Классификация кулачковых механизмов

Кулачковые механизмы бывают как плоскими, так и пространственными.

Плоские кулачковые механизмы для удобства рассмотрения разобьем на ме­ханизмы в зависимости от движения выходного звена на два вида:

1.Кулачковый механизм с поступательно движущимся толкателем (ползуном).

Кулачок 1, вращаясь с заданной угловой скоростью, действует на ролик 3 и заставляет толкатель 2 в виде ползуна дви­гаться в направляющих возвратно-поступательно.

Рис.1 Механизм с поступательно-движущимся толкателем

2. Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем (коромыслом) (возвратно-вращательное движение).

На рис.2 приведена схема кулачкового механизма с поворачивающим­ся толкателем (коромыслом). Кулачок 1, вращаясь с заданной угловой скоростью , действует на толкатель 2 и заставляет последний вращаться вокруг оси вращения А.

Рис.2 Кулачковый механизм с поворачивающимся толкателем

Кулачковые механизмы имеют разновидности в зависимости от геометрических форм элемента выходного (ведомого) звена и взаимного расположения толкателя и кулачка. Например, кулачковый механизм, показанный на рис.1.23 может иметь разные виды ведомых звеньев (рис.1.25).

Рис.3 Виды ведомых звеньев, применяемые для кулачковых механизмов

с поступательно движущимся выходным звеном:

а) толкатель с ост­рием (остроконечный); б) с плоскостью (тарельчатый); в) толкатель с роликом; г) толкатель со сфериче­ским наконечником (грибовидный).

Кулачковые механизмы с поступательно движущимся ведомым звеном можно раз­делить на:

кулачковые механизмы с центральным толкателем, у которых направление движения толкателя совпадает с осью вращения кулачка (рис.4);

кулачковые механизмы со смещенным толкателем (дезаксиальные), если ось толкателя отстоит на расстояние е – дезаксиал от оси вращенияку­лачка (рис.5).

Рис.4 Кулачковый механизм с центральным толкателем

Рис.5 Кулачковый механизм со смещенным толкателем

При работе кулачковых механизмов необходимо, чтобы было постоянное соприкосновение ведущего и ведомого звеньев. Это может быть обеспечено либо силовым замыканием, чаще всего с помощью пружин (рис.6), либо геометрически, если выполнить профиль кулачка 1 в форме паза, боковые поверхности которого воздействуют на ролик 3 толкателя 2. При силовом замыкании удаление толкателя осуществляется воздействием контактной поверхности кулачка на толкатель (ведущее звено - кулачок, ведомое - толкатель). Движение толкателя при сближении осуществляется за счет силы упругости пружины или силы веса толкателя, при этом кулачок не является ведущим звеном. При геометрическом замыкании движение толкателя при удалении осуществляется воздействием наружной рабочей поверхности кулачка на толкатель, при сближении - воздействием внутренней рабочей поверхности кулачка на толкатель. На обеих фазах движения кулачок ведущее звено, толкатель - ведомое.

Рис.6 Кулачковый механизм с силовым замыканием

Рис.7 Кулачковый механизм с геометрическим замыканием

Пазовый кулачок обеспечивает геометрическое замыкание высшей пары кулачкового механизма (рис.7).

Все рассмотренные выше кулачковые механизмы плоские. Часто встреча­ются пространственные кулачковые механизмы, которые весьма разнообразны по конструктивному оформлению. Наиболее распространенными пространст­венными кулачковыми механизмами являются механизмы барабанного типа (рис.8). Цилиндрический кулачок 1 с профильным пазом, обеспечивающим кинематическое замыкание высшей пары, вращается с постоянной угловой скоростью и через ролик 3 сообщает качательное движение толкателю 2, закон изменения которого зависит от очертания паза.

Рис.8 Пространственный кулачковый механизм барабанного типа

Общее представление о кинематических схемах кулачковых ме­ханизмов можно получить на примере газораспределительных ме­ханизмов двигателей внутреннего сгорания, показанных на рис. 9. Эти механизмы служат для открытия и закрытия клапанов, что позволяет наполнять цилиндры двигателей горючей смесью (или воздухом), выпускать отработанные газы и надежно изолиро­вать камеру сгорания от окружающей среды во время тактов сжа­тия и рабочего хода.

Кинематические схемы механизмов газораспределения приведе­ны на рис. 18.1, а, б, в, е, а конструктивное оформление их звеньев 1 и 2 — на рис. 18.1, г, д, ж, з, и.

Общее число возможных сочетаний кулачков, толкателей, баш­маков, способов замыкания кинематической пары и их конструктив­ного оформления весьма велико. Наиболее целесообразное сочета­ние выбирается с учетом большого числа факторов. Удачное реше­ние получают на основе опыта эксплуатации и данных о надежности и долговечности кулачковых механизмов разнообразных машин. Однако есть основные факторы и показатели, которые необходимо учитывать при проектировании конкретных кулачковых механиз­мов.

Преимущество – в простоте синтеза, можно спроектировать практически на любой закон движения выходного звена.

Недостаток – наличие высшей кинематической пары, возможность возникновения больших контактных напряжений в высшей кинематической паре не позволяет применять их кинематических цепях для передачи большой мощности, поэтому используют во вспомогательных цепях, выполняющих функции управления, где передаваемые мощности невелики.

Дата добавления: 2015-08-09