7.2. Кинематический анализ кулачковых механизмов
Основной задачей кинематического анализа является определение перемещений, скоростей и ускорений толкателя при заданных схеме механизма и профиле кулачка. Решение этой задачи может быть осуществлено аналитическими и графическими методами, первый из которых более точен, но сложен, а второй – менее точен, но прост.
Рассмотрим графический метод на примере осевого механизма с роликовым толкателем. Анализ начинается с построения планов механизма.
рис. 47
При этом используется метод обращения движения, когда всему механизму условно задают вращение с угловой скоростью 
, обратной скорости кулачка (рис. 47). Тогда толкатель в обращённом движении будет двигаться вокруг неподвижного кулачка, а центр ролика опишет кривую, отстоящую от профиля кулачка на расстояние радиуса r ролика и называемую эквидистантой.
Путь S любой точки толкателя при повороте кулачка на угол φ будет равен разности радиусов-векторов, соединяющих центр кулачка и соответствующие положения центра ролика.
рис.48
На основе планов механизма можно построить диаграмму перемещений толкателя в координатах S – φ или S – t, после чего определяются скорости V (рис. 48) (аналоги скорости 
) и ускорения 
(аналоги ускорения 
) путём графического дифферен-
цирования графиков 
.
Движение толкателя имеет реверсивный характер за весь кинематический цикл, при этом наблюдаются 4 фазы движения толкателя, соответствующие 4 фазовым углам поворота кулачка: 
- угол удаления (подъёма) толкателя; 
- угол дальнего выстоя; 
- угол возврата (опускания); 
- угол ближнего выстоя.
С целью непосредственного определения скоростей и ускорений толкателя осуществляют условную замену высшей пары на низшую. Замена осуществляется так, что движение заменяемого механизма в момент замены соответствует движению заменяющего.
В общем случае мгновенный заменяющий механизм представляет шарнирный четырёхзвенник с подвижными шарнирами А и В, расположенными в центрах кривизны, контактирующих в точке Р профилей (рис. 49).
рис.49
В частных случаях возможны различные варианты замены (рис 50), при этом можно производить кинематический анализ кулачкового механизма как обычного стержневого.
рис. 50
|