新概念球形發(fā)動機的機構(gòu)設(shè)計與分析.pdf

1、新概念球形發(fā)動機是一種新型的高功率密度發(fā)動機，突破了傳統(tǒng)活塞式發(fā)動機平面運動的特性，結(jié)合了旋轉(zhuǎn)活塞發(fā)動機和凸輪發(fā)動機的特點，巧妙地利用球面凸輪機構(gòu)傳遞機構(gòu)空間運動的特點，將一對活塞單一平面內(nèi)往復(fù)擺動做功的運動形式轉(zhuǎn)換為另一平面內(nèi)的單一旋轉(zhuǎn)運動，從而輸出功率。功率轉(zhuǎn)換裝置為球面凸輪，轉(zhuǎn)子嵌套在凸輪內(nèi)部，所有零部件集成在球殼內(nèi)，機型緊湊，結(jié)構(gòu)簡單，傳動件少，功率密度大大提升。本文設(shè)計了球形發(fā)動機的具體結(jié)構(gòu)組成，圍繞發(fā)動機轉(zhuǎn)子和活塞的運動學(xué)、

2、凸輪嚙合運動、轉(zhuǎn)子動力學(xué)方面展開研究。
　?。?）結(jié)構(gòu)方案設(shè)計。設(shè)計了發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)組成；選擇了結(jié)構(gòu)形狀鎖合的球面凸輪機構(gòu)，選取了三角函數(shù)運動規(guī)律，提出凸輪輪廓面設(shè)計方法；分析了發(fā)動機的基本工作原理，包括動力分析、自由度分析，選擇了發(fā)動機重要基本參數(shù)。
　　（2）運動學(xué)特性分析。建立了球形發(fā)動機轉(zhuǎn)子和活塞的運動學(xué)模型，計算得到了活塞位移、速度、加速度等基本運動參數(shù)的變化規(guī)律；通過改變活塞擺動幅值、轉(zhuǎn)子幾何參數(shù)分析運動學(xué)參數(shù)

3、的變化情況，進行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計；根據(jù)運動特性分析活塞做功過程、壓縮比計算、氣缸容積變化、氣缸壓力變化等，選擇合適的發(fā)動機主要參數(shù)。
　?。?）球面凸輪機構(gòu)嚙合分析。利用包絡(luò)面理論，通過滾子在空間運動包絡(luò)形成曲面的方法計算出球面凸輪機構(gòu)嚙合運動時的凸輪輪廓曲面方程、接觸線方程、壓力角等，利用Matlab軟件計算繪制了嚙合曲面、壓力角變化曲線，分析參數(shù)對壓力角的影響；分析了凸輪輪廓曲面的曲率和瞬軸面、產(chǎn)形輪等，提出了曲面的一種加工原理。

4、
　?。?）動力學(xué)分析。利用相對運動的原理，結(jié)合動靜法，在已知運動規(guī)律的前提下，在非慣性系中建立了球形發(fā)動機空間運動的動力學(xué)方程，求解了轉(zhuǎn)子在非慣性系中的慣性力和空間運動時產(chǎn)生的科式慣性力，通過轉(zhuǎn)子在空間各軸向受力平衡和力矩平衡方程得到氣缸內(nèi)壓力、接觸面接觸反力等隨發(fā)動機參數(shù)的變化情況，進行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計；初步建立發(fā)動機缸內(nèi)氣體熱力學(xué)模型。
　?。?）動力學(xué)仿真。利用RecurDyn軟件，建立了球形發(fā)動機虛擬樣機模型，進行動力