Külbütör kollu bir kam mekanizması tasarımı. Kam mekanizmalarının ana boyutlarının belirlenmesi

Kam mekanizmalarının ana boyutları şu şekilde belirlenir: kinematik, dinamik ve yapıcı koşullar. Kinematik koşullar, mekanizmanın verilen hareket yasasını yeniden üretmesi gerektiği gerçeğiyle belirlenir. dinamik koşullar çok çeşitlidir, ancak asıl olan, mekanizmanın yüksek verimliliğe sahip olmasıdır. yapıcı gereksinimler, mekanizmanın tek tek parçalarının yeterli mukavemet koşulundan belirlenir - temas eden kinematik çiftlerin aşınma direnci. Tasarlanan mekanizma en küçük boyutlara sahip olmalıdır.

Şekil 6.4. Kademeli olarak hareket eden bir iticiye sahip bir kam mekanizmasının güç analizi üzerine.

Şekil 6.5. Kam mekanizmasındaki basınç açısının incelenmesi

Şek. 6.4, bir uçta biten bir itici 2 ile bir kam mekanizmasını göstermektedir. Daha yüksek kinematik çiftteki sürtünmeyi ihmal edersek, kamın 1 yanından itici 2'ye etki eden kuvvet 1. Normal n-n'nin kam 1 profiline göre oluşturduğu açı. Normal n-n'nin oluşturduğu açı ve itici 2'nin hareket yönü basınç açısı ve açı eşittir iletim açısı.İtici 2'nin dengesini göz önünde bulundurursak (Şekil 10.5) ve tüm kuvvetleri noktaya getirirsek, o zaman itici, faydalı direnci hesaba katarak itici kuvvetin, azaltılmış direnç kuvveti T'nin etkisi altında olacaktır. yay kuvveti, atalet kuvveti ve azaltılmış sürtünme kuvveti F. İtici 2'ye etki eden denge denklemi kuvvetlerinden, şunu elde ederiz:

Azaltılmış sürtünme kuvveti T eşittir

Kılavuzlardaki sürtünme katsayısı nerede;

Kılavuz uzunluğu;

İticinin ayrılışı.

Sonra kuvvet dengesi denkleminden sürtünme kuvvetinin şuna eşit olduğunu elde ederiz:

Üst çiftteki ve kam mili yatağındaki sürtünmeyi hesaba katmadan mekanizmanın anlık verimliliği formülle belirlenebilir.

İticinin k kalkış değeri (Şekil 6.5)

Burada b, itici 2'nin desteğinin N noktasından kamın A eksenine olan sabit mesafedir;

Kam 1'in en küçük yarıçap vektörü

İtici hareketi 2.

Şek. 6.5 alırız

Denklemden (6.7) elde ederiz

O zaman verimlilik şuna eşit olacaktır:

Eşitlikten (6.9), artan basınç açısıyla verimliliğin düştüğü sonucu çıkar. Kuvvet (Şekil 6.5) ise kam mekanizması sıkışabilir. Verimlilik sıfırsa sıkışma meydana gelir. Sonra eşitlikten (6.9) elde ederiz

Mekanizmanın sıkıştığı kritik açı ve bu açıya karşılık gelen hızın analogudur.

O zaman kritik basınç açısı için şuna sahip olacağız:

Eşitlikten (6.10) kritik basınç açısının artan mesafe ile azaldığı sonucu çıkar, yani. mekanizmanın boyutlarında bir artış ile. Yaklaşık olarak, kritik açıya karşılık gelen hız analoğunun değerinin bu analoğun maksimum değerine eşit olduğunu varsayabiliriz, yani.

Daha sonra mekanizmanın boyutları ve iticinin hareket yasası verilirse kritik basınç açısının değerini belirlemek mümkündür. Mekanizmanın sıkışmasının genellikle sadece faydalı dirençlerin, iticinin atalet kuvvetinin ve yay kuvvetinin, örn. bazı azaltılmış direnç kuvveti T aşıldığında (Şekil 6.5). İndirme aşaması sırasında, sıkışma olgusu oluşmaz.

Tasarım sırasında mekanizmanın sıkışma olasılığını ortadan kaldırmak için mekanizmanın tüm konumlarındaki basınç açısının kritik açıdan küçük olması koşulu getirilmiştir. İzin verilen maksimum basınç açısı ile gösterilirse, bu açı her zaman koşulu sağlamalıdır.

pratikte, kademeli olarak hareket eden bir iticiye sahip kam mekanizmaları için basınç açısı alınır

Sıkışma olasılığının düşük olduğu döner külbütör kamları için maksimum basınç açısı

Kam dişlilerini tasarlarken, basınç açısını değil, aktarım açısını hesaba katmak mümkündür. Bu açı koşulları sağlamalıdır

6.4. Kam mekanizmasının temel parametreleri aracılığıyla basınç açısının belirlenmesi

Basınç açısı, kam mekanizmasının temel parametreleri cinsinden ifade edilebilir. Bunu yapmak için, kademeli olarak hareket eden bir iticiye 2 sahip bir kam mekanizmasını (Şekil 6.4) ele alalım.

Eşitlik (6.13)'ten, seçilen hareket ve boyut yasası için, kamın boyutlarının yarıçap tarafından belirlendiğini takip eder, daha küçük basınç açıları elde ederiz, ancak kam mekanizmasının daha büyük boyutları.

Tersine, eğer azaltırsak , basınç açıları artar ve mekanizmanın verimi düşer. Mekanizmada (Şekil 6.5) iticinin hareket ekseni kamın dönme ekseninden geçerse ve , eşitlik (6.13) şeklini alır

Kamın yanından iticiye etki eden ve hareket etmesine neden olan kuvvet, itici ile temas noktasında kamın normali boyunca yönlendirilir. Bu nedenle, genel durumda, iticinin hareket yönüne bir açıyla yönlendirilir (Şekil 46).

Şekil 46

İticiye etki eden kuvvet ile hareket yönü arasındaki açıya denir. basınç açısı(α ile gösterilir) ve etki eden kuvvet ile iticinin hareket yönüne dik olan yön arasındaki açıya denir. iletim açısı(γ ile gösterilir). Özetle, bu açılar 90 0'a eşit bir açı oluşturur, bu nedenle mekanizmanın çalışabilirliği göz önüne alındığında, kuvvet aktarım yönünü dikkate alarak, bunlardan herhangi biri ile çalışabilirsiniz.

Hareket aktarma açısındaki bir azalma ile, etki eden kuvvetin tahrik bileşeni azalır (iticinin hareket yönü ile çakışan bileşen). Aynı zamanda, iticiyi kılavuzlara doğru bastıran bileşen, itici ile destek arasındaki sürtünme kuvvetini arttırarak iticinin hareket etmesini engeller.

VT = S’∙ω soğuk

Bununla birlikte, minimum yarıçap çevresinde bir artış, tüm yapının boyutlarında, ağırlığında ve malzeme tüketiminde bir artışa yol açar. Bu nedenle, dinamik sentezin görevi, hareket aktarma açısının mekanizmanın tüm konumlarında izin verilenden daha az olmayacağı ve boyutların minimum olacağı r min değerini belirlemektir.

Dinamik sentez probleminin çözümü grafiksel olarak gerçekleştirilir. Aşağıdaki teknik kullanılır (bkz. Şekil 46b): eğer OW segmenti kendisine paralel hareket ettirilirse, W noktası A noktasıyla hizalanır ve açılı bir düz çizgi çizilir.
γ ona ikinci O noktasından geçerse, kamın dönme merkezinden geçecektir (yani, normal N-N'ye paralel ve kamın dönme merkezinden geçen bir O-O çizgisi oluşur).

R min'i belirlemek için, iticinin yer değiştirmelerinin değerlerini y ekseni boyunca çizen bir diyagram oluşturulur ( Si) verilen hareket yasasına göre mekanizmanın “p” konumları için. Apsis eksenine paralel olarak işaretlenen her noktadan, bu konuma karşılık gelen hız analogunun değeri çizilir ( Si'). Yer değiştirmeler ve hız analogları aynı ölçekte işaretlenmelidir (Şekil 47).

Şekil 47

Hız analoglarının bölümlerinin uçları düzgün bir eğri ile bağlanır ve ona teğetler sağa ve sola bir açıyla çizilir. γmin x eksenine ( γmin- sıkışma olmaması durumunda izin verilen minimum hareket aktarım açısı). Bu iki düz çizgi, kamın dönme merkezini (bu çizgilerin altında) seçmek için izin verilen bölgeyi yasak olandan ayırır.

Kamın dönme merkezinin izin verilen bölgede herhangi bir noktada seçilmesi, mekanizmanın tüm konumlarında sıkışma olmamasını sağlar. Minimum boyutları sağlamak için, izin verilen bölgenin sınırlarında kamın dönme merkezini seçmek gerekir (veya sınırlardan hafif bir sapma ile, iletim açısı için bir miktar marj sağlar). Bu yöntem aynı zamanda en rasyonel eksantriklik seçimine izin verir.

Rocker iticili bir mekanizma tasarlarken, dinamik sentez problemini çözmeye yönelik yaklaşımlar benzerdir. Ancak bu durumda, hareket aktarma açısı, külbütör kolunun karşılık gelen konumundan ölçülür. Bu nedenle, kamın dönme merkezini seçmek için izin verilen bölge belirlenirken, ışınlar bir açıyla çizilir.
γmin her rocker konumunda. Sonuç olarak, izin verilen bölge, birkaç kirişin kesişmesiyle belirlenir (Şekil 48).

Şekil 48

Bir rocker itici ile bir mekanizma tasarlarken, rocker'ın dönme hareketi yasası belirlenir. Bu nedenle, açısal hareketin parametreleri bilinecektir (külbütör kolunun dönme açısı, açısal hızın analogu, açısal ivmenin analogu). Sallayıcının ucundan her pozisyonuna bırakılan hızların analogunu belirlemek için, açısal hızın analogunu rocker'ın uzunluğu ile çarpmak gerekir:

Düz iticili mekanizmalarda, hareket aktarma açısı, itici plaka ile iticinin kendisi arasındaki açı (dönme hareketinin ekseni) tarafından belirlenir. Dolayısıyla hareket aktarımı açısından bu açının en avantajlı değeri 90° dir.

İtici imalat ve mekanizma montajı teknolojisi açısından, itici ile plakası arasındaki 90 0'ye eşit olan açı da en avantajlı olanıdır. Bu nedenle, pratikte genellikle bu durum kullanılır. Bu durumda mekanizmanın tüm konumlarında kamın yanından iticiye etki eden kuvvetin tamamı tahrik kuvvetidir (iticiyi kılavuzlara bastıran bir bileşen yoktur).

Bu nedenle, bu tür bir mekanizma için sıkışma olgusu ilgili değildir. Ancak kam tüm noktalarda dışbükey bir profile sahip olmalıdır (çünkü düz bir popet içbükey alanlarda çalışamaz). Minimum yarıçap dairesinin değeri ne kadar büyük olursa, profilde içbükey bölümlerin oluşma olasılığının o kadar az olduğu ortaya çıktı. Bu nedenle, bu durumda, dinamik sentez sorununa benzer bir sorun çözülür - profilde içbükey bölümler olmaması ve boyutların minimum olması için r min'i seçin (başka bir deyişle, koşuldan r min seçilir) kamın dışbükeyliği).

Çalışmanın amaçları şunlardır:

- kamın konumuna bağlı olarak iticinin konumunun, hızının ve ivmesinin belirlenmesinden oluşan kam mekanizmasının kinematik analizinin yapılması;

– bu mekanizmanın, bilinen minimum yarıçapına ve iticinin hareket şemasına dayanan bir kam profilinin oluşturulmasından oluşan kinematik sentezinin gerçekleştirilmesi.

5.1. Teoriden temel bilgiler

Kam, profilin değişken bir eğriliğine sahip olan ve iticiye gerekli hareket yasasını bildiren kam mekanizmasının bir halkasıdır. Kamın profil ve faz açıları ile hareket ve basınç aktarma açıları kavramları, "Kam mekanizmalarının sentezi" laboratuvar çalışmasının 4.1 bölümünde daha önce verilmiştir.

Bir kinematik çalışmada (analiz), belirli bir kam mekanizması dikkate alınır. Çalışma, kamın çeşitli konumlarında iticinin kinematik özelliklerini belirlemeyi amaçlamaktadır.

Kademeli olarak hareket eden bir iticiye sahip bir kam mekanizması durumunda ve sallanan bir iticiye sahip aynı mekanizma durumunda kinematik araştırmanın en basit ve en açıklayıcı yolu, belirtilen ilk durumda deneysel bir diyagram "yer değiştirme -" oluşturmaya dayalı bir yöntemdir. tahrik edilen bağlantı için zaman" (), ardından "hız - zaman" () ve "ivme - zaman" () diyagramlarını elde etmek için grafik entegrasyonu ve ikinci durumda - deneysel diyagram "dönme açısı - zaman" ( ψ = ψ( t)) "açısal hız - zaman" diyagramlarını bulmak için sonraki entegrasyonu ile benzer bir bağlantı için (ω = ω( t)) ve "açısal ivme - zaman" (ε = ε( t)). Şek. 5.1. örnek olarak, bu diyagramlar aşamalı olarak hareket eden bir itici için sunulmuştur.

Laboratuar çalışmasında, ana elemanları taban ve üzerine diskin sabitlendiği itici ve kam olan model şeklinde uygulanan bir kam mekanizması kullanılmaktadır. Deneysel bir diyagram oluşturma olasılığını sağlamak için (veya ψ = ψ( t)) disk üzerinde 0 O ile 360 ​​O arasında derecelendirilmiş bir skala ve itici veya tabana bağlı plaka üzerinde milimetre veya derece olarak bölünmüş bir skala vardır.

Genellikle bir kam mekanizmasında, kam eşit şekilde hareket eder. Bu durumda zaman t kamın hareketi dönme açısı φ ile orantılıdır. Bu nedenle, diyagramlar ve ψ = ψ( t) hem diyagramlardır (φ) hem de ψ = ψ(φ).

Grafiklerdeki zaman ölçeği aşağıdakilere göre belirlenir.

1) Kamın çalışma açısı, kesimin uzunluğuna karşılık gelir ben diyagramda (Şekil 5.1). Sonuç olarak,

nerede L kamın bir dönüşüne karşılık gelen diyagram segmentinin uzunluğudur.

2) Bir devir süresi

nerede P- dakikadaki kam devir sayısı.

O zaman zaman ölçeği

Kademeli olarak hareket eden bir iticiye sahip bir kam mekanizması durumunda, yer değiştirme diyagramının ölçekleri , hız ve ivme bilinen formüller kullanılarak hesaplanır:

nerede H 1 ve H 2 – kutup mesafeleri, mm; s– gerçek yer değiştirme, m; s diagr – diyagramdaki boyut, mm.

Sallanan iticili bir kam mekanizması durumunda, dönme açısı diyagramlarının ölçekleri ψ = ψ( t), açısal hız ve açısal ivme ε = ε( t) itici aşağıdaki formüllerle belirlenir:

Formül (5.7)'de ψ gerçek dönme açısıdır, rad., ψ diagr diyagramdaki boyuttur, mm.

Yukarıdakilere uygun olarak oluşturulan kinematik diyagramlar, kam mekanizmasının kinematik sentezini gerçekleştirmenin temelidir. Bu sentezin uygulanmasının özellikleri, disiplinle ilgili ders dersinde belirtilmiştir.

5.2. İş emri

1. Kamı yavaşça döndürerek, iticinin yükselmeye başladığı anı ve sona erdiği anı sabitleyin. Kama sağlam bir şekilde bağlı disk üzerindeki ölçekte, dönme açısını φ y belirleyin. Benzer şekilde, φ c açısını belirleyin. φ y ve φ in açılarının her biri birkaç ( n) eşit parçalar (örneğin, altı).

2. Kamın φ açılarından döndürülmesi i, iticinin yer değiştirmesini ölçün ben milimetre veya ψ cinsinden i tahrik edilen bakla üzerindeki ölçekten derece cinsinden veya kam mekanizmasının modeline göre, önce çıkarma bölümünde ve sonra dönüş bölümünde. Elde edilen verileri bir tabloda toplayın.

3. Tabloya göre, aynı zamanda bir grafik (veya ) olan bir grafik (veya ) çizin.

4. Grafik farklılaştırma yöntemini kullanarak, grafikler oluşturun ve (veya ve )

5. (5.3) ... (5.9) formüllerini kullanarak zaman, yol, hız ve ivme ölçeklerini belirleyin.

6. Mekanizmanın sentezini gerçekleştirin. Çalışma sırasında elde edilen boyutlara göre kam mekanizmasının kinematik diyagramını oluşturun. Kam'ın minimum yarıçapının inşası için gerekli r 0 , eksantriklik e, akslar arasındaki mesafe Ö ve AT sırasıyla kam ve iticinin dönüşü ve uzunluğu AB iticinin külbütör kolları, mekanizmanın modeline göre ölçülür.

7. Kamın tüm faz ve profil açılarını gösterin.

8. Kamın ara konumlarından birinde iticiyi ters hareket halinde gösterin ve bu konum için kam mekanizmasının hareket aktarma açısını γ ve basınç açısını α belirleyin.

9. Bir rapor hazırlayın.

5.3. Otokontrol için sorular

1. Hangi kam açılarına profil, hangilerine faz denir? Onların farkı nedir?

2. Grafik farklılaştırma nasıl yapılır?

3. Harita ölçekleri nasıl hesaplanır?

4. Hareketi tersine çevirme yönteminin özü nedir?

5. Kademeli hareket eden ve salınımlı iticilere sahip kam mekanizmalarında kam profili nasıl oluşturulur?

6. Basınç açısı ve hareket aktarma açısı nedir?

7. Basınç açısı kam mekanizmasının çalışmasını nasıl etkiler?

8. Kam profili üzerinde herhangi bir noktada basınç ve aktarım açılarını gösterin.

3.3. Kam mekanizmalarının aşamaları. Faz ve tasarım açıları

Kam mekanizmaları, çıkış bağlantısında hemen hemen her karmaşıklığın hareket yasalarını uygulayabilir. Ancak herhangi bir hareket yasası, aşağıdaki aşamaların bir kombinasyonu ile temsil edilebilir:

1. Kaldırma aşaması. Kamın temas noktası ve takipçi kamın dönme merkezinden uzaklaştığında bir çıkış bağlantısını (takipçi veya külbütör) hareket ettirme işlemi.

2. Geri dönüş aşaması (yaklaşım). Kam ile izleyici arasındaki temas noktası olarak çıkış bağlantısını hareket ettirme işlemi, kamın dönme merkezine yaklaşır.

3. Maruz kalma aşamaları. Dönen bir kam ile kamın ve iticinin temas noktasının sabit olduğu durum. Aynı zamanda ayırt ederler bekleme aşamasına yakın– temas noktası kamın merkezine en yakın konumda olduğunda, uzun menzilli faz– temas noktası kamın merkezinden en uzak konumda olduğunda ve ara bekleme aşamaları. Bekleme aşamaları, temas noktası, Cam'ın dönme merkezinden çizilen bir daire yayı şeklindeki Cam profili bölümü boyunca hareket ettiğinde gerçekleşir.

Yukarıdaki faz sınıflandırması, öncelikle konumsal mekanizmalara atıfta bulunur.

İşin her aşaması, mekanizmanın kendi faz açısına ve kamın tasarım açısına karşılık gelir.

Faz açısı, ilgili çalışma fazını tamamlamak için kamın dönmesi gereken açıdır. Bu açılar  harfi ile faz tipini belirten bir indeks ile gösterilir, örneğin,  Y faz kaldırma açısıdır,  D uzak bekleme faz açısıdır,  B faz dönüş açısıdır,  B yakın beklemenin faz açısıdır.

Kamın tasarım açıları profilini belirler. Aynı indekslerle  harfi ile gösterilirler. Şek. 3.2a bu açıları göstermektedir. Kamın dönme merkezinden, kam profilinin bir fazdan diğerine geçiş sırasında değiştiği merkez profili üzerindeki noktalara çekilen ışınlarla sınırlıdırlar.

İlk bakışta faz ve tasarım açıları eşit gibi görünebilir. Bunun her zaman böyle olmadığını gösterelim. Bunu yapmak için, Şekil 1'de gösterilen yapıyı gerçekleştiriyoruz. 3.2b. Burada iticili mekanizma, eğer bir eksantrikliğe sahipse, çıkarma aşamasının başlangıcına karşılık gelen konuma ayarlanır; ile- kam ve itici arasındaki temas noktası. Nokta ile' noktanın konumudur ile, çıkarma aşamasının sonuna karşılık gelir. İnşaattan görülebileceği gibi, nokta için ile pozisyon aldı ile kam,  Y'ye eşit olmayan, ancak eksantriklik açısı olarak adlandırılan e açısından farklı bir  Y açısı boyunca dönmelidir. İticili mekanizmalar için aşağıdaki ilişkiler yazılabilir:

 Y \u003d  Y + e,  B \u003d  B - e,

 D =  D,  B =  B

3.4. Çıkış bağlantısının hareket yasasının seçimi

Çıkış bağlantısının hareket yasasını seçme yöntemi, mekanizmanın amacına bağlıdır. Daha önce de belirtildiği gibi, kam mekanizmaları amaçlarına göre iki kategoriye ayrılır: konumsal ve işlevsel.

3.4.1. konum mekanizmaları

Açıklık için, çıkış bağlantısını bir uç konumdan diğerine ve geriye basitçe "aktaran" iki konumlu bir mekanizmanın en basit durumunu ele alalım.

Şek. 3.3 hareket yasasını gösterir - tüm çalışma süreci dört vazo kombinasyonu ile temsil edildiğinde, böyle bir mekanizmanın iticisinin hareketinin bir grafiği: çıkarma, uzak dinlenme, geri dönüş ve yakın dinlenme. Burada  kamın dönme açısıdır ve karşılık gelen faz açıları şu şekilde gösterilir:  y,  d,  c,  b. Çıkış bağlantısının yer değiştirmesi, ordinat ekseni boyunca çizilir: külbütör kollu mekanizmalar için bu,  - dönme açısı, iticili mekanizmalar için S - iticinin yer değiştirmesidir.

Bu durumda, hareket yasasının seçimi, çıkış bağlantısının kaldırma ve geri dönüş aşamalarındaki hareketinin doğasının belirlenmesinden oluşur. Şek. Şekil 3.3'te bu bölümler için bir tür eğri gösterilmektedir, ancak belirlenmesi gereken tam olarak bu eğridir. Bu sorunu çözmek için hangi kriterler temel alınmıştır?

Gelelim karşıdan. Bunu "basit" yapmaya çalışalım. Uzaklaştırma ve geri dönüş alanlarında doğrusal bir yer değiştirme kanunu belirleyelim. Şek. 3.4 bunun neye yol açacağını gösterir. () veya S() fonksiyonunun iki kez türevini alarak, bunu teorik olarak sonsuz, yani öngörülemeyen ivmeler ve sonuç olarak atalet yükleri. Bu kabul edilemez fenomene sert faz şoku denir.

Bunu önlemek için hareket yasasının seçimi çıkış bağlantısının ivme grafiğine göre yapılır. Şek. 3.5 bir örnektir. İvme grafiğinin istenen şekli ve entegrasyonu verildiğinde, hız ve yer değiştirme fonksiyonları bulunur.

Çıkış bağlantısının ivmesinin çıkarma ve geri dönüş aşamalarındaki bağımlılığı genellikle şoksuz olarak seçilir, yani. ivme atlamaları olmadan sürekli bir fonksiyon olarak. Ancak bazen boyutları küçültmek için düşük hızlı mekanizmalar için fenomene izin verilir yumuşak vuruş, ivme grafiğinde atlamalar gözlemlendiğinde, ancak sınırlı, öngörülebilir bir miktarda.

Şek. 3.6, ivmedeki değişim yasalarının en sık kullanılan türlerinin örneklerini sunar. İşlevler silme aşaması için gösterilir, geri dönüş aşamasında benzerdir ancak yansıtılır. Şek. 3.6,  1 =  2 olduğunda ve bu bölümlerdeki eğrilerin doğası aynı olduğunda simetrik yasalar sunar. Gerekirse,  1   2 veya bu bölümlerdeki eğrilerin doğası veya her ikisi birden farklı olduğunda asimetrik yasalar da uygulanır.

Belirli bir tipin seçimi, mekanizmanın çalışma koşullarına bağlıdır, örneğin, çıkarma (dönüş) aşamasında çıkış bağlantısının sabit hızlı bir bölümüne ihtiyaç duyulduğunda yasa 3.6d kullanılır.

Kural olarak, ivme yasalarının işlevleri analitik ifadelere sahiptir, özellikle 3.6, a, e - sinüzoidal segmentler, 3.6, b, c, g - düz çizgi segmentleri, 3.6, e - kosinüs dalgası, bu nedenle hız ve hareket elde etmek için entegrasyonları zor değildir. Ancak ivmenin genlik değerleri önceden bilinmemekle birlikte çıkış bağlantısının çıkarma ve geri dönüş aşamalarındaki yer değiştirme değeri bilinmektedir. Hem ivme genliğini hem de çıkış bağlantısının hareketini karakterize eden tüm fonksiyonları nasıl bulacağımızı düşünelim.

Kamın sabit bir açısal dönme hızında, dönme açısı ve zaman  =  ifadesiyle ilişkili olduğunda t fonksiyonlar hem zamanda hem de dönme açısında düşünülebilir. Bunları zamanında ve külbütör kollu mekanizma ile ilgili olarak ele alacağız.

İlk aşamada, ivme grafiğinin biçimini normalleştirilmiş, yani birim genlikli, işlev *( t). Şekil 1'deki bağımlılık için 3.6a *( t) = sin(2 t/T), burada Т, mekanizmanın çıkarma veya geri getirme aşamasından geçme süresidir. Çıkış bağlantısının gerçek ivmesi:

 2 (t) =  m *(t), (3.1)

burada  m şu anda bilinmeyen genliktir.

İfadeyi (3.1) iki kez entegre ederek şunu elde ederiz:

Entegrasyon, başlangıç ​​koşullarıyla gerçekleştirilir: çıkarma aşaması için  2 ( t) = 0,  2 ( t) = 0; dönüş aşaması için  2 ( t) = 0,  2 ( t) =  m . Çıkış bağlantısının gerekli maksimum yer değiştirmesi  m bilinmektedir, bu nedenle ivme genliği

Fonksiyonların her değeri  2 ( t),  2 ( t),  2 (t) aşağıda açıklandığı gibi mekanizmayı tasarlamak için kullanılan  2 (),  2 (),  2 () değerlerine atanabilir.

Kam mekanizmalarında, işlerinin dinamikleriyle ilişkili şokların ortaya çıkmasının başka bir nedeni olduğuna dikkat edilmelidir. Kam, yukarıda bu konsepte koyduğumuz anlamda darbesiz olacak şekilde de tasarlanabilir. Ancak yüksek hızlarda, güç devreli mekanizmalar için itici (külbütör) kamdan ayrılabilir. Bir süre sonra kapama kuvveti teması yeniden sağlar, ancak bu restorasyon bir darbe ile gerçekleşir. Bu tür olaylar, örneğin dönüş fazı çok küçük ayarlandığında meydana gelebilir. Kam profili daha sonra bu fazda dik olarak ortaya çıkar ve uzun menzilli bekleme fazının sonunda, kapama kuvvetinin teması sağlamak için zamanı olmaz ve itici, olduğu gibi, kam profilini uzakta kırar. biter ve hatta hemen yakın uçtaki kamın bir noktasına çarpabilir. Pozitif kilitleme mekanizmaları için silindir, kam içindeki bir oluk boyunca hareket eder. Merdane ile oluğun duvarları arasında zorunlu olarak bir boşluk olduğundan, merdane çalışma sırasında duvarlara çarpar, bu darbelerin şiddeti de kamın dönme hızı ile artar. Bu olguları incelemek için tüm mekanizmanın matematiksel bir modelini yapmak gerekir, ancak bu konular bu dersin kapsamı dışındadır.

Kam tasarımı

Özet: Kam mekanizmaları. Amaç ve Kapsam. Kam mekanizmasının iticisinin hareket yasasının seçimi. Kam mekanizmalarının sınıflandırılması. Ana parametreler. Hız analogunun geometrik yorumu. Basınç açısının kam mekanizmasının çalışmasına etkisi. Kam mekanizmasının sentezi. Sentez aşamaları. Silindirin yarıçapının seçimi (iticinin çalışma bölümünün yuvarlatılması).

Kam mekanizmaları

Birçok makinenin çalışma süreci, çıkış bağlantılarının hareketi kesinlikle belirli bir yasaya göre yapılması ve diğer mekanizmaların hareketi ile koordine edilmesi gereken mekanizmaların bileşiminde olmasını gerekli kılar. Böyle bir görevi gerçekleştirmek için en basit, güvenilir ve kompakt olan kam mekanizmalarıdır.

Kulachkov denir giriş bağlantısı olarak adlandırılan daha yüksek bir kinematik çifte sahip üç bağlantılı bir mekanizma kam ve çıktı itici(veya sallanan).

kam değişken eğrilikli bir yüzey şeklinde yapılmış, daha yüksek kinematik çiftin elemanının ait olduğu bağlantı olarak adlandırılır.

Doğrusal olarak hareket eden bir çıkış bağlantısına denir itici, ve dönen (sallanan) - sallanan

Çoğu zaman, kayma sürtünmesini en yüksek çiftte yuvarlanma sürtünmesiyle değiştirmek ve hem kam hem de itici aşınmasını azaltmak için, mekanizma şemasına ek bir bağlantı dahil edilir - bir silindir ve bir dönme kinematik çifti. Bu kinematik çiftteki hareketlilik, mekanizmanın transfer fonksiyonlarını değiştirmez ve yerel bir hareketliliktir.

Çıkış bağlantısının - iticinin hareketini teorik olarak tam olarak yeniden üretirler. Transfer fonksiyonu tarafından verilen iticinin hareket yasası, kamın profili tarafından belirlenir ve kam mekanizmasının fonksiyonel özelliklerinin yanı sıra dinamik ve titreşim niteliklerinin bağlı olduğu temel özelliğidir. Kam mekanizmasının tasarımı birkaç aşamaya ayrılmıştır: iticinin hareket yasasının atanması, bir blok diyagramın seçimi, ana ve genel boyutların belirlenmesi, kam profilinin koordinatlarının hesaplanması .

Amaç ve Kapsam

Kam mekanizmaları, kamın dönme veya öteleme hareketini iticinin ileri geri dönme veya ileri geri hareketine dönüştürmek için tasarlanmıştır. Kam mekanizmalarının önemli bir avantajı, çıkış bağlantısının doğru oturma sürelerini sağlama yeteneğidir. Bu avantaj, en basit döngüsel otomatik cihazlarda ve mekanik hesaplama cihazlarında (aritmometreler, takvim mekanizmaları) geniş uygulamalarını belirledi. Kam mekanizmaları iki gruba ayrılabilir. Birincisinin mekanizmaları, iticinin belirli bir hareket yasasına göre hareket etmesini sağlar. İkinci grubun mekanizmaları, yalnızca çıkış bağlantısının belirtilen maksimum yer değiştirmesini sağlar - iticinin vuruşu. Bu durumda, bu hareketin gerçekleştirildiği yasa, çalışma koşullarına ve üretim teknolojisine bağlı olarak bir dizi tipik hareket yasası arasından seçilir.

Kam mekanizmasının iticisinin hareket yasasının seçimi

İtici hareket yasası iticinin yer değiştirme fonksiyonu (doğrusal veya açısal) ve bunun türevlerinden biri olarak adlandırılır, zaman içinde alınan veya genelleştirilmiş bir koordinat - önde gelen bağlantının yer değiştirmesi - kam. Bir kam mekanizmasını dinamik bir bakış açısıyla tasarlarken, mekanizmanın çalışması sırasında ortaya çıkan atalet kuvvetlerini belirleyen ivmeler olduğundan, iticinin ivmesindeki değişim yasasından hareket edilmesi tavsiye edilir.

Aşağıdaki özelliklerle karakterize edilen üç grup hareket yasası vardır:

1. iticinin hareketine sert darbeler eşlik ediyor,

2. iticinin hareketine yumuşak darbeler eşlik eder,

3. İticinin hareketi şok olmadan gerçekleşir.

Çoğu zaman, üretim koşullarına göre iticiyi sabit bir hızda hareket ettirmek gerekir. Hızdaki ani bir değişiklik yerine iticinin böyle bir hareket yasasını uygularken, ivme teorik olarak sonsuza ulaşır ve dinamik yükler de sonsuz büyük olmalıdır. Uygulamada, bağlantıların esnekliği nedeniyle sonsuz büyük bir dinamik yük elde edilmez, ancak büyüklüğü yine de çok büyüktür. Bu tür darbelere "sert" denir ve yalnızca düşük hızlı mekanizmalarda ve küçük itici ağırlıklarında izin verilir.

Hız fonksiyonunda bir süreksizlik yoksa, ancak iticinin hızlanma fonksiyonu (veya bir hızlanma analogu) bir süreksizlik yaşıyorsa, yumuşak darbelere kam mekanizmasının çalışması eşlik eder. İvmedeki anlık değişim, dinamik kuvvetlerde keskin bir değişime neden olur ve bu da kendisini bir şok şeklinde gösterir. Ancak, bu saldırılar daha az tehlikelidir.

Kam mekanizması, iticinin hız ve ivme fonksiyonlarının bozulmaması, düzgün değişmesi ve hareketin başındaki ve sonundaki hız ve ivmelerin sıfıra eşit olması şartıyla sarsıntısız, sorunsuz çalışır.

İticinin hareket yasası hem analitik biçimde - bir denklem biçiminde hem de grafik biçimde - bir diyagram biçiminde verilebilir. Bir kurs projesi için yapılan ödevlerde, diyagramlar şeklinde verilen, itici silindirin merkezinin ivme analoglarında aşağıdaki değişim yasaları bulunur:

İtici ivme analoğunun eşit hızlandırılmış değişim yasası, itici hareketinin eşit hızlandırılmış yasası ile tasarlanmış kam mekanizması, her aralığın başında ve sonunda yumuşak şoklar yaşayacaktır.

İvme analogunun üçgen değişim yasası, kam mekanizmasının darbesiz çalışmasını sağlar.

İvme analogunun yamuk değişim yasası ayrıca mekanizmanın darbesiz çalışmasını sağlar.

İvme analoğunun sinüzoidal değişim yasası. En yüksek hareket yumuşaklığını sağlar (özelliği, yalnızca hız ve ivmenin değil, aynı zamanda daha yüksek mertebeden türevlerin de yumuşak bir şekilde değişmesidir). Bununla birlikte, bu hareket yasası için, aynı faz açılarındaki maksimum ivme ve iticinin vuruşu, ivme analoglarındaki düzgün şekilde hızlandırılmış ve yamuk değişim yasalarından daha büyüktür. Bu hareket yasasının dezavantajı, yükselişin başlangıcındaki hız artışının ve dolayısıyla yükselişin kendisinin yavaş olmasıdır.

İvme analogunun kosinüsoidal değişim yasası, itici vuruşunun başında ve sonunda yumuşak şoklara neden olur. Ancak kosinüs kanunu ile strokun başında hızda hızlı bir artış ve sonunda hızlı bir düşüş vardır ki bu birçok kam mekanizması çalışırken arzu edilen bir durumdur.

Dinamik yükler açısından darbesiz yasalar arzu edilir. Bununla birlikte, bu tür hareket yasalarına sahip kamlar teknolojik olarak daha karmaşıktır, çünkü daha doğru ve karmaşık ekipman gerektirirler, bu nedenle imalatları çok daha pahalıdır. Sert darbelere sahip yasalar çok sınırlı bir uygulamaya sahiptir ve düşük hızlarda ve düşük dayanıklılıkta kritik olmayan mekanizmalarda kullanılmaktadır. Darbesiz yasalara sahip kamların, doğruluk ve dayanıklılık için katı gereklilikler ile yüksek hareket hızlarına sahip mekanizmalarda kullanılması tavsiye edilir. En yaygın olanı, üretim maliyetinin rasyonel bir kombinasyonunu ve mekanizmanın operasyonel özelliklerini sağlamanın mümkün olduğu yumuşak darbeli hareket yasalarıdır.