Документ: Бурлака, Кучеренко, Мазоренко, Тищенко, Основы теории механизмов и машин, страницы 266-270

Раздел 7. Синтез кулачковых механизмов.

265

Выбор той или иной кинематической схемы

механизма определяется в первую очередь необходимостью воспроизведения требуемого по условиям технологического процесса движения выходного звена (поступательное или колебательное).

Фазовые углы ( у , у.в , п , п.в) и максимальное

перемещение выходного звена (ход толкателя Н или угол размаха коромысла max ) назначают на основе анализа рабочих циклов машины. Например, в двигателях внутреннего сгорания (ДВС) интервалы тактов принимают по предельным положениям поршня: в верхней и нижней “мертвых точках” (в.м.т. и н.м.т.). Для четырехтактного двигателя такты впуска рабочей смеси, ее сжатие, расширение продуктов сгорания и выпуск отработавших газов (рис. 7.12,а) происходят за два оборота коленчатого вала ( к.в. 4 ).

	в.м.т.	н.м.т.	в.м.т.	н.м.т.		в.м.т.
а)	Впуск	Сжатие Раб.ход			Выпуск		к.в.
	0		2	3		4	к.в.

б)	Впуск смеси			Выпуск газов
	S2			S2
в)
	у у.в п			у у.в п
	Впускной клапан			Выпускной клапан
			Рис. 7.12.

266	Лекция 14
Моменты открытия и закрытия впускных и
выпускных	клапанов	задаются	кулачками
распределительного вала газораспределения.

Впускной клапан, который должен быть открыт на такте впуска, открывается до прихода поршня в в.м.т., т.е.

с опережением на некоторый угол	, а закрывается с
некоторым запаздыванием на угол	(рис. 7.12,б).

Выпускной клапан, который должен быть открыт на такте выпуска отработанных газов, открывается до прихода

поршня в н.м.т., т.е. с опережением	на	угол , а
закрывается с запаздыванием на угол	.	Конкретные

величины углов опережения и запаздывания зависят от марки двигателя (ВАЗ 2106: 12 ; 40 ; 42 ;

10 , ЗИЛ 130: 31 ; 83 ; 67 ; 47 ).

Согласно фазовой диаграмме (рис. 7.12,в), сума фазовых углов у , у.в и п для кулачка впускного

клапана с учетом того, что угловая скорость вращения распределительного вала в два раза меньше угловой скорости коленчатого вала, будет равна:

у у.в п ( )2,

а для выпускного:

у у.в п ( )2.

Вдальнейшем будем полагать, что схема кулачкового механизма, фазовые углы и максимальное перемещение выходного звена известны.

Таким образом, задача проектирования

кулачкового механизма сводится к выбору законов движения выходного звена и определению основных размеров звеньев.

Раздел 7. Синтез кулачковых механизмов.

267

Выбор наиболее рациональных законов движения выходных звеньев зависит от многих требований кинематического, динамического, конструктивного и технологического характера, на некоторых из них мы остановимся в следующем параграфе.

При выборе основных размеров звеньев кулачкового механизма нужно отметить желательность получения наименьших габаритов механизма и достаточно высокого коэффициента полезного действия. Кроме того, выбор основных конструктивных размеров звеньев кулачкового механизма связан и с расчетом на прочность этих звеньев, износом поверхностей кинематической пары кулачок - башмак, надежностью работы механизма и т.д. Ниже мы остановимся на некоторых вопросах выбора основных размеров звеньев кулачкового механизма.

7.4. Законы движения выходного звена

Выбор закона движения выходного звена является наиболее ответственным и наиболее сложным этапом проектирования кулачкового механизма, поскольку закон движения определяет динамику работы механизма и качество выполнения технологического процесса.

Теоретически кулачковые механизмы могут осуществлять самые различные законы движения выходного звена, но на практике пользуются теми, которые обеспечивают более простую технологию обработки профиля кулачка и удовлетворяют кинематическим и динамическим требованиям к кулачковому механизму.

Под законом движения выходного звена кулачкового механизма понимают зависимость между перемещением выходного звена и временем.

В дальнейшем все законы движения будем рассматривать применительно к кулачковым механизмам с

268 Лекция 14

толкателем, т.е. рассматривать перемещение толкателя в зависимости от времени S f (t). В случае кулачкового механизма с коромыслом необходимо задавать угол поворота коромысла в зависимости от времени f (t).

Поскольку при синтезе кулачкового механизма принимается, что кулачок вращается с постоянной угловой


скоростью		( 1	const),	то закон движения выходного
звена	удобнее		задавать	как	функцию	угла	поворота
1t	кулачка:		S f ( ).
Достаточно часто закон движения задают в виде
зависимости аналога скорости					S dS d	или	аналога
ускорения		S d2S d 2		от угла поворота кулачка:

S dSd f1( ); S d2Sd 2 f2( ).

В

этом

случае

скорость

V

и ускорение a

толкателя определяются следующим образом:

V

dS

d

dS

d

dS

S ;

(7.1)

dt

dt d

d dt

d

1

a

dV d dS

d2S

d2S d

dt

1

dtd

1

dtd d

1

dt d

d2S d

d2S

2

1

S 1

,

(7.2)

d 2

dt

d 2

где 1 d dt – угловая скорость кулачка.

Все законы движения выходных звеньев кулачковых механизмов можно разделить на три вида:

законы движения, вызывающие жесткие удары;

законы движения, вызывающие мягкие удары;

законы движения, не вызывающие ударов.

Раздел 7. Синтез кулачковых механизмов.

269

S

Н

а)

Наиболее

простым

у

у.в

п

п.в

законом

движения

S f ( )

выходного

звена

на

фазах

S

удаления

и

приближения

а

b

c

d

является

линейный

закон

б)

движения (рис. 7.13,а).

S

Профиль

кулачка

на

фазах удаления и приближения

в)

описывается спиралью

Архи-

меда, поэтому такой закон

движения можно осуществить

кулачком

несложного

про-

Рис. 7.13.

филя.

Закон движения толкателя на фазе удаления

представляет собой зависимость:

S (Н у) ,

(7.3)

а на фазе приближения:

S H (Н п) ( у у.в).

(7.4)

Аналоги скорости S толкателя для фаз удаления и приближения соответственно равны:

Sy

Sп

d H Н const; d y у

d		H				Н
	H		у				const.

	п			у.в	п
d

Таким образом, скорость движения толкателя на обеих фазах постоянна (рис. 7.13,б), а аналоги ускорений S (рис. 7.13,в) равны нулю, кроме положений a, b, с, d на границах фаз, где функция S имеет разрывы. В этих

Материал: Бурлака, Кучеренко, Мазоренко, Тищенко, Основы теории механизмов и машин

Смотрите также: