1、 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，以最终确
2、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I 目 录 摘 要 . II 1 绪论 . 1 1.1 作品简介 . 1 1.2 斯特林发动机特点 . 2 1.3 斯特林发动机优缺点 . 2 2 汽车传动系统设计 . 3 2.1 汽车底盘设计 . 3 2.1.1 主要设计思路 . 3 2.2 传动飞轮机架的设计 . 3 2.2.1 主要设计思路 . 3 2.3 小汽车模型所需要的标准件
3、 . 4 2.3.1 汽车车轮主要设计思路 . 4 2.3.2 热燃缸和配气缸主要设计思路 . 5 2.3.3 螺栓和螺母标准件 . 6 3 斯特林小汽车零件的实体加工 . 8 3.1 汽车底盘的加工 . 8 3.2 飞轮加工 . 8 3.3 曲柄连杆加工 . 10 4 小汽车的使用说明 .11 4.1 安全注意事项 .11 4.2 安装使用方法 .11 结 论 . 12 参考文献 . 13 致 谢 . 14 天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业设计 1 1 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
4、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 AutoCAD，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
5、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。 1.1 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 螺杆； 7 带轮； 8 连杆； 9 飞轮； 10 支持 架； 11 V 带； 12 支持杆； 13 螺母； 14 垫片； 15 活塞杆； 16 活塞； 17 保持架； 18 配气缸； 19 热燃缸； 20 车轴； 21 油箱盖； 22 配气管； 23 螺旋副； 24 密封圈 天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业设计 2 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
6、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
7、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温度发生变化。 天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业设计 3 2 汽车传动系统设计 2.1 汽车底盘设计
8、 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
9、以利用电钻孔、锯、数控机床编程来加工 天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业设计 4 （ 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
10、常检查。 天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业设计 5 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。 天津职业
11、技术师范大学 2013 级专科生毕业设计 6 图 2-4 热燃缸 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。 天津职业技术师范大学 2013 级专科生毕业设计 7 （ 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
