毕业设计论文三角转子缸体型面加工设计.doc

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1、重庆科技学院毕业设计（论文） 题 目 三角转子缸体型面加工设计 院 （系） 机械与动力工程学院 专业班级 热动普2007-01 学生姓名 学号 指导教师 职称 副教授 评阅教师 职称 2011年 6 月 8 日 学生毕业设计（论文）原创性声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业设计（论文）是在导师徐妙侠的指导下进行的设计（研究）工作及取得的成果，设计（论文）中引用他（她）人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及为获得重庆科技学院的学位或证书而使用其材料。与我一同工作的同志对本设计（研究）所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 毕业设

2、计（论文）作者（签字）： 年 月 日重庆科技学院本科生毕业论文 摘要摘要气缸型面的加工是缸体加工的关键工序，其加工精度直接影响发动机的工作性能和使用寿命。而且其精度和粗糙度要求较严格，它的加工在转子机零件加工中算是最复杂，又是最消耗时的一个工序，且无法在普通机床上加工，因此必须设计制造工装夹具或专用机床才能完成着一工序。本文将介绍转子发动机的工作原理，及气缸型线的创成包括滚动圆与固定圆的内切创成法和滚动圆与固定圆外切创成法，重点分析气缸包络型面的镗削加工；详细阐述了磨削气缸型面的加工方法创成法、靠模法和创成靠模法，并对其相应的加工原理进行了阐述，同时进行了优缺点的分析。绘出相应加工方法的原理结

3、构图，并叙述缸体加工过程。关键词：创成法 创成靠模法 靠模法 气缸型面 缸体加工过程36重庆科技学院本科生毕业论文 ABSTRACTABSTRACTCylinder type the manufacturing is the key process machining, the machining accuracy directly affecting engine working performance and long service life. And its precision and roughness requirements, and its processing is stri

4、ct in rotor machine parts processing is the most complex, is in a process when the most consumption, which cannot be in ordinary machine processing, therefore must design manufacturing tooling/fixture or special machine tool to complete the process. This paper introduces the working principle of rot

5、or engine, and the cylinder profile of gen into includes rolling round and fixed round the diagnosis and cutting inside and outside with fixed round roll round cut gen nanocomposites, emphatically analyses the cylinder envelope type 1ta series processing; Expounded the processing method of grinding

6、cylinder type - gen nanocomposites, modeling method and then modeling method into, and its corresponding processing principle is discussed, and the analysis of the advantages and disadvantages. Draw the corresponding processing method principle chart, and narrative machining process. Keywords: Gen n

7、anocomposites Gen into modeling method Modeling method Cylinder type surface Machining process重庆科技学院本科生毕业论文 绪论目 录摘要IABSTRACTII绪 论31 转子发动机的结构和工作原理42气缸的理论型线72.1气缸型线的创成72.2 滚动圆与固定圆的内切创成法92.3 滚动圆与固定圆外切创成法112.4气缸的实际型线123汽缸型面的镗面加工153.1刀具的几何角度153.2 镗削气缸实际型面的工装夹具163.3 多刀加工气缸型面184 用创成法磨削汽缸型面204.1用外切齿轮机构创成法20

8、4.2用速比与内切齿轮机构相当的机构创成法225 用靠模法磨削气缸型面245.1靠模法磨削的优点245.2 靠模装置的误差255.3 机床系统引起的误差266 创成靠模法模削汽缸型面286.1外切创成法的加工286.2创成靠模法加工原理297 缸体的加工工艺327.1气缸体的结构特点及其材料327.1.1 气缸体的工作条件327.1.2 对材料的要求327.1.3 材料和毛坯327.2 缸体的加工工艺过程32结 论35参考文献36致 谢37绪 论气缸型面的加工是缸体加工的关键工序，其加工精度直接影响发动机的工作性能和使用寿命。由于型线为双弧长短辐圆外旋轮线，属非圆曲线，几何形状特殊，而且精度和

9、粗糙度要求较严格，它的加工在转子机零件假定中算是最复杂，又是最消耗时的一个工序，且无法在普通机床上加工，因此必须设计制造工装夹具或专用机床才能完成着一工序。它现在能被大多数人看好是因为，转子发动机有几个优点，其中最重要的一点是减小了体积和减轻了重量。在运行安静性和平稳性两方面，双转子RE相当于直列六缸往复式发动机。在保证相同的输出功率水平前提下，转子式发动机的设计重量是往复式的三分之二，这个优点对于汽车工程师们有着无比的吸引力。特别是近年来，在防撞性（碰撞安全）、空气动力学、重量分布和空间利用等方面的要求越来越严格的情况下：（1）精简结构；由于转子发动机将空燃混合气燃烧产生的膨胀压力直接转化为

10、三角形转子和偏心轴的转动力，所以不需要设置连杆，进气口和排气口依靠转子本身的运动来打开和关闭；不再需要配气机构，包括正时齿带、凸轮轴、摇臂、气门、气门弹簧等，而这在往复式发动机中是必不可少的一部分。综上所述，转子发动机组成所需要的部件大幅度减少。（2）均匀的扭矩特性；根据研究结果，转子发动机在整个速度范围内有相当均匀的扭矩曲线，即使是在两转子的设计中，运行中的扭矩波动也与直列六缸往复式发动机具有相同的水平，三转子的布置则要小于型八缸往复式发动机。（3）运行更安静，噪音更小；对于往复式发动机，活塞运动本身就是一个振动源，同时气门机构也会产生令人讨厌的机械噪音。转子发动机平稳的转动运动产生的振动相

11、当小，而且没有气门机构，因此能够更平稳和更安静的运行。重庆科技学院本科生毕业论文 转子发动机的结构和工作原理 1 转子发动机的结构和工作原理现代的转子发动机由茧形壳体（一个三角形转子被安置在其中）组成。缸体内部空间总是被分成三个工作室，转子转动这些工作室也在运动。依次在摆线型缸体内的不同位置完成进气、压缩、作功（燃烧）和排气四个过程。 转子和壳体壁之间的空间作为内部燃烧室，通过气体膨胀的压力驱动转子旋转。和普通内燃机一样，转子发动机必须在其工作室中相继形成四个工作过程。如果将三角形的转子放置在圆形壳体的中心部，工作室将不会随着壳体内部转子的旋转而在体积上发生变化。即使空燃混合气在那里点燃，燃烧

12、气体的膨胀压力也仅作用在转子的中部，不会产生旋转。这就是为什么壳体的内侧圆周被设计成旋轮线外形并和安装在偏心轴上的转子组装在一起的原因。因此，每转一圈，工作室的体积变化两次，从而实现内燃机的四个工作过程。 在汪克尔型转子发动机上，转子的顶点随着发动机壳体内圆周的椭圆形壳体而运动，同时保持与围绕在发动机壳体中心的一个偏心轨道上的输出轴齿轮的接触。三角形转子的轨道是用一个相位齿轮机构来规定的。相位齿轮包括安装在转子内侧的一个内齿圈和安装在偏心轴上的一个外齿轮。如果转子齿轮在其内侧有30个齿，轴齿轮将在其外原周上有20个齿，由此得到其齿数比为3:2。由于这一齿数比，转子和轴之间的转速比被限定为1:3

13、。和偏心轴相比，转子有较长的转动周期。转子转动一圈，偏心轴转动三圈。当发动机转速为3000转/分时，转子的速度只有1000转/分。1-1 内燃机四个工作过程与传统往复式发动机的比较 往复式发动机和转子发动机都依靠空燃混合气燃烧产生的膨胀压力以获得转动力。两种发动机的机构差异在于使用膨胀压力的方式。在往复式发动机中，产生在活塞顶部表面的膨胀压力向下推动活塞，机械力被传给连杆，带动曲轴转动。1-2 转子工作原理示意图对于转子发动机，膨胀压力作用在转子的侧面。从而将三角形转子的三个面之一推向偏心轴的中心（见图中力PG）。这一运动在两个分力的力作用下进行。一个是指向输出轴中心（见图中的Pb）的向心力，

14、另一个是使输出轴转动的切线力（Ft）。 壳体的内部空间（或旋轮线室）总是被分成三个工作室。在转子的运动过程中，这三个工作室的容积不停地变动，在摆线形缸体内相继完成进气、压缩、燃烧和排气四个过程。每个过程都是在摆线形缸体中的不同位置进行，这明显区别于往复式发动机。往复式发动机的四个过程都是在一个汽缸内进行的。转子发动机的排气量通常用单位工作室容积和转子的数量来表示。例如，对于型号为13B的双转子发动机，排量为654cc2。 单位工作室容积指工作室最大容积和最小容积之间的差值；而压缩比是最大容积和最小容积的比值。往复式发动机上也使用同样的定义。图 1-3转子发动机工作容积的变如图1-3中所示，转子

15、发动机工作容积的变化，以及与四循环往复式发动机的比较。尽管在这两种发动机中，工作室容积都成波浪形稳定变化，但二者之间存在着明显的不同。首先是每个过程的转动角度：往复式发动机转动180度，而转子发动机转动270度，是往复式发动机的1.5倍。换句话说，在往复式发动机中，曲轴（输出轴）在四个工作过程中转两圈（720度）；而在转子发动机中，偏心轴转三圈（1080度），转子转一圈。这样，转子发动机就能获得较长的过程时间，而且形成较小的扭矩波动，从而使运转平稳流畅。 此外，即使在高速运转中，转子的转速也相当缓慢，从而有更宽松的进气和排气时间，为那些能够获得较高的动力性能的系统的运行提供了便利。重庆科技学院

16、本科生毕业论文 气缸的理论型线2气缸的理论型线转子机气缸的理论型线为双弧长短幅外旋轮线。它的创成方法一般有两种：2.1气缸型线的创成图2-1是气缸型线内切创成原理图。当圆心为Or,半径为r的大圆（相当于内齿轮）沿着圆心为O，半么为k的固定小圆（相当于外齿轮）无滑动地滚动时，在大圆外有一与大圆连在一起的点P（相当于转子的某一顶角）也一起滚动，这样，P点的运动轨迹就是气缸理论型线。图 2-1 汽缸理论型线创成原理图2-1中，O和Or连线的长度称为偏心距（即偏心轴的偏心距），以e表示。Or至P点的距离称为双弧圆外旋轮线的创成半径，以R表示。当设在大圆上的一点A和小圆上的一点B在起始位置时，两圆相切于

17、B点，这时A点与B点重合，大圆的半径AOr以及P点位于X轴线上（AOrP成一直线）。大圆沿固定小圆逆时针方向滚过一段圆弧AI后，即为图中所示位置，此时两圆相切于I点，主轴偏心距OOr转过了a角，AOr转过了角。因为两圆作无滑动的滚动，故B 。这就表明，大圆的公转速度为其自转速度的3倍，即偏心轴与转子的速比为3：1。由于大圆是沿固定圆滚动，因此除了它本身绕其圆心Or 自转外，还绕固定圆心O公转，所以创成半径上的P点，对于固定圆来说，实际上并不是绕圆心Or旋转的，而是绕两个圆的切点（即图2-1上I点）旋转。由于该切点本身的位置在变化，因此I点只是P点的瞬时旋转中心，IP则称为P点的瞬时旋转半径，也

18、是外旋轮线在P点上的法线。创成半径R与瞬时旋转半径IP所成的角Q称为外旋轮线在P点的摆动角，这个角度的大小是随着P点的位置变化而改变。 由图2-1可知，随着偏心轴转角a的变化，P点轨迹的坐标为 由上方程得出气缸的理论型线下图所示 图2-2气缸的理论型线图2-3气缸实际型线b. 气缸的实际型线上述气缸理论型线是P点的运动轨迹，若把P点作为转子的一个顶角，则转子在气缸中运动时，它的三个顶角在理论上就能保持与气缸中运动时，它的三个顶角在理论上就能保持与气缸型线接触。但是，由于制造有误差，还有零件爱热变形等原因，主轴承和偏心轴承以及相位齿轮均需有间隙，转子顶角需具有径向密封片。因此在实际结构中，是以转

19、子的顶角P点为中心，以a为半径所形成的小圆弧作为径向密封片的顶端，与气缸弄而保持接触的，这时要相应将气缸理论型线向外扩张，扩张的距离也为a（称平移距）。即气缸的实际型线是以气缸理论型线上的点为圆心，以a为半径所形成各小圆珠笔外包络线。如图C所示。当转子在气缸内转动时，摆动角Q是变化的，采用平移距为a的气缸型面与以a为圆珠笔弧半径的径向密封片相配，接触线在密封片圆珠笔弧面上来回摆动，这样可减少磨损和改善密封性，同时径向密封片在槽内也不致于产生径向运动。根据图2-1和图2-3，气缸的实际型线方程为 （1） （2）式中 平移距（m）摆动角（rad）气缸实际型线与理论型线之间的关系如下：1 两条曲线在

20、各点法线方向的距离均为a，所以把气缸实际型号线称为理论型线的等距曲线或平移曲线。2 两者在长、短轴方向上的长度相差2a,因此实际型线的长轴长度为2(R+e+a),短轴长度为2(R-e+a);3 确定理论型线以及由此而形成的转子理论型线（内包络线），只要从R、K、e三个参数中选项定任意两个即可；面对实际型线来说，则需要选定K、e、a三个参数才能确定。2.2 滚动圆与固定圆的内切创成法图1-1示出气缸型线内切创成原理图。当圆心为or，半径为r 的大圆（相当与内齿轮）沿着圆心为o ，半径为k的固定小圆（相当与外齿轮）无滑动滚动时，在大圆外有一与大圆连在一起的点p（相当于转子的某一顶角）也一起滚动，这

21、样，p点的运动轨迹就是气缸理论型线。图1-1中，O和Or连线的长度称为偏心距（即偏心轴的偏心距），以e表示。Or至P点的距离称为双弧圆外旋轮线的创成半径，以R表示。设在大圆上的一点A和小圆上的一点在起始位置时，两圆相切于B点，这时A点与B点重合，大圆的半径AOr以点位于x轴线上（AOrP成一直线）。当大圆沿固定小圆逆时针方向滚过一段圆弧AI后，即为图中所示位置，此时两圆相切于I点，主轴偏心距OOr转过了角。因为两圆作无滑动的滚动，故AI=BI即 r=k = 而 =+=+所以 =3 这就表明，大圆的公转速度为其自转速度的3倍，即偏心轴与转子的速比为3：1。由于大圆是沿固定圆滚动，因此除了它本身绕

22、其圆心Or自转外，还绕固定圆心O公转，所以创成半径上的P点，对于固定圆来说，实际上并不是绕圆心O r旋转的，而是绕两个圆的切点（即图上I点）旋转。由于该切点本身的位置在变化，因此I点只是P点的瞬时旋转中心，IP则称为P点的瞬时旋转半径，也是外旋轮线在P点上的法线。创成半径R与瞬时旋转半径IP所成的角 称为外旋轮线在P点的摆动角，这个角度的大小是随着P点的位置变化而改变。由图2-1可知，随着偏心轴转角的变化，P点轨迹的坐标为：x=ecos+Rcos/3 （m）（2-1）y=esin +Rsin/3 （m）式中e偏心距 （m）； R创成半径（m）式1-2 即为气缸理论型线方程，气缸的理论型线如图1

23、-2所示图2-2 气缸的理论型线当=0时 x=R-e， y=R-e此时P点在x轴上，P与气缸中心的距离最大。2（R+e）为型线长轴长度。同样，当=2/3 x=0， y=R-e此时P点在y轴上，P与气缸中心的距离最小。2（R-e）为型线短轴长度。故这种气缸型线也称为双弧长短幅外旋轮线。型线方程可表示为x/e=cos+R/ecos/3（2-1）y/e=sin+R/esin/3令R/e=K，称为型线的形状参数。从式（2-1）可知，只要K值相等，所得的型线是完全相似的。2.3 滚动圆与固定圆外切创成法 图2-3 气缸理论型线创成原理图2-3所示是半径为r的圆（r）沿着与它外切半径为k的固定圆（k）滚动

24、的情况。当rk，与圆（r）一起滚动的某一点P 所形成的运动轨迹也是外旋轮线。在图2-3中OOr=k+r=R 取k/r=2， OrP=e 设在起始位置时，两圆相切于B点，即圆（r）上的点A与圆（k）上的B 重合，AOrP在x轴上。动圆（r）以逆时针方向沿固定圆（k）纯滚过一段圆弧AI后，到达图中所示位置。此时两圆切于I点，连心线Oor转过角，而AOrP 转过角。故 = BI即 k=r=k/r=2而 =+=2所以 =1/3由此得出气缸理论型线方程x=ecos+Rcos/3（2-2）y=esin+Rsin/3图2-4 气缸理论型线的两种创成方法比较a 内切法 b 外切法比较式（2-2）和式（2-1）

25、，可见P点的坐标变化规律是完全相同的。因此，由这两式画出的型线也是完全相同的，如图1-4所示。对这两种创成方法，内切法是以转子发动机的实际结构为基础的气缸型线创成法，与目前转子机的相位齿轮机构一致；外切法的齿轮机构则不同于实际转子机的结构，但在加工和检验气缸型线时有实用意义。2.4气缸的实际型线上述气缸理论型线是P点的运动轨迹，若把P点作为转子的一个顶角，则转子在气缸中运动时，它的三个顶角在理论上就能保持与气缸型线接触。但是，由于制造有误差，还有零件受热变形等原因，主轴承和偏心轴承以及相位齿轮均需有间隙，转子顶角需具有颈项密封片。因此在实际结构中，是以转子的顶角P点为中心，以为半径所形成的小圆

26、弧作为颈向密封片的顶端，与气缸型面保持接触的，这时要相应将气缸理论型线相外扩张，扩张的距离也为（称平移距）。即气缸的实际型线是以气缸理论型线上的点为圆心，以为半径所形成各小圆的外包络线。 图 2-5 气缸实际型线如图2-5所示。当转子在气缸内转动时，摆动角是变化的，采用平移距为的气缸型面与以为圆弧半径的颈向密封片相配，接触线在密封片圆弧面上来回摆动，这样可减少磨损和改善密封性，同时径向密封片在槽内也不致产生径向运动。根据图2-1和图2-5，气缸的实际型线方程为 x=ecos+Rcos/3+cos（/3+） （m）（2-3） y=esin+Rsin/3+sin（/3+） （m）式中 平移距（m）

27、 摆动角（rad）若将式（2-3）中的角消去，则可得到只含一个变数是气缸实际型线方程。从图2-1的 OrPI中，令f=IP可得 （3e）2=R2+f2-2Rfcos f=由此得 cos= （2-4）因 sin=，以式（2-4）代入整理得 sin= （2-5）又因 cos（+）=coscos-sinsin sin（+）=sincos+cossin以式（2-4）和式（2-5）代入并整理得 cos（+）= （2-6） sin（+）= （2-7）将式（2-6）和式（2-7）代入（2-3）得x=ecos+Rcos2/3+ （m）y=esin+Rsin/3+ （m）的气缸实际型线与理论型线之间的关系：1、

28、两条曲线在各点法线方向的距离均为，所以把气缸实际型线称为理论型线的等距曲线或平移曲线，但两者在几何上。1.两者在长、短轴方向上的长度相差2，因此实际型线的长轴长度为2（R+e+），短轴长度为2（R-e+）；2.确定气缸理论型线以及由此而形成的转子理论型线（内包络线），只要从R、K、e三个参数中选定任意两个即可；而对实际型线来说，则需要选定K、e、三个参数才能确定。重庆科技学院本科生毕业论文 气缸型面的镗面加工3汽缸型面的镗面加工汽缸型面的加工是缸体加工的关键工序，其加工精度直接影响发动机工作性能和使用寿命。由于型线为双弧长短辐圆外旋轮线，属非圆曲线，几何形状特殊，而且精度和粗糙度要求较严格，它

29、的加工在转子机零件假定中算是最复杂，又是最消耗时的一个工序，且无法在普通机床上加工，因此必须设计制造工装夹具或专用机床才能完成着一工序。3.1刀具的几何角度目前，多数是按型线的创成原理设计工装夹具或专用机床来行镗削加工的。这种加工方法实际上与转子机的工作情况相类似，只要在转子顶角处装上一把或三把刀具，并用外力驱动偏心轴旋转，刀刃就可切削加工出汽缸型面。但应用此法时，刀具不宜刚性安装在转子顶角处。因为刀具刚性安装，则刀具的刃面与气缸型线各处发线不重合（仅在型线的长轴和短轴处才重合一致）。这样刀具与型线所形成的前角和后角总是变化的， 图 3-1 气缸理论型面加工示意图如图3-1所示。这种角度变化使

30、切削条件变坏，同时所加工出的气缸型线只是理论型线，误差较大且达不到要求。那么对于铸件来说刀具角度怎么选择，铸铁其力学性能特点是抗压强度远高于抗拉强度（约为35倍）。故采用正前角切削更有利于减少切屑变形及切削力。但切削铸铁时切削力最高温度和切削力集中在刃区，楔角0小时会削弱切削刃的强度和散热能力，一般宜采用较小值的正前角、平前面不开负倒棱，用油石仔细 成轻型钝圆刃或锋刃。当加工条件恶劣，余量不均冲击较大时也可以采用负倒棱，但负倒棱宽度b1宜取小值，否则由于切削与前面接触长度很断，致使宽的倒棱角实际成了负前角切削。一般取b10.5f；01=-50100 。有些先进刀具采用大前角（0=250300）

31、，同时配以负倒棱 以使切削刃口强度不致削弱。这种大前角刀具以较高的速度进行切削可生成类似带状切削，切削与前面的接触长度增加。下表列出了切削铸铁的刀具几何参数，具体选用时根据工件材料的硬度，以及机床，刀具、夹具、工件系统的情况进行修正，特别是国外的一些数据仅供参考。 单刃刀具（车、镗）的几何角度工件材料高速钢硬质合金铸铁种类硬度（HBS）s000焊接的可转位的s00s00灰铸铁球墨铸铁100-200501005050006070-50-50-50可锻铸铁200-30050805050006070-50-50-50紧密石墨铸铁白口铁300-40050505050-50-5070-50-50-503

32、.2 镗削气缸实际型面的工装夹具为了保持刀具有固定的切削角度，以便得到最有利的切削条件，必须是刀具在切削是，应相对与到架有一个摆动动作，以使刀具的刀刃面始终与汽缸型线个处的法线相重合。为此，可采用如图所示的工装夹具。图3-2（a）是传动机构简图，刀具装在刀杆上，并选定刀杆摆动中心p至内齿轮中心o的距离为p,刀具的刀尖至刀杆摆动中心p的距离为平移距a.在偏心轴端附设法线控制机构,它由曲柄8 滑块9 摆动杆7等组成.滑块与曲柄的转动中心线设在内 外齿轮瞬时啮合点I位置处,滑块在摆动杆上滑动摆动杆的另一端与刀杆固紧.当偏心轴转动是,使刀架产生公转与自转,刀杆也随之摆动和转动.刀刃平面的摆动中心P 在

33、圆外旋轮线上,且摆动杆中心线通过内 外齿轮啮合点I的下方,因此,它能使刀具的刀面保持在气缸型线各处的法线上.其摆动的角度是与摆动角a相同,因而刀具的切削角度不发生变化.由于刀刃摆动中心P的运动轨迹为圆外旋轮线,故能加工出汽缸的实际型线(平移距曲线)图 3-2 镗销气缸实际型面的工装夹具（a）传动机构简图 （b）具体结构图图2-2（b）为其具体结构图.它可装在车床,立铣床或钻床上进行气缸型面的加工,偏心轴1与机床主轴连接,当主轴转动时,动力通过偏心轴颈带动倒架4转动,装有搪刀6的刀杆5也随之转动.固定在刀架体上的内齿轮3和固定在壳体11上的外齿轮2的齿数比为3:2.在具体结构中的法线控制机构,由

34、摆动杆7 滑块9和圆盘(曲柄)8组成的.圆盘8紧固在偏心轴10,这个销的中心与偏心轴颈中心的距离为3e,它与内外齿轮的啮合点位于一根垂线上.在销上套有滑块9并装在摆动杆的导槽里,而摆动杆用螺钉紧固在刀杆5上.刀具6用调节螺钉12来进刀,并用压紧螺钉13来压紧.当圆盘8随同偏心轴颈一起转动时,圆盘上的销和滑块也作同样的旋转运动,这时,滑块在不摆动杆的导槽里推摆动杆绕轴承的旋转中心(在圆外旋轮线上)作扇形摆动,刀杆和镗刀也跟着作相应的摆动,使得镗刀的法线与汽缸型线的法线,在整个加工过程中始终重合,即始终处于公法线上.这样就能使镗刀6所加工出来的型面为气缸理论型面的等距离型面.这种工装夹具虽然结构简

35、单,但它的缺点是:刀具沿汽缸型面的切削速度不均匀;刀架是悬臂的;而且受变化较大的惯性力的作用;加工一定数量的工件后,内外齿轮 滑块和轴承的磨损,都会较大地影响加工精度.因此,只可应用在粗加工中.3.3 多刀加工气缸型面图3-3 三刀镗削气缸型面的原理及传动简图（a）基本原理图 （b）传动简图为提高工效,一般采用多刀加工汽缸型面的方法.图33(a)为三刀镗削汽缸型面的基本原理图.图中I为内 外齿轮的啮合点,R为创成点,其轨迹为汽缸的理论型线.IP联线是汽缸型线的法线.刀具的刀刃面在此法线上,刀尖至P点的距离等于平移距a,则刀尖在缸体上的轨迹就是理论型线的等距离曲线.从图中可以看出,三刀镗削法在理

36、论上可参照图152所示工夹具的方法,在转子三个顶角出都安装刀具,同时切削加工汽缸型面.但在实际这种加工方法,不宜采用内外齿轮啮合的结构,而需改用另一种行星齿轮传动结构来实现,一免主轴刚性过差及齿轮和轴承受力过大.图3-3(b)为三镗削机结构简图.图中Z1为固定齿轮,行星齿轮Z2 和Z2是同轴且绕偏心轴的臂H上的轴线O1转动,齿轮Z2与固定齿轮Z1啮合,齿轮Z3与齿轮Z3啮合,齿轮Z3相当于转子,它扰偏心轴颈转动,其偏心距为e.只要将四个齿轮的齿数选择为：=Z则也能达到内外齿轮的齿数比为3:2同样运动效果.因转子与偏心轴的转速比为1/3,故图153(b)的行星机构齿轮Z3(相当于转子)与偏心轴的

37、转速比要求为1/3.根据周转转系的原理得:=因w1=0,即=得 =现要求=1/3,故必须使=2/3.三刀杆用双列滚动轴承与齿轮Z3上三个孔联接,Z3中心Or至刀杆的中心P的距离为创成半径R.当偏心轴带动齿轮Z3旋转时,刀杆中心P的轨迹即为汽缸的理论型线.驱动主轴第二个偏心装置,偏心距OI为2e,与第一个偏心方向互成180度,即OrI=3e,这个偏心装置的法线杆穿过刀杆的孔中,使刀杆上刀具的前角平面在旋转运动时,始终保持在旋轮线的发线上,在刀杆的前端安装一个夹刀器,并可调整刀具,使其刀尖至刀杆摆动中心(即P点处)保持a的距离,刀具修磨后,必重新调整.GZ2900型转子机汽缸型面加工所用专机是按照

38、三刀切削原理而设计制造的,机床的外形如图24所示 .该专机经多年使用证明性能良好,加工精度和粗糙度可达到图纸要求,效率较高,适于批量生产. 图3-4 三刀镗削专机的外形图重庆科技学院本科生毕业论文 用创成法磨削气缸型面4 用创成法磨削汽缸型面为了使发动机具有良好的性能和耐久性,除了结构设计和材料选择合理外,保证一定的加工精度也是一个重要方面.对转子机来说,汽缸面的精度和粗糙度要求都很严格,因此,汽缸型面在镗削加工后,必须进行磨削,以保证型面满足精度和粗糙度要求.（磨削加工的主要特点：磨削精度高、磨削加工范围广泛、砂轮具有一定的自锐性 ）。4.1用外切齿轮机构创成法应用外切齿轮机构的创成原理如图

39、3-1所示.图中小齿轮O1和O3与大齿轮O2之半径比为1:2,创成半径R=O2O1,距离小齿轮中心O1为e的点P,齿轮啮合点M的连接线,正是外外旋轮先的法线.在PM线的延长线上设置一滑块G,并与固连在齿轮3上长度为O3G=5e的曲柄相连接.那么在齿轮传动中,外旋轮线上P点的法线将始终位于PM线上.在加工过程中,可令PM 线固定不动,齿轮O1绕P点转动,缸体与齿轮O2一起转动,并将砂轮中心设置在直线PM上,就保证了汽缸外旋轮线上的任意一点与砂轮接触时,接触点的公法线始终在法线PMG上,这样就可以准确地磨削出外旋轮线或它的等距离曲线,若将砂轮沿PM向P的方向移动,产生径向进刀,就可磨削到图纸要求的

40、尺寸. 图4-1 外切齿轮机构创成原理图 图4-2 磨削气缸型面工装的传动机构示意图图4-2为磨削汽缸面工装的传动机构示意图.动力由蜗杆 蜗轮带动偏心轴转动,固定在该轴上的主动齿轮1与中间齿轮2 从动齿轮3啮合,三齿轮的中心在同一直线上,并安装在同一箱体内.由于偏心轴的转动,于是偏心轴颈带动齿轮箱运动,主动齿轮带动中间齿轮,中间轴以及工作台一起转动,待加工的缸体安装在工作他台上也 随之转动.其从动齿轮3通过曲柄带动滑块G,沿其固定槽(即PM线)作往复运动.由于滑槽的作用,通过曲柄 从动轴和从动齿轮及中间齿轮,可控制汽缸型线的法线始终与滑槽中心线重合一致.如果将砂轮中心线调整到滑槽的中心线上,就

41、可以保证砂轮中心线总是位于公法线状态进行磨削加工.由于汽缸型线属非圆曲线,曲率半径不断变化,同时进行内圆磨削和外圆磨削,因此在磨削汽缸型面时必须选择合适的砂轮直径,以免产生干涉,使型线失真.砂轮的最大直径应符合下式要求: d 2(e)式中 d-砂轮直径; e-偏心距; K-形状参数; a-平移距同时行星内圆磨削时，工件固定不转，砂轮除了绕其自身轴线高速旋转实现主运动外，同时还绕被磨内孔的轴线作公转运动，以完成圆周进给运动。纵向往复运动由砂轮或工件完成。周期地改变砂轮与被磨内孔轴线间的偏心距，即增大砂轮公转运动的旋转半径，可实现横向进给运动。这种磨削方式适用于磨削大型或形状不对称，不便于旋转的工

42、件。在图中4-2所示的加工工装中，工件（缸体）随工作台既转动又摆动，而主轴是固定的，所以在机床主轴上可以装砂轮或可装铣刀，也可以装镗刀，就是说，应用这种工装能够进行汽缸型面的磨削、铣削或镗削加工这种加工方法的优点是可以比较准确地加工出汽缸型面但缺点是切削速度比较大，滑块和滑槽等处的磨损都会影响汽缸面加工的精度和粗糙度，并影响汽缸型线相对于定位销的相位4.2用速比与内切齿轮机构相当的机构创成法用速比与内切齿轮机构相当的机构创成法是根据内切创成原理，把产生摆动角的曲柄机构移到工作台上面，并用二对蜗杆蜗轮传动代替内切齿轮机构，如图4-3和图4-4所示图4-3创成原理传动示意图图4-4 传动结构图图4-3中，转子和内齿轮固定不动，点是转子顶角点，是内外齿轮瞬时啮合点，联线即为汽缸型线上点的法线但实际上，是另一种法线控制机构使这样的杆件沿原来法线运动砂轮轴线是装在法线杆件上砂轮主轴由轴上方的驱动马达带动，并有法线杆件（摆臂）使其在水平面摆动进给时，砂轮轴线可在法线赶件上移动由于原来的内切齿轮机构的刚性较差，故须用图4-4所示的传动结构代替，并应使缸体的转速w01/2w，w为偏心轴的转速，以使其运动与原齿轮机构的运动相同其原理由如下：因在原理齿轮机构中,内齿轮固定不变,既Wr0.又因原来齿轮机构(周转轮系)的速比关系为