Table des matières
Cam et suiveur
Cam et suiveur est un mécanisme utilisé pour obtenir le mouvement souhaité tel qu'un mouvement de va-et-vient ou de translation à partir d'une entrée disponible, généralement de rotation.
Des cames et des suiveurs de différentes tailles et formes sont disponibles sur le marché.
Les éléments du mécanisme sont ;
- Came
- Disciple
Diagramme de came et suiveur
Qu'est-ce qu'une caméra ?
La came est l'élément moteur du mécanisme, garantissant que le suiveur suit le mouvement souhaité.
Par conséquent, le profil et la taille de la came sont importants dans un caméra et suiveur mécanisme.
Lors de la conception du mécanisme, la principale préoccupation est d'obtenir le profil approprié de la came.
Qu'est-ce qu'un suiveur ?
Le composant qui donne le mouvement souhaité dans le mécanisme est le suiveur. Le mouvement du suiveur est la sortie dans le mécanisme du suiveur de came.
Généralement, les suiveurs ont deux types de mouvements distincts, oscillants et alternatifs. Les suiveurs sont conçus de telle manière qu'ils touchent toujours la came pendant le fonctionnement de la came.
Lorsque le suiveur se déplace sur la came, il y a résistance au frottement et poussée latérale agissant. Le résistance au frottement conduit à la défaillance de l'usure du mécanisme du suiveur de came.
Classification de came et suiveur | Différents types de came et suiveur
Il existe différents types de cames et de suiveurs disponibles selon les applications.
Ceux-ci sont discutés ci-dessous;
Types de caméras
Les cames peuvent être classées comme suit ;
Types de cames : selon la forme
- Came à plaque ou à disque
C'est la came la plus utilisée. Il est découpé à partir d'un disque ou d'une plaque métallique en une forme pré-planifiée selon les besoins.
De nombreux paramètres de came importants peuvent être expliqués à l'aide de la came plate, comme le cercle de base, l'angle de pression, le point de pas, etc.
.
- Came cylindrique
La came est de forme cylindrique. Une rainure est découpée sur la surface du cylindre et le suiveur se déplace à l'intérieur de la rainure. Le cylindre tourne et le suiveur oscille en conséquence.
- Came de coin
La figure montre une came en coin. Les cames à coin ont un coin de forme spécifiée qui effectue un mouvement alternatif et conduit à un mouvement alternatif ou à une oscillation du suiveur.
- Came sphérique
Une came sphérique est similaire à une came cylindrique ; la seule différence est que la rainure est découpée sur une sphère au lieu d'un cylindre.
- Caméra globoïde
La came globoïde est également similaire à la came cylindrique; la seule différence est que le bosquet est coupé sur une forme globoïde.
- Conjugué ou double came
La came conjuguée se compose de cames à deux disques boulonnées ensemble. Ce type est utilisé pour des opérations très silencieuses.
Types de cames : basé sur le mouvement du suiveur
Le mouvement du suiveur peut être classé comme,
- Dwell – Aucun mouvement pour le suiveur.
- Rise or Ascend – Le suiveur se déplace vers le haut.
- Retour ou Descente – Le suiveur se déplace vers le bas.
Le profil de came contrôle la longueur et la quantité de montée, de descente ou de séjour dans un mécanisme de suiveur de came. Ainsi, selon le mouvement du suiveur, les cames peuvent être classées.
Grâce à une conception appropriée du profil de came, toute combinaison de maintien, de montée ou de retour peut être réalisée. A chaque cycle, le suiveur revient à l'état initial. Par conséquent, s'il y a une montée, la même quantité de descente sera automatiquement présente dans le profil de la came.
Certaines combinaisons sont,
- Monter, Dwell, Cam de retour
- Montée, retour, montée cam
- Dwell, Lève-toi, Dwell, retour, la came Dwell
Types de cames : selon le type de contrainte
- À ressort: Le contact entre la came et le suiveur est activé à l'aide d'un ressort précontraint.
- Entraînement positif: Fournir une rainure comme indiqué dans la came cylindrique est un exemple de came à entraînement positif. Ici, le mouvement du suiveur est contraint en raison de la présence d'une rainure.
- Caméra de gravité: La force de gravité aide à maintenir le contact entre la came et le suiveur. Le poids du suiveur doit être suffisant pour obtenir un contact constant.
Types d'abonnés
Les adeptes peuvent être classés comme suit ;
Types d'abonnés : Basé sur la forme du suiveur
- Suiveur tranchant
Un exemple de suiveur à lame de couteau est donné sur la figure. Il s'agit d'avoir une arête vive, c'est-à-dire une arête de couteau, entrant en contact avec la came.
On peut s'attendre à une résistance au frottement et à une usure plus élevées pour ces types de cames. Et le système a également une poussée latérale considérable. En raison de ces limitations, il n'est pas couramment utilisé.
- Suiveur de rouleau
Dans ce suiveur, le bord pointu est remplacé par un rouleau qui tourne librement autour de son axe. Ici, la résistance au frottement et l'usure sont réduites. Cependant, la poussée latérale n'est pas éliminée.
- Adepte à face plate
On l'appelle aussi un adepte du champignon. Le point de contact dans le suiveur de lame est remplacé par une plaque plate, comme indiqué sur la figure. Ici, la résistance de frottement n'est pas réduite ; cependant, une diminution considérable de la poussée latérale peut être obtenue.
Le profil de came doit avoir une forme convexe pour ce type de suiveur ; sinon, le suiveur et la came se coincent dans le profil concave de la came.
- Suiveur à face sphérique
Ceci est similaire au suiveur à face plate; la différence est que le profil de contact a la forme d'un hémisphère ; par conséquent, la résistance de frottement diminue également.
Types d'abonnés : Sur la base du mouvement
- Suiveur oscillant
Le suiveur oscille dans ce type de mécanisme de suiveur de came. Un exemple est donné sur la figure.
- Suiveur alternatif
Le suiveur a un mouvement alternatif dans ce type de mécanisme de suiveur de came. Un exemple est donné sur la figure.
Types de suiviERS : Basé sur le chemin du suiveur
- Suiveur radial ou en ligne
Dans ce type de suiveur, le centre de la came et la ligne d'action du suiveur sont sur la même ligne que le montre la figure.
- Mécanisme de suiveur décalé ou suiveur de came Eccintric
Dans ce type de suiveurs, la ligne d'action étendue du suiveur et du centre de la came ne se trouve pas dans la même ligne. La poussée latérale est réduite si nous utilisons un suiveur décalé.
La terminologie d'une caméra
Nous avons déjà discuté de l'importance d'un profil de came.
Nous allons maintenant examiner une terminologie importante de la came.
La figure montre une came avec un galet suiveur, indiquant tous les termes que nous allons discuter.
Le galet aux différentes positions sur la came est représenté, en supposant que la came reste immobile et que le galet se déplace avec le profil de la came.
- Cercle de base
C'est le plus petit cercle dessiné avec le centre sur le centre de la came et touche le profil de la came.
- Tracer des points
Ce sont les points arbitraires autour du profil de came, à travers lesquels le centre du suiveur se déplace.
Dans le cas du galet suiveur, les points de trace sont obtenus en ajoutant le rayon du galet à partir du profil de la came, comme indiqué sur la figure.
Pour les suiveurs en lame de couteau, les points de trace se trouvent sur le profil de came lui-même.
- Courbe de pas
Si nous joignons tous les points de trace, nous obtenons la courbe de hauteur.
- Premier cercle
C'est le plus petit cercle dessiné avec le centre sur le centre de la came et touche la courbe de hauteur.
- Angle de pression
L'angle de pression est défini en chaque point de la courbe de pas.
C'est l'angle entre la direction du mouvement du suiveur et la normale à la courbe de hauteur.
Plus la pente du profil de came est élevée, plus l'angle de pression est élevé.
Un angle de pression plus élevé n'est pas préféré car il augmente la force requise pour soulever le suiveur.
- Point de pas
C'est un point de la courbe de tangage où l'angle de pression est maximum.
- Cercle primitif
Cercle avec centre sur le centre de la came et passe par le point de tangage.
Mécanisme de travail de la came et du suiveur
La figure montre le mécanisme de came et de suiveur à différentes positions.
Dans la figure donnée, la came tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.
Initialement, pendant une certaine durée, le suiveur se déplace vers le haut. Le mouvement ascendant est connu sous le nom de période ascendante ou ascendante (entre (a) et (b)).
Après cela, le suiveur reste dans la même position pendant une certaine rotation de la came (entre (b) et (c)).
Par la suite, le suiveur se déplace vers le bas (entre (c) et (d)), appelé descente ou retour. A la fin du retour, le suiveur atteint sa position initiale et reste immobile jusqu'au démarrage du cycle suivant (entre (d) et (e)).
Le cycle continue de se répéter. Ici, nous avons obtenu le mouvement alternatif du suiveur à partir du mouvement de rotation de la came.
Le mouvement du suiveur peut être classé en tant que montée-dwell-return-dwell.
Nous pouvons modifier le mouvement du suiveur en concevant de manière appropriée le profil de la came.
Imaginez le mouvement suiveur pour la figure ci-dessous,
Forces agissant dans un mécanisme à came et suiveur
Il y a principalement deux forces agissant dans le mécanisme de galet de came, la force normale et la force de friction.
La direction de la force normale et de la force de frottement est indiquée sur la figure. La force normale agit perpendiculairement au profil de la came et la force de frottement agit tangentiellement au profil de la came.
La force normale peut se diviser en deux composantes ; horizontal et vertical.
L'équation pour la force horizontale et verticale est donnée ci-dessous,
La force verticale aide à soulever le suiveur. La force horizontale est une force inutile, qui donne une poussée latérale au suiveur.
L'ange est l'angle de pression.
L'analyse ci-dessus est effectuée uniquement pour la force normale. La force de frottement peut également être analysée de la même manière en la divisant en composants horizontaux et verticaux.
On peut observer que la force de friction augmente la poussée latérale et diminue la force de portance nette.
Poussée latérale dans la came et le suiveur
Comme expliqué ci-dessus, la poussée latérale est une force inutile qui doit être réduite pour le bon fonctionnement du mécanisme de came et de suiveur.
Une composante de la force normale et de la force de friction contribue à la poussée latérale.
La poussée latérale peut être réduite par,
- Utilisation d'un suiveur à face plate
- Utilisation d'un mécanisme de suiveur de came décalé.
- Réduction de l'angle de pression.
- Réduire les frictions
Signification de l'angle de pression dans la came et le suiveur
À partir de l'analyse ci-dessus, nous pouvons voir que l'augmentation de l'angle de pression entraîne une diminution de la force de portance et une augmentation de la force de poussée. La force de levage doit être suffisante pour surmonter la force du ressort ou la force gravitationnelle dans le mécanisme de galet de came. Par conséquent, si l'angle de pression est très élevé, une énergie élevée est nécessaire pour soulever le suiveur.
Par conséquent, l'angle de pression est généralement maintenu aussi bas que possible dans le mécanisme de contre-came.
Conception de suiveur de came
Maintenant, nous discutons de la façon de concevoir un mécanisme de suiveur de came.
La conception du profil de came est la première étape de la fabrication du mécanisme de galet de came.
Le profil de la came dépend de la taille du suiveur, du type de suiveur et du type de mouvement requis.
Vitesse constante, accélération constante et un mouvement harmonique simple sont quelques-uns des mouvements du mécanisme à came et suiveur.
Les profils de came sont différents pour obtenir les mouvements ci-dessus.
Avant de discuter du profil de la came, nous devons connaître certains termes.
Angle de montée : La rotation angulaire de la came pendant la montée du suiveur est appelée angle de montée.
Angle d'arrêt: C'est la rotation angulaire de la came pendant le temps de pause.
Angle de descente: C'est la rotation angulaire de la came pendant la période de retour.
Ascenseur ou course: La distance parcourue par le suiveur pendant la période de montée ou de retour.
Parlons maintenant de la conception d'un profil de came.
L'étape critique dans la conception du profil de came est de dessiner un diagramme de déplacement.
Le diagramme de déplacement est le graphe tracé entre la distance angulaire de la came et la levée du suiveur.
Le diagramme de déplacement varie pour différents mouvements.
Après avoir obtenu le diagramme de déplacement, nous devons transférer la distance au cercle de base pour obtenir le profil de la came.
Diagramme de déplacement
Le diagramme de déplacement pour différents mouvements est expliqué dans cette section.
L'angle de montée, de maintien, de descente et de levée de course sont des variables prédéfinies.
Supposons maintenant que l'angle de montée, d'arrêt et de descente et la levée de course sont de 90o90o90o, et 10 cm, respectivement.
Le dessin de différents diagrammes de déplacement est expliqué ci-dessous ;
Vitesse constante
- Dessinez l'axe x et l'axe y, marquez les angles sur l'axe x et soulevez sur l'axe y.
- Marquez l'ascension, la descente et l'arrêt sur l'axe x.
- Rejoignez le coin inférieur gauche et le coin supérieur droit en montée pour obtenir le déplacement du suiveur pendant la période du riz.
- Pendant la période de maintien, la courbe de déplacement sera parallèle à l'axe des x.
- Joignez le coin supérieur gauche et le coin inférieur droit pour tracer la courbe de déplacement pendant la descente.
Accélération constante
La figure montre le dessin du diagramme de déplacement pour la montée.
- Divisez l'angle d'ascension en un nombre pair de parties (n parties). Et tracez des lignes verticales.
- Marquez la ligne médiane et divisez-la en n parties.
- Tracez une ligne du coin inférieur gauche à chaque point de la ligne centrale jusqu'à n/2 parties, faites de même pour le point restant du coin supérieur droit.
- Marquez le point de contact entre la 1ère ligne verticale et la 1ère ligne inclinée et la 2ème verticale et la 2ème ligne inclinée et ainsi de suite.
- Rejoignez les points.
Mouvement harmonique simple
La figure montre le dessin du diagramme de déplacement pour la montée.
- Divisez l'angle de montée en n nombre de parties. Et tracez des lignes verticales.
- Tracez un demi-cercle sur l'axe y avec un diamètre égal à soulever, divisez-le en n parties.
- Maintenant, tracez une ligne horizontale de chaque point du demi-cercle aux lignes verticales correspondantes.
- Reliez le point de contact entre la ligne horizontale et la ligne verticale.
Dessiner le profil de la came
La figure montre le profil de came pour le profil de vitesse constante mentionné ci-dessus.
Les étapes impliquées dans le dessin du profil de la came à partir du diagramme de déplacement sont,
- Dessinez le cercle de base.
- Marquez la période de montée, de descente et de séjour dans le cercle de base.
- Divisez ascendant et descendant à parts égales similaires au diagramme de déplacement.
- Mesurez la distance entre l'axe des x et la courbe dans le diagramme de déplacement pour chaque niveau vertical.
- Marquez la distance mesurée du cercle de base pour chaque niveau vertical, respectivement.
- Rejoignez les pintes
Sélection des matériaux de came et de suiveur
Pour la plupart des applications, la came est fabriquée à partir de métaux. Les alliages d'acier et les fontes sont les matériaux les plus couramment utilisés.
Les thermoplastiques comme le nylon et le polypropylène sont utilisés dans certains cas.
Comment construire une caméra et un suiveur ?
Ici, nous discutons de la technique de fabrication utilisée pour produire la came et le suiveur.
Initialement, nous devons concevoir la came et le suiveur et étudier les forces agissant, induites par les contraintes, la charge maximale que la paire de suiveurs de came peut supporter, etc. En général, le logiciel SolidWorks est utilisé pour concevoir le mécanisme de came et de suiveur.
Pour les matériaux thermoplastiques, le moulage par impact est utilisé pour la fabrication.
Pour les cames métalliques, diverses techniques de fabrication sont utilisées. Des techniques de fabrication conventionnelles telles que le meulage, le fraisage, le forgeage à froid, etc., sont utilisées pour produire des cames. Pour une grande précision, l'usinage CNC est utilisé. Les techniques de métallurgie des poudres sont également utilisées dans de nombreuses situations.
Degré de liberté de la came et du suiveur
Le degré de liberté de la came et du suiveur doit toujours être une.
Le degré de liberté indique le nombre de variables indépendantes pour définir le mouvement du système. Le degré de liberté 1 signifie que nous avons besoin d'une variable indépendante pour décrire le mouvement. Cela signifie que le mouvement entre les maillons n'est possible que dans un sens. Si nous faisons pivoter la came, le suiveur ne fera que rendre la pareille ; il n'échangera pas et n'oscillera pas ensemble.
Les contraintes sont fournies pour s'assurer que le degré de liberté du système est un.
Applications de la came et du suiveur
- moteurs thermiques
- Ouverture et fermeture des soupapes d'admission et d'échappement.
- Pompe à essence en marche
- Tour automatique
- mécanisme d'alimentation
- Jouets
- Horloges murales
Avantages et inconvénients de la came et du suiveur
Avantages du mécanisme de suiveur de came
- En concevant correctement le profil de came, une variété de mouvements de suiveur peut être obtenue.
- Capable de fonctionner avec précision.
- Mécanisme facile pour convertir le mouvement de rotation en mouvement alternatif ou oscillant.
- Le nombre de composants diminue avec l'utilisation d'un mécanisme à came et suiveur.
- Compact
Inconvénients du mécanisme de suiveur de came
- Soumis à l'usure, il ne peut donc être utilisé que lorsque la force de transmission est moindre.
- Une fabrication précise est requise.
- Coût de fabrication élevé.
- La taille du mécanisme est limitée. La grande taille est difficile à utiliser.
Questions objectives sur la caméra et le suiveur
- Pendant la période de montée ou d'ascension, le suiveur est ;
- Monter
- Decendre
- Outils de marque
- aucune de ces réponses
Rép: 1
- Dans la came et le suiveur, le frottement doit être
- Haute
- Faible
- Technique
Rép: 2
- La poussée latérale peut être réduite si nous utilisons;
- Suiveur de rouleau
- Suiveur de tranchant de couteau
- Suiveur plat
Rép: 3
Problème de came et de suiveur
Essayez de répondre vous-même au problème donné,
- Dessinez un diagramme de déplacement et un profil de came pour les conditions suivantes,
Type de suiveur : suiveur à lame de couteau
Ascenseur : 6 cm
Rayon du cercle de base : 6 cm
Angle de montée : 60
Angle d'arrêt : 120
Angle de descente : 60
Type de mouvement pendant la montée : Mouvement harmonique simple.
Type de mouvement pendant la descente : Mouvement harmonique simple.
Questions importantes et réponses
Quelle est la différence entre cam et suiveur ?
La came est le conducteur dans le mécanisme de came et de suiveur, qui va et vient. Le suiveur est le composant entraîné, qui oscille ou effectue un mouvement alternatif. Le but ultime du mécanisme à came et suiveur est d'obtenir le mouvement souhaité pour le suiveur.
Mouvement de la came et du suiveur ?
La came et le suiveur peuvent avoir une combinaison différente de mouvements.
La came tourne généralement (cames cylindriques, à plaque) ou alternative (came à coin)
Le suiveur oscille ou échange.
Un suiveur de came est-il un poussoir ?
Oui
Types de came et de suiveur
Une description détaillée est donnée dans le contenu ci-dessus.
Pourquoi les « décalages » sont-ils nécessaires dans la caméra et les abonnés ?
Le décalage est utilisé pour réduire l'usure et la poussée latérale.
En mécanique physique, comment se fait-il qu'un suiveur de came soit une paire plus élevée ?
La classification de la paire supérieure et de la paire inférieure est basée sur le contact entre les liens. La nature du contact est un point (suiveur de lame) ou une ligne (suiveur à galet) dans le mécanisme du suiveur de came. C'est donc une paire supérieure.
Quelle est l'importance de l'angle de pression dans les suiveurs de came ?
L'angle de pression indique la pente du profil de came.
Une augmentation de l'angle de pression entraîne une diminution de la force de portance et une augmentation de la force de poussée. La force de levage doit être suffisante pour surmonter la force du ressort ou la force gravitationnelle dans le mécanisme de galet de came. Par conséquent, si l'angle de pression est très élevé, une énergie élevée est nécessaire pour soulever le suiveur.
Par conséquent, l'angle de pression est généralement maintenu aussi bas que possible dans le mécanisme de contre-came.
Pourquoi le suiveur à rouleaux est-il préféré au suiveur à lame de couteau ?
Le suiveur à galet est préféré au suiveur à lame pour réduire les frottements, d'où l'usure du suiveur.
Quel est l'angle de pression et les méthodes pour contrôler l'angle de pression d'une came ?
L'angle de pression est défini en chaque point de la courbe de pas.
C'est l'angle entre la direction du mouvement du suiveur et la courbe de hauteur normale.
Méthodes pour réduire l'angle de pression ;
- Utiliser le suiveur de décalage
- Augmenter la taille de la came
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