Основные параметры кулачкового механизма

Большинство кулачковых механизмов относится к цикловым механизмам с периодом цикла равным 2π. В цикле движения толкателя в общем случае можно выделить четыре фазы: удаления, дальнего стояния (или выстоя), сближения и ближнего стояния.

В соответствии с этим, углы поворота кулачка или фазовые углы делятся на:

· угол удаления φ_y

· угол дальнего выстоя φ_дв

· угол сближения φ_с

· угол ближнего выстоя φ_бв.

Сумма трех углов образует угол φ_раб = δ_раб, который называется рабочим углом.
φ_раб = δ_раб = φ_у + φ_дв + φ_с.

Кулачок механизма характеризуется двумя профилями: центровым (или теоретическим) и конструктивным. Под конструктивным понимается наружный рабочий профиль кулачка. Теоретическим или центровым называется профиль, который в системе координат кулачка описывает центр ролика (или скругления рабочего профиля толкателя) при движении ролика по конструктивному профилю кулачка. Фазовым называется угол поворота кулачка. Профильным углом δi называется угловая координата текущей рабочей точки теоретического профиля, соответствующая текущему фазовому углу φi.

В общем случае фазовый угол не равен профильному φi≠δi.

На рис. 3 изображена схема плоского кулачкового механизма с двумя видами выходного звена: внеосным с поступательным движением и качающимся (с возвратно-вращательным движением). На этой схеме указаны основные параметры плоских кулачковых механизмов.

Рис.3

SAi и SВi	- текущие значения перемещения центров роликов
φ40	- начальная угловая координата коромысла
φ4	- текущее угловое перемещение коромысла
hAmax	- максимальное перемещение центра ролика
r0	- радиус начальной шайбы центрового профиля кулачка
r	- радиус начальной шайбы конструктивного профиля кулачка
rp	- радиус ролика (скругления рабочего участка толкателя)
υi	- текущее значение угла давления
aw	- межосевое (межцентровое) расстояние
e	- внеосность (эксцентриситет)

Теоретический профиль кулачка обычно представляется в полярных координатах зависимостью ρi = f(di), где ρi - радиус-вектор текущей точки теоретического или центрового профиля кулачка.

Рис.4

В процессе работы толкатель совершает в соответствии с рисунком 4 движения:

поступательно вверх – в этом случае толкатель взаимодействует с участком 01;

стоит на месте (выстой) – контакт с участком 12. Здесь постоянный радиус кривизны.

толкатель опускается (сближение) – контакт с участком 23.

В первой фазе подъему толкателя (фаза удаления) на профиле кулачка соответствует угол ψ_удал;

в фазе выстоя – ψ_выс;

в фазе сближения – ψ_сб.ψ_удал + ψ_выс + ψ_сб = ψ_раб – рабочий угол профиля кулачка.

Угол профиля кулачка можно показать только на кулачке.

Рис.5

Угол поворота кулачка, соответствующий выше указанным фазам перемещения толкателя, определяют, используя метод обращения движения, в соответствии с которым всей системе, включая стойку, мысленно сообщают движение с угловой скоростью (ω₁).Тогда в обращенном движении кулачек становится неподвижным:

ω*₁ = ω₁ + (–ω₁) = 0,

а ось толкателя вместе со стойкой будут перемещаться в направлении (–ω₁). И угол поворота кулачка, соответствующий той или иной фазе движения, определяется по углу поворота оси толкателя в обращенном движении на соответствующем участке. Ось толкателя в обращенном движении в любом положении будет касаться окружности радиуса r_е.

Поворот кулачка на участке:

01 – φ₀₁ 12 – φ₁₂ 23 – φ₂₃

рабочий угол поворота кулачка φ_раб:

φ_раб = φ₀₁ + φ₁₂ + φ₂₃

(уб) (выс) (сб)

Всегда независимо от схемы механизма φ_раб = ψ_раб, а

φ_уд ≠ ψ_уд, φ_выс ≠ ψ_выс, φ_сб ≠ ψ_сб,

для всех схем, кроме кулачкового механизма с центральным толкателем.