斯特林发动机小汽车的设计与制作毕业论文.docx

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1、斯特林发动机小汽车的设计与 制作毕业论文高职部毕业设计作 者：学 号：专 业：班 级：题 目：组合零件的设计与加工斯特林发动机小汽车的设计与制作指导者：高级实习指导教师2016年06月摘要数控技术及数控机床在当今制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家 基础工业现代化中的战略性作用数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的 产业结构、以及生产方式带来了革命性的变化。在数控加工中，从零件的设计图纸 到零件成品合格，不仅要考虑到数控程序的编写，还要考虑到诸如零件加工的工艺 路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择等一系列因素的影响，在开始编程 前，必须要对零件图纸和技术要求进行详细的分析，

2、以最终确定哪些是零件的技术 关键，哪些是数控加工的难点，以及编程的难易程度。运用Pro/E软件和AutoCAD 软件进行模型的设计，完成模型的零件图和装配图的绘制。并根据相应的图纸在车 工和钳工车间进行模型零件的实体加工和装配。关键词：设计；加工；使用说明摘要m1绪论01.1作品简介01.2斯特林发动机特点11.3斯特林发动机优缺点12汽车传动系统设计32.1汽车底盘设计32.1.1主要设计思路32.2传动飞轮机架的设计32.2.1主要设计思路32.3小汽车模型所需要的标准件42.3.1汽车车轮主要设计思路42.3.2热燃缸和配气缸主要设计思路52.3.3螺栓和螺母标准件63斯特林小汽车零件的

3、实体加工83.1汽车底盘的加工83.2飞轮加工83.3曲柄连杆加工104小汽车的使用说明.114.1安全注意事项114.2安装使用方法11结论12参考文献13致谢141绪论数控技术，即采用电脑程序控制机器的方法，按工作人员事先编好的程序对机 械零件进行加工的过程。它的应用范围广泛，如制造业、信息行业医疗设备行业、 军事设备以及其他的轻工业。数控技术的重要性，它是国民经济各部门的重要技术 支撑，是高薪技术产业化的重要技术支撑，是加强和实现国防现代化的重要技术支 撑。数控机床是一种机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量的零件、结构较 复杂、精度要求较高的零件。设计中除了用到数控机床，还要运用到A

4、utoCAD，它用 于二维绘图、详细绘图、设计文档和基本三维设计，成为广为流行的绘图工具。它 的基本功能是平面绘图、编辑绘图、三维绘图。它的特点是具有完善的图形绘制功 能，具有强大的图形编辑功能，可以进行多种图形格式的转换，具有较强的数据交 换能力，支持多种硬件设备，支持多种操作平台，具有通用性、易用性，适用于各 类用户。将数控技术与绘图技术相结合，设计出一台经济环保实用的小车。11作品简介图1-1斯特林小汽车系统分解1底盘；2车轮；3油箱；4油管；5曲柄;6一螺杆；7一带轮；8连杆；9一飞轮；10一支持架；11V带；12一支持杆；13一螺母； 14垫片；15活塞杆；16活塞；17保持架；18

5、配气缸；19一热燃缸；20车轴;21油箱盖；22配气管；23螺旋副；24密封圈我们通过对斯特林发动机研究和认识加上已学的机械知识，在老师的帮助下完 成了自己设计的第一辆小汽车。我们的小汽车采用斯特林发动机为动力，再加上废 弃车胎。我们的设计理念是在不影响小车性能的情况下，尽量减轻小车的质量，选 用较轻的零件以使小车走的更远，同时尽量选用便宜，容易买到的零件，节约生产 成本。设计图如1-1所示。1.2斯特林发动机特点斯特林发动机，又称热气机，是一种外燃机，即依靠外部热源对密封在机器中 的气体工质加热，使其不断热胀冷缩，进行闭式循环，推动活塞做功。1.3斯特林发动机优缺点1优点（1）适用于各种能源

6、无论是液态的、气态的还是固态的。（2）噪音小。热气机在运行时，由于燃料的燃烧是连续的，因此避免了类似内燃 机的做功和间歇燃烧过程，从而实现了低噪音的优势（3）不受气压影响。这是由于斯特林闭循环中工质与大气隔绝产生的。是的它非 常适合于高海拔地区使用。2缺点（1）对材料要求高。斯特林发动机的加热器和膨胀腔需要长时间保持较高的温度， 这对材料提出了较高的要求。（2）热量损失大。因为长时间保持高温，这使得很多热量通过直接传递和热辐射 的形式损失了。（3）体积大。这是由减少热损失的一系列措施导致的，要隔绝，比功率小。（4）反应慢。由于热源来自外部，传热需要时间，因此发动机需要经过一段时间 才能使气缸的

7、温度发生变化。2汽车传动系统设计2.1汽车底盘设计2.1.1主要设计思路1.设计分析（1）部件作用:如图2-1所示底盘的作用是支撑、安装汽车发动机及其各部件总成。（2）材料选择：铝作为汽车的底盘，因为铁过重会加重汽车的整体质量从而影响车 速。从经济实用型出发也是最好的选择。（3）具备加工的条件：可以用电钻打孔并且可以利用台虎钳据等。（4）注意事项：加工时注意安全，打孔时设计好间距。图2-1斯特林小汽车底盘2.2传动飞轮机架的设计2.2.1主要设计思路1.设计分析（1）部件作用：如图2-2支架是用来支撑、固定组成零部件的一个框架。（2）材料选择：选用45号钢（3）具备加工的条件：可以利用电钻孔、

8、锯、数控机床编程来加工（4）注意事项：首先需要准备好所需图纸准备好加工所需的机床、刀具、工装及量 具等有疑问的话与老师核对后再进行加工。图2-2机架2.3小汽车模型所需要的标准件2.3.1汽车车轮主要设计思路1. 设计分析（1）部件作用：如图2-3所示小汽车车轮是支撑整车的重量，缓冲有路面传来的振 动和冲击，具有一定的耐磨性和抗冲击能力确保可以行使一定里程。（2）材料选择：计划利用废弃轮胎，并且根据轮胎的大小设计整体尺寸。（3）具备加工的条件：无需加工。（4）注意事项：轮胎的磨损、更换以及日常检查。图2-3小汽车车轮2.3.2热燃缸和配气缸主要设计思路1.设计分析（1）部件作用：如图2-4所示

9、热燃缸是燃料连续燃烧，通过加热器传给工作介质如 氢气，工作介质不直接参与燃烧，也不更换。（2）材料选择：玻璃针管、木条。（3）具备加工的条件：需要电钻。（4）注意事项：用小电钻在圆柱木条钻出小孔，将玻璃针筒以热溶胶固定在木条上, 并用橡皮筋加以固定。同样将试管固定在木条上。然后以塑胶软管连接。可以稍作 测试。加热试管前段，拉动活塞，看看针筒是否会前后伸缩移动。如没有，则应该 检查是否出现漏气现象。图2-5配气缸2.3.3螺栓和螺母标准件1.加工分析（1）部件作用：如图2-6所示螺栓它属于机械零件，配用螺母的圆柱形带螺纹的紧 固件，由头部和螺杆（带有外螺纹的圆柱体），两部分组成的一类紧固件，需与

10、螺母 配合，用于紧固连接两个带有通孔的零件，它在本次设计中的作用是用于固定连接 保持架和底盘。（2）材料选择：计划从市场购买钢料材质的螺栓螺母。(3) 具备加工的条件：因为是购买所得，所以只要大小合适就行。(4) 注意事项:螺母与零件贴合表面要平整光滑。a螺栓b螺母图2-6螺栓和螺母标准件2.4准备材料两个玻璃针管作为活塞;圆柱木条一支；橡皮筋两根；热熔胶若干；废弃轮胎四个铝板一块;螺栓螺母各两个；器皿一个；酒精若干3斯特林小汽车零件的实体加工3.1汽车底盘的加工3.1.1底盘的材料选用1885X100X1.5（inm）铝合板加工。因为铝材料比较轻，硬度低、便与加工 以及价格便宜。3.1.2钳

11、工锯削加工根据零件图尺寸，采用高度尺划线，画出需要锯割的位置，以上下表面作为定 位基准装夹在台虎钳上，手持钢锯加工出合格的零件并检测。3.1.3台钻钻孔根据图纸要求，采用高度尺划线，把零件两侧面作为定位基准放在平板上，画 出需要钻孔的位置，然后装夹在台钻的工作台上钻出合格的尺寸并检测。3.2飞轮加工1. 飞轮的材料采用硬铝合金。因为硬铝合金强度和耐热性好。2. 加工方式采用数控车床加工。因为数控机床加工精度高，加工质量稳定可靠。3. 加工程序O0001；N1；（粗车）G00 G40 G97 G99 M03 S800 T0101 F0.1；（外圆刀）Z2.；X57.；G71 U2. R0.5；G

12、71 P10 Q20 U0.2；N10 G00 X0.；G01 Z0.；X50.5 C0.5；Z-7.；N20 X57.；G00 X150.；Z150.；M05；M00；N2；（精车）G00 G40 G97 G99 M03 S1200 T0101 F0.05 ；（外圆刀）Z2.；X57.；G70 P10 Q20；G00 X150.；Z150.；M05；M00；N3；（切断）G00 G40 G97 G99 M03 S500 T0202 F0.05 ；（切断刀）Z-10.；X57.；G94 X0.；G00 X150.；Z150.；M30；3.3曲柄连杆加工1. 选用的材料0.5mm的铝合金。因为铝

13、合金与其他的金属材料比密度小、耐腐蚀性好、易加工。2. 加工方式根据图纸的尺寸，用铅笔、钢尺、圆规画出形状，并用剪刀剪出零件的尺寸。3. 连杆特点连杆是发动机的主要传动件之一，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置的要求 精度都很高，而连杆的刚性比较差，容易发生变形，因此在安排工艺过程时，就需 要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用， 并修正加工后的变形，就能达到零件的技术要求。4小汽车的使用说明4.1安全注意事项气体交换室（试管）的密闭性要高，尽量不要有漏气现象;移气活塞的铜棒管接 合处，要尽量滑顺，但又不能有大量漏气现象;挑选铜管与铜棒时，公差要配合好； 连接曲

14、柄的冰棒棍要尽量平行推动，不要有分向力量减低推动；润滑油不要太黏稠; 点燃时注意安全，防止发生火灾。4.2安装使用方法安装时首先用螺栓螺母将飞轮、轮胎、将保持架与底座固定；然后用薄铝片将 飞轮与保持架固定连接，在使用时小器皿装有足够的燃料如酒精汽油等；当点燃酒 精灯，燃烧一定时间玻璃针管发热小车即可跑动。结 论本次设计的是采用斯特林发动机为动力的小汽车。在制作斯特林小车的过程中，遇到了一些问题：首先在车轮选择时，一开始打 算自己制作，发现自己设计的不是很合适，所以我们从废弃玩具车上拆下来的车轮。 然后在设计中，需要有个夹子来固定玻璃针筒，因为对这个夹子要求比较高，又要 能固定，毕竟难找，所以玻

15、璃针筒的固定也成了一个难解决的问题。一般的晾衣服 的夹子没有那么大的口径，夹不住玻璃针筒。最后我们还是决定用薄铝片根据针筒 的大小制作一个。最后在轴与杆之间的固定也有一定的难度。虽然没有直接影响到 小车的性能，可是在小车前进的过程中，若不解决此问题，会影响其继续前行。最 后终于想出了一个简单又方便有效的办法，那就是在轴上缠上玻璃胶或套上较粗的 笔芯来解决这个问题，小车能达到性能还是不错的，虽然在固定安装方面做得不是 特别出色，行进的过程中有些晃动，但是小车能前行，能够达到设计要求。根据利用autoCAD绘图软件设计出整体爆炸图各个零件的三维图、工程图以及 学过的普车，数控机床来加工零件。制作出

16、实体以及完成毕业论文，在指导老师和 同学的帮助下完成了本次的毕业设计，我从中不仅仅学会了动手动脑的能力、团队 合作、更加学会了社交，为以后步入社会打下良好的基础。这段时间中我发现对专业知识的认识还不够，很多关于制造和工艺的知识有待 我们提高，更多的是需要我们自己去观察、实践、学习。不具备这项能力就难以胜 任未来的挑战，随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用会有很多领域是我们从没 接触过的，只有敢于去尝试、只有敢于废物利用、虚心请进同学才能有所进步。参考文献1 陈立德.机械设计基础.北京:高等教育出版社.2000.2 郭聚东，龚建成.机械设计课程设计.武汉:华中科技大学出版社，2015.3 徐宏海

17、数控加工工艺北京中央广播大学出版社2008.4 黄丽芬数控车床编程与操作GSK980-TD北京中国劳动社会保障出版社2007.5 龚桂义.机械设计课程社指导书.北京:高等教育出版社,1990.6 卢颂峰.机械零件课程设计手册.北京:中央广播电视大学出版社,1986.7 张超英数控编程技术北京中央广播电视大学出版社，2008.8 毕艳，刘春.机械原理.北京:机高等教育出版社,2006.9 孙兰凤机械制图北京中央广播电视大学出版社，2006.10 张晓旭.AutoCAD设计教程.北京:清华大学出版社,1994.11 林清安Pore/ENGINEER钣金件设计.北京:北京大学出版社,2002.致 谢

18、在本次设计的过程中遇到个别难题，比如用Pro/E绘制爆炸图是一个难点，这 方面掌握的不是很好，试验了好多次都无法画出。最后经过多次分析，检验，还与 杨胜同学请教，终于找出了问题的所在，最后才成功的画出了爆炸图。这次的毕业设计，是一次能够综合我三年来所学专业知识的运用和考察。我采 取的是有效综合运用课本知识，再加上实际生产所用到的一些设计理念与方法，认 真的严格要求自己，从借阅参考资料到整个设计过程中，李老师都给予了指导，不 仅使我学会书本中的知识，更学会了如何设计，同时也懂得了在毕业设计中如何把 握设计重点。最后，感谢指导老师李之慧老师给予在做毕业设计中的帮助，指出图 纸的错误以及论文的不足点，使毕业设计最终能够顺利的完成。最后感谢杨胜同学给予帮助！同时，还要感谢一下一起完成毕业设计小组的唐 路同学，合作完成了设计以及加工，使我解决了毕业设计中的困难和疑惑，最终能 够顺利完成毕业设计。