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
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 |
|
|
= |
~Н |
|
|
(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 &к 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 |
(П |
|
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 |
|
|
' |
"Р |
||
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 |
Н . |
|
|
|
|
|
|
Средняя |
и максимальная силы инерции |
описываются |
следующими аависи- |
||||||
|
|
|
17 |
1 |
’ |
" |
|
... |
|
|
|
|
! |
• |
• |
|