Кулачковые механизмы.
Основные сведения.

Плоские кулачковые механизмы являются трехзвенными механизмами и состоят из стоики, кулачка (входное звено) и толкателя (выходное звено). Кулачок  и толкатель образуют со стойкой низшие кинематические пары, а между собой высшую кинематическую пару.

Наиболее распространенными являются кулачковые механизмы, у которых кулачок совершает вращательное движение, а толкатель - либо возвратно-поступательное (рис. I, а, б), либо колебательное движение       (рис. Iв). Если центр вращения  кулачка лежит на продолжении прямолинейной траектории толкателя, то кулачковый механизм называется центральным (см. рис. I б), если же центр вращения кулачка не лежит на этой прямой, то кулачковый механизм называется внецентренным, а величина e называется эксцентриситетом  (см. рис. Iа).

Полный цикл работы таких кулачковых механизмов осуществляется за один оборот кулачка.

Перемещение толкателя из нижнего крайнего положения в крайнее верхнее положение называется ходом толкателя Н (мм), или  β (град).

Угол, на который поворачивается кулачок при перемещении толкателя из крайнего нижнего положения в крайнее верхнее положение, называется углом удаления ().

Угол поворота кулачка, при котором толкатель остается в крайнем верхнем положении, называется углом дальнего выстоя ( ).

Угол, на который поворачивается кулачок при перемещении толкателя из крайнего верхнего положения в крайнее нижнее положение, называется углом возвращения ().

Угол поворота кулачка, при котором толкатель находится в крайнем нижнем положении, называется углом ближнего выстоя (). Сумма ,и  называется рабочим углом кулачка,

Острый угол между векторами абсолютной и относительной скорости (по отношении к кулачку) точки контакта толкателя с кулачком называется углом передачи движения  (см. рис.1). Величина угла    существенно влияет на условия работы кулачковых механизмов. Как видно из  рис. 1. а, сила давления кулачка на толкатель F действует по нормали NN к профилю кулачка. Составляющая этой силы   перемещает толкатель, преодолевая силы полезного и вредного сопротивления, а составляющая  увеличивает трение в  кинематической паре, образованной толкателем со стойкой.

С уменьшением угла g сила F₁ уменьшается, а сила F₂ увеличивается, следовательно, при некотором предельном значении g сила F₂ может стать больше F₁; такое явление называется заклиниванием. Поэтому при проектировании кулачковых механизмов необходимо стремиться к  тому, чтобы в любом положении кулачка - минимальное  значение угла передачи движения, при котором  еще не наблюдается заклинивание.

Проектирование профиля кулачковой шайбы, обеспечивающей требуемый закон движения толкателя, составляет задачу синтеза кулачковых механизмов.

Если для построения профиля кулачка имеются все необходимые исходные данные, в том числе и минимальный радиус кулачка, то такой синтез называется кинематическим.

При проектировании кулачковых механизмов помимо обеспечения требуемого закона движения толкателя приходится решать задачи, связанные с получением минимальных габаритов кулачковых механизмов при одновременном обеспечении нормальных динамических условий их работы (отсутствие заклинивания, допустимый износ и т.д.). Поэтому при проектировании часто задаются некоторыми дополнительными динамическими условиями, например минимальным углом передачи движения, а минимальный радиус кулачка определяют исходя из этих условий. Такое решение задачи синтеза называется динамическим синтезом кулачковых механизмов.