И геометрические элементы кулачка

Рассмотрим типовую схему кулачкового механизма (рис. 9.1). Она включает, кроме стойки 0, кулачок 1, вращающийся с угловой скоростью , толкатель 2, движущийся возвратно-поступательно, пружину 3 для обеспечения надёжности контакта толкателя и кулачка и, наконец, ролик 4. Кроме, естественно, кулачка и толкателя, остальные элементы схемы могут отсутствовать.

Ось толкателя смещена относительно оси O вращения кулачка на некоторое расстояние , называемое эксцентриситетом. При отсутствии эксцентриситета кулачковый механизм называется центральным.

Во время работы механизма ролик толкателя перекатывается по профилю кулачка, называемому рабочим профилем. При этом центр ролика описывает траекторию, являющуюся эквидистантой по отношению к рабочему профилю и называемую теоретическим профилем. Теоретический профиль полностью соответствует закону движения толкателя и для данного закона является единственным, в то время как рабочий профиль зависит от радиуса ролика. При радиусе ролика, равном нулю, теоретический и рабочий профили совпадают. Теоретический профиль строится от окружности минимального радиуса , называемой основной окружностью теоретического профиля.

На теоретическом профиле, в соответствии с движением толкателя, можно отметить точки a, b, c и d, которые обозначают границы фаз: ab – фаза удаления толкателя, на протяжении которой происходит удаление толкателя от центра кулачка, bc – фаза дальнего стояния, где толкатель неподвижен, несмотря на продолжающееся вращение кулачка, cd – фаза приближения, когда толкатель приближается к центру кулачка, и da – фаза ближнего стояния, на протяжении которой толкатель неподвижен в ближнем положении к центру кулачка.

Ось толкателя в любом положении механизма остаётся на одном и том же расстоянии от оси вращения кулачка, равном эксцентриситету e. Поэтому отрезок эксцентриситета описывает круг с центром в точке O, к которому ось толкателя проходит по касательной. Проведя через точки a, b, c и d касательные к кругу эксцентриситета, получим фазовые углы, являющиеся углами поворота кулачка, соответствующими той или иной фазе: – фазовый угол удаления толкателя, или просто угол удаления толкателя, – угол дальнего стояния толкателя, – угол приближения, – угол ближнего стояния. Очевидно, что , а, поделив это равенство на угловую скорость кулачка, получим соответствующее время, то есть

,

или , где – время одного оборота кулачка. Имеются схемы кулачковых механизмов, в которых отсутствуют фазы дальнего и (или) ближнего стояния.

Важным параметром кулачкового механизма является ход толкателя , то есть расстояние вдоль оси толкателя между основной окружностью и точкой b (или точкой c). Это расстояние является максимальным перемещением толкателя в процессе работы механизма. На рис. 9.1 ход толкателя отмечен жирной линией.