SI-240B活塞車床橢圓靠模的CAD設(shè)計(jì)

1、機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)說明書 姓名： 學(xué)院： 專業(yè)： 班級： 學(xué)號： 指導(dǎo)老師: 成績: 1. 設(shè)計(jì)課題 2. 開題報(bào)告 3方案設(shè)計(jì) 4公式推導(dǎo) 5.C 語言編程 6. 參考文獻(xiàn) 7.小結(jié) 序表 3】.【 3】.【 4】.【 6】.【 6】.【 13 . 【 15. 【 15】.【 1. 設(shè)計(jì)課題 SI-240B 活塞車床橢圓靠模的 CAD 2. 開題報(bào)告 “SI-240B 活塞車床”是國內(nèi)跟據(jù) 79年從國外引進(jìn)的“ TPO-150 金剛石靠模車”仿制的車用發(fā)動機(jī)活塞裙部曲面加工的專用機(jī) 床。近年來,隨著對活塞使用性能要求的提高 , 國內(nèi)外新型汽車活 塞裙部截面形狀由以往的“單橢圓”改變?yōu)椤半p橢圓”

2、。二者的 區(qū)別在于(見圖1)徑向縮減量 ( a)的變化規(guī)律不同。 對于單橢圓有： ( a ) = ( e/ 2) (1 - COS (2 a ) (1) 對于雙橢圓有： ( a ) = ( e/ 2) (1 - COS (2 a ) + k (1 - cos (4a) (2) 式中: 2 e 為“橢圓度” ,即最大直徑縮減量 ; k 為雙橢圓特有 的修正系數(shù) . 由于“ TOP-150及仿制的“ SI-240B活塞車床”均只能加工 截面為單橢圓的的活塞裙部曲面， 因而無法適應(yīng)活塞曲面改型的 要求，為此某生產(chǎn)汽車配件的廠家提出了研究該機(jī)床的關(guān)鍵零件 橢圓靠模的理論設(shè)計(jì)方法的課題。 頭部 裙部 圖

3、1活塞徑向縮減量 3. 方案設(shè)計(jì) 方案一: 如圖所示，凸輪1為該橢圓靠模，桿三由1支撐，可作 垂直移動。使用機(jī)床的動鏈保證凸輪 1與活塞2同步轉(zhuǎn)動。 凸輪1轉(zhuǎn)動時(shí)將帶動3做往復(fù)垂直運(yùn)動。配合活塞自身的轉(zhuǎn) 動，以實(shí)現(xiàn)活塞橢圓截面的加工。 方案二: LJ VC r / / 7 牛 叼I 如圖桿1即為橢圓靠模高副低帶后成桿，繞固定點(diǎn)轉(zhuǎn)動 桿4水平移動并支撐桿 3運(yùn)動。這樣可以使A點(diǎn)作確定的運(yùn) 動，在C點(diǎn)裝刀具，即可實(shí)現(xiàn)活塞橢圓截面的加工 方案三: 如圖，其中凸輪1為橢圓靠模；5為要加工的汽車活塞;3為刀 架;擺桿2與靠模凸輪1保持高副接觸，其右端由支架桿4的尖 端C支撐（高副接觸）；支架桿4受另外一

4、個(gè)縱向模板（移動凸輪） 控制,作橫向左右移動（其移動量x可據(jù)其上指針位置從標(biāo)尺上 讀出），以使加工的活塞不同截面有不同的橢圓度 .在加工活塞5 時(shí),機(jī)床的傳動鏈保證橢圓靠模1與要加工的活塞5同步轉(zhuǎn)動， 即a = a = a凸輪1轉(zhuǎn)動將帶動擺桿2作平面運(yùn)動,2的平面 運(yùn)動通過鉸鏈B帶動刀架3 （即車刀）繞A點(diǎn)擺動，配合活塞5 自身的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)活塞橢圓截面的加工. 將三種方案進(jìn)行比較，方案一對切削刀具的要求過高；方案 二的機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)復(fù)雜，機(jī)構(gòu)的尺寸也不合適。所以，取用方案三的 設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。 4. 公式推導(dǎo) 前刀架的結(jié)構(gòu)分析： 為了便于研究，假設(shè)支架桿4固定不動,只研究橢圓某一個(gè)截 面的加工.支

5、架桿4與2在C點(diǎn)高副接觸，接觸的小圓弧半徑為 rc,對此高副低代,并作進(jìn)一步等效代替，最后,前刀架部分結(jié)構(gòu)圖 如圖3. 圖3前刀架等效機(jī)構(gòu)圖 前刀架的運(yùn)動分析： 運(yùn)動分析的目的是推導(dǎo)出擺桿2的擺動規(guī)律，以便設(shè)計(jì) 靠模凸輪.分析的順序如下：先據(jù)活塞的徑向縮減量 a雙 橢圓)導(dǎo)出刀架3的擺動規(guī)律 = ( a ；再導(dǎo)出擺桿2的 運(yùn)動規(guī)律書=)=書 ( a ) 刀架3的擺動規(guī)律 = ( a 活塞5轉(zhuǎn)過a角時(shí),產(chǎn)生的徑向縮減量為： 4 a) = ( e/ 2) (1 - cos (2 a + k ( 1 - cos (4 a). 則刀架3擺過的角度(如圖4)為： (a = 4 a h =( e/ (2

6、h) ) (1 - cos (2 a) + k (1 -cos(4 a) ) ) .(1) 圖4 前刀架擺動規(guī)律 擺桿2的運(yùn)動規(guī)律 由于3轉(zhuǎn)過角度( a ),通過鉸鏈B帶動擺桿2繞0點(diǎn)擺動 角度(如圖5)為：書=怵)=屮 ( a ). 圖5擺桿運(yùn)動規(guī)律 下面確定其大小.將OABC看作一封閉的矢量多邊形，可寫 出以下封閉矢量方程式：loA + Iab = loc + Icb .(2) 式中：l0A在x、y方向投影分別為b、rc ; lAB與x軸夾 角為180 ; loc與y軸夾角為 Icb與x軸夾角 為180矢量方程(2)在x、y軸上的投影方程為 b + 1AB (180 ) = rc sin

7、書 +lCB cos (180 書), Y L rc + lAB sin (180 ) = rc cos 書 +lCB sin (180 書). 即 廠 b - Iab cos = rc sin 書-ICb cos 書, Y L rc + Iab sin = rc cos 書 + Icb sin 屮.(3) 式中1AB = ( b + X )為常量,消去IcB得 (rc + ( b + x ) sin ) cos 書 +( b- ( b + x ) cos ) sin 書-rc = 0. (4) 令 廠 A = rc + ( b + x ) sin , W B = b - ( b + x) c

8、os , j C = - rc.(5) 則方程(4)為 Acos 書 + Bsin 書 + C = 0.(6) 用萬能公式代入方程(6)得關(guān)于tan (書2)的一元二次方程， 由此解出 B + JA 2 + B2 - C2 書=2arctan ( -)(7) A-C、 式中A、B均為a的函數(shù),故機(jī)也為a勺函數(shù). 為了計(jì)算方便，先求 d d d = d： d d 式(4)兩邊對求導(dǎo)并化簡得 (b x) cos( Q ) drc sin- -bcos-(b x)cos( -) 9) 式兩邊對a求導(dǎo)得 d- (e/h)(sin(2： ) 2k(sin(4：) d :- 由式(8)、(9)、(10)得

9、 10) ( b x)cos( )e(sin(2： ) 2k(sin(4：) drc sin- -bcos- (b x)cos( ) 11) 橢圓靠模輪廓曲線方程的推導(dǎo): 導(dǎo)出與橢圓靠模相接觸的擺動從動件的運(yùn)動規(guī)律后 ,就可以 按平底擺動從動件盤形凸輪的設(shè)計(jì)方法來設(shè)計(jì)橢圓靠模輪 廓的曲線方程用“反轉(zhuǎn)法”給整個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)加一個(gè)與靠模 凸輪轉(zhuǎn)動反向的運(yùn)動，此時(shí)擺桿在圖6所示任一位置的G點(diǎn) 與靠模凸輪高副接觸，假設(shè)此時(shí)反轉(zhuǎn)的角度為 a. 圖6 mifc模輪離力梅按 ksai0=atan(r0-rc)/(a*x); for (afa=0.00000O00O1;afa=(2pai*O.1);afa+=pa

10、i/18) (fai=e*(1-cos(2*afa)*k*(1-cos(*afa)/(2*h); fi=rc*a*sin(fai); B=b-a*cos(fai); Arc; E=ft-C; y=D/E; ksai=2*atan(y); F=(a*cos(fai-ksai)/(ft*sin(ksai)-B*cos(ksai); G=(e/h)*sin(2*afa)*(2*e/h)sin(4*afa); Z=FG； pd=od/(V(1/Z); po=od-pd; pg=rc*po*sin(ksai0*ksai); rou=sqrt(pd*pd)*(pg叩g)2叩d叩g*cos(pai/2*ks

11、ai0*ksai); H=(pg*sin(pai/2*ksai0*ksai)/rou; sta=pai/2-ksai0-asin(H)+afa; printf(Mafa=%3.0f sta=V rou*n”,(廿擁80/pai),(st擁80/pai),rou); rou=53.096455 rou=53.286583 rou=53.441833 rou=53.57708? rou=53.803345 rou=54.143169 rou=54.464947 rou=54.647606 rou=54.698292 rou=54.646183 rou=54.460953 rou=54.142044

12、 rou=53.803394 rou=53.585262 rou=53.472885 rou=53 318302 rou=53.104141 rou=53.000000 rou=53.096451 rou=53.286579 rou=53.441830 rou=53.577091 rou=53.803349 rou=54.143166 rou=54.464947 rou=54.647610 rou=54.698292 rou=54.646187 rou=54.460953 rou=54.142044 rou=53.803394 rou=53.585266 rou=53.472885 rou=5

13、3.318302 rou=53.104145 rou=53.000000 C:VCDebug機(jī)械原理課程設(shè)計(jì).exh sta=0.000003 rou=53.000000 sta=12.935346 sta=24.662452 sta=34.707193 sta=43.234179 sta=50.979309 sta=5903?37 sta=68.359737 sta=79.190115 sta=90.930274 sta=102.537067 sta=113.089423 sta=122.146896 sta=129.891046 sta=137.153846 sta=l45.190875

14、sta=155.057206 sta=166.936271 sta=179.999978 sta=192.935304 sta=204.662425 sta=214.707160 sta=223.234160 sta=230.979294 sta=239.037715 sta=248.359721 sta=259.190079 sta=270.930245 sta=282.537059 sta=293.089400 sta=302.146887 sta=309.891037 sta=317.153824 sta=325.190852 sta=335.057197 sta=346.936235 sta=3