Синтез кулачкового механизма с плоским толкателем на основе обобщенной методики синтеза кулачковых механизмов

Николай Николаевич Крохмаль

doi:10.22213/2413-1172-2022-1-53-61

Авторы

Н. Н. Крохмаль Курганский государственный университет

DOI:

https://doi.org/10.22213/2413-1172-2022-1-53-61

Ключевые слова:

кулачковые механизмы, высшая кинематическая пара, уравнение механической связи, преобразования координат, синтез

Аннотация

Рассматривается методика применения уравнения геометрической связи звеньев в высшей кинематической паре кулачкового механизма для проведения полного синтеза механизма с плоским поступательно движущимся толкателем с произвольным углом наклона тарели. Отличительной особенностью методики является то, что уравнение огибающей профиля кулачка выведено из уравнения геометрической связи кулачка и толкателя в декартовой системе координат. Все преобразования, решение исходного уравнения связи и уравнения огибающей проводятся методом матриц в этой же системе координат без перехода к другим системам координат и графическим методам или их интерпретации. В результате выполненных исследований получены расчетные зависимости для определения координат точек профиля кулачка при произвольном угле наклона тарели толкателя. Выведена формула для определения радиуса кривизны кулачка при произвольном угле наклона тарели. Предложен порядок действий для определения величины радиуса основной окружности кулачка с учетом выявленных особенностей построения профиля кулачка. На основе разработанной методики создано программное обеспечение в пакете MathCad. Корректность методики и программного обеспечения проверена на числовом тестовом примере. В ходе компьютерного моделирования установлена причина необходимости ограничения величины угла наклона тарели, обусловленная явлением самопересечения профиля кулачка, которое не зависит от угла давления и не отслеживается условием выпуклости его профиля. Результаты тестирования позволяют утверждать, что обобщенная методика синтеза плоских кулачковых механизмов является корректной и эффективной, поэтому имеет перспективы применения, например, для кулачкового механизма с плоским вращающимся толкателем.

Биография автора

Н. Н. Крохмаль, Курганский государственный университет

кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механики машин и основ конструирования

Библиографические ссылки

Askarov E., Zhankeldi A., Absadykov B., Smailova G. Design features of a cam-screw press with a large effort. News of the national academy of sciences of the Republic of Kazakhstan, series of geology and technical sciences, 2018, 5/431, pp. 192-200.

Babichev D.T., Lagutin S.A., Barmina N.A. Development of the Classical Theory of Gearing and Establishment of the Theory of Real Gearing in 1976-2000. New approaches to gear design and production. Springer International Publishing AG Switzerland, 2020, vol. 81, pp. 1-46.

Babichev D.T., Barmina N.A.Computer-Aided Design of Gears and Machine-Tool Meshing with Application of New Concepts, Images and Indices, New approaches to gear design and production. Springer Intern, 2020, vol. 81, pp. 157-186.

Бабичев Д. Т., Лагутин С. А., Бармина Н. А. Обзор работ русской школы теории и геометрии зацеплений. Ч. 2. Развитие классической теории зацеплений и становление теории реальных зацеплений в 1976-2000 годы // Теория механизмов и машин. 2017. Т. 15, № 3 (35). С. 86-130.

Lagutin Sergey, Barmina Natalya, Prof. Litvin F.L. Contribution to the formation of the Russian school of the theory of gearing. Theory and Practice of Gearing and Transmissions, Springer, vol. 34, pp. 19-36. ISBN 978-3-319-19740-1.

Бабичев Д. Т., Лагутин С. А., Бармина Н. А. Обзор работ русской школы теории и геометрии зацеплений. Ч. 1. Истоки теории зацеплений и период ее расцвета в 1935-1975 годы // Теория механизмов и машин. 2016. Т. 14, № 3 (31). С. 101-134.

Литвин Ф. Л. Теория зубчатых зацеплений. М. : Физматгиз, 1960. 444 с.

Goldfarb V., Barmina N. (eds.). Theory and Practice of Gearing and Transmissions. Springer International Publishing AG Switzerland, 2016, vol. 34, 450 p. DOI: 10.1007/978-3-319-19740-1. ISBN: 978-3-3 19-19739.

Goldfarb V., Trubachev E., Barmina N. (eds.). Advanced Gear Engineering. Springer International Publishing AG Switzerland, 2018, vol. 51, 497 p. DOI: 10.1007/978-3-319-60399-5. ISBN: 978-3-319-60398-8.

Goldfarb V., Trubachev E., Barmina N. (eds.). New approaches to gear design and production. Springer International Publishing AG Switzerland, 2020, vol. 81, 529 p. ISBN: 978-3-030-34944-8.

Kozkurt H.A. Analysis of Graphical Approach for Cam Profile Determination. Journal of new results in science (JNRS), 2017, Is. 1, pp. 32-46. ISSN: 1304-7981.

Yixin Shao, Zhongxia Xiang, Haitao Liu, Lili Li. Conceptual design and dimensional synthesis of cam-linkageme chains ms for gait rehabilitation. Mechanism and Machine Theory, 2016, vol. 104, pp. 31-42.

Yin H., Yu H., Peng J., Shao H. Mathematical Model of Cam Profile Based on Heald Frame Motion Characteristics. Mathematical Problems in Engineering, 2020, vol. 1, ID 2106373, 9 p. doi.org/10.1155/2020/ 2106373.

Ketan T., Taranjeetsingh S., Saurin S., Tejas P. Dynamic Analysis of High Speed Cam Follower System using MATLAB.International Journal of Current Engineering and Technology, 2016, vol. 6, pp. 407-412.

Zribi S., Mejerbi M., Tlijani H., Knani J.Comparison between motions profiles applied to flexible manipulator arm. Proceedings of International Conference on Engineering and Technology Innovations (ICETI 2016), Wuhan, China, March 26-27, 2016.

Kosenok B., Balyakin V., Krylov E. Dimensional synthesis of a cam profile using the method of closed vector contours in the Theory of Machine and Mechanism study course. Mechanisms and Machine Science, 2019, vol. 73, pp. 753-763.

Халилов И. А., Иманов А. С. Моделирование кулачкового механизма с учётом критериев качества // Вестник ХНТУ. Инженерные науки. 2017. № 4 (63). С. 126-134.

Zhankeldi A., Askarov E., Abilkayir Zh., Naurushev B. A new type cam-screw mechanical press. Proceedings of 16th International Scientific Conference Engineering for rural development, Jelgava, Latvia, 2017.

Paleva-Kadiyska B., Roussev R., Galabov V. Rational possibility of generating power laws in the synthesis of cam mechanisms. Advanced Engineering Research, 2021, vol. 21, no. 2, pp. 184-190.

Podgornyj Yu.I., Skeeba V.Yu., Kirillov A.V., Martyushev N.V., Borisov M.A. The synthesis of motion laws for cam mechanisms with additional movement of the follower. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. IPDME 2019IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science, 2019, 378, 012025. DOI: 10.1088/1755-1315/378/1/012025.