Расчет привода и поршневого двигателя автомобиля
Проектирование машин, механизмов и их узлов. Принципиальная схема привода. Двигатель внутреннего сгорания. Кинематический и динамический анализ кривошипно-шатунного механизма. Силовой расчет трансмиссии. Прочностный расчет узлов и деталей двигателя.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.12.2013 |
| Размер файла | 1,2 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
Высшего профессионального образования
"Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики"
Старорусский филиал
Кафедра "Сервиса и менеджмента"
Курсовая работа
по дисциплине "Основы функционирования системы сервис"
Тема "Расчет привода и поршневого двигателя автомобиля "
Исполнитель:
студент специальности 100100
очной формы обучения, группы 31
Николаева Анастасия Константиновна
Руководитель работы: Светлова Г.А.
г. Старая Русса
2013 г.
Содержание
- Введение
- 1. Приводы автомобиля
- 2. Двигатель внутреннего сгорания
- 3. Обозначения
- 4. Исходные данные (л=0,25)
- 5. Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма
- 6. Динамический анализ кривошипно-шатунного механизма
- 7. Силовой расчет трансмиссии автомобиля
- 8. Прочностный расчет узлов и деталей двигателя
- Список литературы
- Приложение
Введение
Курсовая работа является важным этапом подготовки студентов к решению задач применительно к практике по обработке исходной информации и по обучению оформления технической и нормативной документации в соответствии с ГОСТ и ЕСКД.
Качество выполнения курсовой работы характеризует уровень усвоения дисциплины "Основы функционирования систем сервиса", что позволяет оценить готовность студента к самостоятельной работе по выполнению дипломного проекта и к практической деятельности на производстве как будущего специалиста по сервису (Специализация 23.07.12).
Проектирование машин, механизмов и их узлов заключается в конструктивной разработке общего расположения и выборе формы отдельных деталей. Основными требованиями, предъявляемыми к объектам проектирования, принимают: прочность, долговечность, экономическую целесообразность и безопасность в обслуживании. Причём требование экономической целесообразности, определяемое стоимостью затрат как на проектирование так и на изготовление и эксплуатацию, ставится на одно из первых мест.
Качество выполнения курсовой работы характеризует уровень усвоения дисциплины "Основы функционирования систем сервиса", что позволяет оценить готовность студента к самостоятельной работе по выполнению дипломного проекта и к практической деятельности на производстве как будущего специалиста по сервису.
1. Приводы автомобиля
Простейшая принципиальная схема привода автомобиля (рис.1) (приложение 1) включает в себя карбюраторный или дизельный многоцилиндровый четырехтактный двигатель с кривошипно-шатунным механизмом тронкового типа 1, маховик 2, фрикционную муфту сцепления 3, коробку перемены передач 4, главную передачу 5 заднего моста автомобиля, дифференциал 6 и полуоси 7.
Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала.
В головке блока размещены впускные и выпускные клапаны.
Маховик 2 во время рабочего хода поршня накапливает запас энергии, за счет которой осуществляется нерабочий ход и повышается равномерность вращения коленчатого вала.
Фрикционная муфта сцепления 3 обеспечивает присоединение или отсоединение трансмиссии (коробки перемены передач) и двигателя внутреннего сгорания.
Коробка перемены передач 4 (КПП) - двухступенчатая и двухскоростная.
Главная передача 5 - коническая, соединена шестернями дифференциала с полуосями заднего моста.
2. Двигатель внутреннего сгорания
Поршневые двигатели внутреннего сгорания являются тепловыми двигателями, у которых химическая энергия топлива преобразуется в механическую работу непосредственно в самом двигателе.
привод двигатель автомобиль деталь
Преобразование химической энергии в тепловую и тепловой - в энергию движения поршня (механическую) происходит практически одновременно, непосредственно в цилиндре двигателя.
В результате сгорания рабочей смеси в цилиндрах двигателя образуются газообразные продукты с высоким давлением и температурой.
Под влиянием давления поршень совершает поступательное движение, которое с помощью шатуна и кривошипа преобразуется во вращение коленчатого вала.
Четырехтактными называют двигатели, у которых один рабочий цикл совершается за четыре хода (такта) поршня, соответствующих двум оборотам коленчатого вала. Схема работы четырехтактного двигателя без наддува представлена на рис. 2. приложение 2.
Первый такт - впуск или всасывание горючей смеси - соответствует движению поршня вниз от В.М.Т. до Н.М.Т. За счет движения поршня создается разрежение (около 0,05 - 0,1 н/см2) и горючая смесь через открытый клапан "а" засасывается в цилиндр. Для достижения максимального наполнения цилиндра впускной клапан открывается несколько раньше положения поршня в В.М.Т. (точка 1) с определенным углом опережения и закрывается с некоторым углом запаздывания после Н.М.Т. (точка 2).
Второй такт - сжатие - соответствует движению поршня вверх от момента закрытия впускного клапана до момента прихода поршня в В.М.Т. Во время такта сжатия все клапаны находятся в закрытом положении.
Поршень сжимает находящуюся в цилиндре горючую смесь, в точке 3 подается искра в свече для воспламенения горючей смеси.
Третий такт - горение и расширение (рабочий ход) - соответствует движению поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. под давлением сгорающего топлива и расширяющихся продуктов сгорания. (от точки 4 до точки 5).
Четвертый такт - выпуск отработавших газов - осуществляется при ходе поршня вверх от Н.М.Т. к В.М.Т. Этот ход поршня происходит при открытом выпускном клапане "б". Для улучшения процесса выпуска клапан открывается несколько раньше Н.М.Т. (точка 5) и закрывается с некоторым запаздыванием (точка 6).
В дизель, в отличие от карбюраторного двигателя, при движении поршня от В.М.Т. к Н.М.Т. засасывается через впускной клапан атмосферный воздух, на такте сжатия повышается давление и температура, при впрыске через форсунку топливо самовоспламеняется и сгорает, газы расширяясь давят на поршень, совершая рабочий ход, при движении поршня из Н.М.Т. к В.М.Т. через открытый выпускной клапан отработанные газы выталкиваются в атмосферу.
При дальнейшем движении поршня вниз начинается новый рабочий цикл, такты которого повторяются в перечисленной ранее последовательности.
Рабочий цикл четырехтактного двигателя изображается диаграммами в виде замкнутой (рис.3) приложение 3 и развернутой.
Исходные данные для кинематического и динамического (силового) анализа кривошипно-шатунного механизма представлена в таблице 1.
3. Обозначения
К - карбюраторный двигатель;
Д - дизель;
Пд - частота вращения двигателя (ведущего вала), об/мин;
Пп - частота вращения промежуточного вала КПП, об/мин;
Пкпп - частота вращения выходного вала КПП, об/мин;
Пв - частота вращения ведомого вала главной передачи, об/мин;
R - радиус кривошипа, мм;
л - постоянная кривошипно-шатунного механизма;
Р1, Р2, Р3, Р4 - давление газов в цилиндре двигателя, МПа;
Z1 …. Z6 - число зубьев шестерен и колес в коробке перемен передач и в главной передаче;
Рш - сила, направленная по оси шатуна, Н; (см. рис.5)
Рг - сила давления газов на поршень, Н;
Рн - сила, направленная перпендикулярно оси цилиндра, Н;
Рр - радиальная сила, действующая по радиусу кривошипа, Н;
Pт - тангенциальная сила, действующая по касательной к окружности
4. Исходные данные (л=0,25)
Таблица 1.
|
5 |
|||||||||||
|
Пд, об/мин |
1200 |
||||||||||
|
Двигатель |
Д |
||||||||||
|
R, мм |
55 |
||||||||||
|
Д, мм |
88 |
||||||||||
|
Р1, мПа |
2,5 |
||||||||||
|
Р2, мПа |
5,0 |
||||||||||
|
Р3, мПа |
7,5 |
||||||||||
|
Р4, мПа |
10,0 |
||||||||||
|
5 |
|||||||||||
|
Z1 |
12 |
||||||||||
|
Z2 |
36 |
||||||||||
|
Z3 |
20 |
||||||||||
|
Z4 |
60 |
||||||||||
|
Z5 |
24 |
||||||||||
|
Z6 |
48 |
5. Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма
5.1 Выражение для определения перемещения "S" поршня в зависимости от угла поворота кривошипа "б" запишется в виде:
"S" = (R + L) - (R*Cosб + L*Cosв) =
= R (1 - Cosб) + L (1 - Cosв) =
= R (1 - Cosб) + L (1 - 1 - л2 * Sin2б) (1)
Величина R (1 - Cosб) - определяет путь, который прошел бы поршень, если шатун был бы бесконечно длинным,
а величина L (1 - 1 - л2 * Sin2б) - есть поправка на влияние конечной длины шатуна.
Используя формулу Бинома Ньютона выражение для вычисления " S " упрощается
"S" = R (1 - Cosб + (л/2) * Sin2л); (2)
Расчеты внести в табл.2 и построить график зависимости
S = f (б) … (рис.4) приложение 4.
5.2 Скорость поршня изменяется во время "t", т.е.
н = ds / dt = (ds / dб) * (dб / dt), (3)
где dб / dt = щ - угловая частота вращения. (4)
ds / dб = R* d/dб (1 - Cosб + (л/2) * Sin2б) =
= R (Sinб + (л/2) * Sin2б) (5)
н = щ * R (Sinб + (л/2) * Sin 2б). (6)
расчеты внести в табл.2 и построить график зависимости
н = f (б) … (рис.5), Приложение 4.
5.3 Ускорение поршня изменяется во времени t, т.е.
а = dн / dt = (dн / dб) * (dб / dt) = (dн / dб) * щ. (7)
dн / dб = щ * R * d/ dб (Sinб + (л/2) * Sin2б) =
= щ * R * (Cosб + л * Cos2б). (8)
а = щ * (dн / dб) = щ2 * R * (Cosб + л * Cos2б). (9)
Расчеты занести в табл.2 и построить график зависимости
а = f (б) … (рис.6. а), Приложение 5
Таблица 2.
|
Sina |
Sin2a |
(l/2) Sin2a |
Sin2a |
(l/2) Sin2a |
Cosa |
Cos2a |
l * Cos2a |
S, м |
n |
а |
|
|
м/с |
м/с2 |
||||||||||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0,25 |
0 |
0 |
1695 |
|
|
0,5 |
0,25 |
0,0313 |
0,87 |
0,1088 |
0,87 |
0,5 |
0,125 |
8,86875 |
5,2565563 |
1349 |
|
|
0,87 |
0,77 |
0,0963 |
0,87 |
0,1088 |
0,5 |
-0,5 |
-0,125 |
32,7938 |
8,4515063 |
508 |
|
|
1 |
1 |
0,125 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
-0,25 |
61,875 |
8,635 |
-339 |
|
|
0,87 |
0,77 |
0,0963 |
-0,87 |
-0,109 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,125 |
87,7938 |
6,5733938 |
-847 |
|
|
0,5 |
0,25 |
0,0313 |
-0,87 |
-0,109 |
-0,87 |
0,5 |
0,125 |
104,569 |
3,3784438 |
-1010 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
1 |
0,25 |
110 |
0 |
-1017 |
|
|
-0,5 |
0,25 |
0,0313 |
0,87 |
0,1088 |
-0,87 |
0,5 |
0,125 |
104,569 |
-3,378444 |
-1010 |
|
|
-0,87 |
0,77 |
0,0963 |
0,87 |
0,1088 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,125 |
87,7938 |
-6,573394 |
-847 |
|
|
-1 |
1 |
0,125 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
-0,25 |
61,875 |
-8,635 |
-339 |
|
|
-0,87 |
0,77 |
0,0963 |
-0,87 |
-0,109 |
0,5 |
-0,5 |
-0,125 |
32,7938 |
-8,451506 |
508 |
|
|
-0,5 |
0,25 |
0,0313 |
-0,87 |
-0,109 |
0,87 |
0,5 |
0,125 |
8,86875 |
-5,256556 |
1349 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0,25 |
0 |
0 |
1695 |
6. Динамический анализ кривошипно-шатунного механизма
К основным силам, действующим в кривошипно-шатунном механизме, относят: силы давления газов на поршень, силы инерции масс движущихся частей и полезное сопротивление на колесах заднего моста автомобиля. Силами трения в кривошипно-шатунном механизме пренебрегаем из-за их небольшой величины.
Силы давления газа на поршень находятся в прямой зависимости от рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания (см. индикаторные диаграммы (рис.3).) Приложение 3.
Давление газа на поршень изменяется в зависимости от угла поворота кривошипа и для любого положения поршня определяется по индикаторной диаграмме для данного варианта исходных данных и заносится в таблицу 3.
Силы инерции зависят от масс движущихся деталей и числа оборотов двигателя. График зависимости сил инерции от угла поворота кривошипа коленчатого вала представлен на развернутой индикаторной диаграмме (рис.6. б). Приложение 5.
Мгновенная сила от давления газов, действующая на поршень:
Р = Рг * F = Рг * (р*Д2/4); МН; (10)
где Д - диаметр цилиндра, м;
F - площадь поршня, м2;
Рг - давление газов, МПа;
Движущее усилие Рд = Р + Ри равно сумме силы от давления газов на поршень Р и сил инерции движущихся частей Ри.
Рд = РУ*F = р*Д2/4 * РУ; (11)
Сила давления газов на поршень Р (см. рис.5.) разлагается на силу, направленную по оси шатуна Рш, и силу, перпендикулярную оси цилиндра Рн.
Рш = Рд / Cosв.; (12) и Рн = Рд * tgв; (13)
Сила Рш стремится сжать или растянуть шатун, а сила Рн прижимает поршень к стенке цилиндра и направлена в сторону, противоположную вращению двигателя.
Сила Рш может быть перенесена по линии её действия в центр шейки кривошипа и разложена на тангенциальную силу Рт, касательную к окружности, и радиальную силу Рр, действующую по радиусу кривошипа
Рр = Рш*Cos (б + в) = Pд * (Cos (б + в) / Cosв); (14)
Силы Рт и Р'т образуют на коленчатом валу пару сил с плечом R, момент которой приводит во вращение коленчатый вал и называется крутящим моментом двигателя.
Мдв = Рт*R = Рд * (Sin (б + в) / Cosв) * R; (15)
где Рт = Рд * (Sin (б + в) / Cosв); (16)
R - радиус кривошипа в м.
На подшипники коленчатого вала действует сила Р'ш, которая может быть разложена на силу P' = P и Р'н = Рн. (17)
Значение расчетных величин Рд, Рш, Рн, Рр, Рт и Мдв занести в табл.3 и построить зависимости от б. (Приложение 7,8,9).
Таблица 3.
|
б, град. ПКВ |
в |
Cos в |
Рг, Н |
Pи, Н |
P?, н |
tgв |
Cos (б+в) / Cos в |
Sin (б+в) / Cos в |
Рд, н |
Рш, И |
Рн, Н |
Рр, н |
Рт, Н |
Мдв, Н*М |
|
|
0 |
0 |
1 |
0,25 |
-1,4 |
-1,15 |
0 |
1 |
0 |
-6670 |
-6670 |
0 |
-6670 |
0 |
0 |
|
|
30 |
7?11 |
0,99 |
-0,25 |
-1,37 |
-1,62 |
0,13 |
0,8 |
0,61 |
-9396 |
-9491 |
-1221 |
-7517 |
-5732 |
-229 |
|
|
60 |
12?30 |
0,98 |
-0,25 |
-0,9 |
-1,15 |
0,22 |
0,31 |
0,98 |
-6670 |
-6806 |
-1467 |
-2068 |
-6537 |
-261 |
|
|
90 |
14?29 |
0,97 |
-0,25 |
0,4 |
0,15 |
0,26 |
-0,26 |
1 |
870 |
897 |
226 |
-226 |
870 |
35 |
|
|
120 |
12?30 |
0,98 |
-0,25 |
0,9 |
0,65 |
0,22 |
-0,69 |
0,75 |
3770 |
3847 |
829 |
-2601 |
2828 |
113 |
|
|
150 |
7?11 |
0,99 |
-0,25 |
1,2 |
0,95 |
0,13 |
-0,93 |
0,39 |
5510 |
5566 |
716 |
-5124 |
2149 |
86 |
|
|
180 |
0 |
1 |
-0,25 |
1,3 |
1,05 |
0 |
-1 |
0 |
6090 |
6090 |
0 |
-6090 |
0 |
0 |
|
|
210 |
7?11 |
-0,99 |
0 |
1,2 |
1,2 |
-0,1 |
-0,93 |
-0,39 |
6960 |
-7030 |
-905 |
-6473 |
-2714 |
-109 |
|
|
240 |
12?30 |
-0,98 |
0,25 |
0,9 |
1,15 |
-0,2 |
-0,69 |
-0,75 |
6670 |
-6806 |
-1467 |
-4602 |
-5003 |
-200 |
|
|
270 |
14?29 |
-0,97 |
0,75 |
0,4 |
1,15 |
-0,3 |
-0,26 |
-1 |
6670 |
-6876 |
-1734 |
-1734 |
-6670 |
-267 |
|
|
300 |
12?30 |
-0,98 |
1 |
-0,8 |
0,2 |
-0,2 |
0,31 |
-0,98 |
1160 |
-1184 |
-255 |
360 |
-1137 |
-45 |
|
|
330 |
7?11 |
-0,99 |
2 |
-1,8 |
0,2 |
-0,1 |
0,8 |
-0,61 |
1160 |
-1172 |
-151 |
928 |
-708 |
-28 |
|
|
360 |
0 |
-1 |
4,23 |
-2 |
2,23 |
0 |
1 |
0 |
12934 |
-12934 |
0 |
12934 |
0 |
0 |
|
|
390 |
7?11 |
-0,99 |
8,49 |
-1,8 |
6,69 |
-0,1 |
0,8 |
-0,61 |
38802 |
-39194 |
-5044 |
31042 |
-23669 |
-947 |
|
|
420 |
12?30 |
-0,98 |
5,75 |
-0,8 |
4,95 |
-0,2 |
0,31 |
-0,98 |
28710 |
-29296 |
-6316 |
8900 |
-28136 |
-1125 |
|
|
450 |
14?29 |
-0,97 |
3,8 |
0,4 |
4,2 |
-0,3 |
-0,26 |
-1 |
24360 |
-25113 |
-6334 |
-6334 |
-24360 |
-974 |
|
|
480 |
12?30 |
-0,98 |
2,5 |
1 |
3,5 |
-0,2 |
-0,69 |
-0,75 |
20300 |
-20714 |
-4466 |
-14007 |
-15225 |
-609 |
|
|
510 |
7?11 |
-0,99 |
1,74 |
1,2 |
2,94 |
-0,1 |
-0,93 |
-0,39 |
17052 |
-17224 |
-2217 |
-15858 |
-6650 |
-266 |
|
|
540 |
0 |
1 |
0,25 |
1,3 |
1,55 |
0 |
-1 |
0 |
8990 |
8990 |
0 |
-8990 |
0 |
0 |
|
|
570 |
7?11 |
0,99 |
0,25 |
1,2 |
1,45 |
0,13 |
-0,93 |
0,39 |
8410 |
8495 |
1093 |
-7821 |
3280 |
131 |
|
|
600 |
12?30 |
0,98 |
0,25 |
0,9 |
1,15 |
0,22 |
-0,69 |
0,75 |
6670 |
6806 |
1467 |
-4602 |
5003 |
200 |
|
|
630 |
14?29 |
0,97 |
0,25 |
0,4 |
0,65 |
0,26 |
-0,26 |
1 |
3770 |
3887 |
980 |
-980 |
3770 |
151 |
|
|
660 |
12?30 |
0,98 |
0,25 |
-0,9 |
-0,65 |
0,22 |
0,31 |
0,98 |
-3770 |
-3847 |
-829 |
-1169 |
-3695 |
-148 |
|
|
690 |
7?11 |
0,99 |
0,25 |
-1,3 |
-1,05 |
0,13 |
0,8 |
0,61 |
-6090 |
-6152 |
-792 |
-4872 |
-3715 |
-149 |
|
|
720 |
0 |
1 |
0,25 |
-1,4 |
-1,15 |
0 |
1 |
0 |
-6670 |
-6670 |
0 |
-6670 |
0 |
0 |
7. Силовой расчет трансмиссии автомобиля
Трансмиссия автомобиля (рис.1) включает в себя фрикционную муфту сцепления 3, коробку перемены передач 4, главную передачу 5 заднего моста, дифференциал 6 и полуоси 7.
Коробка перемены передач состоит из двух пар шестерен: первая пара с числом зубьев Z1 и Z2, вторая пара с числом зубьев Z3 и Z4.
Шестерня Z2 - подвижная по промежуточному валу и может выходить из зацепления с Z1. Прямая передача может включаться с помощью кулачковой муфты при разъединении шестерен Z1 и Z2.
Передаточное отношение коробки перемены передач вычисляется по выражению:
ip = i1*i2. (18)
Передаточное отношение первой зубчатой пары
i1 = Z2/Z1, (19)
второй зубчатой пары:
i2 = Z4/Z3, т.е. ip = (Z2/Z1) * (Z4/Z3) (20), ip = (36/12) * (60/20) = 9
Передаточное отношение конических шестерен главной передачи:
iк = Z6/Z5 (21)
iк = 48/24 = 2
Общее передаточное отношение iобщ = iр * iк (22)
iобщ = 9*2=18
Частота вращения выходного вала коробки передач
Пвых = Пg / ip; (23)
Пвых = 1200/9=133,33;
Ведомого вала Пведом = Пвых / iк (24)
Пведом = 133,33/2=66,66
Крутящий момент на ведомом валу определяем по формуле:
Мведом=Мдв*iобщ. (25)
Мведом (0) = 0*18=0 Н*М
Мведом (30) = - 229*18=-4122 Н*М
Мведом (60) =-261*18=-4698 Н*М
Мведом (90) =35*18=630 Н*М
Мведом (120) =113*18=2034 Н*М
Мведом (150) =86*18=1548Н*М
Мведом (180) =0*18=0 Н*М
Мведом (210) =-109*18=-1962 Н*М
Мведом (240) =-200*18=-3600 Н*М
Мведом (270) =-267*18=-4806 Н*М
Мведом (300) =45*18= 810Н*М
Мведом (330) =28*18=504 Н*М
Мведом (360) =0*18=0 Н*М
Мведом (390) =-947*18=-17046 Н*М
Мведом (420) =-1125*18=-20250 Н*М
Мведом (450) =-974*18=-17532 Н*М
Мведом (480) =-609*18=-10962 Н*М
Мведом (510) =-266*18=-4788 Н*М
Мведом (540) =0*18=0 Н*М
Мведом (570) =131*18=2358Н*М
Мведом (600) =200*18=3600 Н*М
Мведом (630) =151*18=2718 Н*М
Мведом (660) =-148*18=-2664 Н*М
Мведом (690) =-149*18=-2682 Н*М
Мведом (720) =0*18=0 Н*М
8. Прочностный расчет узлов и деталей двигателя
8.1 Поршень. Поршень рассчитывается на сжатие от силы давления газов Рг по наименьшему сечению, расположенному выше поршневого пальца, на удельное давление тронка, на прочность днища, а поверхность опорных гнезд пальца (бобышек) проверяется на наибольшее удельное давление (рис.7) приложение 6.
Напряжение сжатия определяется из выражения:
усж = Р/Fmin ? [усж] Н/см2, (26)
где
Fmin - наименьшее сечение поршня над пальцем (в большинстве конструкций проходит по канавке последнего кольца), см2.
Fmin=р/4 (Dk2-Dвнут.2) =3,14/4* (802-72,242) =927; мм2
т.к. Р = Ргmax * (р*Д2/4); Н; (27)
P=8.49*106* (3,14*0,0882/4) =51000; H;
то диаметр поршня Д = 4Р/рРг, см, (28)
где Рг - давление газов в цилиндре.
усж =51000/927=55; Н/мм2
Допустимое напряжение для поршней из алюминиевых сплавов [усж] = 50,0 … 70,0 Н/мм2, и для стальных [усж] = 100 Н/мм2.
Вывод: напряжение сжатия меньше допустимого значения. Необходимое условие выполняется.
Расчет тронка поршня на удельное давление и определение длины направляющей части производится по формуле:
Lp = Pн. max / Д*к, (29)
[к] = 2…7 кг/см2.
где Pн. max = (0,07…0,11) P; (30)
Lp =0,09*51000/8,8*7=74
Днище поршня рассчитывается на изгиб. При плоском днище условие прочности (максимально-допустимое напряжение изгиба) имеет вид
уи = P / 4д2 ? [уи], (31)
где д - толщина днища поршня, мм.
д=0,13*88=11,44
уи =51000/4*11,442=97; H/мм2
Допустимое напряжение на изгиб днищ для алюминиевого поршня
[уи] = 70 н/мм2, а для стальных - [уи] = 100 н/мм2.
Вывод: расчетное напряжение на изгиб меньше допустимого, что соответствует условию.
При проектировании пользуются эмпирическими зависимостями, установленными практикой.
Толщина днища алюминиевых поршней д = (0,1 … 0,12) Д и стальных (0,06 … 0,1) Д.
Толщина стенки поршня за кольцами принимается равной (0,05 … 0,07) Д;
Общая длина поршня L = (1,2 … 1,8) S, (32)
L=1,2*110=132; мм
Где S - ход поршня, S = 2R, [мм] (33)
S=2*55=110; мм
Расстояние от нижней кромки поршня до оси пальца
С = (0,7 … 1,2) Д. (34)
С=0,8*88=70,4
Поверхность опорных гнезд пальца (бобышек) проверяется на наибольшее удельное давление.
p= P / dп * lп, н/мм2 (35)
p=51000/35,2*70,4=20,58н/мм2
Где dп - наружный диаметр поршнего пальца, мм, dп / Д = 0,4. (36)
dп =0,4*88=35,2; мм
lп - длина гнезд пальца, мм, lп = 2 dп. (37)
lп =2*35,2=70,4; мм
Допускаемые удельные давления составляют [р] = 20 … 40, н/мм2
Вывод: расчетное удельное давление, меньше допустимого, что соответствует условию.
8.2 Поршневой палец. Поршневой палец проверяется по наибольшему давлению сгорания
Рг. max = Р4 на изгиб и на срез.
Палец рассматривается как балка с равномерно распределенной нагрузкой и концами, лежащими на опорах.
Изгибающий момент относительно опасного сечения I - I:
Ми = P/2 (L/2 - а/4), н*см, (38)
L = Д - dп, (39)
L=88-35,2=52,8
Где L - расстояние между опорами, см,
а - длина подшипников верхней опоры шатуна, см, а = dп
a=35,2
Ми =51000/2 (52,8/2-35,2/4) =448800; н*см.
Напряжение изгиба
уи = Ми / Wи, н/см2; ? [уи], (40)
где Wи - момент сопротивления изгибу
Wи = 0,1 * ( (d4п - d4в) / dп), см3, (41)
Wи=0,1* ( (35,24-17,754) /35,2) =4079; см3
Где dв - внутренний диаметр поршневого пальца, см;
dв = 0,5* dп, (42)
dв=0,5*35,2=17,75; мм
уи=448800/4079=110,03; н/мм2
[уи] = 120 н/мм2 для углеродистой стали.
Вывод: расчетное напряжение меньше допустимого, что соответствует условию.
Срезывающие напряжения пальца
уср = Pг. max / 2F < [уср] (43)
F - поперечное сечение пальца, см2,F = (р/4) * (d2п - d2в) (44)
F= (3,14/4) * (35,22-17,752) =725 см2
уср=51000/2*725=35; н. мм2
[уср] = 50 … 60н/мм2.
Вывод: расчетное сопротивление срезывающие напряжения пальца меньше допустимого, что удовлетворяет условию.
Список литературы
1. Е. Росляков, И. Кравчук, В. Гладкевич, А. Дружинин. "Энергосиловое оборудование систем жизнеобеспечения". Учебник - СПб: Политехника, 2004. - 350 с.: ил.
2. "Многоцелевые гусеничные и колесные машины." Под ред. Акад., докт. техн. наук, проф.Г.И. Гладкова - М: Транспорт, 2001. - 214 с.
3. Скойбеда А.Т. и др. "Детали машин и основы конструирования." Учебник - М:, Высшая школа, 2000. - 584 с.
Приложение
Рис.2. Двигатель внутреннего сгорания (дизель):
а - принципиальная схема двигателя:
1 - нижний картер (поддон); 2 - коленчатый вал; 3 - шатун; 4 - верхний картер; 5 - блок цилиндров; 6 - нагнетатель (наддувочный аг¬регат); 7 - поршень; 8 - впускной клапан; 9 - форсунка; 10 - выпускной клапан; 11 - голов¬ка блока цилиндров; 12 - топливный насос-высокого давления; 13 - подмоторная рама;
б - индикаторная диаграмма Р-V;
в - диаграмма фаз газораспределения:
фо - угол опережения открытия впускного клапана; (ф3 - угол запаздывания закрытия впускного клапана; (фв - угол опережения открытия выпускного клапана; фк - угол запаздывания закрытия выпускного клапана; (фт - угол опе¬режения впрыска топлива; ф0 + Рк - угол перекрытия клапанов;)
Рис. 4. Перемещение поршня.
Рис. 5. Скорость поршня.
Рис.6 (а) Ускорение поршня.
Рис.6. (б). Развернутая индикаторная диаграмма.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Двигатель внутреннего сгорания. Простейшая принципиальная схема привода автомобиля. Кинематический и динамический анализ кривошипно-шатунного механизма. Силовой расчет трансмиссии автомобиля. Прочностной расчет поршня и поршневого пальца двигателя.
курсовая работа [31,6 K], добавлен 06.06.2010Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Силы и моменты, действующие в КШМ. Определение скоростей и ускорений поршня и шатуна, избыточного давления продуктов сгорания. Приведение масс деталей. Уравновешивание двигателя.
курсовая работа [1017,4 K], добавлен 24.03.2015Проведение тягового расчета автомобиля: полной массы, расчетной скорости движения, передаточных чисел трансмиссии и мощности двигателя. Обоснование теплового расчета двигателя: давление и температура. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [619,5 K], добавлен 12.10.2011Тепловой расчет двигателя. Выбор топлива, определение его теплоты сгорания. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя. Расчет сил давления газов и расчет сил инерции.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 01.03.2010Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Основные показатели и размеры цилиндра двигателя. Порядок выполнения расчета для поршневого двигателя. Электрооборудование и система пуска автомобиля. Расчет деталей газораспределительного механизма.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 05.12.2011Особенности конструкции и рабочий процесс автомобильного двигателя внутреннего сгорания. Тепловой, динамический и кинематический расчет двигателя. Построение индикаторных диаграмм, уравновешивание двигателя. Расчет и проектирование деталей и систем.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 08.02.2012Топливо, состав горючей смеси и продуктов сгорания. Параметры окружающей среды. Процесс сжатия, сгорания и расширения. Кинематика и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Четырёхцилиндровый двигатель для легкового автомобиля ЯМЗ-236.
курсовая работа [605,6 K], добавлен 23.08.2012Исходные данные для теплового расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания. Тепловой, динамический расчет и определение размеров двигателя. Порядок выполнения вычислений параметров поршневого двигателя. Описание устройства воздушного фильтра.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.09.2009Определение потребной мощности двигателя внутреннего сгорания. Тепловой расчет данного двигателя, его скоростная характеристика. Описание основных узлов машин. Выбор передаточных чисел силовой передачи. Определение нагрузок на оси и колеса машины.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 28.06.2011Выбор топлива, определение его теплоты сгорания. Определение размеров цилиндра и параметров двигателя, построение индикаторной диаграммы. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Расчет и построение внешней скоростной характеристики двигателя.
курсовая работа [434,0 K], добавлен 27.03.2011Определение параметров проектируемого двигателя аналитическим путем. Проверка степени совершенства действительного цикла. Выбор исходных величин теплового расчета. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Кинематика карбюраторного двигателя.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.08.2011Кинематический и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Определение крутящего момента двигателя и равномерности его хода. Характеристика конструктивного узла. Вычисление параметров клапана, пружины и вала газораспределительного механизма.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 22.05.2012Цикл работы четырехтактного дизельного двигателя по мере происходящих в нем процессов, расчет параметров цикла и построение индикаторной диаграммы. Расчет и построение внешней характеристики двигателя. Проектирование кривошипно-шатунного механизма.
курсовая работа [683,9 K], добавлен 08.01.2010Динамический расчёт двигателя. Кинематика кривошипно-шатунного механизма. Расчёт деталей поршневой группы. Система охлаждения двигателя. Расчет радиатора, жидкостного насоса, вентилятора. Система смазки двигателя, его эксплуатационная надёжность.
курсовая работа [445,6 K], добавлен 27.02.2013Характеристика топлива, определение состава горючей смеси, оценка продуктов сгорания и анализ теплового расчета автомобильного двигателя FIAT PALIO. Описание кинематики и динамический расчет кривошипно-шатунного механизма. Оценка показателей двигателя.
курсовая работа [636,2 K], добавлен 12.10.2011Тепловой расчет двигателя, характерные объёмы цилиндров. Параметры состояния газа перед впускными клапанами. Индикаторные показатели двигателя. Определение масс движущихся частей кривошипно-шатунного механизма. Нагрузочная характеристика двигателя.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.01.2014Выбор параметров к тепловому расчету, расчет процессов наполнения, сжатия, сгорания и расширения. Индикаторные и эффективные показатели работы двигателя, приведение масс кривошипно-шатунного механизма, силы инерции. Расчет деталей двигателя на прочность.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.04.2010Кинематика и динамика ДВС, приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма. Расчет поршня, кольца и пальца бензинового двигателя. Конструкция поршневой головки шатуна бензинового двигателя. Расчет гильзы и шпильки головки блока цилиндров ДВС.
курсовая работа [4,8 M], добавлен 04.02.2016Кинематика и динамика кривошипно-шатунного механизма. Расчет деталей поршневой группы. Система охлаждения бензинового двигателя - расчет радиатора, жидкостного насоса, вентилятора. Расчет агрегатов системы смазки - масляного насоса и масляного радиатора.
курсовая работа [461,5 K], добавлен 04.03.2013Расчет скоростной характеристики, номинальной мощности двигателя. Основные параметры, характеризующие работу дизеля. Процесс впуска, сжатия, сгорания и расширения. Построение индикаторной диаграммы. Тепловой, кинематический, динамический расчет двигателя.
курсовая работа [1012,7 K], добавлен 21.01.2015
