Расчет и построение профиля кулачка. Методические указания к лабораторной работе

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ «ВОСТОЧНО-СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Методические указания к лабораторной работе «РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ КУЛАЧКА»

Составители: А.Д. Ажеева А.Н. Павлов

Издательство ВСГТУ Улан-Удэ 2005 1

Аннотация: РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ПРОФИЛЯ КУЛАЧКА. Методические указания к выполнению лабораторной работы. Предназначены для студентов всех специальностей и форм обучения, изучающих курс «Теория механизмов и машин» и выполняющих лабораторные работы. Ключевые слова: Кулачок, методические указания, профиль, коромысло, толкатель, закон движения, циклограмма, ролик.

2

Кулачковые механизмы дают возможность получить любой закон движения ведомого звена. Две типичные схемы их изображены на рис. 1. На рис. 1, а представлен кулачковый механизм с качающимся толкателем (Тип А), поворот кулачка 1 на угол ϕ дает угловое перемещение ψ штанге 3 [ψ=ψ(ϕ)]. На рис. 1, б изображен механизм с поступательно движущимся толкателем (Тип Б). При повороте кулачка 1 на угол ϕ толкатель 3 перемещается на величину S. В зависимости от профиля кулачка, перемещение s может быть разной функцией угла поворота ϕ: S = S (ϕ ) . ЦЕЛЬ РАБОТЫ: построение профиля кулачка по заданному закону движения ведомого звена. Оборудование. Для выполнения работы необходимы: прибор ТММ-21, круглые заготовки из чертежной бумаги, чертежный инструмент. Прибор ТММ-21 (рис. 2) состоит из основания 4 с установленным на нем диском 1, имеющим деления через 10. На плоскость диска накладывается бумажный круг (заготовка), на котором строится профиль кулачка. Диск 1 поворачивается вокруг оси О1 при помощи фрикционного устройства, управляемого рукояткой 15. Углы поворота диска отсчитываются по градуированной шкале и указателю 17. В правой части прибора имеется корпус 6, перемещающийся вдоль оси О1Х при помощи винта 11, а винта 7 вдоль оси О1Y. Величина этих перемещений вдоль оси О1Х отсчитывается по шкале 12, вдоль оси О1Y – по шкале 8. На оси 14 корпуса 6 установлено коромысло (толкатель) с градуированным сектором 5 (±600), по которому определяются углы поворота коромысла. Вращение коромысла 3 осуществляется винтом 13. В пазу коромысла 3 может перемещаться ползун 2, величина перемещения которого фиксируется по шкале, нанесенной на коромысле. В ползуне 2 укреплены игла с кнопкой 16 и устройство 18 для вычерчивания окружности ролика. Для построения профиля кулачка для механизма с качающимся толкателем корпус 6 устанавливается на ноль по шкале 8 винтом 7. Заданное межцентровое расстояние О1О2=А устанавливается винтом 11 по шкале 12. Перемещая ползун 2 по коромыслу 31 устанавливается по шкале соответственно заданию его длина 1. Диск 1 приводят на нулевое деление. Далее диск 1 последовательно устанавливается на углы ϕ по указателю 17, а коромысло 3 – на соответствующие расчетные углы ψ по шкале сектора 5. В каждом положении диска 1 и коромысла 3 на бумажном круге циркульным устройством 18 очерчивается окружность ролика. Кривая, очерченная на заготовке через центры окружностей ролика, образует центровой профиль кулачка. Внутренняя огибающая к окружностям роликов будет действительным профилем кулачка. Для построения профиля кулачка для механизма с поступательно движущимся толкателем, работа на приборе проводится следующим образом. Толкатель (коромысло) 3 с градуированным сектором устанавливается на 3

ноль винтом 13. Корпус 6 вместе с толкателем 3 смещается на заданную величину эксцентриситета е. С помощью винта 11 корпус 6 перемещается вправо до отсчета 12 по шкале 12. Диск 1 устанавливается на нулевое деление. После этого для каждого значения угла поворота кулачка ϕ устанавливают расчетную величину перемещения толкателя S по шкале 3, передвигая ползун 2. После каждой новой установки диска 1 и ползуна 2 на бумажной заготовке циркульным устройством очерчивается окружность ролика. Кривая, очерченная на заготовке через центры окружностей ролика, образует центровой профиль кулачка, внутренняя огибающая к окружностям роликов - действительный профиль кулачка. Порядок выполнения работы 1. 2.

3. 4.

Записать исходные данные по расчету и построению профиля кулачка по табл. 1, 2, 3 и изобразить схему кулачкового механизма. По заданному закону движения ведомого звена вычислить значения перемещений ведомого звена в функции угла поворота кулачка. Расчет произвести только для участка подъема через 100 угла поворота кулачка, для опускания перемещения симметричны. Построить график перемещений ведомого звена ψ=ψ(ϕ) или S=S(ϕ). Закрепить бумажный круг на диске 1, прибор настроить в исходное положение, вычертить на приборе профиль кулачка, используя данные расчета.

4

Задание к лабораторной работе по расчету и построению профиля кулачка 1. Схема кулачкового механизма. Рис. 1 (Тип А или Тип Б). 2. Основные параметры и циклограмма. Табл. 1, табл. 2. 3. Законы движения ведомого звена. Табл. 3. ТИП А № пп 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

А, мм 75 75 80 80 85 85 90 95 100 105

Таблица 1

Основные параметры Размах подъем L, толкателя мм ϕп0 0 0 ψmax ψ0 40 15 30 100 45 15 32 120 45 20 34 100 40 20 36 120 50 25 34 100 52 20 38 120 55 18 40 100 60 21 38 120 65 24 36 100 75 26 34 120

Циклограмма верхний выстой ϕвв 80 60 120 90 100 100 70 40 60 30

опускание ϕо0 100 120 100 120 100 120 100 120 100 120

ТИП Б № пп 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

S0, мм 30 30 35 35 40 40 38 36 34 32

Основные параметры Ход e, толкателя мм Smax, мм 25 45 20 45 15 35 15 30 10 35 10 40 12 30 12 35 15 40 15 45

нижний выстой ϕн.в.0 80 60 40 30 60 20 90 80 100 90 Таблица 2

Циклограмма подъем ϕп0 100 120 100 120 100 120 100 120 100 120

5

верхний выстой ϕвв 80 60 120 90 100 100 70 40 60 30

опускание ϕо0 100 120 100 120 100 120 100 120 100 120

нижний выстой ϕн.в.0 80 60 40 30 60 20 90 80 100 90

Таблица 3 Законы движения ведомого звена (фаза подъема) № пп 1 1

Тип А

Тип Б

2

3 ϕ ϕn

ψ = ψ 0 + ψ max

S = S0 + S max

ϕ ψ = ψ 0 + 2ψ max ( ) 2 ϕ

2

0 ≤ϕ ≤

2

3

ϕ 0 ≤ϕ ≤ n 2

ϕn 2

ψ = ψ 0 + ψ max [

5

ψ = ψ 0 + ψ max [3(

S = S0 + S max [

≤ ϕ ≤ ϕт

ϕ ϕ 1 − sin(3600 )] ϕ n 2π ϕn

S ϕ )] S = S0 + max [1 − cos(1800 2 ϕn S = S0 + S max [3(

ϕ 3 ) ϕn

ϕ 2 ϕ ) − 2( )3 ] ϕn ϕn

S = S0 + 4S max (

ϕ 3 ) ϕn

ϕ 0 ≤ϕ ≤ n 2

ϕ −ϕ 3 ) ψ = ψ 0 + ψ max − 4ψ max ( n ϕn

ϕ −ϕ 3 S = S 0 + S max − 4 S max ( n )

2

ϕn

ϕ4

≤ ϕ ≤ ϕn

ψ = ψ 0 + ψ max (

2

ϕ 2 ) ϕn

ψ = ψ 0 + ψ max [6

2

≤ ϕ ≤ ϕn

S = S0 + S max (

ϕ 0 ≤ϕ ≤ n 2

ϕn

10

2

ϕ 0 ≤ϕ ≤ n 2

ϕn

9

ϕт

ϕ 2 ϕ ) − 2( ) 3 ] ϕn ϕn

ψ = ψ 0 + 4ψ max (

8

ϕn

ϕ ϕ 1 − sin(3600 )] ϕ n 2π ϕn

ψ ϕ )] ψ = ψ 0 + max [1 − cos(1800 ϕn 2

7

ϕ −ϕ 2 S = S0 + S max − 2 S max ( n )

≤ ϕ ≤ ϕт

4

6

ϕ ϕ

S = S0 + 2S max ( ) 2

ϕ −ϕ 2 ) ψ = ψ 0 + ψ max − 2ψ max ( n ϕn

ϕт

ϕ ϕ0

ϕ 2 ) ϕn

ϕ 0≤ϕ ≤ n 2

ϕ ϕ − 3( ) 2 ϕn ϕn

S = S0 + S max [6

ϕn

≤ ϕ ≤ ϕn

2

ψ ϕ2 ϕ3 − ) ψ = ψ 0 + 6 max ( 2 3ϕ n ϕ n2 ϕ 1 ϕ + sin 1800 (1 − )] ψ = ψ 0 + ψ max [ ϕn π ϕn

ϕ ϕ − 3( ) 2 − 2] ϕn ϕn

≤ ϕ ≤ ϕn

S ϕ2 ϕ3 S = S 0 + 6 max ( − ) 2 3ϕ n ϕ n2 S = S0 + S max [

ψ ϕ ψ = ψ 0 + max [1 − cos1800 ( )] − ϕn 2 ψ ϕ − max [1 − cos 3600 ( )] ϕn 8

ϕ 1 ϕ + sin 1800 (1 − )] ϕn π ϕn

S ϕ S = S0 + max [1 − cos1800 ( )] − ϕn 2 S ϕ − max [1 − cos 3600 ( )] ϕn 8

6

Форма отчета Лабораторная работа Расчет и построение профиля кулачка 1. Схема кулачкового механизма Тип:

Исходные данные:

2. Закон движения ведомого звена (толкателя) S = S(ϕ) или ψ = ψ(ϕ) 3. Циклограмма Подъем

Верхний выстой

Опускание

Нижний выстой

ϕn =

ϕвв =

ϕо =

ϕнв =

4. Вычисление перемещений ведомого звена S = S(ϕ)

или

ψ = ψ(ϕ)

5. График перемещений ведомого звена S = S(ϕ)

или

ψ = ψ(ϕ)

6. Профиль кулачка

Работу выполнил

Работу принял

7

Контрольные вопросы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

1. 2. 3.

Что называется кулачковым механизмом, кулачком, толкателем, коромыслом? Указать наиболее распространенные типы кулачковых механизмов. Определите степень подвижности кулачкового механизма. Начертите схему заменяющего механизма для кулачкового механизма с поступательно движущимся ведомым звеном. Начертите схему кулачкового механизма с поступательно движущимся ведомым звеном и покажите на ней геометрические параметры. Начертите схему кулачкового механизма с вращательно движущимся ведомым звеном и покажите на ней геометрические параметры. Как построить центровой и действительный профили кулачка? Перечислите основные достоинства и недостатки кулачковых механизмов. Используемая литература Лабораторные работы по ТММ / Под общей ред. Камцева Е.А. Минск, Вышейшая школа, 1975. Теория механизмов и механика машин / Под ред. К.В. Фролова. – М.: Высш. шк, 1998. Теория механизмов, машин и манипуляторов / И.П.Филонов, П.П.Анципорович, В.К.Акулич. – Минск: Дизайн ПРО, 1998.

8

9

а)

Рис. 1

б)

Рис. 2

10

.

Подписано в печать 04.03.2005 г. Формат 60 × 84 1/16. Усл. п. л. 0,7, уч.-изд. л. 0,5. Тираж 50 экз. Заказ №23. Издательство ВСГТУ. г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в.

11