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1、.word格式, 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，以最终确定
2、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, 专业.专注 .目 录摘 要II1 绪论11.1 作品简介11.2 斯特林发动机特点21.3 斯特林发动机优缺点22 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
3、标准件63 斯特林小汽车零件的实体加工83.1 汽车底盘的加工83.2 飞轮加工83.3曲柄连杆加工94 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14, 专业.专注 .word格式,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
4、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；11V带；12支持杆；13螺母；14垫片
5、；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
6、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
7、过一段时间才能使气缸的温度发生变化。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
8、加工的条件：可以利用电钻孔、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
9、）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。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
10、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。（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, 专业.专注 .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188.51001.5(mm)铝合板加工。因为铝材料比
11、较轻，硬度低、便与加工以及价格便宜。3.1.2钳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.
12、；X57.；G71 U2. R0.5；G71 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
13、用的材料0.5mm的铝合金。因为铝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
14、，公差要配合好；连接曲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
