Синтез кулачковых механизмов

Синтез противоположен анализу, поэтому все делается в обратном порядке. Рассмотрим проектирование кулачкового механизма с роликовым толкателем и имеющим дезаксиал (смещение оси поступательной пары толкателя со стойкой относительно оси вращения кулачка).

Порядок профилирования кулачка следующий. Проводим окружности радиусом r_min и е и изображаем первое произвольное положение оси толкателя (прямая, касательная к окружности радиусом е). Откладываем фазовые углы удаления, дальнего стояния и возвращения в направлении, противоположном вращению кулачка. Делим дуги на фазовых углах удаления и возвращения на равные части (в данном примере дуги разделены на 8 равных частей). Через полученные точки проводим лучи, касательные к окружности радиусом е, которые имитируют положение оси толкателя в обращенном движении механизма. На каждом луче, используя закон движения толкателя (он может быть задан илив виде диаграммы, или в табличной форме, или в виде аналитической функции), откладываем значения S-S₀ от окружности, радиусом r_min. Соединив полученные точки плавной линией на фазовых углах

удаления и возвращения, мы получим теоретический (центровой) профиль кулачка (для копьевидного башмака толкателя). На фазовых углах дальнего и ближнего стояния этот профиль будет выполнен по дуге окружностей радиусом r_max (на чертеже не показан) и r_min.

Для построения конструктивного профиля кулачка необходимо выбрать радиус ролика толкателя (r₀). Во избежание пересечения частей профиля кулачка и из условия равной контактной прочности он должен удовлетворять следующим неравенствам [3]

Где - минимальный радиус кривизны теоретического профиля кулачка, который определяется любым методом (на данном рисунке он определён методом окружностей) на самом искривленном участке теоретического профиля.

Проектирование кулачкового механизма, в котором башмак толкателя выполнен в виде тарелки, имеет свои особенности. Как правило, в таких кулачковых механизмах дезаксиал в плоскости кулачковой шайбы равен нулю, но он может быть в перпендикулярной плоскости, для того чтобы при работе кулачкового механизма тарелка с толкателем вращалась (уменьшается износ тарелки, увеличивается КПД механизма).

Так же, как и при профилировании кулачкового механизма с роликовым толкателем, проводим окружность радиусом r_min, откладываем фазовые углы и делим дуги на фазовых углах на равные части. Изображаем положение оси толкателя в виде радиальных лучей и откладываем на них S (от центра кулачка) или S-S₀ (от окружности радиусом r_min).

После нахождения соответствующих точек, проводим через них перпендикуляры относительно лучей, которые имитируют тарелку в обращенном движении. В полученной замкнутой области проводим кривую, касающуюся всех тарелок – это необходимо для передачи непрерывного движения от кулачка к башмаку толкателя по одной линии. Полученный, таким образом, профиль кулачка, является конструктивным профилем.

Радиус тарелки определяем по выражению

R_т = ,

Где: l_max – максимальное расстояние от оси толкателя до точки касания профиля кулачка тарелкой;

е – дезаксиал толкателя в плоскости, перпендикулярной плоскости кулачковой шайбы.

Для того чтобы спрофилировать кулачок с любым башмаком толкателя, кроме фазовых углов, которые диктуются технологическим процессом, выполняемым кулачком, необходимо выбрать закон движения толкателя и минимальный радиус кулачка.