形狀記憶合金熱機的研究.pdf

1、形狀記憶合金熱機是為了滿足當前政府節(jié)能減排的政策,充分利用余熱而研制的一種新型熱機。它具有結(jié)構(gòu)簡單,易控制,輸出位移大,無噪聲等優(yōu)點。熱機是利用余熱來進行驅(qū)動的,所以設計出高效的熱循環(huán)系統(tǒng)是關(guān)鍵。形狀記憶合金熱機主要包括3部分:熱循環(huán)系統(tǒng)、曲柄滑塊機構(gòu)和主軸。SMA彈簧為了保持最初的形態(tài)驅(qū)動驅(qū)動桿件運動,進而驅(qū)動曲柄滑塊機構(gòu)運動,最終實現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)SMA的特性建立了驅(qū)動器的本構(gòu)模型,最后通過驗證性實驗驗證驅(qū)動器的合理性。本文共分

2、為六章,各章的主要內(nèi)容如下:
　　第一章,闡述了本文所研究的背景和意義,綜述形狀記憶合金熱機國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,同時也介紹了形狀記憶合金材料的基本特性以及本課題研究的重難點,最終引出了本文的研究內(nèi)容。
　　第二章,SMA彈簧驅(qū)動器的具體設計,闡述了SMA彈簧驅(qū)動器的工作原理和類型。然后介紹了幾種比較典型的SMA一維本構(gòu)模型,最終通過比較找出了適合本課題的模型,并得出應力、應變、溫度之間的關(guān)系式。然后根據(jù)普通彈簧的設計公式,設計出

3、了SMA彈簧。最后對設計好的SMA彈簧進行強度校核,保證它的可靠性。
　　第三章,對形狀記憶合金熱機做了整體結(jié)構(gòu)的研究,根據(jù)運動需求,完成了從傳動類零件,到支撐類零件,再到連接類零件的設計。同時對整個熱機中的曲柄滑塊機構(gòu)做了運動分析,并且用ADAMS軟件仿真出了曲柄滑塊機構(gòu)的運動曲線。
　　第四章,詳細闡述了熱機的工作原理,根據(jù)SMA彈簧的驅(qū)動特性建立了熱循環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學模型。而且利用MATLAB仿真出了位移和溫度,驅(qū)動力和溫

4、度的曲線圖。用Fluent軟件對給SMA彈簧加熱和冷卻的水進行了熱分析,計算出了出水口混合水的平均溫度,進而得到了給SMA彈簧冷卻的最合適流速。根據(jù)熱力學模型以及功能之間的轉(zhuǎn)換,計算出了熱機的效率。
　　第五章,主要是對熱機驅(qū)動器的實驗研究。闡述了此實驗的實驗原理以及具體組成部分。根據(jù)制定好的實驗方案進行實驗,測出所需的數(shù)據(jù)。與之前仿真出來的結(jié)果進行比較,驗證此驅(qū)動器的合理性。
　　第六章,總結(jié)了本文的研究工作,同時指出了本