Проектирование и исследование механизмов поршневого насоса (стр. 4 из 6)

вид диаграммы ускорения толкателя – см. рис. 1в.

Определяем фазовые углы кулачкового механизма по рекомендациям из технического задания, учитывая, что

φ_рх = 240° и φ_хх = 120°

φ_у = 0,5 φ_рх = 0,5∙240 = 120°,

φ_д = 0,2 φ_рх = 0,2∙240 =48°,

φ_в = 0,6 φ_хх = 0,6∙120 =72°.

Строим график углового ускорения ведомого звена кулачкового механизма (коромысла) в произвольном масштабе μ_ε и масштабе

,

где φ_у – угол удаления, в °;

ℓ – отрезок оси абсцисс, изображающий угол φ_у, в мм.

.

Учитываем то, что отношение ординат, соответствующих максимальным значениям ускорений при удалении и возвращении, связано зависимостью

.

Методом графического интегрирования строим диаграммы угловой скорости и углового перемещения толкателя. Для интегрирования выбираем полюсные расстояния Н₁ = 10 мм и Н₂ = 20 мм. Получаем максимальное значение ординаты диаграммы перемещения толкателя равно S_max = 108,3 мм.

Определяем масштабы диаграмм, начиная с масштаба μ_s.

,

,

,

,

,

,

.

Замеряем значения β и V с диаграмм, результаты заносим в таблицу 5.

Табл. 5

№	ℓβ, мм	β, градус	ℓv, мм	V, м/с	V/ω, м	ℓV/ω, мм	γ, градус
0	0,00	0,00	0,00	0,000	0,000	0,00	75,94
1	8,24	1,45	22,22	0,192	0,029	14,25	50,03
2	28,23	4,95	35,56	0,307	0,046	22,81	45,00
3	54,13	9,50	40,00	0,346	0,051	25,66	46,87
4	80,03	14,04	35,56	0,307	0,046	22,81	51,69
5	100,00	17,54	22,22	0,192	0,029	14,25	59,22
6	108,3	19,00	0,00	0,000	0,000	0,00	71,62
7	108,3	19,00	0,00	0,000	0,000	0,00	71,62
8	100,00	17,54	37,07	0,321	0,048	23,78	82,26
9	80,03	14,04	59,31	0,513	0,076	38,04	62,24
10	54,13	9,50	66,72	0,577	0,086	42,79	49,84
11	28,23	4,95	59,31	0,513	0,076	38,04	45,00
12	8,24	1,45	37,07	0,321	0,048	23,78	53,53
13	0,00	0,00	0,00	0,000	0,000	0,00	75,94

3.2 Определение минимального радиуса кулачка

Для проектирования кулачкового механизма очень важно правильно выбрать минимальный радиус кулачка

. Определение является одной из задач динамического синтеза кулачковых механизмов. Проще всего эта задача решается графическим способом. Изображаем коромысло ED в двух крайних положениях в масштабе . Траекторию движения точки D коромысла делим в соответствии с диаграммой углового перемещения, получаем точки D₀ – D₁₃, соединив которые с точкой Е, получаем мгновенные положения толкателя. В каждом положении коромысла откладываем отрезок ℓ_V/ω (табл. 5) – получаем точки 1 – 13. Из получившихся точек под углом γ_min = 45° к данному положению коромысла проводим прямые – получаем точку центра вращения кулачка. Расстояние ОD₀ будет равно .

.

Точку центра кулачка соединяем отрезком с каждой из точек 1 – 13 и измеряем углы, образуемые этими отрезками и соответствующими положениями коромысла – получаем значения угла передачи движения в определенных положениях кулачкового механизма (табл. 5). Строим график изменения угла передачи движения в масштабах μ_γ = 1°/мм и

.

3.3 Профилирование кулачка

Из центра О проводим окружность радиусом

. На дуге, описанной из центра Е радиусом ℓ_ED, проводим разметку пути точки D согласно графику

β = β(t).

Обращаем движение. Из центра О радиусом ОЕ описываем дугу и в направлении обратном вращению кулачка откладываем от радиуса ОЕ углы φ_у, φ_д, φ_в, которые делим затем на равные части соответственно промежуткам графика β = β(t); обозначаем полученные точки деления 1' – 13'.

Из этих точек проводим дуги радиусом ℓ_ED, а из центра О засекаем их радиусами ОD₁ – OD₁₃. Соединяя точки пересечения построенных дуг плавной кривой, получаем теоретический профиль кулачка.

Радиус ролика выбираем из следующих соображений:

r_p ≤ 0,4∙

или r_p ≤ 0,8∙ρ_min,

где ρ_min – минимальный радиус кривизны профиля кулачка.

Определяем графически ρ_min = 6,64 мм.

0,4∙

= 0,4∙44,28 = 17,71 мм,

0,8∙ρ_min = 0,8∙6,64 = 5,32 мм.

Из двух значений принимаем наименьшее, тогда r_p = 5,32 мм (в масштабе чертежа μ_ℓ получаем

мм). Внутренняя огибающая окружностей, описанных радиусом ролика, центр которого перемещается по теоретическому профилю, образует искомый рабочий профиль кулачка.

4. Проектирование зубчатой передачи

4.1 Расчет привода машины

Дано:

числа зубьев колес Z₁ = 21, Z₂ = 47, Z₆ = 12, Z₇ = 18;

модули m₁ = 5 мм; m₂ = 5,5 мм;

передаточное отношение U_1-5 = 15,85;

частота вращения двигателя n_дв = 1530 об/мин;

межосевое расстояние

зацепления Z₆ – Z₇ неравносмещенное, коэффициент смещения Х выбирать из условия обеспечения заданного межосевого расстояния;

кинематическая схема привода представлена на рис. 5.

Рис. 5

Привод машины состоит из двух пар зубчатых колес с неподвижными осями и планетарной передачи. Определим передаточное отношение планетарной передачи

.

Передаточное отношение от водила к 5-му колесу определяется по формуле

,

.

Методом подбора разбиваем передаточное число следующим образом