1、<p>　　07級機(jī)械原理課程設(shè)計</p><p>　　SI-240B活塞車床橢圓靠模的CAD說明書   機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級：B07061011姓名：韓釗   學(xué)號：200706101125一、課程設(shè)計的目的和要求 機(jī)械原理課程設(shè)計的是機(jī)械專業(yè)學(xué)生在學(xué)完機(jī)械原理課程基本內(nèi)容之后，進(jìn)行較全面的機(jī)構(gòu)分析與綜合及應(yīng)用計算機(jī)的訓(xùn)練，以便加深所學(xué)理論知識，

2、和培養(yǎng)獨(dú)立解決工程中屬機(jī)械原理方面的實(shí)際問題的能力。 具體要求：在老師的指導(dǎo)寫，順序按時完成有關(guān)機(jī)構(gòu)的組成和運(yùn)動分析；凸輪輪廓用解析法設(shè)計公式的推導(dǎo)以及CAD程序設(shè)計的各階段的任務(wù)，并對其具體實(shí)例上機(jī)計算靠模輪廓；最后編寫設(shè)計計算說明書。 二、課程設(shè)計的內(nèi)容和步驟     “SI-240B活塞車床”是國內(nèi)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

3、機(jī)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(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)計方法的課題。 為此，必須明了該機(jī)床有關(guān)部分（前刀架部分）機(jī)構(gòu)的工作原理，探討橢圓靠模的設(shè)計方法，并從新設(shè)計其輪廓曲線，才能真正“消化”這一引進(jìn)技術(shù)設(shè)備。開發(fā)現(xiàn)有設(shè)備的生產(chǎn)潛力，滿足生產(chǎn)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步的要求。三、機(jī)構(gòu)分析 在加工活塞5時，機(jī)床的傳動鏈能保證凸輪1（橢圓靠模）與活塞5

6、同步轉(zhuǎn)動，即α=α1=αs 凸輪1轉(zhuǎn)動時將帶動擺架2作平面運(yùn)動（繞C點(diǎn)轉(zhuǎn)動及在C點(diǎn)上的滑動），</p><p>　　進(jìn)而帶動刀架3及車刀E作往復(fù)擺動，配合活塞自身的轉(zhuǎn)動。</p><p>　　以實(shí)現(xiàn)活塞橢圓截面的加工。 現(xiàn)將C點(diǎn)高付低代,變化后如圖所示：</p><p>　　關(guān)于靠模凸輪的極坐標(biāo)公式推導(dǎo)可分為三步： 第一步：先根據(jù)活塞預(yù)定的徑向縮

7、減量 導(dǎo)出刀架3的擺動規(guī)律 。 </p><p><b>　　分析如圖所示。</b></p><p>　　當(dāng)5轉(zhuǎn)動一個α角后，在2桿上的E點(diǎn)轉(zhuǎn)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(rèn)為：   </p><p><b>　　Φ=△(α)/h</b></p><p>　　=e[1-cos2α+k(1-cos4α)]/2h （1）  </p><p>　　第二步：導(dǎo)出與靠模接觸的的推

9、桿的運(yùn)動規(guī)律。 公式推導(dǎo)： 已知： 3桿的轉(zhuǎn)角為Φ，2桿的轉(zhuǎn)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(jī)構(gòu)的封閉矢量方程式為 

10、0; l1+l2=l3+l4以復(fù)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(shí)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(dǎo)： 這里我們采用凸輪設(shè)計的機(jī)架反轉(zhuǎn)法求導(dǎo)。 當(dāng)導(dǎo)出與橢圓靠模相接觸的擺動推桿的運(yùn)動規(guī)律之后，即可按平底擺動推桿盤行凸輪輪廓的設(shè)計方法——即反轉(zhuǎn)機(jī)架法。得出橢圓靠模輪廓上各點(diǎn)（圖中G）的坐標(biāo) 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(diǎn)G的共法線與連心線OD的交點(diǎn)P為凸輪和連桿的相對瞬心  由于兩構(gòu)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(shè)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(dǎo)：</p><p>　　dφ/ dα=e(2sin2α+4sin4α)/2h</p&g

16、t;<p>　　=e(sin2α+2sin4α)/h</p><p>　?。?）式 對φ求導(dǎo)：  -（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(dá)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(guān)系易知：</p><p>　　θ=π/2-ψ0- (∠GDO -α) </p><p>　?。ㄊ街兴兄刀伎捎煤恋谋磉_(dá)式表示）     

21、0;     四、程序設(shè)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(diǎn)，即靠模整周算36個點(diǎn)。</p><p>　　這里用C語言來對公式進(jìn)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);