Файл: Литвин Ф.Л. Проектирование механизмов и деталей приборов.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 248

Скачиваний: 3

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ряется ли при выбранном значении h заданная точность воспроиз­ ведения функции 0 (и).

Продифференцируем зависимость (6.36) и отождествим диффе­ ренциалы с конечно малыми приращениями. В результате по­ лучим

Д0 — _1_

A s

=

+

A s (Єнаиб внаим)

/ §

AQ\

ms

 

 

h

'

\

• і

Здесь As погрешность

в

перемещении

толкателя,

обусловлен­

ная ошибками изготовления

и

сборки

кулачкового

механизма;

А9 погрешность воспроизведения функции.

 

 

 

При индивидуальном изготовлении возможна пригонка про­

филя кулачка. Тогда можно

принять As =

— (0,005-н0,01) мм.

Наличие только одного знака для As обусловлено тем, что при ручной пригонке погрешность As положительного знака может быть устранена. В условиях серийного производства с обработкой профиля кулачков по копиру As = ± (0,03-f-0,07) мм.

Формула (6.40) позволяет определить ход толкателя h и мас­ штабный коэффициент ms, считая заданными допустимое значе­ ние А0 и ожидаемое значение погрешности As.

Погрешность Д0 воспроизведения функции может быть также вызвана ошибкой ввода независимой переменной и из-за погреш­ ностей кинематической цепи, передающей вращение кулачку. Для определения погрешности А0, вызванной ошибками ввода,

нужно воспользоваться

зависимостью

 

ДЄ =

0'(и) Ди = 9'(a)-jjj^ •

(6.41)

В некоторых случаях функцию 0 (и), заданную для воспроиз­ ведения, представляют как сумму линейной и нелинейной функ­ ций такого вида: 0 (и) — 0 (и) + ku.

Кулачковым механизмом воспроизводится нелинейная функ­ ция 0 (и), зубчатым механизмом — линейная функция. Затем обе функции суммируются дифференциалом. Угол поворота выход­ ного звена дифференциала оказывается пропорциональным зна­ чению 0 (и). Такой прием позволяет уменьшить углы давления кулачкового механизма, поскольку им воспроизводится функ­ ция 0" (и) вместо 0 (и).

Определение угла давления. Напомним, что угол давления а 1 2 образуется нормалью к профилю кулачка со скоростью ведомой

точки

толкателя.

 

 

 

Рассмотрим сначала графический способ определения угла дав­

ления,

позволяющий находить текущие

значения а 1 2

еще до

построения профиля кулачка. Предположим, что известен

радиус-

вектор

ОхА

текущей точки А профиля кулачка,

направление нор­

мали п—п

к профилю в точке А. Построим в точке Л план скоро­

стей механизма, а затем — треугольник

ОхАВ,

стороны

которого


перпендикулярны

соответствующим

векторам

плана скоростей

(рис

6.18, а). Легко

установить,

что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ds

 

 

 

 

 

 

OjB

_

v{2)

__

ЧГ

 

п

R _

ds

 

0\Л

~

„(і)

щОхА

'

1

с(ф "

Д л я определения

текущего значения угла давления необхо­

димо

построить ОхС = е

—|—s

—j— d (рис. 6.18,

б), где е — вектор,

Рис. 6.18

определяющий смещение направляющих по отношению к центру

 

 

 

ds

 

 

 

вращения

кулачка;

| d | =

Вектор d должен

быть отложен

 

 

 

 

ds

 

 

в направлении вращения кулачка, если

> 0.

Вектор

эксцен­

триситета

е принят

направленным по

положительной

оси х

(рис 6.18, б). Сравнивая построения, изображенные на р и с 6.18, а

и 6.18, б можно установить, что вектор

ОхС коллинеарен вектору

нормали к профилю

кулачка. Угол, образуемый

векторами

ОхС

и s, равен углу давления

а12.

 

 

 

 

 

 

 

ds

 

 

 

 

 

 

Для случая, когда

 

-щ- < 0 ,

соответствующие

 

построения

при­

ведены на рис. 6.18, е.

 

 

 

 

 

 

Исходя из приведенных построений, для определения

угла

давления а 1 2 можно

=

воспользоваться

следующим выражением:

t g a i 2

ds

=

ms

d ud0

,

(6.42)

 

 

i*E

• е

^

 

Верхний и нижний знаки относятся соответственно к случаям проектирования кулачкового механизма по первому и второму способам. Значение е в зависимости (6.42) считается положитель-


ным, если вектор эксцентриситета направлен по положительной

оси

х (ри с 6.18, б, в). Положительное

направление

отсчета для

угла

а 1 2 соответствует отсчету от положительной оси у (от оси s)

в направлении вращения кулачка.

 

 

Проектирование по заданным углам

давления a l 2

m a x и а 1 3 т 1 п

(определение s0 и е). При [проектировании кулачкового меха­ низма необходимо обеспечить, чтобы соблюдалось неравенство

(6.15),

согласно

которому а 1 2m i n <

а 1 2

а 1

2 m a x

,

где а 1 2 — те­

кущее

значение

угла давления,

a 1 2 m l n

и

а 1

2

т а х — заданные

значения наименьшего и наибольшего углов давления. Дл я со­ блюдения указанного неравенства нужно выбрать определенным образом (см. ниже) положение центра вращения кулачка по от­ ношению к линии перемещения толкателя (назначить определен­ ные значения s0 и е). Решение этой задачи лучше выполнить графическим способом.

Пусть известны функции

 

 

 

s -

s0 =

±ms (Є -

e j ;

 

(6.43)

 

 

 

 

ds_ = +

ms_ d9_

 

 

( 6 4 4

 

 

 

 

йф

/тгф

аи

 

 

4

'

На рис. 6.19, а построен график функции

s s o ~ / ^ ( ^ ) -

Предполагается, что кулачок

вращается

против часовой

стрелки

и ось -щ- направлена влево. Примем также, что | a 1 2 m l n | =

а 1

2т а х .

Проведем

из точки

Р (ри с 6.19, а) два луча

РА и РВ под уг­

лами а 1 2 т

а х и а 1 2 т 1 п

. Из построений рис. 6.20 ясно, что если центр

вращения Ог кулачка выбрать на луче

РА (рис. 6.20, а) или на

луче

РВ (рис. 6.20, б),

угол

давления

в первом случае

будет

равен

осотах, во втором — a 1 2 m m .

В обоих случаях толкатель,


соприкасающийся с кулачком в точке L , будет перемещаться со

скоростью

у<2> - ^ - - ^ г

toi.PL. Дл я

соблюдения

неравенства

 

 

 

 

 

ds

 

 

 

 

(6.15) при s — s0

=

OL,

= PL центр

вращения кулачка

нужно

расположить

в

области,

определяемой

полупрямыми

PAj\

РВ.

Выберем теперь на графике функции

s = = ("^') другую точку,

например

N

(рис.

6.19, а),

которой

соответствуют х значения

s — s0 =

Ok,

~ j — =

kN.

Неравенство

(6.15) будет

соблюдаться

Рис. 6.20

для обоих положений толкателя, если центр вращения располо­ жить в заштрихованной области, принадлежащей одновременно областям АР В и CND. Выбирая различные точки графика функ­ ции s— s0 = / ("3^") и повторяя для них приведенные построения,

можно найти такую область возможных положений центра вра­ щения кулачка, при которой неравенство (6.15) будет соблюдаться для всех положений толкателя. Эта область (на рис. 6.19, б за­ штрихована) при изображенном графике функции определяется полупрямыми МА' и ОВ'. Здесь МА' — касательная к графику

функции

s — sQ = f

проведенная под углом а 1 2 ш а х

к оси

s—s0; ОВ'

— прямая,

проведенная из точки О под углом

a 1 2 m i n .

Легко удостовериться, что при выборе центра вращения кулачка О х в заштрихованной области неравенство (6.15) действительно будет

соблюдаться. Д л я

этого

нужно

сравнить направления луча О х Р

с направлениями

Oi^M,

0(i]0.

 

 

 

Наименьшие габариты кулачка будут получены, если центром

вращения выбрать 0[г).

Тогда

О^О

= ГЩІП минимальный ра­

диус-вектор теоретического профиля

кулачка,

— положение

толкателя при 9 = Q.lt

е*1' — смещение направляющих толкателя


по отношению к центру вращения кулачка. При выборе центра вращения кулачка внутри заштрихованной области неравенство (6.15) будет соблюдаться, но габариты кулачка возрастут. В част­ ности, если центром вращения кулачка выбрать 0{2), смещение е ( 2 ) = 0 (направляющие толкателя проходят через центр ОІ2 ) вращения кулачка), минимальный радиус-вектор теоретического

профиля

кулачка

rmL

=

Is s°

 

 

 

 

 

Первый способ

Выше

были

отмечены

 

два

способа проектирова­

 

ния

функционального

ку­

 

лачкового механизма. Для

 

оценки того, какой из спо­

 

собов проектирования при­

 

водит к

меньшим

габари­

 

там,

функцию

s — SQ =

 

пост-

способов проектирования

 

/ C ^ V ^ N ^

совмещаются друг с другом

 

 

 

после

поворота

на

180°

Р и

с - ь

 

вокруг начала координат [см. уравнения

(6.43) и (6.44)].

Такое

построение представлено на рис. 6.21.

Сопоставляя построе­

ния на рисунке, легко установить, что

при изображенном гра­

фике

функции

s — s0

— f (-ХГ-) габариты

кулачка будут

мень­

шими

при первом способе проектирования.

 

 

Определение профиля кулачка. Графический способ построе­ ния профиля кулачка основывается на принципе обращения дви­ жения. Для этого нужно задать функцию перемещения s = s (ф) толкателя (рис. 6.22, а) и величину е смещения направляющих толкателя.

Примем, что кулачок вращается по стрелке k. Обратим движе­ ние, сообщив кулачку и стойке вращение в направлении стрелки k' (рис. 6.22, б) с угловой скоростью вращения кулачка. Тогда кулачок станет неподвижным, а толкатель будет участвовать в сложном движении: а) в переносном вращении вместе со стой­ кой вокруг Ог в направлении k'\ б) в относительном поступатель­ ном движении вдоль направляющих. В обращенном движении линия т' — т' направляющих толкателя будет касаться окруж­ ности радиуса е.