【文章內(nèi)容簡介】 絡(luò)線。 圖 25 氣缸實際型線 如圖 25 所示。當轉(zhuǎn)子在氣缸內(nèi)轉(zhuǎn)動時，擺動 角Ф是變化的，采用平移距為α的氣缸型面與以α為圓弧半徑的頸向密封片相配，接觸線在密封片圓弧面上來回擺動，這樣可減少磨損和改善密封性，同時徑向密封片在槽內(nèi)也不致 產(chǎn)生徑向運動。 根據(jù)圖 21 和圖 25，氣缸的實際型線方程為 x=ecosα +Rcosα /3+α cos（α /3+Ф） （ m） （ 23） y=esinα +Rsinα /3+α sin（α /3+Ф） （ m） 式中 α —— 平移距（ m） Ф —— 擺動角（ rad） 若將式（ 23）中的Ф角消去，則可得到只含α一個變數(shù)是氣缸實際型線方程。 從圖 21 的 OrPI 中，令 f=IP 可得 （ 3e） 2=R2+f22RfcosФ 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 氣缸的理論型線 14 f= 3/2c o sRe69 22 ??? eR 由此得 cosФ = 3/2c os3 3/2c os69 22 ??eR ReR ??? （ 24） 因 sinФ = Фcos1? ，以式（ 24）代入整理得 sinФ = 3/2s in3 3/2s inRe69 22 ae aeR ?? （ 25） 又因 cos（ 3a +Ф） =cos 3a cosФ sin3a sinФ sin（ 3a +Ф） =sin 3a cosФ +cos 3a sinФ 以式（ 24）和式（ 25）代入并整理得 cos（ 3a +Ф） = aeaR aeR c os33/c os 3/2c osRe69 22 ??? （ 26） sin（ 3a +Ф） = aeaR aeR s in33/s in 3/2s inRe69 22 ??? （ 27） 將式（ 26）和式（ 27）代入（ 23）得 x=ecosα +Rcos2α /3+α aeaR aeR c os33/c os 3/2c osRe69 22 ??? （ m） y=esinα +Rsinα /3+α aeaR aeR s in33/s in 3/2s inRe69 22 ??? （ m） 的 氣缸實際型線與理論型線之間的關(guān)系： 兩條曲線在各點法線方向的距離均為α，所以把氣缸實際型線稱為理論型線的等距曲線或平移曲線，但兩者在幾何上。 、短軸方向上 的長度相差 2α，因此實際型線的長軸長度為 2（ R+e+α），短軸長度為 2（ Re+α）； （內(nèi)包絡(luò)線），只要從 R、 K、 e 三個參數(shù)中選定任意兩個即可；而對實際型線來說，則需要選定 K、 e、α三個參數(shù)才能確定。重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 氣缸型面的鏜面加工 15 3 汽缸型面的鏜面加工 汽 缸型面的加工是缸體加工的關(guān)鍵工序，其加工精度直接影響發(fā)動機 工作性能和使用壽命。由于型線為雙弧長短輻圓外旋輪線，屬非圓曲線，幾何形狀特殊，而且精度和粗糙度要求較嚴格，它的加工在轉(zhuǎn)子機零件假定中算是最復(fù)雜，又是最消耗時的一個工序，且無法 在普通機床上加工，因此必須設(shè)計制造工裝夾具或?qū)Ｓ脵C床才能完成著一工序。 刀具的幾何角度 目前，多數(shù)是按型線的創(chuàng)成原理設(shè)計工裝夾具或?qū)Ｓ脵C床來行鏜削加工的。這種加工方法實際上與轉(zhuǎn)子機的工作情況相類似，只要在轉(zhuǎn)子頂角處裝上一把或三把刀具，并用外力驅(qū)動偏心軸旋轉(zhuǎn)，刀刃就可切削加工出汽缸型面。但應(yīng)用此法時，刀具不宜剛性安裝在轉(zhuǎn)子頂角處。因為刀具剛性安裝，則刀具的刃面與氣缸型線各處發(fā)線不重合（僅在型線的長軸和短軸處才重合一致）。這樣刀具與型線所形成的前角和后角總是變化的， 圖 31 氣缸理論型面加工示意圖 如圖 31 所示。這種角度變化使切削條件變壞，同時所加工出的氣缸型線只是理論型線，誤差較大且達不到要求 。 那么對于鑄件來說刀具角度怎么選擇，鑄鐵其力學(xué)性能特點是抗壓強度遠高于抗拉強度（約為 3— 5 倍）。故采用正前角切削更有利于減少切屑變形及切削力。但切削鑄鐵時切削力最高溫度和切削力集中在刃區(qū)，楔角β 0 小時會削弱切削刃的強度和散熱能力，一般宜采用較小值的正前角、平前面不開負倒棱，用油石仔細 成輕型鈍圓刃或鋒刃。當加工條件惡劣，余量不均沖擊較大時也可以采用負倒棱，但負倒棱寬度 bγ 1 宜取小值，否則由于切削與前面接觸長度很斷，致使寬的倒棱角實際成了負前角切削。一般取 bγ 1；γ 01=50— 100 。 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 氣缸型面的鏜面加工 16 有 些先進刀具采用大前角（γ 0=250— 300），同時配以負倒棱 以使切削刃口強度不致削弱。這種大前角刀具以較高的速度進行切削可生成類似帶狀切削，切削與前面的接觸長度增加。 下表列出了切削鑄鐵的刀具幾何參數(shù)，具體選用時根據(jù)工件材料的硬度，以及機床，刀具、夾具、工件系統(tǒng)的情況進行修正，特別是國外的一些數(shù)據(jù)僅供參考。 單刃刀具（車、鏜）的幾何角度 工件材料 高速鋼 硬質(zhì)合金 鑄鐵種類 硬度 （ HBS） λs γ 0 α 0 λ 0 焊接的 可轉(zhuǎn)位的 αs γ0 α0 λ s γ0 α0 灰鑄鐵 球墨鑄鐵 100200 50 100 50 50 00 60 70 50 50 50 可鍛鑄鐵 200300 50 80 50 50 00 60 70 50 50 50 緊密石墨鑄鐵白口鐵 300400 50 50 50 50 50 50 70 50 50 50 鏜削氣缸實際型面的工裝夾具 為了保持刀具有固定的切削角度，以便得到最有利的切削條件，必須是刀具在切削是， 應(yīng)相對與到架有一個擺動動作，以使刀具的刀刃面始終與汽缸型線個處的法線相重合。為此，可采用如圖所示的工裝夾具。圖 32（ a）是傳動機構(gòu)簡圖，刀具裝在刀桿上，并選定刀桿擺動中心 p 至內(nèi)齒輪中心 o 的距離為 p,刀具的刀尖至刀桿擺動中心 p的距離為平移距 ,它由曲柄 8 滑塊 9 擺動桿 7 等組成 .滑塊與曲柄的轉(zhuǎn)動中心線設(shè)在內(nèi) 外齒輪瞬時嚙合點 I 位置處 ,滑塊在擺動桿上滑動擺動桿的另一端與刀桿固緊 .當偏心軸轉(zhuǎn)動是 ,使刀架產(chǎn)生公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn) ,刀桿也隨之擺動和轉(zhuǎn)動 .刀刃平面的擺動中心 P 在圓外旋輪線上 ,且擺動 桿中心線通過內(nèi) 外齒輪嚙合點 I 的下方 ,因此 ,它能使刀具的刀面保持在氣缸型線各處的法線上 .其擺動的角度是與擺動角 a 相同 ,因而刀具的切削角度不發(fā)生變化 .由于刀刃擺動中心 P 的運動軌跡為 圓外旋輪線 ,故能加工出汽缸的實際型線 (平移距曲線 ) 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 氣缸型面的鏜面加工 17 圖 32 鏜銷氣缸實際型面的工裝夾具 （ a）傳動機構(gòu)簡圖 （ b）具體結(jié)構(gòu)圖 圖 22（ b）為其具體結(jié)構(gòu)圖 .它可裝在車床 ,立銑床或鉆床上進行氣缸型面的加工 ,偏心軸 1 與機床主軸連接 ,當主軸轉(zhuǎn)動時 ,動力通過偏心軸頸帶動倒架 4 轉(zhuǎn)動 ,裝有搪刀 6 的刀桿 5 也隨 之轉(zhuǎn)動 .固定在刀架體上的內(nèi)齒輪 3 和固定在殼體 11 上的外齒輪 2 的齒數(shù)比為 3:2.在具體結(jié)構(gòu)中的法線控制機構(gòu) ,由擺動桿 7 滑塊 9 和圓盤 (曲柄 )8 組成的 .圓盤 8 緊固在偏心軸 10,這個銷的中心與偏心軸頸中心的距離為 3e,它與內(nèi)外齒輪的嚙合點位于一根垂線上 .在銷上套有滑塊 9 并裝在擺動桿的導(dǎo)槽里 ,而擺動桿用螺釘緊固在刀桿 5 上 .刀具 6 用調(diào)節(jié)螺釘 12來進刀 ,并用壓緊螺釘 13來壓緊 .當圓盤 8 隨同偏心軸頸一起轉(zhuǎn)動時 ,圓盤上的銷和滑塊也作同樣的旋轉(zhuǎn)運動 ,這時 ,滑塊在不擺動桿的導(dǎo)槽里推擺動桿繞軸承的旋轉(zhuǎn)中心 (在圓外旋輪線上 )作扇形 擺動 ,刀桿和鏜刀也跟著作相應(yīng)的擺動 ,使得鏜刀的法線與汽缸型線的法線 ,在整個加工過程中始終重合 ,即始終處于公法線上 .這樣就能使鏜刀 6 所加工出來的型面為氣缸理論型面的等距離型面 . 這種工裝夾具雖然結(jié)構(gòu)簡單 ,但它的缺點是 :刀具沿汽缸型面的重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 氣缸型面的鏜面加工 18 切削速度不均勻 。刀架是懸臂的 。而且受變化較大的慣性力的作用 。加工一定數(shù)量的工件后 ,內(nèi)外齒輪 滑塊和軸承的磨損 ,都會較大地影響加工精度 .因此 ,只可應(yīng)用在粗加工中 . 多刀加工氣缸型面 圖 33 三刀鏜削氣缸型面的原理及傳動簡圖 （ a）基本原理圖 （ b）傳動簡圖 為提高工效 ,一般采用多刀加工汽缸型面的方法 .圖 3— 3(a)為三刀鏜削汽缸型面的基本原理圖 .圖中 I 為內(nèi) 外齒輪的嚙合點 ,R 為創(chuàng)成點 ,其軌跡為汽缸的理論型線 .IP 聯(lián)線是汽缸型線的法線 .刀具的刀刃面在此法線上 ,刀尖至 P 點的距離等于平移距 a,則刀尖在缸體上 的軌跡就是理論型線的等距離曲線 .從圖中可以看出 ,三刀鏜削法在理論上可參照圖 15— 2 所示工夾具的方法 ,在轉(zhuǎn)子三個頂角出都安裝刀具 ,同時切削加工汽缸型面 .但在實際這種加工方法 ,不宜采用內(nèi)外齒輪嚙合的結(jié)構(gòu) ,而需改用另一種行星齒輪傳動結(jié)構(gòu)來實現(xiàn) ,一免主軸剛性過差及齒輪和軸承受力過大 . 圖 33(b)為三鏜削機結(jié)構(gòu)簡圖 .圖中 Z1 為固定齒輪 ,行星齒輪 Z2 和 Z2`是同軸且繞偏心軸的臂 H 上的軸線 O1 轉(zhuǎn)動 ,齒輪 Z2 與固定齒輪Z1 嚙合 ,齒輪 Z3`與齒輪 Z3 嚙合 ,齒輪 Z3 相當于轉(zhuǎn)子 ,它擾偏心軸頸轉(zhuǎn)動 ,其偏心距為 e..只要將四個 齒輪的齒數(shù)選擇為 ： 139。223zzzz =23 Z 則也能達到內(nèi)外齒輪的齒數(shù)比為 3:2 同樣運動效果 . 因轉(zhuǎn)子與偏心軸的轉(zhuǎn)速比為 1/3,故圖 15— 3(b)的行星機構(gòu)齒輪Z3(相當于轉(zhuǎn)子 )與偏心軸的轉(zhuǎn)速比要求為 1/得 : 重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 氣缸型面的鏜面加工 19 whw whw??13 = 3221ZZZZ 因 w1=0, 即 whwhw??3 = 32 39。21ZZZZ 得 whw3 = 32 39。211 ZZ ZZ? 現(xiàn)要求 whw3 =1/3,故必須使 3239。21ZZZZ =2/3. 三刀桿用雙列滾動軸承與齒輪 Z3 上三個孔聯(lián)接 ,Z3中心 Or至刀桿的中心 P 的距離為創(chuàng)成半徑 Z3 旋轉(zhuǎn)時 ,刀桿中心P 的軌跡即為汽缸的理論型線 .驅(qū)動主軸第二個偏心裝置 ,偏心距 OI為 2e,與第一個偏心方向互成 180 度 ,即 OrI=3e,這個偏心裝置的法線桿穿過刀桿的孔中 ,使 刀桿上刀具的前角平面在旋轉(zhuǎn)運動時 ,始終保持在旋輪線的發(fā)線上 , 在刀桿的前端安裝一個夾刀器 ,并可調(diào)整刀具 ,使其刀尖至刀桿擺動中心 (即 P 點處 )保持 a 的距離 ,刀具修磨后 ,必重新調(diào)整 . GZ2— 900 型轉(zhuǎn)子機汽缸型面加工所用專機是按照三刀切削原理而設(shè)計制造的 ,機床的外形如圖 2— 4 所示 .該專機經(jīng)多年使用證明性能良好 ,加工精度和粗糙度可達到圖紙要求 ,效率較高 ,適于批量生產(chǎn) . 圖 34 三刀鏜削專機的外形圖重慶科技學(xué)院本科生畢業(yè)論文 用創(chuàng)成法磨削氣缸型面 20 4 用創(chuàng)成 法 磨削汽缸型面 為了使發(fā)動機具有良好的性能和耐久性 ,除了結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇合理外 ,保證一定的加工精度也是一個重要方面 .對轉(zhuǎn)子機來說 ,汽缸面的精度和粗糙度要求都很嚴格 ,因此 ,汽缸型面在鏜削加工后 ,必須進行磨削 ,以保證型面滿足精度和粗糙度要求 .（磨削加工的主要特點：磨削精度高、磨削加工范圍廣泛、砂輪具有一定 的自銳性 ） 。 用外切齒輪機構(gòu)創(chuàng)成 法 應(yīng)用外切齒輪機構(gòu)的創(chuàng)成原理如圖 31 所示 .圖中小齒輪 O1 和 O3 與大齒輪 O2 之半徑比為 1:2,創(chuàng)成半徑 R=O2O1,距離小齒輪中心 O1 為 e 的點P,齒輪嚙合點 M 的連接線 ,正是外外旋輪先的法線 .在 PM 線的延長線上設(shè)置一滑塊 G,并與固連在齒輪 3 上長度為 O3G=5e 的曲柄相連接 .那么在齒輪傳動中 ,外旋輪線上 P 點的法線將始終位于 PM 線上 .在加工過程中 ,可