機械原理課程設計--si-240b活塞車床橢圓靠模的cad說明書

1、<p>　　07級機械原理課程設計</p><p>　　SI-240B活塞車床橢圓靠模的CAD說明書   機械設計制造及其自動化 班級：B07061011姓名：韓釗   學號：200706101125一、課程設計的目的和要求 機械原理課程設計的是機械專業(yè)學生在學完機械原理課程基本內容之后，進行較全面的機構分析與綜合及應用計算機的訓練，以便加深所學理論知識，

2、和培養(yǎng)獨立解決工程中屬機械原理方面的實際問題的能力。 具體要求：在老師的指導寫，順序按時完成有關機構的組成和運動分析；凸輪輪廓用解析法設計公式的推導以及CAD程序設計的各階段的任務，并對其具體實例上機計算靠模輪廓；最后編寫設計計算說明書。 二、課程設計的內容和步驟     “SI-240B活塞車床”是國內據(jù)79年從國外引進的“TPO-150金剛石靠模車”仿制的車用發(fā)動機活塞裙部曲面加工的專用

3、機床。今年來，隨著對活塞使用性能要求的提高，國外新型汽車活塞裙部截面形狀多由以往的“單橢圓”改變?yōu)椤半p橢圓” 對于單橢圓有：            (α)=e(1-cos(2α))/2            

4、;                           （1） 而對</p><p>　　由于“TOP-150”及仿制的 SI-240B活塞車床

5、”均只能加工截面為單橢圓活塞裙部曲面，因而無法適應活塞曲面改型的要求，為此某生產汽車配件的廠家 提出了研究該機床的關鍵零件 ——橢圓靠模的理論設計方法的課題。 為此，必須明了該機床有關部分（前刀架部分）機構的工作原理，探討橢圓靠模的設計方法，并從新設計其輪廓曲線，才能真正“消化”這一引進技術設備。開發(fā)現(xiàn)有設備的生產潛力，滿足生產發(fā)展和技術進步的要求。三、機構分析 在加工活塞5時，機床的傳動鏈能保證凸輪1（橢圓靠模）與活塞5

6、同步轉動，即α=α1=αs 凸輪1轉動時將帶動擺架2作平面運動（繞C點轉動及在C點上的滑動），</p><p>　　進而帶動刀架3及車刀E作往復擺動，配合活塞自身的轉動。</p><p>　　以實現(xiàn)活塞橢圓截面的加工。 現(xiàn)將C點高付低代,變化后如圖所示：</p><p>　　關于靠模凸輪的極坐標公式推導可分為三步： 第一步：先根據(jù)活塞預定的徑向縮

7、減量 導出刀架3的擺動規(guī)律 。 </p><p><b>　　分析如圖所示。</b></p><p>　　當5轉動一個α角后，在2桿上的E點轉過的弧度近似的等如</p><p>　　活塞的徑向縮減量  公式：</p><p>　　△(α)=tan（Φ）*h  

8、;  在近似的情況下可以認為：   </p><p><b>　　Φ=△(α)/h</b></p><p>　　=e[1-cos2α+k(1-cos4α)]/2h （1）  </p><p>　　第二步：導出與靠模接觸的的推

9、桿的運動規(guī)律。 公式推導： 已知： 3桿的轉角為Φ，2桿的轉角為Ψ。其中l(wèi)1，l2，l3，l4已知</p><p>　　其中l(wèi)1=（（x+b）2+rc2 ）1/2 ；l2=x+b</p><p>　　l3=x； l4=rc  將四邊形ABCO看作一封閉矢量多邊行，如圖所示</p><p>　　。 則有機構的封閉矢量方程式為 

10、0; l1+l2=l3+l4以復數(shù)形式表示為   l1eiλ+l2ei（π-φ ）=l4ei（ π/2-ψ）+l3ei（ π- ψ ）      取虛部得：</p><p>　　l1sinλ+l2sinφ=l4sin（π/2-ψ）+l3sinψ</p><p>&l

11、t;b>　　取實部得：</b></p><p>　　L1cosλ-l2cosφ=l4cos（π/2-ψ）-l3cosψ 消去λ 后得到：</p><p>　?。?#160;rc+ asinΦ）cosΨ+ （b-acosΦ）sinΨ-rc=0 （2）</p><p>　　令   A=

12、0; rc+ asinΦ  B=  b-acosΦ</p><p><b>　　C=  -rc</b></p><p>　　則有：AcosΨ+BsinΨ+C=0  解方程得：</p><p>　　tanΨ/2= （B+（A*A+B*B+C*C)1/2）/(A-C)即： 

13、; Ψ=2arctan(B+（A*A+B*B+C*C）1/2)/(A-C)第三步：橢圓靠模輪廓曲線方程的推導： 這里我們采用凸輪設計的機架反轉法求導。 當導出與橢圓靠模相接觸的擺動推桿的運動規(guī)律之后，即可按平底擺動推桿盤行凸輪輪廓的設計方法——即反轉機架法。得出橢圓靠模輪廓上各點（圖中G）的坐標 的解析式</p><p>　　在三角形△DM0O0 中   tanψ

14、0=M0D/M0O0</p><p>　　即：ψ0=arctan（r0-rc）/（a+x） 由三星定理可知：  圖中過切點G的共法線與連心線OD的交點P為凸輪和連桿的相對瞬心  由于兩構件的角速度與其絕對速度瞬心至相對速度瞬心的距離成反比。 設凸輪的角速度為W1 ，擺桿的角速度為W2 。于是有： W2 /W1 =LDP/LOP

15、 又因為有：  W2 /W1=（dψ/dt）/（dα/dt）      = dψ/ dα</p><p>　　= （dψ/dφ）*（dφ/ dα） 所以，（1）式 對α求導：</p><p>　　dφ/ dα=e(2sin2α+4sin4α)/2h</p&g

16、t;<p>　　=e(sin2α+2sin4α)/h</p><p>　?。?）式 對φ求導：  -（rc+asinψ）sinψ*dψ/dφ-acosψcosφ+（b-acosφ）cosψ* dψ/dφ+asinψsinφ=0整理有：{（b-acosφ）cosψ-（rc+asinψ）sinψ} *dψ/dφ= acosψcosφ-asinψsinφ=0 所以有方程：dψ/dφ= a（

17、cosψcosφ-sinψsinφ）/{（b-acosφ）cosψ-（rc+asinψ）sinψ}即有dφ/ dα= ae（cosψcosφ-sinψsinφ）(sin2α+2sin4α)/ {（b-acosφ）cosψ-（rc+asinψ）sinψ}由于LDO=LDP+LPO=(a+x)/cosψ0           &

18、#160;       即可得到LOP , LOD </p><p><b>　　在三角形POM中：</b></p><p>　　LPM=LPOsin（ψ+ψ0）</p><p>　　哪么 ：LPG=LPM+rc    &#

19、160;             在三角形DPG中： 由余弦定理：   LDG2=LDP2+LPG2-2LPG*LDP*cos∠DPG即 ρ2= LDP2+LPG2-2LPG*LDP*cos（π/2+ψ+ψ0）  （式中所有值都可用含α的表達式表示）由正弦定理：   LDG/sin∠D

20、PG=LPG/sin∠GDO</p><p>　　即∠GDO=arcsin{LPGsin（π/2+ψ+ψ0）/ρ} 由圖中的幾何關系易知：</p><p>　　θ=π/2-ψ0- (∠GDO -α) </p><p>　?。ㄊ街兴兄刀伎捎煤恋谋磉_式表示）     

21、0;     四、程序設計 加工“斯太” 活塞（某卡車活塞，裙部截面為雙橢圓，k=-0.12）</p><p>　　的橢圓靠模輪廓。此外，對于活塞的某典型截面，e，x為確定的已知值</p><p>　　a=b+x=65mm，h=40mm，r0=53mm，x=40mm 截面的橢圓度2e=0.8mm。要求</p><p>

22、　　凸輪每10°算一個輪廓點，即靠模整周算36個點。</p><p>　　這里用C語言來對公式進行編制程序： #include <stdio.h> #include <math.h> #define  pai 3.141592654 main() {float a=65.0,b=25.0,x=40.0,rc=4

23、.0,h=40.0,k=-0.12,e=0.4,r0=53.0,ksai,ksai0,afa,fai,A,B,C,D,E,F,G,H,Z,y,pg,pd,po,od,rou,sta;          od=sqrt((a+x)*(a+x)+(r0-rc)*(r0-rc));      

24、0;   ksai0=atan((r0-rc)/(a+x)); for (afa=0.0000000001;afa<=(2*pai+0.1);afa+=pai/18)    {fai=e*(1-cos(2*afa)+k*(1-cos(4*afa)))/(2*h);      A=rc+a*sin(fai);