1、 07 级机械原理课程设计 SISI- -240B240B 活塞车床椭圆靠模的活塞车床椭圆靠模的 CADCAD 说明书说明书 机械设计制造及其自动化 班级：B07061011 姓名：韩钊 学号：200706101125 一、课程设计的目的和要求 机械原理课程设计的是机械专业学生在学完机械原理课程基本内 容之后，进行较全面的机构分析与综合及应用计算机的训练，以 便加深所学理论知识，和培养独立解决工程中属机械原理方面的 实际问题的能力。 具体要求：在老师的指导写，顺序按时完成有关机构的组成和运 动分析；凸轮轮廓用解析法设计公式的推导以及 CAD 程序设计的 各阶段的任务，并对其具体实例上机计算靠模
2、轮廓；最后编写设 计计算说明书。 二、课程设计的内容和步骤 “SI-240B 活塞车床”是国内据 79 年从国外引进的 “TPO-150 金刚石靠模车”仿制的车用发动机活塞裙部曲面加工 的专用机床。今年来，随着对活塞使用性能要求的提高，国外新 型汽车活塞裙部截面形状多由以往的“单椭圆”改变为“双椭圆” 对于单椭圆有： ()=e(1-cos(2)/2 （1） 而对与双椭圆则为： ()=e1-cos2+k(1-cos4)/2 （2） 其中 2e 为“椭圆度”即最大的直径缩减量，k 为双椭圆特有 的修正系数。 由于“TOP-150”及仿制 的 SI-240B 活塞车床” 均只能加工截面为单椭 圆活塞
3、裙部曲面，因而 无法适应活塞曲面改型 的要求，为此某生产汽 车配件的厂家 提出了 研究该机床的关键零件 椭圆靠模的理论设计方法的课题。 为此，必须明了该机床有关部分（前刀架部分）机构的工作原 理，探讨椭圆靠模的设计方法，并从新设计其轮廓曲线，才能真 正“消化”这一引进技术设备。开发现有设备的生产潜力，满足 生产发展和技术进步的要求。 三、机构分析 在加工活塞 5 时，机床的传动链能保证凸轮 1（椭圆靠模）与活塞 5 同步转动，即 =1=s 凸轮 1 转动时将带动摆架 2 作平面运动（绕 C 点转动及在 C 点上的滑 动）， 进而带动刀架 3 及车刀 E 作往复摆动，配合活塞自身的转动。 以实现
4、活塞椭圆截面的加工。 现将 C 点高付低代,变化后如图所示： 关于靠模凸轮的极坐标公式推导可分为三步： 第一步：先根据活塞预定的径向缩减量 导出刀架 3 的摆动规律 。 分析如图所示。 当 5 转动一个 角后，在 2 杆上的 E 点转过的弧度近似的等如 活塞的径向缩减量 公式： ()=tan（）*h 在近似的情况下可以认为： =()/h =e1-cos2+k(1-cos4)/2h （1） 第二步：导出与靠模接触的的推杆的运动规律。 公式推导： 已知： 3 杆的转角为 ，2 杆的转角为 。其中l1，l2，l3，l4已 知 其中l1=（x+b） 2+r c 2 ）1/2 ；l 2=x+b l3=x
5、； l4=rc 将四边形 ABCO 看作一封闭矢量多边行，如图所示 。 则有机构的封闭矢量方程式为 l l1+l l2=l l3+l l4 以复数形式表示为 l1e i+l 2e i（- ）=l 4e i（ /2-）+l 3e i（ - ） 取虚部得： l1sin+l2sin=l4sin（/2-）+l3sin 取实部得： L1cos-l2cos=l4cos（/2-）-l3cos 消去 后得到： （ r rc c+ asin+ asin ） coscos+ + （ b b- -acosacos ） sinsin- -r rc c=0 =0 （2） 令 A= rc+ asin B= b-acos
6、C= -rc 则有：Acos+Bsin+C=0 解方程得： tan/2= （B+（A*A+B*B+C*C) 1/2）/(A-C) 即： =2arctan(B+（A*A+B*B+C*C） 1/2)/(A-C) 第三步：椭圆靠模轮廓曲线方程的推导： 这里我们采用凸轮设计的机架反转法求导。 当导出与椭圆靠模相接触的摆动推杆的运动规律之后，即可按平底 摆动推杆盘行凸轮轮廓的设计方法即反转机架法。得出椭圆靠 模轮廓上各点（图中 G）的坐标 的解析式 0 0 在三角形DM0O0 中 tan0=M0D/M0O0 即：0=arctan（r0-rc）/（a+x） 由三星定理可知： 图中过切点 G 的共法线与连心线 OD 的交点 P 为凸轮和连杆的相对 瞬心 由于两构件的角速度与其绝对速度瞬心至相
