Кулачковый механизм — это техническое устройство, ключевым элементом которого является кулачок. Благодаря своей универсальности и эффективности, такие механизмы нашли широкое применение в различных отраслях промышленности и хозяйства России.
Основные варианты и принципы работы
Существует несколько базовых вариантов конструкции и работы кулачковых механизмов. В первом варианте кулачок имеет рабочую поверхность с переменной кривизной и образует высшую кинематическую пару с взаимодействующим звеном. Главное преимущество здесь — возможность легко получить практически любой требуемый закон движения ведомого звена, просто задав соответствующий профиль кулачку. Это и является ключевой особенностью таких механизмов.
Второй вариант предполагает преобразование вращательного движения самого кулачка в качательное движение коромысла. Третий вариант служит для преобразования того же вращательного движения кулачка уже в поступательное движение толкателя.
Преобразование поступательного движения
Четвертый вариант механизма предназначен для обратной задачи: преобразования поступательного движения кулачка в качательное движение коромысла. В пятом варианте поступательное движение кулачка преобразуется в поступательное движение толкателя.
Конструкция взаимодействующего звена (толкателя или коромысла) может быть разной. Оно может непосредственно контактировать с кулачком через криволинейную поверхность, заостренный наконечник или плоскую рабочую поверхность. Однако для снижения потерь энергии на трение и увеличения долговечности часто используется ролик на конце толкателя.
Классификация по геометрии движения
По геометрии движения кулачковые механизмы делятся на две большие группы: плоские и пространственные, причем последние имеют более двадцати разновидностей.
В плоских механизмах точки кулачка и взаимодействующего с ним звена совершают движение, параллельное одной неподвижной плоскости. В пространственных механизмах это условие не выполняется, что позволяет создавать более сложные траектории. К пространственным относятся механизмы с цилиндрическим, дисковым, коническим, сферическим или глобоидным кулачком.
Специализированные типы механизмов
При многократном повторении элементов кулачка и ведомого звена можно создать механизмы для изменения параметров вращательного движения или для преобразования вращения в поступательное движение. Такие конструкции по своему принципу действия могут быть отнесены к червячным передачам с глобоидным или цилиндрическим червяком и цевочным колесом, либо к зубчато-цевочным реечным передачам.
В различных машинах и устройствах применяются и другие, более специализированные разновидности, например, многооборотные кулачковые механизмы, механизмы со спиральным кулачком или с возможностью регулировки профиля кулачка.