Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11455/2141
標題: 爪式轉子引擎之機構分析
Study of the Mechanism on the Claw Rotary Engine
作者: 沈詩奇
Shan, Shr-Chi
關鍵字: Wankel Rotary Engine;轉子引擎;Claw Engine;CAD;爪式引擎;電腦輔助工程
出版社: 機械工程學系所
引用: 【1】 Bibel, G.D., and Handschuh, R, “Meshing of a Spiral Bevel Gear Set with 3-D Finite Element Analysis,” 1997, Gear Technology, Vol.14,pp.44-47. 【2】 Mohana, R., Rama, C., and Muthuveerappan, G., “Finite Element Modeling and Stress Analysis of Helical Gear Teeth,” 1993, Computer and Structures, Vol. 49, No.6, pp.1095-1109. 【3】 Chin-Hsiu Li, “Piston Thermal Deformation and Friction Considerations,” 1982, SAE paper 820086. 【4】 Chin-Hsiu Li, “Thermal and Mechanical Behavior of an L-4 Engine,” 1988, SAE paper 881149. 【5】 Joseph E. Shigley, and Charles R. Mischke, “Mechanical Engineering Design,” 2001, Mc Graw Hill, Chap. 14, pp.898-942. 【6】 H. S. Carslaw, and J. C. Jaeger, “Conduction of Heat in Solids,” 1986, pp.188-213. 【7】 A.F. Mills, “Heat Transfer,” 1999, Prentice Hall, Upper Saddle River, second edition. 【8】 Gunter, E. J., The influence of internal friction on the stability of high speed rotors”, Journal of Engineering for Industry, Trans. ASME, Series B, 89 (4), Nov., 683-688, 1967. 【9】 ANSYS, Inc. ANSYS Structural and Thermal Analysis Guide Release 11.0. 【10】 張政翔,“以ANSYS分析雙圓弧螺旋齒輪接觸應力及齒形修型研究”,2005年七月,正修科技大學碩士論文。 【11】 榮必彰,“歪斜齒輪組接觸分析之研究”,2003年七月,國立中山大學碩士論文。 【12】 黃惟邦,“雙螺桿壓縮機振動之分析與探討”,2004年六月,國立中正大學碩士論文。 【13】 吳琮欽,“乾氏真空幫浦轉子線形理論分析”,1996年,國立中正大學碩士論文 【14】 謝秋帆,“真空泵浦轉子幾何之設計方法”,2001年,國立中正大學碩士論文。 【15】 蔣磊龍,“撓性轉子齒輪系統之動態分析”,2000年,私立元智大學碩士論文。 【16】 李進修,王漢英,“汽機車設計與分析技術”,2005年9月,國立清華大學出版社,69--115頁。 【17】 黃靖雄,“現代汽車引擎”,1996年4月,全華科技圖書股份有限公司,605--614頁。 【18】 廖偉志,“台灣地區第一屆ADAMS論文集”,1999年,虎門科技股份公司。 【19】 傅增棣,“電腦輔助工程設計-ADAMS基礎應用手冊”,2003年,高立圖書有限公司。 【20】 鍾添東、鍾宜達,“爪式轉子引擎基本性能之計算”,2001年,使用手冊。 【21】 鍾添東、陳彥宏、林錦德、李學禮、范維國、周代翔,“爪式轉子引擎設計”,2007年,國立台灣大學產學合作案計劃報告。 【22】 盧昭暉、郭正雄、邱顯俊、黃政傑、莊育賢,“爪式轉子引擎性能分析”,2008年,國立中興大學產學合作案計劃期中報告。
摘要: 
爪式轉子引擎為新式設計的引擎,係以齒輪連接雙軸嚙合轉動,經由在轉軸上的兩對爪形轉子彼此間有共軛曲面的配合,形成具有體積變化的燃燒室,並經由不同的時機設定完成整個熱循環。爪式引擎繼承了迴轉式引擎的主要精神,藉由幾何外形的改變,由原先的三角錐形轉子變成爪子形狀的外觀,進而發展出獨自一套的爪式循環過程提供動力輸出,由於循環過程在爪式轉子引擎分成三層,每個轉子有三個爪,故進氣、壓縮、儲存、燃燒、膨脹與排氣過程在該引擎內不同位置同時循環進行,成為該引擎的特色。
爪式轉子引擎運轉時的傳動誤差與熱循環及冷卻系統效應產生的熱膨脹,可能讓旋轉中的爪子與汽缸壁發生磨擦損耗,造成洩漏或是結構受損,或是齒輪對、爪子對無法順利的嚙合,然而爪式轉子幾何形狀複雜,且在運轉中是一個熱傳、機構與結構藕合的現象,因此不容易由理論上的計算得知。故本論文利用電腦輔助工程( CAE )技術分析爪式轉子引擎的設計,探討幾何參數如何訂定才能避免掉爪式轉子引擎運轉時可能產生的問題,希望此新式引擎設計能成為可行的產品。

The claw rotary engine is a new design where a pair of gears is used to connect two shafts in mesh in order to operate. Two pairs of claw rotors with conjugate surface are fixed on shafts to form combustion chamber and compression chamber with volume variation during rotational motion. A buffer chamber is inserted in these two chambers. The engine thermal cycle is completed by different timing control. The claw engine inherits the main spirit of Wankel rotary engine, but the triangle rotor of Wankel engine is changed to a pair of three-claw-rotors with conjugate surface to form a unique power system. This power system allows induction, compression, buffing, combustion, expansion, and exhaust processes operated in three different chambers simultaneously, which is the distinctive characteristic of this engine.
The transmittal error, thermal expansion resulted from thermal cycle and effect of cooling system may produce problems such as leakage or structural damage due to frictional wear between claws and chamber surface, or bad meshing between gear pair or rotor pair. These problems are difficult to be analyzed simple by theoretical calculation because this is a heat transfer, mechanism, and structure coupling together phenomenon. Also the geometric profile of claw is very complicated. In this thesis, the CAE technique is used to analyze the design of claw rotary engine. The geometrical parameter are then decided to avoid problems happened during operation. Hope this new design can be a practical product.
URI: http://hdl.handle.net/11455/2141
其他識別: U0005-2508200820372600
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