. Практически вследствие упругости звеньев бесконечно большой динамической нагрузки не получается, но величина ее оказывается всё-таки очень большой. Такие удары называются "жесткими" и допустимы только в тихоходных механизмах и при малых весах толкателя.
Мягкими ударами сопровождается работа кулачкового механизма, если функция скорости не имеет разрыва, но разрыв непрерывности претерпевает функция ускорения (или аналога ускорения) толкателя. Мгновенное изменение ускорения на конечную величину вызывает резкое изменение динамических усилий, которое также проявляется в виде удара. Однако эти удары менее опасны.
Кулачковый механизм работает плавно, без ударов, если функции скорости и ускорения толкателя не претерпевают разрыва, изменяются плавно и при условии, что скорости и ускорения в начале и в конце движения равны нулю.
Закон движения толкателя может быть задан как в аналитической форме - в виде уравнения, так и в графической - в виде диаграммы. В заданиях на курсовой проект встречаются следующие законы изменения аналогов ускорений центра ролика толкателя, заданные в виде диаграмм:
Равноускоренный закон изменения аналога ускорения толкателя, при равноускоренном законе движения толкателя проектируемый кулачковый механизм будет испытывать мягкие удары в начале и в конце каждого из интервалов.
Треугольный закон изменения аналога ускорения, обеспечивает безударную работу кулачкового механизма.
Трапецеидальный закон изменения аналога ускорения обеспечивает также безударную работу механизма.
Синусоидальный закон изменения аналога ускорения. Обеспечивает наибольшую плавность движения (характерным является то, что не только скорость и ускорение, но и производные более высокого порядка меняются плавно). Однако для этого закона движения максимальное ускорение при одинаковых фазовых углах и ходе толкателя оказывается больше, чем в случае равноускоренного и трапецеидального законов изменения аналогов ускорений. Недостатком этого закона движения является и то, что нарастание скорости в начале подъема, а, следовательно, и сам подъем происходит медленно.
Косинусоидальний закон изменения аналога ускорения, вызывает мягкие удары в начале и в конце хода толкателя. Однако при косинусоидальном законе происходит быстрое нарастание скорости в начале хода и быстрое ее убывание в конце, что желательно при работе многих кулачковых механизмов.
С точки зрения динамических нагрузок, желательны безударные законы. Однако кулачки с такими законами движения технологически более сложны, так как требуют более точного и сложного оборудования, поэтому их изготовление существенно дороже. Законы с жесткими ударами имеют весьма ограниченное применение и используются в неответственных механизмах при низких скоростях движения и невысокой долговечности. Кулачки с безударными законами целесообразно применять в механизмах высокими скоростями движения при жестких требованиях к точности и долговечности. Наибольшее распространение получили законы движения с мягкими ударами, с помощью которых можно обеспечить рациональное сочетание стоимости изготовления и эксплуатационных характеристик механизма.
Достоинства кулачковых механизмов
Все механизмы с ВКП малозвенны, следовательно, позволяют уменьшать габариты машины в целом.
Простота синтеза и проектирования.
Механизмы с ВКП более точно воспроизводят передаточную функцию.
Обеспечивают большое разнообразие законов движения выходного звена.
Механизмы с ВКП должны иметь силовое или геометрическое замыкание.
Контактные усилия в ВКП гораздо выше, чем в НКП, что приводит к износу, т.е. 2 профиля теряют свою форму и как следствие, свое главное достоинство.
Сложность обработки профиля кулачка.
Невозможность работы на больших оборотах и передачи больших мощностей.
Основные параметры кулачкового механизма
Профиль кулачка может быть составлен из дуг двух концентрических окружностей и кривых, осуществляющих переход с одной окружности на другую.
Большинство кулачковых механизмов относится к цикловым механизмам с периодом цикла равным. При вращении кулачка толкатель совершает возвратно поступательное или возвратно вращательное движения с остановом в верхнем и нижнем положении. Таким образом в цикле движения толкателя в общем случае можно выделить четыре фазы: удаления, дальнего стояния (или выстоя), сближения и ближнего стояния. В соответствии с этим, углы поворота кулачка или фазовые углы делятся на:
Угол удаления (подъема)
Угол дальнего (верхнего) выстоя
Угол сближения (спуска)
Угол ближнего (нижнего) выстоя.
Сумма трех углов образует угол, который называется рабочим углом
В частных случаях могут отсутствовать углы верхнего и нижнего выстоя, тогда.
Кулачок механизма характеризуется двумя профилями:
Центровым (или теоретическим)
Конструктивным (или рабочим).
Под конструктивным понимается наружный рабочий профиль кулачка.
Теоретическим или центровым называется профиль, который в системе координат кулачка описывает центр ролика (или скругления рабочего профиля толкателя) при движении ролика по конструктивному профилю кулачка.
Фазовым называется угол поворота кулачка.
Профильным углом называется угловая координата текущей рабочей точки теоретического профиля, соответствующая текущему фазовому углу. В общем случае фазовый угол не равен профильному.
Перемещение толкателя и угол поворота кулачка отсчитывают от начала фазы подъема, т.е. от наинизшего положения центра ролика, находящегося на расстоянии от центра вращения кулачка. Это расстояние носит название – начального радиуса или радиуса нулевой начальной шайбы и совпадает с минимальным радиус-вектором центрового профиля кулачка.
Максимальное перемещение выходного звена носит название ход толкателя .
Внеосность толкателя – эксцентриситет - для кулачков с поступательно-движущимся толкателем.
Межосевое расстояние – расстояние между центром вращения кулачка и закрепленной точкой коромысла – для кулачков с коромысловым толкателем.
Угол давления – это угол между скоростью в точке контакта и нормалью к профилю (т.е. направление силы). Обычно этот угол обозначают или. И в одной точке контакта два профиля имеют разный угол давления.
Без учета трения сила направлена по общей нормали в точке контакта профилей. Таким образом, в кулачковом механизме угол давления это угол между нормалью к центровому профилю кулачка и скоростью центра ролика.
Размеры кулачкового механизма определяют из кинематических, динамических и конструктивных условий.
- Кинематические условия – обеспечение воспроизведения заданного закона движения толкателя.
- Динамические – обеспечение высокого КПД и отсутствие заклинивания.
- Конструктивные – обеспечение минимальных размеров механизма, прочности и сопротивляемости износу.
Геометрическая интерпретация аналога скорости толкателя
Кулачек и толкатель образуют ВКП. Толкатель движется поступательно, следовательно, его скорость параллельна направляющей. Кулачек совершает вращательное движение, поэтому его скорость направлена перпендикулярно радиусу вращения в текущей точке и относительная скорость скольжения профилей направлена по общей касательной к ним.
где, а - полюс зацепления в ВКП, который находится на пересечении нормали к профилям в точке контакта с линией центров. Т.к. толкатель движется поступательно, то центр его вращения лежит в бесконечности, и линия центров проходит перпендикулярно скорости через центр кулачка.
Треугольник скоростей и подобны как треугольники с взаимно перпендикулярными сторонами, т.е. соотношение соответствующих сторон у них постоянно и равно коэффициенту подобия: , откуда.
Т.е. аналог скорости толкателя изображается отрезком перпендикулярным к скорости толкателя, который отсекается прямой параллельной контактной нормали и проходящей через центр кулачка.
Формулировка синтеза : Если на продолжении луча, проведенного из центра ролика перпендикулярно скорости толкателя, отложить от точки отрезок длиной и через конец этого отрезка провести прямую параллельную контактной нормали, то эта прямая пройдет через центр вращения ведущего звена (кулачка) точку.
Таким образом, чтобы получит отрезок, изображающий аналог скорости толкателя надо вектор скорости толкателя повернуть на в сторону вращения кулачка.
Влияние угла давления на работу кулачкового механизма
Уменьшение начального радиуса кулачка при прочих равных условиях ведет к увеличению углов давления. С увеличением углов давления увеличиваются силы, действующие на звенья механизма, снижается коэффициент полезного действия механизма, возникает возможность самоторможения (заклинивания механизма), т.е. никакая сила со стороны ведущего звена (кулачка) не может сдвинуть ведомое (толкатель) с места. Поэтому для обеспечения надежной работы кулачкового механизма необходимо так выбрать его основные размеры, чтобы угол давления ни в одном из положений не превышал некоторого допустимого значения.
При определения основных размеров кулачкового механизма с коромысловым толкателем достаточно, чтобы угол давления ни в одном из положений механизма не превышал, для кулачкового механизма с поступательно движущимся роликовым толкателем достаточно, чтобы угол давления ни в одном из положений механизма не превышал.
Синтез кулачкового механизма. Этапы синтеза
При синтезе кулачкового механизма, как и при синтезе любого механизма, решается ряд задач из которых в курсе ТММ рассматриваются две: выбор структурной схемы и определение основных размеров звеньев механизма (включая профиль кулачка).
Первый этап синтеза - структурный. Структурная схема определяет число звеньев механизма; число, вид и подвижность кинематических пар; число избыточных связей и местных подвижностей. При структурном синтезе необходимо обосновать введение в схему механизма каждой избыточной связи и местной подвижности. Определяющими условиями при выборе структурной схемы являются: заданный вид преобразования движения, расположение осей входного и выходного звеньев. Входное движение в механизме преобразуется в выходное, например, вращательное во вращательное, вращательное в поступательное и т.п. Если оси параллельны, то выбирается плоская схема механизма. При пересекающихся или перекрещивающихся осях необходимо использовать пространственную схему. В кинематических механизмах нагрузки малы, поэтому можно использовать толкатели с заостренным наконечником. В силовых механизмах для повышения долговечности и уменьшения износа в схему механизма вводят ролик или увеличивают приведенный радиус кривизны контактирующих поверхностей высшей пары.
Второй этап синтеза - метрический. На этом этапе определяются основные размеры звеньев механизма, которые обеспечивают заданный закон преобразования движения в механизме или заданную передаточную функцию. Как отмечалось выше, передаточная функция является чисто геометрической характеристикой механизма, а, следовательно, задача метрического синтеза чисто геометрическая задача, независящая от времени или скоростей. Основные критерии, которыми руководствуется проектировщик, при решении задач метрического синтеза: минимизация габаритов, а, следовательно, и массы; минимизация угла давления в вышей паре; получение технологичной формы профиля кулачка.
Выбор радиуса ролика (скругления рабочего участка толкателя)
При выборе радиуса ролика руководствуются следующими соображениями:
Ролик является простой деталью, процесс обработки которой несложен (вытачивается, затем термообрабатывается и шлифуется). Поэтому на его поверхности можно обеспечить высокую контактную прочность. В кулачке, из-за сложной конфигурации рабочей поверхности, это обеспечить сложнее. Поэтому обычно радиус ролика меньше радиуса начальной шайбы конструктивного профиля и удовлетворяет соотношению, где - радиус начальной шайбы теоретического профиля кулачка. Выполнение этого соотношения обеспечивает примерно равную контактную прочность, как для кулачка, так и для ролика. Ролик обладает большей контактной прочностью, но так как его радиус меньше, то он вращается с большей скоростью и рабочие точки его поверхности участвуют в большем числе контактов.
Конструктивный профиль кулачка не должен быть заостренным или срезанным. Поэтому на выбор радиуса ролика накладывается ограничение, где - минимальный радиус кривизны теоретического профиля кулачка.
Рекомендуется выбирать радиус ролика из стандартного ряда диаметров в диапазоне. При этом необходимо учитывать, что увеличение радиуса ролика увеличивает габариты и массу толкателя, ухудшает динамические характеристики механизма (уменьшает его собственную частоту). Уменьшение радиуса ролика увеличивает габариты кулачка и его массу; частота вращения ролика увеличивается, его долговечность снижается.
5.1 Общие понятия
Механизм, в состав которого входит вращающееся звено с рабочей поверхностью переменной кривизны, называемое кулачком , и выходное звено в виде толкателя (колебателя), образующих высшую кинематическую пару, называется кулачковым .
Классификация плоских кулачковых механизмов и основные параметры кулачка.
Плоские кулачковые механизмы (рис. 5.1) с вращающимся кулачком делятся на две группы: 1-ая группа преобразует вращательное движение кулачка в поступательное движение толкателя; 2-ая группа – вращательное движение кулачка в колебательное движение колебателя.
Каждая из этих групп по форме элемента ведомого звена делится еще на три подгруппы, в которых кулачок работает: а) по острию; б) по ролику; в) по плоскости. Кулачковые механизмы, преобразующие вращательное движение в поступательное, у которых кулачок работает по острию или по ролику, в свою очередь делятся на центральные и дезаксиальные. Центральными называются такие, у которых ось толкателя проходит через центр вращения кулачка. В дезаксиальных же механизмах ось толкателя смещена относительно центра вращения кулачка на некоторую величину е , называемую дезаксиалом . Существует восемь основных схем кулачковых механизмов.
Профилем кулачка называется кривая, получаемая в сечении элемента кулачка плоскостью, перпендикулярной его оси вращения. Несмотря на большое разнообразие профилей кулачков, все они имеют некоторые общие параметры.
На рис. 5.2 показан кулачок, профиль которого вычерчен четырьмя дугами окружностей.
Дуга ab проведена из центра О 1 , дуга bc - из центра О 2 , дуга cd - из центра О 1 , дуга da - из центра О 2 / . К основным размерам кулачка относятся следующие.
Минимальный радиус кулачка R 0 - радиус, соединяющий центр вращения кулачка с ближайшей точкой профиля кулачка.
Максимальный радиус кулачка R max - радиус, соединяющий центр кулачка с самой удаленной точкой профиля кулачка.
Подъем толкателя h - разность длин максимального и минимального радиусов кулачка.
Нерабочий угол кулачка (нерабочая фаза) φ 0 - центральный угол, опирающийся на дугу ab минимального радиуса. При скольжении по дуге минимального радиуса толкатель неподвижен и находится в нижнем положении.
Угол удаления (фаза удаления) φ Y bc , соединяющую крайние точки дуг минимального и максимального радиусов кулачка. При скольжении по дуге bc толкатель приходит в движение и удаляется на максимальное расстояние (переходит из нижнего в верхнее положение).
Угол дальнего стояния (фаза дальнего стояния) φ д - центральный угол кулачка, опирающийся на дугу cd максимального радиуса. Пока толкатель скользит по дуге cd , он неподвижен и находится на максимальном расстоянии от центра вращения кулачка.
Угол возврата (фаза возврата) φ B - центральный угол кулачка, опирающийся на дугу da , соединяющую крайние точки дуг максимального и минимального радиусов кулачка. При скольжении по дуге da толкатель возвращается из дальнего в исходное (нижнее) положение.
Рабочий угол кулачка (рабочая фаза) φ P
- центральный угол кулачка, равный сумме углов удаления, дальнего стояния и возврата 
.
Сумма всех углов должна быть равна 360 0:
Радиусы профилей кулачка R 2 (R 2 /) - радиусы дуг, соответствующие соответственно фазам удаления и возврата. Если кривая, соответствующая фазе удаления (или возврата), не является дугой окружности, то радиус профиля кулачка в этом случае будет переменный.
5.2 Анализ и синтез кулачковых механизмов
Задачей кинематического анализа является определение закона движения, скорости и ускорения толкателя (колебателя) по известным кинематической схеме механизма и частоте вращения кулачка.
Определение скоростей и ускорений толкателя (колебателя) находится графическим дифференцированием закона движения выходного звена.
Для анализа кулачковых механизмов с произвольным профилем кулачка применяют метод обращенного движения , при котором кулачок считается неподвижным, а стойке вместе с толкателем (колебателем) сообщается вращательное движение вокруг оси кулачка с угловой скоростью кулачка, но в противоположном направлении. В таком движении перемещение толкателя (колебателя) относительно кулачка будет таким же, как и в истинном движении при неподвижной стойке.
При синтезе находится профиль кулачка по известным структурной схеме, основным размерам кулачка и законе движения толкателя (колебателя).
5.2.1 Центральный кулачковый механизм, в котором кулачок работает по толкателю с острием
Анализ механизма.
Известны: параметры кинематической схемы механизма и частота вращения кулачка (мин -1).
Для нахождения перемещения толкателя строится кинематическая схема механизма (рис. 5.3,а), например, в масштабе
где - радиус минимальной окружности кулачка в м ;
Радиус окружности на чертеже в мм .
На окружности радиуса откладывается рабочий угол (на примере ), который находится из выражения
где , - соответственно время одного оборота и рабочее время в с.
Время полного оборота кулачка
Рабочий угол делится на равных частей (на рис. 5.3- на 18) и через центр О 1 и точки 1-18 проводятся радиусы до встречи с профилем кулачка. Расстояния 1-1 / , 2-2 / , … от окружности минимального радиуса до профиля кулачка и есть перемещения толкателя, соответствующие повороту кулачка на угол, определяемый номером деления.
Для построения графической зависимости в системе координат в системе координат выбираются масштабы перемещения толкателя и времени
; м/мм (5.4)
С/мм (5.5)
где - ордината в мм, соответствующая перемещению толкателя в -том положении в м ;
Абсцисса в мм, соответствующая времени поворота кулачка на рабочий угол в с .
В том случае, когда , масштабы кинематической схемы и графика одинаковые. Ось абсцисс делится на равных частей (в данном случае на 18) и через точки деления проводят отрезки 1-1 // , 2-2 // ,…,18-18 //), выражающие в соответствующем масштабе соответствующие перемещения толкателя (рис. 5.3, б).
Синтез механизма.
Известны: структурная схема механизма, основной размер R 0 и частота вращения кулачка, закон движения толкателя, заданный одним из кинематических графиков (рис. 5.4,а).
Необходимо построить профиль кулачка.
Пусть, как и в случае анализа , а закон движения представлен графиком .
а) б)
Для решения поставленной задачи в масштабе (5.1) вычерчивается окружность радиуса R 0 кулачка и на ней откладывается рабочий угол , который делится на n равных частей. Через точки деления и центр окружности проводятся лучи. Абсцисса графика делится на такое же n число частей и на ординатах находят соответствующие им значения , которые в масштабе выражают соответствующие положения острия толкателя на профиле кулачка. Поэтому, если от окружности на лучах отложить, с учетом масштаба, отрезки и соединить эти точки плавной линией, получим профиль кулачка, обеспечивающий требуемый режим движения (рис. 5.4, б).
5.2.2 Дезаксиальный кулачковый механизм, в котором кулачок работает по толкателю с острием
Кинематический анализ механизма.
Пусть задана кинематическая схема механизма (рис. 5.5) в масштабе (5.1). Проводим окружность минимального радиуса и окружность дезаксиала (радиус которой равен дезаксиалу ). Если бы вместо кулачка вращалась окружность минимального радиуса (вокруг того же центра О 1), то толкатель был бы неподвижным, а его острие постоянно находилось бы в точке 6 / (и скользило бы по окружности минимального радиуса). На самом же деле вращается кулачок и в положении, изображенном на рис. 5.5, а , острие толкателя находится в точке 6 // ; следовательно, отрезок 6 / -6 // касательной к окружности дезаксиала, заключенный между окружностью минимального радиуса и профилем кулачка, является подъемом толкателя в данном положении. Чтобы найти подъемы толкателя в других положениях, нужно окружность дезаксиала разбить на части, через точки деления провести касательные и измерить соответствующие отрезки этих касательных. Но обычно деление начинают не с произвольной точки, а с точки, в которой начинается подъем толкателя. На рис. 5.5, а видно, что такой точкой на профиле кулачка является точка О / (в которой профиль кулачка отделяется от окружности минимального радиуса). Нужно найти соответствующую точку на окружности дезаксиала. Для этого через точку О / проводим касательную к окружности дезаксиала. Точка касания О и будет искомой точкой. От точки О на окружности дезаксиала откладываем рабочий угол (5.2) и делим его на несколько равных частей (на рис. 5.5, а рабочий угол разделен на 8 частей). Через точки деления проводим касательные к окружности дезаксиала. Отрезки касательных между окружностью минимального радиуса и профилем кулачка и будут искомые перемещения толкателя (рис. 5.5, б).
Можно было бы по этим перемещениям построить графики , воспользовавшись выражениями (5.4) и (5.5).
Но, как видно, ни одна касательная не прошла через носок кулачка (точку ), следовательно, на графике будет отсутствовать максимальный подъем толкателя. Чтобы исправить это положение, через носок кулачка проводим касательную к окружности дезаксиала и отмечаем точку касания .
Отложив найденные перемещения толкателя в масштабе (5.4) от оси абсцисс (рис. 5.5, б) получим график .
Несмотря на то, что кулачок был симметричным, график получился несимметричным (об асимметрии графика можно судить хотя бы по тому, что максимальный подъем толкателя получился не посередине графика). Это свойство дезаксиальных кулачковых механизмов используют на практике, когда хотят получить симметричный кулачок при асимметричном графике.
Синтез механизма.
Пусть теперь заданы график (рис. 5.5, б) и основные размеры кулачка (минимальный радиус кулачка , дезаксиал и рабочий угол кулачка ). Требуется построить профиль кулачка.
Делим заданный график ординатами на несколько равных участков (на рис. 5.5, б график разделен на восемь участков). Если ни одна из ординат не прошла через точку , соответствующую максимальному подъему толкателя, то через эту точку проводим дополнительно ординату .
Выбираем масштаб (5.1), в котором должна быть вычерчена кинематическая схема механизма и из одного центра О 1 (рис. 5.5, а) проводим две окружности: минимального радиуса и дезаксиала. На окружности дезаксиала от произвольной точки О откладываем рабочий угол (5.2) и делим его на столько равных частей, на сколько разбит график . Через точки деления 0, 1, 2 и т.д. проводим к окружности дезаксиала касательные. На этих касательных от окружности минимального радиуса откладываем перемещения толкателя, взятые из графика . Если масштабы длин на графике и кинематической схеме разные, то, воспользовавшись зависимостями (5.1) и (5.4), получим их в нужном масштабе. Соединив концы отложенных перемещений плавной кривой, получим искомый профиль кулачка (рис. 5.5, а). От оси вращений О 1 кулачка на расстоянии дезаксиала вычерчиваем толкатель. Таким образом требуемая кинематическая схема кулачкового механизма готова.
5.2.3 Центральный кулачковый механизм, в котором кулачок работает по толкателю с роликом
Анализ механизма.
Пусть задана кинематическая схема центрального кулачкового механизма (рис. 5.6, а). Требуется произвести кинематический анализ, т. е. построить график .
Траектория центра ролика (точки В) при движении его относительно кулачка (в обращенном движении) называется центровым профилем кулачка. Так как центр ролика В находится от действительного профиля кулачка все время на одном и том же расстоянии, равном радиусу ролика , то центровой и действительный профили кулачка будут эквидистантными (равностоящими) кривыми.
 |
Построение эквидистантной кривой Э к данной кривой К показано на рис. 5.6, в. Пусть требуется к данной кривой К построить эквидистантную кривую Э на расстоянии, равном . Для этого на кривой К выбираем ряд точек (на расстоянии 3-5 мм друг от друга) и из этих точек проводим дуги радиусом, равным . Огибающая этих дуг Э и будет искомой эквидистантной кривой. В частном случае для окружности эквидистантной кривой будет окружность, концентрическая данной.
На схеме механизма (рис. 5.6, а) построим центровой профиль кулачка (на участке центрового профиля показано его построение по описанному выше способу).
Центровому профилю соответствует свой (увеличенный) минимальный радиус. Обозначим его через , тогда
где - минимальный радиус кулачка;
Диаметр ролика.
Теперь заменим действительный кулачок, работающий по ролику, центровым, работающим по толкателю с острием (на рис. 5.6, а этот толкатель показан пунктиром). Кинематический анализ такой схемы изложен выше.
Синтез механизма.
Синтез производится в порядке, обратном анализу. Пусть заданы график (рис. 5.6, б) и основные размеры кулачка. Требуется построить профиль кулачка. Сначала строим центровой профиль кулачка, работающего по острию (при построении центрового профиля минимальный радиус принимается равным ).
Затем от центрового профиля переходим к действительному, построив эквидистантную кривую «внутрь». На участке действительного профиля (рис. 5.6, а) показано его построение (как эквидистантной кривой).
5.2.4 Дезаксиальный кулачковый механизм, в котором кулачок перемещает толкатель с роликом
Анализ механизма.
Пусть задана кинематическая схема дезаксиального кулачкового механизма с роликом (рис. 5.7). Требуется произвести кинематический анализ.
Действительный кулачок (работающий по ролику) заменяем центровым профилем, работающим по толкателю с острием (на участке центрового профиля показано его построение как эквидистантной кривой к действительному профилю кулачка). Затем производится кинематический анализ центрового профиля кулачка, работающего по толкателю с острием.
 |
Синтез механизма.
Синтез производится в порядке, обратном анализу. Сначала по заданному графику находят центровой профиль кулачка (при построении центрового профиля минимальный радиус кулачка увеличивается на величину радиуса ролика ).
Затем от центрового профиля переходят к действительному, построив эквидистантную кривую внутрь (рис. 5.7). На участке действительного профиля показано его построение (как эквидистантной кривой).
5.2.5 Кулачковый механизм, в котором кулачок перемещает плоский толкатель
Анализ механизма.
Пусть задана кинематическая схема кулачкового механизма с плоским толкателем (рис. 5.8, а). Требуется произвести кинематический анализ, т. е. построить график
Проводим в масштабе (5.1) окружность минимального радиуса , отложим на этой окружности рабочий угол и разделим его на 12 равных частей. Применим метод обращенного движения. Пусть в обращенном движении ось толкателя О 1 В повернулась на 30 0 и заняла первое положение О 1 В 1 . Нужно найти положение тарелки толкателя , которая во время работы постоянно касается профиля кулачка и остается перпендикулярной к оси толкателя. Поводим касательную к профилю кулачка, которая одновременно является перпендикуляром к оси О 1 В 1 толкателя в первом положении. Расстояние 1-с 1 от окружности минимального радиуса до тарелки толкателя и будет перемещением толкателя в первом положении. Таким же путем найдем перемещение 2-с 2 во втором положении и во всех последующих (перемещения толкателя на рис. 5.8, а показаны жирными линиями). Отложив найденные перемещения от оси абсцисс (рис. 5.8, б), получим график .
 |
 |
Синтез механизма.
Синтез проводится в порядке, обратном анализу. Пусть теперь задан график (рис.5.8, б); требуется построить профиль кулачка, работающего по плоскому толкателю. Проводим окружность минимального радиуса (рис. 5.8, а). От произвольной точки О этой окружности откладываем заданный рабочий угол и разбиваем его на 12 равных частей. По графику находим перемещения толкателя, соответствующие каждому положению оси его в обращенном движении (разбивая график на столько же равных частей, на сколько разбит рабочий угол кулачка). От окружности минимального радиуса на продолжении радиусов откладываем соответствующие перемещения, взятые из графика , получим точки с 1 , с 2 , с 3 , …, с 12 (если масштабы длин на графике и кинематической схеме различные, то прежде чем откладывать перемещения толкателя, необходимо воспользоваться формулой (5.5). Через точки с 1 , с 2 , с 3 и т. д. проводим перпендикуляры , , , … к продолжениям радиусов и найдем, таким образом, 12 положений тарелки .
Действительным профилем кулачка будет огибающая всех положений тарелки толкателя. Для того, чтобы профиль кулачка получить более точным, необходимо найти возможно большее количество положений тарелки толкателя в обращенном движении.
5.2.6 Кулачковый механизм, в котором кулачок перемещает коромысло с острием
Анализ механизма.
Пусть задана кинематическая схема кулачкового механизма с колебателем (рис. 5.9, а). Требуется произвести кинематический анализ, т. е. построить график . Центр вращения колебателя О в обращенном движении будет двигаться по окружности радиуса О 1 О (рис. 5.9, а).
На этой окружности от точки О отложим в сторону, противоположную угловой скорости кулачка, рабочий угол кулачка и разобьем его на 12 равных частей. На рис. 5.9, а колебатель ОВ показан в нижнем положении (в начале подъема). Если на кинематической схеме колебатель будет изображен не в нижнем положении, а в промежуточном, то предварительно нужно найти положение центра вращения колебателя, соответствующее началу подъема в обращенном движении (на окружность радиуса О 1 О), и от этой точки откладывать рабочий угол . В обращенном движении центр вращения О колебателя на окружности радиуса О 1 О занимает последовательные положения 1, 2, 3, …, 12 (соответствующие повороту кулачка на один и тот же угол). Второй конец колебателя (точка В) скользит по профилю кулачка. Находим последовательные положения точки В. Для этого длиною колебателя ОВ из точек 1, 2, 3, …, 12 (окружности радиуса О 1 О) делаем засечки на профиле кулачка, получим точки 1 / , 2 / , 3 / , …, 12 / .
В истинном движении конец колебателя В будет двигаться по дуге , описанной радиусом ОВ из центра О. Чтобы найти соответствующие положения точки В в истинном движении, нужно на дуге сделать засечки из центра вращения О 1 кулачка расстояниями О 1 1 / , О 1 2 / , О 1 3 / , …, О 1 12 / , получим точки 1 // , 2 // , 3 // , …, 12 // . При построении графика можно вместо углов поворота колебателя откладывать длины дуг В-1 // , В-2 // и т. д., измеренные непосредственно по дуге . Масштабный коэффициент угла поворота колебателя в этом случае
,рад/мм, (5.7)
где - угол размаха колебателя, град;
Максимальная ордината на графике , мм.
 |
Синтез механизма.
Синтез производится в порядке, обратном анализу. Пусть теперь будут заданы график (рис. 5.9, б), минимальный радиус кулачка и длина колебателя ОВ. Требуется построить профиль кулачка.
Из произвольной точки О 1 описываем окружность минимального радиуса (рис. 5.9, а). На этой окружности в произвольном месте выбираем точку В (соответствующую началу поворота колебателя). От точки В в заданном направлении (а если направление не задано, то в произвольном направлении) откладываем длину колебателя ВО. Затем из центра О 1 описываем окружность радиусом О 1 О. Если задано межосевое расстояние О 1 О, а не длина колебателя ВО, то сразу описывается окружность этим радиусом и на ней выбирается произвольная точка О, соответствующая положению колебателя в начале подъема. На этой окружности от точки О отложим (в сторону, противоположную угловой скорости кулачка) рабочий угол и разобьем его на несколько равных частей. Затем из центра О радиусом ОВ проводим дугу и откладываем на ней (в нужном масштабе) угловые перемещения колебателя, взятые из заданного графика . Точки, принадлежащие профилю кулачка, получаем засечками.
Для этого из центра О 1 радиусами, равными расстояниям О 1 1 // , О 1 2 // , О 1 3 // и т. д., проводим дуги, на которых делаем засечки длиной колебателя ОВ из точек 1, 2, 3, …, 12, лежащих на окружности радиуса О 1 О. Соединив точки 1 / , 2 / , 3 / , …, 12 / (пересечения дуг) плавной кривой, получим действительный профиль кулачка.
5.2.7 Кулачковый механизм, в котором кулачок перемещает коромысло с роликом
Анализ механизма.
Пусть задана кинематическая схема кулачкового механизма с роликовым колебателем (рис. 5.10). Требуется произвести кинематический анализ. Действительный кулачок, работающий по ролику, заменяем центровым профилем, работающим по колебателю с острием (на участке центрового профиля показано его построение как эквидистантной кривой). Затем производим кинематический анализ центрового профиля кулачка, работающего по колебателю с острием (на рис. 5.10 такой колебатель показан пунктиром).
 |
Синтез механизма.
Синтез производится в порядке, обратном анализу. Сначала по заданному графику находят центровой профиль кулачка (при построении центрового профиля минимальный радиус кулачка увеличивают на величину радиуса ролика ).
Затем от центрового профиля переходят к действительному, построив эквидистантную кривую внутрь (на участке действительного профиля показано его построение как эквидистантной кривой).
5.2.8 Кулачковый механизм, в котором кулачок работает по плоскому колебателю
Анализ механизма.
Пусть задана кинематическая схема кулачкового механизма с плоским колебателем (рис. 5.11, а). Требуется произвести кинематический анализ, т. е. построить график .
Центр вращения О колебателя в обращенном движении будет двигаться по окружности радиуса О 1 О (рис. 5.11, а). На этой окружности от точки О, соответствующей нижнему положению (началу подъема) колебателя, отложим в сторону, противоположную угловой скорости кулачка, рабочий угол и разобьем его на 12 равных частей. В обращенном движении центр вращения О колебателя занимает на окружности О 1 О последовательные положения, обозначенные 1, 2, 3, …, 12, соответствующие повороту кулачка на один и тот же угол (на 30 0).
Проведя из точек 1, 2, 3 и т. д. (окружности радиуса О 1 О) касательные к профилю кулачка, найдем последовательные положения колебателя в обращенном движении, соответствующие повороту кулачка на один и тот же угол. Отложив на этих касательных длину колебателя ОА, получим точки 1 / , 2 / , 3 / , …, представляющие собой последовательные положения свободного конца А колебателя в обращенном движении. Если ни одно из положений колебателя не касается самой удаленной точки профиля кулачка, то через эту точку проводим дополнительную касательную , (рис. 5.11, а), соответствующую максимальному повороту колебателя.
В истинном движении при повороте колебателя его свободный конец (точка А) движется по дуге окружности радиуса ОА. Для того, чтобы на дуге найти последовательные положения свободного конца колебателя, нужно из центра вращения О 1 кулачка сделать засечки расстояниями, равными О 1 1 / , О 1 2 / , О 1 3 / , …; получим точки 1 // , 2 // , 3 // , … Если эти точки соединить с центром вращения О колебателя, то получим последовательные положения колебателя, соответствующие повороту кулачка на один и тот же угол (на 30 0).
И межосевому расстоянию О 1 О (рис. 5.11, а). На окружности радиуса О 1 О выбираем в произвольном месте центр вращения колебателя О, откладываем от него (в сторону, обратную угловой скорости, получим первое положение колебателя, соединив точки 2 и - второе положение колебателя и т. д. Действительным профилем кулачка будет огибающая всех положений колебателя.
Для того, чтобы профиль кулачка получился более точным, необходимо найти возможно большее количество положений колебателя.
3.3. Фазы работы кулачковых механизмов. Фазовые и конструктивные углы
Кулачковые механизмы могут реализовывать на выходном звене законы движения практически любой сложности. Но любой закон движения может быть представлен комбинацией следующих фаз:
1. Фаза удаления. Процесс перемещения выходного звена (толкателя или коромысла), когда точка контакта кулачка и толкателя удаляется от центра вращения кулачка.
2. Фаза возврата (приближения). Процесс перемещения выходного звена, когда точка контакта кулачка и толкателя приближается к центру вращения кулачка.
3. Фазы выстоя. Ситуация, когда при вращающемся кулачке точка контакта кулачка и толкателя неподвижна. При этом различают, фазу ближнего выстоя – когда точка контакта находится в самом ближнем положении к центру кулачка, фазу дальнего выстоя – когда точка контакта находится в самом дальнем положении от центра кулачка и фазы промежуточных выстоев . Фазы выстоя имеют место, когда точка контакта движется по участку профиля кулачка, имеющего форму дуги окружности, проведенной из центра вращения кулачка.
Приведенная классификация фаз в первую очередь относится к позиционным механизмам.
Каждой фазе работы соответствует свой фазовый угол работы механизма и конструктивный угол кулачка.
Фазовым углом называется угол, на который должен повернуться кулачок, для того, чтобы полностью прошла соответствующая фаза работы. Эти углы обозначаются буквой с индексом, указывающим тип фазы, например, У – фазовый угол удаления, Д – фазовый угол дальнего выстоя, В – фазовый угол возврата, Б – фазовый угол ближнего выстоя.
Конструктивные углы кулачка определяют его профиль. Они обозначаются буквой с такими же индексами. На рис. 3.2а показаны эти углы. Они ограничены лучами, проведенными из центра вращения кулачка в точки на его центровом профиле, в которых меняется профиль кулачка при переходе от одной фазы к другой.
На первый взгляд может показаться, что фазовые и конструктивные углы равны. Покажем, что это не всегда так. Для этого выполним построение, показанное на рис. 3.2б. Здесь механизм с толкателем при наличии у него эксцентриситета установлен в положение, соответствующее началу фазы удаления; к – точка контакта кулачка и толкателя. Точка к ’ – это положение точки к , соответствующее окончанию фазы удаления. По построению видно, что для того чтобы точка к заняла положение к ’ кулачок должен повернуться на угол У, не равный У, а отличающийся на угол е, называемый углом эксцентриситета. Для механизмов с толкателем можно записать соотношения:
У = У + е, В = В – е,
Д = Д, Б = Б
3.4. Выбор закона движения выходного звена
Методика выбора закона движения выходного звена зависит от назначения механизма. Как уже отмечалось, по назначению кулачковые механизмы подразделяют на две категории: позиционные и функциональные.
3.4.1. Позиционные механизмы
Для наглядности рассмотрим самый простой случай двухпозиционного механизма, который просто “перебрасывает” выходное звено из одного крайнего положения в другое и обратно.
На
рис. 3.3 показан закон движения – график
перемещения толкателя такого механизма,
когда весь процесс работы представляется
комбинацией четырех ваз: удаление,
дальний выстой, возврат и ближний выстой.
Здесь
– угол поворота
кулачка, и соответствующие фазовые
углы обозначены: у,
д,
в,
б.
По оси ординат отложено перемещение
выходного звена: для механизмов с
коромыслом это
– угол его поворота, для механизмов с
толкателем S – перемещение толкателя.
В данном случае выбор закона движения состоит в определении характера движения выходного звена на фазах удаления и возврата. На рис. 3.3 для этих участков изображена какая-то кривая, но именно её и надо определить. Какие же критерии закладываются в основу решения этой задачи?
Пойдем от противного. Попробуем поступить “просто”. Зададим на участках удаления и возврата линейный закон перемещения. На рис. 3.4 показано к чему это приведет. Дважды дифференцируя функцию () или S() получаем, что на границах фаз будут возникать теоретически бесконечные, т.е. непредсказуемые ускорения, а, следовательно, и инерционные нагрузки. Это недопустимое явление получило название жесткого фазового удара.
Во
избежание этого выбор закона движения
производят исходя из графика ускорения
выходного звена. На рис. 3.5 приведен
пример. Задаются желаемой формой графика
ускорения и его интегрированием находят
функции скорости и перемещения.
Зависимость ускорения выходного звена на фазах удаления и возврата обычно выбирают безударной, т.е. в виде непрерывной функции без скачков ускорения. Но иногда для тихоходных механизмов с целью уменьшения габаритов допускают явление мягкого удара , когда на графике ускорения наблюдаются скачки, но на конечную, предсказуемую величину.
На рис. 3.6 представлены примеры наиболее часто примеряемых видов законов изменения ускорения. Функции изображены для фазы удаления, на фазе возврата они аналогичны, но зеркально отражены. На рис. 3.6 представлены симметричные законы, когда 1 = 2 и характер кривых на этих участках одинаков. При необходимости применяют и несимметричные законы, когда 1 2 или характер кривых на этих участках различен или и то и другое.
Выбор конкретного вида зависит от условий работы механизма, например, закон 3.6д применяют тогда, когда на фазе удаления (возврата) нужен участок с постоянной скоростью выходного звена.
Как правило, функции законов ускорения имеют аналитические выражения, в частности 3.6,а,д – отрезки синусоиды, 3.6,б,в,ж – отрезки прямых, 3.6,е – косинусоида, поэтому их интегрирование с целью получения скорости и перемещения не представляет трудностей. Однако заранее не известны амплитудные значения ускорения, но значение перемещения выходного звена на фазах удаления и возврата известны. Рассмотрим, как при этом найти и амплитуду ускорения и все функции, характеризующие движение выходного звена.
При постоянной угловой скорости вращения кулачка, когда угол его поворота и время связаны выражением = t функции можно рассматривать как от времени, так и от угла поворота. Будем рассматривать их во времени и применительно к механизму с коромыслом.
На начальном этапе форму графика ускорения зададим в виде нормированной, то есть с единичной амплитудой, функции *(t ). Для зависимости на рис. 3.6а это будет *(t ) = sin(2t /T), где Т – время прохождения механизмом фазы удаления или возврата. Реальное ускорение выходного звена:
2
(t) = m
*(t),
(3.1)
где m – неизвестная пока амплитуда.
Дважды интегрируя выражение (3.1), получим:
Интегрирование производится с начальными условиями: для фазы удаления 2 (t ) = 0, 2 (t ) = 0; для фазы возврата 2 (t ) = 0, 2 (t ) = m . Требуемое максимальное перемещение выходного звена m известно, поэтому амплитуда ускорения
Каждому значению функций 2 (t ), 2 (t ), 2 (t ) могут быть поставлены в соответствие величины 2 (), 2 (), 2 (), которые и используются для проектирования механизма, как это описано ниже.
Следует заметить, что существует идругая причина возникновения ударов в кулачковых механизмах, связанная с динамикой их работы. Кулачок может быть спроектирован и безударным, в том смысле, какой мы вкладывали в это понятие выше. Но на больших скоростях у механизмов с силовым замыканием возможен отрыв толкателя (коромысла) от кулачка. Через какое-то время замыкающая сила восстанавливает контакт, но это восстановление и происходит с ударом. Такие явления могут возникать, например, когда фаза возврата задана слишком маленькой. Профиль кулачка тогда на этой фазе получается крутым и по окончании фазы дальнего выстоя замыкающая сила не успевает обеспечить контакт и толкатель как бы срывается с профиля кулачка на дальнем выстое и может даже сразу ударить в какую-то точку кулачка на ближнем выстое. У механизмов с геометрическим замыканием ролик движется по пазу в кулачке. Поскольку между роликом и стенками паза обязательно есть зазор, то в процессе работы ролик ударяется о стенки, интенсивность этих ударов тоже возрастает с увеличением скорости вращения кулачка. Для изучения этих явлений необходимо составлять математическую модель работы всего механизма, но эти вопросы выходят за рамки данного курса.
| " |