機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計實例分析-展示頁
2025-02-24 05:14本頁面
【正文】 、燃爆和排氣 4個動作以達到目的。 排氣：內(nèi)腔容積由大變小，擠壓廢氣由排氣口排出。 壓縮：內(nèi)腔由大變小，混合氣體被壓縮。旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機簡圖 新型內(nèi)燃機的開發(fā)實例 旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機在運轉(zhuǎn)時同樣也有吸氣、壓縮、燃爆 (做功 )和排氣4個動作。類比往復式蒸汽機到蒸汽輪機的發(fā)展，許多人都在探索旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃發(fā)動機的建造。這種凸輪式無曲軸發(fā)動機已用于船舶、重型機械、建筑機械等行業(yè)。 這種無曲軸式活塞發(fā)動機若將圓柱凸輪安裝在發(fā)動機的中心部位，可在其周圍設置多個氣缸，制成多缸發(fā)動機。活塞往復兩次，凸輪旋轉(zhuǎn)360176。 2. 無曲軸式活塞發(fā)動機 無曲軸式活塞發(fā)動機采用機構替代的方法，以凸輪機構代替發(fā)動機中原有的曲柄滑塊機構，取消原有的關鍵件曲軸，使零件數(shù)量減少，結構簡單，成本降低。 (3) 曲軸回轉(zhuǎn)兩圈才有一次動力輸出，效率低。 (2) 活塞往復運動造成曲柄連桿機構較大的往復慣性力，此慣性力隨轉(zhuǎn)速的平方增長，使軸承上的慣性載荷增大，系統(tǒng)由于慣性力不平衡而產(chǎn)生強烈振動。 活塞式發(fā)動機工作時具有吸氣、壓縮、做功 (燃爆 )、排氣 4個沖程，做功沖程輸出轉(zhuǎn)矩，對外做功 活塞 1連桿 2氣缸 3曲軸 4進氣閥 5排氣閥 6 這種往復式活塞發(fā)動機存在以下明顯的缺點。第 10章 機械系統(tǒng)創(chuàng)新設計實例分析 新型內(nèi)燃機的開發(fā)實例 圓柱凸輪數(shù)控銑削裝置的創(chuàng)新設計實例 全自動送筷機創(chuàng)新設計實例 小型鋼軌砂帶成形打磨機設計實例 新型內(nèi)燃機的開發(fā)實例 本實例就新型內(nèi)燃機開發(fā)中的一些創(chuàng)新技法 (運用類比、組合、替代等創(chuàng)新技法 )進行簡單分析。 1. 往復式內(nèi)燃機的技術矛盾 目前，應用最廣泛的往復式內(nèi)燃機由氣缸、活塞、連桿、曲軸等主要機件和其他輔助設備組成。 (1) 工作機構及氣閥控制機構組成復雜，零件多；曲軸等零件結構復雜，工藝性差。往復運動限制了輸出軸轉(zhuǎn)速的提高。 上述問題引起了人們改變現(xiàn)狀的愿望，社會的需求促進產(chǎn)品的改造和創(chuàng)新，多年來，在原有發(fā)動機的基礎上不斷開發(fā)了一些新型發(fā)動機。 單缸無曲軸式活塞發(fā)動機 新型內(nèi)燃機的開發(fā)實例 一般圓柱凸輪機構是將凸輪的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)閺膭訔U的往復運動，而此處利用反動作，即當活塞往復運動時，通過連桿端部的滑塊在凸輪槽中滑動而推動凸輪轉(zhuǎn)動，經(jīng)輸出軸輸出轉(zhuǎn)矩。系統(tǒng)中沒有飛輪，控制回轉(zhuǎn)運動平穩(wěn)。通過改變圓柱凸輪的凸輪輪廓形狀可以改變輸出軸的轉(zhuǎn)速，達到減速增矩的目的。 新型內(nèi)燃機的開發(fā)實例 3. 旋轉(zhuǎn)式內(nèi)燃發(fā)動機 在改進往復式發(fā)動機的過程中，人們發(fā)現(xiàn)如果能直接將燃料的動力轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動必將是更合理的途徑。 1)旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機的工作原理 汪克爾所設計的旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機簡圖如圖所示，它由橢圓形的缸體 三角形轉(zhuǎn)子2(轉(zhuǎn)子的孔上有內(nèi)齒輪 )、外齒輪 吸氣口排氣口 5和火花塞 6等組成。吸氣： AB弧所對的內(nèi)腔容積由小變大，產(chǎn)生負壓效應，由吸氣口將燃料與空氣的混合氣體吸入腔內(nèi) 。 燃爆：高壓狀態(tài)下，火花塞點火使混合氣體燃爆并迅速膨脹，產(chǎn)生強大的壓力驅(qū)動轉(zhuǎn)子，并帶動曲軸輸出運動和轉(zhuǎn)矩，對外做功。 新型內(nèi)燃機的開發(fā)實例 2) 旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機的設計特點 (1) 功能設計。旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機抓住容積變化這個主要特征，以三角形轉(zhuǎn)子在橢圓形氣缸中偏心回轉(zhuǎn)的方法達到功能要求。轉(zhuǎn)子各表面還兼有開閉進排氣閥門的功能，設計可謂巧妙。偏心的三角形轉(zhuǎn)子如何將運動和動力輸出？在旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機中采用了內(nèi)嚙合行星齒輪機構，如圖所示 。 根據(jù)三角形轉(zhuǎn)子的結構可知，曲軸每轉(zhuǎn)一周即產(chǎn)生一個動力沖程，相對四沖程往復式發(fā)動機，曲軸每轉(zhuǎn)兩周才產(chǎn)生一個動力沖程，可知旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機的功率容量比是四沖程往復式發(fā)動機的兩倍。旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機結構簡單，只有三角形轉(zhuǎn)子和輸出軸兩個運動構件。零件數(shù)量比往復式發(fā)動機少 40% ，體積減少 50%，重量下降 1/2～ 2/3。 隨著生產(chǎn)科學技術的發(fā)展，必然會出現(xiàn)更多新型的內(nèi)燃機和動力機械。而在開發(fā)設計過程中敢于突破，善于運用類比、組合、替代等創(chuàng)新技法，認真進行科學分析，將會使人們得到更多創(chuàng)新的、進步的、高級的產(chǎn)品。 1. 設計目的 圓柱凸輪作為一種機械傳動控制部件，具有結構緊湊、工作可靠等突出優(yōu)點，但其加工制作比較困難。為此，負責機械加工的東北大學機械廠提出要研制
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