SI-240B活塞車床橢圓靠模的CAD設(shè)計(jì)

1、 姓名： 學(xué)院： 專業(yè)： 班級(jí)： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師： 成績(jī)： 序表1. 設(shè)計(jì)課題【3】2. 開題報(bào)告【3】3方案設(shè)計(jì)【4】 方案一【4】 方案二【5】 方案三【6】4公式推導(dǎo)【6】【13】6. 參考文獻(xiàn)【15】【15】1. 設(shè)計(jì)課題SI-240B活塞車床橢圓靠模的CAD2. 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(dòng)機(jī)活塞裙部曲面加工的專用機(jī)床。近年來,隨著對(duì)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。二者的區(qū)別在于見圖1徑向縮減量()的變化規(guī)律不同。對(duì)于單橢圓有：() = ( e/ 2)

2、(1 - cos (2) ) 1對(duì)于雙橢圓有：() = ( e/ 2) (1 - cos (2) + k (1 - cos (4) ) ) 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。3. 方案設(shè)計(jì)方案一：如下圖，凸輪1為該橢圓靠模，桿三由1支撐，可作垂直移動(dòng)。使用機(jī)床的動(dòng)鏈保證凸輪1與活塞2同步轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將帶動(dòng)3做往復(fù)垂直運(yùn)動(dòng)。配合活塞自身的轉(zhuǎn)動(dòng)，以

3、實(shí)現(xiàn)活塞橢圓截面的加工。方案二：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(dòng)。桿4水平移動(dòng)并支撐桿3運(yùn)動(dòng)。這樣可以使A點(diǎn)作確定的運(yùn)動(dòng)，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 受另外一個(gè)縱向模板(移動(dòng)凸輪) 控制,作橫向左右移動(dòng)(其移動(dòng)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(dòng)鏈保證橢圓靠模1 與要加工的活塞5 同步轉(zhuǎn)動(dòng),即1 = 5 = . 凸輪1 轉(zhuǎn)動(dòng)將帶動(dòng)

4、擺桿2 作平面運(yùn)動(dòng),2 的平面運(yùn)動(dòng)通過鉸鏈B 帶動(dòng)刀架3 (即車刀) 繞A 點(diǎn)擺動(dòng),配合活塞5 自身的轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)活塞橢圓截面的加工.將三種方案進(jìn)行比擬，方案一對(duì)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)的尺寸也不適宜。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(dòng),只研究橢圓某一個(gè)截面的加工. 支架桿4 與2 在C 點(diǎn)高副接觸,接觸的小圓弧半徑為rc,對(duì)此高副低代,并作進(jìn)一步等效代替,最后,前刀架局部結(jié)構(gòu)圖如圖3.前刀架的運(yùn)動(dòng)分析：運(yùn)動(dòng)分析的目的是推導(dǎo)出擺桿2 的擺動(dòng)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

5、(雙橢圓) 導(dǎo)出刀架3 的擺動(dòng)規(guī)律 =() ; 再導(dǎo)出擺桿2 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律 = () =() ) . 刀架3 的擺動(dòng)規(guī)律 = ()活塞5 轉(zhuǎn)過角時(shí),產(chǎn)生的徑向縮減量為:() = ( e/ 2) (1 - cos (2) + k (1 - cos (4) ) ) .那么刀架3 擺過的角度(如圖4) 為:() = () / h =( e/ (2 h) ) (1 - cos (2) + k (1 -cos(4) ) ) .(1) 擺桿2 的運(yùn)動(dòng)規(guī)律由于3 轉(zhuǎn)過角度() ,通過鉸鏈B 帶動(dòng)擺桿2繞O 點(diǎn)擺動(dòng)角度(如圖5) 為: = () = () ) .下面確定其大小. 將OABC 看作一封閉的矢量多邊

6、形,可寫出以下封閉矢量方程式:lOA + lAB = lOC + lCB . (2)式中: lOA 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; lCB與x軸夾角為180°- . 矢量方程(2) 在x 、y 軸上的投影方程為b + lAB (180°- ) = rc sin + lCB cos (180°- ) ,rc + lAB sin (180°-) = rc cos + lCB sin (180°- ) .即b - lAB cos = rc sin - lCB cos ,

7、rc + lAB sin = rc cos + lCB sin . (3)式(3) 中l(wèi)AB = ( b + x ) 為常量,消去lCB 得(rc + ( b + x ) sin) cos +( b - ( b + x ) cos ) sin - rc = 0. (4)令 A = rc + ( b + x ) sin, B = b - ( b + x) cos , C = - rc. (5)那么方程(4) 為Acos + B sin + C = 0. (6)用萬能公式代入方程(6) 得關(guān)于tan (/ 2) 的一元二次方程,由此解出 = 2arctan () (7)式(7) 中A 、B 均為的

8、函數(shù),故也為的函數(shù).為了計(jì)算方便,先求 (8)式(4) 兩邊對(duì)求導(dǎo)并化簡(jiǎn)得 (9)式(1) 兩邊對(duì)求導(dǎo)得 (10)由式(8) 、(9) 、(10) 得 (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(dòng)從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后,就可以按平底擺動(dòng)從動(dòng)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(dòng)反向的運(yùn)動(dòng),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.下面求靠模凸輪上任意一點(diǎn)G 的極坐標(biāo)(,) . 過G 點(diǎn)作接觸處的公法線PG 交OD 連線于P點(diǎn),那么P 為靠模凸輪1 與擺桿2 的相對(duì)速度瞬心. 于是擺桿

9、2 與靠模凸輪1 的瞬時(shí)角速度之比為:又由方程組 解得 (12)其中已由前式11求出。又 (13)由圖6l PG = rc + lOPsin ( +0) =rc + ( lODsin ( + 0) / (1 +) (14)在PDG 中, DPG = 90°+ +0 ,由余弦定理: (15)此即為G 點(diǎn)的值, 式中l(wèi) PD , l PG 分別由式(12) ，(14) 求出. 又在PDG 中,由正弦定理:lDG/ sin DPG = l PG / sin PDG ,/ sin DPG = l PG / sin PDG.得PDG = arcsin (l PG sin PDG/) .那么G 點(diǎn)值為 = 90°- 0 - ( PDG - ) =90°- 0 - PDG +. (16)于是G 點(diǎn)的坐標(biāo)由式(15) 、(16) 確定.5. C語言編程6. 參考文獻(xiàn)1 鄭文緯,吳克堅(jiān). 機(jī)械原理(第七版) M . 北京:高等教育出版社,