Метод проектирования кулачков

Предисловие

Сложно перечислить все виды устройств, кинематическая схема которых требует применения кулачковых механизмов. Приводимые во вращение тела сложной формы – кулачки и ведённые с ними в прикосновение толкатели можно увидеть как в тяжёлой строительной технике, так и в весьма миниатюрных приборах. Столь широкое применение таких кинематических пар, безусловно, обусловлено возможностью получения самых разнообразных законов движения выходного звена. Простота конструкции обеспечивает быстроту сборки и удобство обслуживания механизма, но при этом наиболее сложным становится другой процесс – этап изготовления.

Наиболее распространённые методы проектирования кулачков основаны на методе «преобразования вращения», когда тем или иным способом получают развертку траектории движения толкателя, а затем, применяя полученную зависимость r(φ), строят профиль кулачка, обеспечивающий необходимый закон движения. Полученный профиль обычно описывается системой параметрических уравнений в полярной системе координат.

С точки зрения облегчения процесса проектирования было бы интересным создать устройство, позволяющее получить профиль кулачка напрямую по известной зависимости, минуя операцию развёртки траектории и последующей её обработки. Подобное решение позволит также ускорить производство кулачков – достаточно будет лишь указать требуемый вид движения толкателя – и изделие готово.

Содержание

Введение;

Структурный синтез машинного агрегата. Метрический синтез;

Кинематический расчёт отдельных узлов машинного агрегата;

Силовой расчёт машинного агрегата механизма;

Силовой расчёт основного рычажного механизма;

Силовой расчёт зубчатой передачи;

Силовой расчёт кулачкового механизма;

Введение необходимых поправок в машинный агрегат с учётом

результатов пунктов 4..5;

Создание приложения для управления станком;

Пуско-наладочные работы;

Результаты испытаний;

Заключение.

Раздел 1. Введение

Фрезерных ЧПУ станков, действующих по такому принципу, существует довольно много, но мы поставим перед собой нескольку иную задачу – проектирование устройства для работы с бумагой. Станок будет предназначен для вычерчивания профилей кулачков, проставления разметки на их контурах, моделирования процесса движения и, при необходимости, вырезания прототипов из мягких материалов. Станки такого типа называются плоттерами, поэтому перед проектированием мы должны провести краткий обзор уже имеющихся приборов такого типа.

Ключевой особенностью проекта будет специфическая кинематика станка – в основу устройства положена возможность работы в цилиндрических координатах.

Раздел 2. Структурный синтез машинного агрегата

ВРАЩАЮЩИЙСЯ СТОЛ

В качестве основы для проектирования станка возьмём механизм, заложенный во многие 3D-принтеры – кинематику, предложенную чешским изобретателем Джозефом Прюшей (чеш. Joseph Prusa). Однако поскольку нам требуется именно полярная система координат, стол станка будет совершать не поступательное, а вращательное движение. Диаметр стола должен быть продиктован размером самого доступного формата бумаги – А4 (B*H=210*297 мм). Чтобы обеспечить надёжное крепление, необходимо потребовать изготовить из этого листа круг наибольшего возможного диаметра (H=210 мм) и предусмотреть по периметру полосу шириной l*=15 мм для стопорения методом дополнительного трения (пяльцы). Таким образом, номинальный диаметр стола:

d=H-l^**2=210-15*2=180 мм.

Для