Пример расчета профиля кулачка

Данный пример показывает как получить оптимальную геометрию профиля кулачка используя програму CamShaft которая позволяет проводить оптимизацию по 6 параметрам (по методике Гауса-Зейделя).
Для примера был выбран копирный диск пуговичного автомата. При проветении расчета по Контактным напряжениям по методике Герца-Беляева и оптимизации по методике Гауса-Зейделя был получен оптимальный профиль который имеет:

1. Выбирается тип кулачка и задаются начальные геометрические параметры

2. Изменение положения выходного звена задается графически. Такой способ позволяет создать необходимый закон движения выходного звена и при необходимости его модифицировать.

    Зависимость может быть задана:


3. Все эти способы задания кривой взаимосвязаны, что позволяет очень легко редактировать данные и получать очень сложные зависимости.

4. Предусмотрены следующие способы изменения данных:
5. При создании закона изменения положения выходного звена массив точек может быть аппроксимирован как:
6. После задания начальных данных проводится предварительный расчет и получаются оцифрованные кривые по :
7. Угл давления (Show Angle of pressure)

8. Контактные напряжения (Contact) по методике Герца-Беляева.
где    Pmax - максимальная сила действующая на ролик, Н;
         B - ширина ролика, мм;
         E - модуль упругости, Па (если материал кулачка и ролика имеют различные модули упругости, то необходимо использовать приведенный модуль упругости).

9. Для получения оптимальных параметров кулачка используется метод Гауса-Зейделя для 6 параметров (Optimization).

10. После оптимизации происходит автоматическая замена начальных данных и перечет всех полученных ранее результатов

11. На пересчитанной ниже зависимости видно как изменилась область значений по сравнению с первоначальным расчетом п.7
Равномерное распределение углов давления на внутреннюю и наружную эквидистанты кулачка позволяет значительно снизить нагрузку на опоры выходного звена

12. На пересчитанной ниже зависимости видно уменьшение контактного напряжения по сравнению с первоначальным расчетом п.8, что существенно влияет на продолжительность работа кулачка

Выводы

  • Входе проведенного расчета найдены оптимальные параметры кулачкового механизма позволяющие повысить его долговечность, а также уменьшить его размеры и стоимость.
  • Проведенный расчет позволил получить цифровую модель центральной линии, наружной и внутренней эквидистанты профиля кулачка,  необходимую для  его изготовления.
  • Разработанная методика и программное обеспечение позволяют значительно сократить затраты времени на проектирование кулачковых механизмов.

  • Приложение
    Данные для закона изменения положения выходного звена
    X
    Y
    0.0  0.0
    21.75  0.0
    25.25  1.283
    37.83  1.283
    41.33  0.0
    61.71  0.0
    65.21  1.283
    71.45  1.283
    74.95  0.0
    95.74  0.0
    99.24  1.283
    108.67  1.283
    112.17  0.0
    129.84  0.0
    133.34  1.283
    180.0  1.283
    183.5  0.0
    202.8  0.0
    206.3  1.283
    215.37  1.283
    218.87  0.0
    236.97  0.0
    240.473  1.283
    251.32  1.283
    254.82  0.0
    275.8  0.0
    279.3  1.283
    288.67  1.283
    292.17  0.0
    314.35  0.0
    317.85  1.283
    320.83  1.283
    324.33  0.0
    346.5  0.0
    350.01  1.283
    356.5  1.283
    360.0  0.0