机械原理课设解读.doc

机械原理课程设计说明书 姓名： 学院：机电与建筑工程学院 专业：机械设计制造及自动化 班级： 学号： 指导老师：黄卫平 成绩：  序表 设计课题……………………………………………………………………【3】 开题报告……………………………………………………………………【3】 3．方案设计……………………………………………………………………【4】 方案一………………………………………………………………..…………【4】 方案二……………………………………………………………..……………【5】 方案三………………………………………………………………..…………【6】 4．公式推导……………………………………………………………………【6】 5. C语言编程………………………………………………………..…………【13】 6.参考文献…………………………………………………………..…………【15】 7.小结 …………………………………………………………………………【15】  设计课题 SI-240B活塞车床椭圆靠模的CAD 开题报告 “SI-240B活塞车床”是从国外引进的“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。近年来,随着对活塞使用性能要求的提高,国内外新型汽车活塞裙部截面形状由以往的“单椭圆”改变为“双椭圆”。二者的区别在于（见图1）径向缩减量Δ(α)的变化规律不同。 对于单椭圆有： Δ(α) = ( e/ 2) (1 - cos (2α) ) （1） 对于双椭圆有： Δ(α) = ( e/ 2) (1 - cos (2α) + k (1 - cos (4α) ) ) （2） 式中: 2 e 为“椭圆度”,即最大直径缩减量; 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的的活塞裙部曲面，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。 方案设计 方案一： 如图所示，凸轮1为该椭圆靠模，杆三由1支撑，可作垂直移动。使用机床的动链保证凸轮1与活塞2同步转动。凸轮1转动时将带动3做往复垂直运动。配合活塞自身的转动，以实现活塞椭圆截面的加工。 方案二： 如图杆1即为椭圆靠模高副低带后成杆，绕固定点转动。杆4水平移动并支撑杆3运动。这样可以使A点作确定的运动，在C点装刀具，即可实现活塞椭圆截面的加工。 方案三： 如图，其中凸轮1 为椭圆靠模;5 为要加工的汽车活塞;3 为刀架;摆杆2 与靠模凸轮1 保持高副接触,其右端由支架杆4 的尖端C 支撑(高副接触)；支架杆4 受另外一个纵向模板(移动凸轮) 控制,作横向左右移动(其移动量x 可据其上指针位置从标尺上读出) ,以使加工的活塞不同截面有不同的椭圆度.在加工活塞5 时,机床的传动链保证椭圆靠模1 与要加工的活塞5 同步转动,即α1 = α5 = α. 凸轮1 转动将带动摆杆2 作平面运动,2 的平面运动通过铰链B 带动刀架3 (即车刀) 绕A 点摆动,配合活塞5 自身的转动,实现活塞椭圆截面的加工。 将三种方案进行比较，方案一对切削刀具的要求过高；方案二的机构运转复杂，机构的尺寸也不合适。所以，取用方案三的设计方法进行设计。 公式推导 前刀架的结构分析： 为了便于研究,假设支架杆4 固定不动,只研究椭圆某一个截面的加工. 支架杆4 与2 在C 点高副接触,接触的小圆弧半径为rc,对此高副低代,并作进一步等效代替,最后,前刀架部分结构图如图3. 前刀架的运动分析： 运动分析的目的是推导出摆杆2 的摆动规律, 以便设计靠模凸轮. 分析的顺序如下:先据活塞的径向缩减量Δα(双椭圆) 导出刀架3 的摆动规律φ =φ(α) ; 再导出摆杆2 的运动规律ψ = ψ(φ) =ψ(φ(α) ) . ① 刀架3 的摆动规律φ = φ(α) 活塞5 转过α角时,产生的径向缩减量为: Δ(α) = ( e/ 2) (1 - cos (2α) + k (1 - cos (4α) ) ) . 则刀架3 摆过的角度(如图4) 为: φ(α) = Δ(α) / h =( e/ (2 h) ) (1 - cos (2α) + k (1 -cos(4α) ) ) .(1) ② 摆杆2 的运动规律 由于3 转过角度φ(α) ,通过铰链B 带动摆杆2绕O 点摆动角度(如图5) 为:ψ = ψ(