形狀記憶合金熱機(jī)的研究.pdf

1、形狀記憶合金熱機(jī)是為了滿足當(dāng)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(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡單,易控制,輸出位移大,無噪聲等優(yōu)點(diǎn)。熱機(jī)是利用余熱來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的,所以設(shè)計(jì)出高效的熱循環(huán)系統(tǒng)是關(guān)鍵。形狀記憶合金熱機(jī)主要包括3部分:熱循環(huán)系統(tǒng)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)和主軸。SMA彈簧為了保持最初的形態(tài)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿件運(yùn)動(dòng),進(jìn)而驅(qū)動(dòng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng),最終實(shí)現(xiàn)軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)SMA的特性建立了驅(qū)動(dòng)器的本構(gòu)模型,最后通過驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)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(jī)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,同時(shí)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(diǎn),最終引出了本文的研究內(nèi)容。
　　第二章,SMA彈簧驅(qū)動(dòng)器的具體設(shè)計(jì),闡述了SMA彈簧驅(qū)動(dòng)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(yīng)力、應(yīng)變、溫度之間的關(guān)系式。然后根據(jù)普通彈簧的設(shè)計(jì)公式,設(shè)計(jì)出

3、了SMA彈簧。最后對(duì)設(shè)計(jì)好的SMA彈簧進(jìn)行強(qiáng)度校核,保證它的可靠性。
　　第三章,對(duì)形狀記憶合金熱機(jī)做了整體結(jié)構(gòu)的研究,根據(jù)運(yùn)動(dòng)需求,完成了從傳動(dòng)類零件,到支撐類零件,再到連接類零件的設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)整個(gè)熱機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)做了運(yùn)動(dòng)分析,并且用ADAMS軟件仿真出了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)曲線。
　　第四章,詳細(xì)闡述了熱機(jī)的工作原理,根據(jù)SMA彈簧的驅(qū)動(dòng)特性建立了熱循環(huán)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。而且利用MATLAB仿真出了位移和溫度,驅(qū)動(dòng)力和溫

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