Файл: Тышкевич, В. А. Специальные главы теории механизмов и машин (синтез кулачковых механизмов) учебное пособие по теории механизмов и машин.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 62

Скачиваний: 0

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

диться на основе сравнения величин внешней

и инерционной нагруе-

ии Рин действующих на толкатель. Механизмы,у,, нрторнх-

иии

«

(преобладает статическая нагрузка) считаютсяддхрхрдннми,

при

P J F * Р«н

~

быстроходными,

''

 

"*

- '

Описания типовых обобщенных комбинированных законов в форм*

графиков и зависимостей для

расчета текущих и вистремадиЩ значений .

коэффициентов

j

, 6

и £

приведены в таблицах

1 и 2

лрилйвенид,^

В таблице 1 математически описан обобщенный закон "ускорены#’

толкв.теля - линейная функция” ,

который имеет ряд

частных вариантов

(например, законы 3 , 4 , 5 , б из

таблицы 2 ) . Принимая его

параметра *-

равными или неравными

единице,

а величины Р , m ,

ft

соответственне

нулю, получим 28 различных законов втого семейства. Еще 8 вариантов-

можно получить,

приняв

£ *

 

п .

Формулы для всех етих частных вариан­

тов обобщенного

закона'

составляются

элементарной переработкой данных- .

таблицы ЯМ . Так, при'

=

£},

=

 

0 получаем "трапецеидальный" закон

ускорения, при

n\

=

 

 

 

£1* f t l и

= п я

-

"треугольный равно-

бедренный е разрывом" «

м

,

 

 

 

 

 

 

 

В таблиц* # 2 ,

кроме

 

того ,

описаны .еще два обобщенных закона,

изменения ускорения толкателя

-

синусоидальный

(№

1) и косинусокдвль--

ный (-М- 2) , частными вариантами

которых!’{при С=0

и ш =0,5) являются

простые законы ,

| =- 23

Гsin

Z ltk

и

„ | " 0(55!"*СО5 "31k" .

Приведенное вние деление простых законов на поя’ руппв можно распростра­

нить й- на комбинированные в акрна. Однако, при втих ваконах 'скачки яроизводных передаточной функции будут наблюдаться не только в момент на- *

чала и.-окончания '{азы движения,

на и на рамой фазе. Комбинированна#

в а-

конн нужно отислить к той подгруппа, порядок'которой равняется передку

 

мнящей -производной ‘комб!риир6ванного ваяойа,

имевшей скачки.

 

 

 

В целом1комбинирован;.®® ечлены существенно расширяют возможности

исходных яаконов и асеяоляют. получить бс-с > оптимальные

параметры-км?ха-

НИЗМЯ/

- .

-

.

 

 

 

 

' .

 

 

 

 

' в .

ИШЕРИИ (Ш МЗМПШ ) КА'^ёйИЗА-КМ! АЧКОБЫХ МЕХАШОКОВ'.

 

 

Выбор вакона движения толкателя и. ■алиментов коынрновоч'юй .схемы

 

 

во многом определяется чиеяеннпми гтачекдтаи

критериев

качества м ех а -.

 

ийзма.

Как

правило,

к ФгоследнЬму

предъявляете!?

комплекс

требований,*®-

торые

невозможно сформулировать

я виде

одного

нриторик,

Ловтоку рс-юч--

 

•ниы задачи

проектирования механизм» я,

в частности, выбор

его переда-

-

точных функций'и конструктивных параметров '( если они, не заданы кротко

 

состоит из трех втапов*

 

 

 

 

 

 

 

 

1) по

технологическим, вЛпяуятационяам и

еконсмичозким условиям

изго­

товления

и

назначению механизма определяется, перечень критериев его

*6-

13


чеотва, величина которых Должна определяться в процессе проектирова­ ния; среди них выделяются главные, 2) выбирает^-ааиейство вакоиов движения толкателя и конструктивные

влементы компоновочной схемы механизма, удовлетворяющие главным крите­

риям качества, 3) оптимизируется закон движения, его параметры и значения конструктив­

ных параметров механизма по остальным критериям.

Приведем перечень и краткое ориеАниб назначения и расчета основных

критериев качества кулачковых механизмов.

 

 

Эти критерии можно разделить на следующие Группы:

 

1) метрические (геометрические),

2)кинематические,

3)силовые, внергетические,

4)динамические,

5)точности действия,

6)прочности, изнашиваемости, нацнанооти,

7) еконоынческие,

'

 

 

 

Описание основных ив

них произведено, далее на примера механизма "В-П"

с остроконечным или роликовым толкателем.

 

 

 

Все критерии целесообразно описывать в форме относительных пара­

метров называемых далее коэффициентами качества

и, в ряде случаев, яв­

ляющимися критериями

подобия [ 1 4 ] ., Для расчета

коэффициента

качества

необходимо абсолютное

значение величины разделить на модуль -

единич­

ный параметру такие модули приведены в тексте и

в таблице

4 приложения.

1.. Метрические кри' арии.

 

 

 

Модулем линейных

размеров предлагается в общем случае

принимать

расстояние между крайними точками линии зацепления взвимсогибаемых кри­ вых, Для механизмов "В - TJ" с остроконечным, роликовым и плоским толка­ телем линейный модуль равен ходу' толкателя Н, Основными метрическими коэффициентами (-относительными размерами) 'меха­

низма являются:

 

 

 

-

.

''- с

1)

относительный

радиус

основной

окружности (коэффициент радиуса)

 

 

 

К,

Н

 

 

( 17),

2)

относительный

радиус

вектор

4 ^ О

 

 

точки

профиля кулачка

 

 

Ь) относительный

 

 

=

 

 

(1 8 ),

радиус кривизны профиля кулачка и его минимальная ве

 

личина

 

 

К-р

=

 

 

( jg j

4)

относительный

радиус ролика

1п’ п - ^

 

 

.

_ .

 

 

К Р = .'ТГ

.

 

(2 0 ) ’

6)

относительная

приведенная кривизна

сопряженных

профилей

и ее

14


максимальное значение

 

 

1

v ^ '-^К Pmin ~ Кр

 

К к р ^ Ь К —

 

(2).);

*rnin

K j W * P

 

 

этот козффициент

описывает

влияние

радиусов

нривиены профилей на кон­

тактные напряжения и поэтому обозначается K g ,

6) относительное

расстояние

от

точки касания

профилей до полюса зацеп­

ления (длина нормали N к рабочему

йги / ( т к

теоретическому профиля»

кулачка)

^

_

J± _

 

122),

КOQX

7)угол давления и его вкотремальные значения t x m|n

Абсолютные аначэния величин входящих

в формулы (1 7 )-(2 1 )

могут быть

определены по данным таблицы 3 .

 

 

 

К метрическим могут быть отнесены также коэффициент

конструкции'

толкателя Кцт , используемый при расчете потерь

на трение в поступа­

тельной паре., коэффициенты габаритов

(сечения и

объема)

К гс и К го ,

отражающие габариты и объем механизма и,следовательно, его вес и стои­ мость (в.первом приближении),т.е. экономическую объективность. Эти во-

вффициенты равны (см .ф и г.5 )!

Ккг *

2_&+]и

 

 

(2 3 );

 

bi

 

 

w

2 R i . V z 5 6± - b ' *• бт<г>-ь1з1 + фсН )

, ? 4 ,

Г\ гс ”

'. '

цЪ.

~

~

>

W

и

 

(25) I

К го в

г\ гс

 

8 формулах

(24)

и (25)

 

и

^ с.

“ коэффициенты конструкцииsбольшие

единицы}

в

.

с

f tit

tj

\

 

 

величина

O.itAc. £

{ Nib-H, ке)ппах

 

,

6 » - ^ -------------=-=-■*-------

'---------

v

 

 

 

 

ОkR

 

\ .

ширина кулачка, определяемая ив условий его контактной прочности по

формуле Беляева-Герца

[

5 ] .

2 В к £ I

 

 

8 формуле

(26)

 

 

 

 

 

 

 

Е * Е* и £Р

 

 

 

 

 

 

 

 

приведенныймодуль упругостиматериалов кулачка и ролике, N%b -пил» действующая по нормали в высшей пв^е,

р+ ? г

 

 

 

, К - 1 Р

^

Суг.

приведенная

кривизна

сопряженных

профвлей,

€ к -

допу^ивемое контактнее

напряжение-

2 . Кинематические

критерии.

 

' .

 

 

Предлагается

считать

модулями скорости, величину

средней абсолютной


скорости

толкателя

v cp

Н iQK

H

 

 

: vr

T f

(29)

 

 

 

" t f1

и аналог

этой скорости

1 >v -

Vrcp

H

 

 

 

w*. ~

(30)

Модулями ускорения'могу?

быть приняты;

 

а) среднее ускорение толкателя на интервала (части) фазы движения W ^1

в течение которого уокорени» Не меняет гакона и принимает наибольшее

абсолютное аначение, и еналог зтого среднего ускорения

 

П

.

По­

следние

велячиш* равны:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u

 

 

 

 

 

 

 

w

?

- i

 

н ^

 

 

Я и Н

 

 

 

 

(31) И

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W u P

 

 

 

 

(П уС р )1

(3 2 ),

 

 

 

 

 

 

 

 

*>ft.

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

‘iu H

 

 

 

 

 

где

<^u

-

 

 

 

 

 

 

 

интервала,

в котором имеется зна­

коефрнииент длительности

чение

 

; величина

Я-u

и

Pi

для обобщенного

закона *»1 (си.таблицу

1) s

для Бакенов

1 t

5 таблицы 2

 

Я- и

Ив

и

5

 

 

 

 

 

б )

номинальное

постоянное

ускорение

W н

при

котором

в

конце

фааы

скорость толдателя приняла бы значение

V 41

а также

аналог етого

условного

ускорения

R w h .

Они равняются;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

W

 

VCP

)/«* _

Н

(83)

и П,

_

Wh

 

Н

(3 4 ),

 

 

 

 

 

н

t

*

 

 

 

н

 

 

 

 

 

 

 

 

......................" "

 

 

 

Л

 

 

Коэффициентами кинематического качества (подобия) прежде всего'являют­

ся текущие

и максимальные значения новффициентов перемещения

 

 

 

£ а

 

( 1) , скорости

6

ях

( 2 ) и ускорения

£

= 1 ^ ~ = ~

(3 ) .

 

 

П

величины

тех

t

Vtf>

 

 

 

 

 

V

=

( Ц

Максимальные

б

и J т<в определяются ив

уравнений 8

и

~ f ( k )

.описывающих закон движения толкателя

(см.таблицы

 

1 и .2 ) 1

их еначения для различных законов приведены f таблице 3 . По величине критерия б т ** выбираетоя аакон движения толкателя при заданных ограни­ чениях на величину максимальной скорости рабочего органа машины,напри­ мер,в механизмах металлообрабатывающих станков-автоматов. Значение

б тАХ входит также

в формулы для определения максимального момента на

залу кулачка при п стоянкой нагрузке на толкатель.

 

Ир ;терий %тл% определяет максимальную величину сил инерции

в механизме}

он применяется при

выборе закона движения толкателя в быстроходных

механизмах.

 

 

Средняя скорость, ускорение, их аналоги ч коэффициенты

позволяют

lu


производить сравнение механизмов по быстроходности и средним инерци­ онным нагрузкам при равличных законах движения толкателя. При втом,

в качеств® единичных величин,к которым можно относить сравниваемые,

могут быть приняты параметры вакона "Прямоугольное (постоянное} уско­ рение" с коэффициентами Г=0, U =0,5 (см.таблиц)’ 2 ,закон 3 ) . Для него

6mft*=2, fmnn’ 4 . Для расчетов, связанных с изнашиванием.дрофилей, необходимы коэффициенты скорости и ускорения скольжения толкателя но

. теоретическому и рабочему профилю куличка и коэффициент угловых ско­ ростей и ускорений ролика. Их величины для мйханивма "В-Пн равны:

1) коэффициент скольжения остроконечного и плоского толкателя по тео­ ретическому профилю кулачка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(3 5 ),

2)

коэффициент

скольжения

ролика по

рабочему

профилю кулачка

при не-

вращающемся ролике

 

 

1-1*(W -

tp)

 

 

 

 

 

 

1-г

 

Уск

- ( К ы Н Р)

ф

 

 

 

 

v cp

 

(3 6 ),

 

 

 

 

 

 

3)

ковффициент ускорения

 

 

гт

 

 

'

скольжения толкателя

по теоретическому

 

профилю,

, . 'с

_

W<£ _

Y/Z Н

т

ц

 

 

 

 

 

~

(y tp je,

wcK

 

(3 7 ),

4)

коэффициент ускорения

скольжения

невращающегося

ролика

по рабочему

 

профилю .

w

 

W ck

...

 

 

 

 

(88),

 

 

 

 

 

WtK- j b

 

 

 

5)коэффициент угловой скорости ролика

KiO„

Ю.

ЮкСм~'*-г)

=

w'C

 

I'M

(3 9 ),

P

lO K,

lVJKОк. г>-,p

~

К,

 

*6) коэффициент углового ускорения ролика

КWt<

 

к,

£р _

Wck

(4 0 ).

з. Силовые и

10.

 

Кр

 

 

энергетические критерии.

 

Модули усилий, действующих в механизме следует считать средние и макси

мальнне величины внешних сил ( пил,полезного сопротивления),

силы и н ер ­

ции толкателя и силы натяжения пружины и,наконец, текущее,

ср е д н е е i и

максимальное вначение полной’ иагрувки на тслкатель (бев

трения).

Внешняя нагрузка на толкатель (диаграмма сил сопротивления) обычно

задается

функцией

Р,Н -

ST) ;

в )ая зависимость S T

= R*.C'f)

можно получить

Р,ь(ф)

и найти

среднюю

интегральную

величину

 

 

 

н

 

 

 

 

 

(41) .

 

 

р * : -

t t J **•« ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н .

 

 

 

 

 

 

Средняя

и максимальная силы инерции

описываются

следующими аависи-

 

 

 

17

1

"

 

...

 

 

 

!