Изучение кривошипно-шатунного механизма

Характеристика поршневого двигателя внутреннего сгорания. Кинематический и динамический анализ кривошипно-шатунного механизма. Определение давления газа на поршень. Силовой расчет трансмиссии автомобиля. Прочностной подсчет узлов и деталей мотора.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 25.10.2017
Размер файла 284,3 K

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/

Содержание

Введение

1. Привод автомобиля

2. Двигатель внутреннего сгорания

3. Обозначения

4. Исходные данные (Л = 0,25)

5. Содержание курсовой работы

6. Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма

7. Динамический анализ кривошипно-шатунного механизма

8. Силовой расчет трансмиссии автомобиля

9. Прочностной расчет узлов и деталей двигателя

Список используемой литературы

Введение

Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно-поступательное движение поршней, воспринимающих силу давления газов, во вращательное движение коленчатого вала. Детали кривошипно-шатунного механизма можно разделить на две группы: подвижные и неподвижные,

К первым относятся поршень с кольцами и поршневым пальцем, шатун, коленчатый вал и маховик, ко вторым - блок цилиндров, головка блока, прокладка головки блока и поддон (картер), В обе группы входят также и крепежные детали.

1. Привод автомобиля

Простейшая принципиальная схема привода автомобиля (рис. 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 полуось 7.

Кривошипно-шатунный механизм предназначен для преобразования возвратно-поступального 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.

Рис. 1. Привод автомобиля

1 - двигатель внутреннего сгорания; 2 - маховик; 3 - муфта сцепления; 4 - коробка перемены передач; 5 - главная передача; 6 - дифференциал; 7 - полуось; 8 - ступица колеса; 9 - карданный вал.

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.

Преобразование химической энергии в тепловую и тепловой - в энергию движения поршня (механическую) происходит практически одновременного, 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 называются 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.

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 температуры, 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) и развернутой (рис. 4).

Исходные данные для кинематического и динамического (силового) анализа кривошипно-шатунного механизма представлена в таблице 1.

3. Обозначения

К - карбюраторный двигатель

Д - дизель

В.М.Т. - верхняя мертвая точка

Н.М.Т. - нижняя мертвая точка

Пведом - ведомый вал

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;

л = R / L = 0,25,

где L - длина шатуна, мм;

P1, P2, P3, P4 - давление газов в цилиндре двигателя, МПа; (рис. 3)

Z1…Z6 - число зубьев шестерен и колес в коробке перемен передач и в главной передаче;

Pш - сила, направленная по оси шатуна, Н (рис. 5);

Pг - сила давления газов на поршень, Н;

Pн - сила, направленная перпендикулярно оси цилиндра, Н;

Pр - радиальная сила, действующая по радиусу кривошипа, Н;

Pт - тангенциальная сила, действующая по касательной к окружности

4. Исходные данные (Л = 0,25)

Таблица 1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Пд, об/мин

4000

2500

1500

1000

1500

1200

1400

4400

3400

2200

Двигатель

К

К

Д

Д

Д

Д

Д

К

К

К

R, мм

60

75

40

70

65

55

50

80

45

85

Д, мм

76

82

86

66

96

88

85

72

84

80

Р1, мПа

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

1,0

Р2, мПа

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

5,0

4,0

3,0

2,0

2,5

Р3, мПа

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0

7,5

6,0

4,5

3,0

3,5

Р4, мПа

4,0

5,0

8,0

10,0

12,0

10,0

8,0

5,0

4,0

4,5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Z1

24

20

30

22

25

12

15

25

20

24

Z2

120

120

120

110

75

36

45

50

60

48

Z3

20

25

20

24

22

20

24

20

25

22

Z4

100

100

80

120

110

60

48

100

100

88

Z5

25

20

24

12

15

24

30

20

20

24

Z6

50

60

48

36

45

48

120

60

80

120

5. Содержание курсовой работы

Курсовая работа состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части в виде принципиальной схемы привода автомобиля (рис. 1), схемы работы четырехтактного двигателя (рис. 2), замкнутой и развернутой индикаторной диаграммы (рис. 3, рис. 4), схемы кривошипно-шатунного механизма и действия сил давления газов на поршень (рис. 5), графика зависимости пусти «S», скорости «?» и ускорения «а» поршня от угла «?» поворота коленчатого вала (рис. 6), графика зависимости усилий Рш, Рн, Рр, Рт и крутящего момента Мкр на валу двигателя от угла «?» поврота коленчатого вала.

По исходным данным вначале построить индикаторные диаграммы ( рис. 3, рис. 4).

Расчетно-пояснительная записка включается титульный лист, исходные данные на выполнение курсовой работы и следующие разделы:

1.Привод автомобиля.

2.Двигатель внутреннего сгорания.

3.Обозначения.

4.Исходные данные (Таблица 1).

5.Содержание курсовой работы.

6.Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма.

7.Динамический анализ кривошипно-шатунного механизма.

8.Силовой расчет трансмиссии автомобиля.

9.Прочностный расчет поршня и поршневого пальца двигателя.

6. Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма

Выражение для определения перемещения «S» поршня в зависимости от угла поворота кривошипа «?» запишется в виде.

S = (R + L) - (R*Cos? + L*Cosв) = R*(1 - Cos?) + L*(1 - Cosв) =

= R(1 - Cos?) + L*(1 - v1 - л2*Sin2?)

Величина R*(1 - Cos?) - определяет путь, который прошел бы поршень, если шатун был бы бесконечно длинным, а величина L*(1 - v1 - л2*Sin2?) - есть поправка на влияние конечной длины шатуна.

Используя формулу Бинома Ньютона выражение для вычисления «S» упрощается

S = R*(1 - Cos? + л/2*Sin2?);

S = 80*(1 - Cos? + л/2*Sin2?);

Таким образом:

S (0) = 80*(1-1+0) *10-2 = 0 м

S (30) = 80*(1-0,87+0,03125) *10-2 = 0,129 м

S (60) = 80*(1-0,5+0,095) *10-2 = 0,476 м

S (90) = 80*(1-0+0,125) *10-2 = 0,9 м

S (120) = 80*(1+0,5+0,095) *10-2 = 1,277 м

S (150) = 80*(1+0,87+0,03125) *10-2 = 1,521 м

S (180) = 80*(1+1+0) *10-2 = 1,6 м

S (210) = 80*(1+0,87+0,03125) *10-2 = 1,521 м

S (240) = 80*(1+0,5+0,095) *10-2 = 1,276 м

S (270) = 80*(1-0+0,125) *10-2 = 0,9 м

S (300) = 80*(1-0,5+0,095) *10-2 = 0,476 м

S (330) = 80*(1-0,87+0,03125) *10-2 = 0,129 м

S (360) = 80*(1-1+0) *10-2= 0 м

Расчеты внесены в таблицу №2, график зависимости S(f) на рис. 6.

Скорость поршня изменяется во время «t», т.е.

? = ds/da = ds/da*da/dt,

где da/dt = щ - угловая частота вращения

щ = ?*Пд/30;

ds/da = R*d/da*(1-Cos?+л/2*Sin2?) = R*(Sin?+л/2*Sin2?)

Отсюда:

? = щ* R*(Sin?+л/2*Sin2?);

щ = 3.14*4400/30 = 461;

? = 461*80*(Sin?+л/2*Sin2?)

Таким образом:

?(0) = 461*80*(0+0)*10-4 = 0 м/с

?(30) = 461*80*(0,5+0,10875) *10-4 = 2,2428 м/с

?(60) = 461*80*(0,87+0,10875) *10-4 = 3,6060 м/с

?(90) = 461*80*(1+0) *10-4 = 3,6843 м/с

?(120) = 461*80*(0,87-0,10875) *10-4 = 2,8046 м/с

?(150) = 461*80*(0,5-0,10875) *10-4 = 1,4415 м/с

?(180) = 461*80*(0+0) *10-4 = 0 м/с

?(210) = 461*80*(-0,5+0,10875) *10-4 = -1,441 м/с

?(240) = 461*80*(-0,87+0,10875) *10-4 = -2,805 м/с

?(270) = 461*80*(-1+0) *10-4 = -3,684 м/с

?(300) = 461*80*(-0,87-0,10875) *10-4 = -3,606 м/с

?(330) = 461*80*(-0,5+0,10875) *10-4 = -2,243 м/с

?(360) = 461*80*(0+0) *10-4 = 0 м/с

Расчеты внесены в таблицу №2, график зависимости ?(f) на рис.6.

Ускорение поршня изменяется во времени t, т.е.

a = d?/dt = d?/da*da/dt = d?/da*щ

d?/da = щ*R*d/da*(Sin?+л/2*Sin2?) = щ*R*(Cos?+л*Cos2?)

Отсюда:

a = щ2*R*(Cos?+л*Cos2?);

щ2 = 126736;

R = 80 мм;

щ2*R = 16967276

Таким образом:

a(0) = 16967276*(1+0,25)*10-6 = 21,209 м/с2

a(30) = 16967276*(0,87+0,125) *10-6 = 16,882 м/с2

a(60) = 16967276*(0,5-0,125) *10-6 = 6,363 м/с2

a(90) = 16967276*(0-0,25) *10-6 = -4,242 м/с2

a(120) = 16967276*(0,5+0,125) *10-6 = -10,605 м/с2

a(150) = 16967276*(-0,87+0,125) *10-6 = -12,641 м/с2

a(180) = 16967276*(-1+0,25) *10-6 = -12,725 м/с2

a(210) = 16967276*(-0,87+0,125) *10-6 = -12,641 м/с2

a(240) = 16967276*(-0,5-0,125) *10-6 = -10,605 м/с2

a(270) = 16967276*(0-0,25) *10-6 = -4,242 м/с2

a(300) = 16967276*(0,5-0,125) *10-6 = 6,363 м/с2

a(330) = 16967276*(0,87+0,125) *10-6 = 16,882 м/с2

a(360) = 16967276*(1+0,25) *10-6 = 21,209 м/с2

Расчеты внесены в таблицу №2, график зависимости a(f) на рис. 6.

Таблица 2 (л = 0,25)

?, град. ПКВ

Sin?

Sin2?

(л/2) Sin2?

Sin2?

(л/2) Sin2?

Cos?

Cos2?

л*

Cos2?

S, мм

*10-2

?, мм/с

*10-4

а, мм/с2

*10-6

0

0

0

0

0

0

1

1

0,25

0

0

21,209

30

0,5

0,25

0,03125

0,87

0,10875

0,87

0,5

0,125

0,129

2,2428

16,882

60

0,87

0,76

0,095

0,87

0,10875

0,5

-0,5

-0,125

0,476

3,6060

6,363

90

1

1

0,125

0

0

0

-1

-0,25

0,9

3,6843

-4,242

120

0,87

0,76

0,09625

-0,87

-0,10875

-0,5

-0,5

-0,125

1,277

2,8046

-10,605

150

0,5

0,25

0,03125

-0,87

-0,10875

-0,87

0,5

0,125

1,521

1,4415

-12,641

180

0

0

0

0

0

-1

1

0,25

1,6

0

-12,725

210

-0,5

0,25

0,03125

0,87

0,10875

-0,87

0,5

0,125

1,521

-1,441

-12,641

240

-0,87

0,76

0,095

0,87

0,10875

-0,5

-0,5

-0,125

1,276

-2,805

-10,605

270

-1

1

0,125

0

0

0

-1

-0,25

0,9

-3,684

-4,242

300

-0,87

0,76

0,095

-0,87

-0,10875

0,5

-0,5

-0,125

0,476

-3,606

6,363

330

-0,5

0,25

0,03125

-0,87

-0,10875

0,87

0,5

0,125

0,129

-2,243

16,882

360

0

0

0

0

0

1

1

0,25

0

0

21,209

Рис. 5 Схема действия сил давления газов в кривошипно-шатуном механизме ДВС

Рис. 6 График зависимости

7. 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, рис. 4)).

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 оборотом двигателя. График зависимости сил инерции от угла поворота кривошипа коленчатого вала представлен на развернутой индикаторной диаграмме (рис. 4). двигатель поршень трансмиссия автомобиль

Мгновенная сила давления газов, действующая на поршень:

Р = Рг*F = Рг*(?*Д2/4) МН

где Д - диаметр цилиндра, м;

F - площадь цилиндра, м2;

Рг - давление газов, МПа.

Движущее усилие Рд = Р + Ри равно сумме силы давления газов на поршень Р и сил инерции движущихся частей Ри.

Рд = Р?*F = ?*Д2/4*Р? ,

Таким образом:

Рд(0) = 3,14*0,0722/4*(-0,8) = 0,0045*(-0,8) = -0,00326 мН

Рд(30) = 3,14*0,0722/4*(-0,6) = 0,0045*(-0,6) = -0,00244 мН

Рд(60) = 0,004069*(-0,4) = -0,00163 мН

Рд(90) = 0,004069*(0,2) = 0,00081 мН

Рд(120) = 0,004069*(0,6) = 0,00244 мН

Рд(150) = 0,004069*(0,8) = 0,00326 мН

Рд(180) = 0,004069*(1,1) = 0,00448 мН

Рд(210) = 0,004069*(1,2) = 0,00488 мН

Рд(240) = 0,004069*(1,4) = 0,00570 мН

Рд(270) = 0,004069*(1,1) = 0,00448 мН

Рд(300) = 0,004069*(0,6) = 0,00244 мН

Рд(330) = 0,004069*(0,7) = 0,00285 мН

Рд(360) = 0,004069*(1,2) = 0,00488 мН

Рд(390) = 0,004069*(2,3) = 0,00936 мН

Рд(420) = 0,004069*(1,7) = 0,00692 мН

Рд(450) = 0,004069*(1,8) = 0,00732 мН

Рд(480) = 0,004069*(1,7) = 0,00692 мН

Рд(510) = 0,004069*(1,6) = 0,00651 мН

Рд(540) = 0,004069*(1,4) = 0,00570 мН

Рд(570) = 0,004069*(1,2) = 0,00488 мН

Рд(600) = 0,004069*(0,9) = 0,00366 мН

Рд(630) = 0,004069*(0,5) = 0,00203 мН

Рд(660) = 0,004069*(-0,2) = -0,00081 мН

Рд(690) = 0,004069*(-0,5) = -0,00203 мН

Рд(720) = 0,004069*(-0,6) = -0,00244 мН

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

Рш(0) =-0,00326/1,0 = -0,00326 мН

Рш(30) =-0,00244/0,99 = -0,00247 мН

Рш(60) =-0,00163/0,98= -0,00166 мН

Рш(90) =0,00081/0,97 = 0,00084 мН

Рш(120) =0,00244/0,98 = 0,00249 мН

Рш(150) =0,00326/0,99 = 0,00329 мН

Рш(180) =0,00448/1,0 = 0,00448 мН

Рш(210) =0,00488/-0,99 = -0,00493 мН

Рш(240) =0,00570/-0,98 = -0,00581 мН

Рш(270) =0,00448/-0,97 = -0,00461 мН

Рш(300) =0,00244/-0,98 = -0,00249 мН

Рш(330) =0,00285/-0,99 = -0,00288 мН

Рш(360) =0,00488/-1,0 = -0,00488 мН

Рш(390) =0,00936/-0,99 = -0,00945 мН

Рш(420) =0,00692/-0,98 = -0,00706 мН

Рш(450) =0,00732/-0,97 = -0,00755 мН

Рш(480) =0,00692/-0,98 = -0,00706 мН

Рш(510) =0,00651/-0,99 = -0,00658 мН

Рш(540) =0,00570/1,0 = 0,00570 мН

Рш(570) =0,00488/0,99 = 0,00493 мН

Рш(600) =0,00366/0,98 = 0,00374 мН

Рш(630) =0,00203/0,97 = 0,00210 мН

Рш(660) =-0,00081/0,98 = -0,00083 мН

Рш(690) =-0,00203/0,99 = -0,00206 мН

Рш(720) =-0,00244/1,0 = -0,00244 мН

Рн = Рд*tgв

Рн(0) =-0,00326*0 = 0 мН

Рн(30) =-0,00244*0,13 = -0,00032 мН

Рн(60) =-0,00163*0,22= -0,00036 мН

Рн(90) =0,00081*0,26 = 0,00021 мН

Рн(120) =0,00244*0,22 = 0,00054 мН

Рн(150) =0,00326*0,13 = 0,00042 мН

Рн(180) =0,00448*0 = 0 мН

Рн(210) =0,00488*-0,13 = -0,00063 мН

Рн(240) =0,00570*-0,22 = -0,00125 мН

Рн(270) =0,00448*-0,26 = -0,00116 мН

Рн(300) =0,00244*-0,22 = -0,00054 мН

Рн(330) =0,00285*-0,13 = -0,00037 мН

Рн(360) =0,00488*0 = 0 мН

Рн(390) =0,00936*-0,13 = -0,00122 мН

Рн(420) =0,00692*-0,22 = -0,00152 мН

Рн(450) =0,00732*-0,26 = -0,00190 мН

Рн(480) =0,00692*-0,22 = -0,00152 мН

Рн(510) =0,00651*-0,13 = -0,00085 мН

Рн(540) =0,00570*0 = 0 мН

Рн(570) =0,00488*0,13 = 0,00063 мН

Рн(600) =0,00366*0,22 = 0,00081 мН

Рн(630) =0,00203*0,26 = 0,00053 мН

Рн(660) =-0,00083*0,22 = -0,00018 мН

Рн(690) =-0,00206*0,13 = -0,00026 мН

Рн(720) =-0,00244*0 = 0 мН

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 ее 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(?+в) = Рд*(Cos(?+в)/Cosв)

Рр(0) =-0,00326*1 = -0,00326 мН

Рр(30) =-0,00247*0,8 = -0,00195 мН

Рр(60) =-0,00166*0,31= -0,00050 мН

Рр(90) =0,00084*-0,26 = -0,00021 мН

Рр(120) =0,00249*-0,69 = -0,00168 мН

Рр(150) =0,00329*-0,93 = -0,00303 мН

Рр(180) =0,00448*-1 = -0,00448 мН

Рр(210) =0,00493*-0,93 = -0,00454 мН

Рр(240) =0,00581*-0,69 = -0,00393 мН

Рр(270) =0,00461*-0,26 = -0,00116 мН

Рр(300) =0,00249*-0,31 = 0,00076 мН

Рр(330) =0,00288*0,8 = 0,00228 мН

Рр(360) =0,00488*1 = 0,00488 мН

Рр(390) =0,00936*0,8 = 0,00749 мН

Рр(420) =0,00692*0,31 = 0,00214 мН

Рр(450) =0,00755*-0,26 = -0,00190 мН

Рр(480) =0,00706*-0,69 = -0,00477 мН

Рр(510) =0,00658*-0,93 = -0,00606 мН

Рр(540) =0,00570*-1 = -0,00570 мН

Рр(570) =0,00488*-0,93 = -0,00454 мН

Рр(600) =0,00366*-0,69 = -0,00253 мН

Рр(630) =0,00210*-0,26 = -0,00053 мН

Рр(660) =-0,00083*0,31 = -0,00025 мН

Рр(690) =-0,00206*0,8 = -0,00163 мН

Рр(720) =-0,00244*1 = -0,00244 мН

Силы Рт и Рт' 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(?+в)/Cosв*R

Рт = Рд*Sin(?+в)/Cosв

Таким образом:

Рт(0) =-0,00326*0 = 0 мН

Рт(30) =-0,00244*0,61 = -0,00149 мН

Рт(60) =-0,00163*0,98= -0,00160 мН

Рт(90) =0,00081*1= 0,00081 мН

Рт(120) =0,00244*0,75 = 0,00183 мН

Рт(150) =0,00326*0,39 = 0,00127 мН

Рт(180) =0,00448*0 = 0 мН

Рт(210) =0,00488*-0,39 = -0,00190 мН

Рт(240) =0,00570*-0,75 = -0,00427 мН

Рт(270) =0,00448*-1 = -0,00448 мН

Рт(300) =0,00244*-0,98 = -0,00239 мН

Рт(330) =0,00285*-0,61 = -0,00174 мН

Рт(360) =0,00488*0 = 0 мН

Рт(390) =0,00936*-0,61 = -0,00571 мН

Рт(420) =0,00692*-0,98 = -0,00678 мН

Рт(450) =0,00732*-1 = -0,00732 мН

Рт(480) =0,00692*-0,75 = -0,00519 мН

Рт(510) =0,00651*-0,39 = -0,00254 мН

Рт(540) =0,00775*0 = 0 мН

Рт(570) =0,00665*0,39 = 0,00190 мН

Рт(600) =0,00499*0,75 = 0,00275 мН

Рт(630) =0,00203*1 = 0,00203 мН

Рт(660) =-0,00081*0,98 = -0,00080 мН

Рт(690) =-0,00203*0,61 = -0,00124 мН

Рт(720) =-0,00244*0 = 0 мН

Мдв (0) = 0*0,080=0 мН*м

Мдв (30) = -0,00149*0,080= -0,00012 мН*м

Мдв (60) = -0,00160*0,080= -0,00013 мН*м

Мдв (90) = 0,00081*0,080= 0,00007 мН*м

Мдв (120) = 0,00183*0,080= 0,00015 мН*м

Мдв (150) = 0,00174*0,080= 0,00010 мН*м

Мдв (180) = 0*0,080=0 мН*м

Мдв (210) = -0,00190*0,080= -0,00015 мН*м

Мдв (240) = -0,00427*0,080= -0,00034 мН*м

Мдв (270) = -0,00448*0,080= -0,00036 мН*м

Мдв (300) = -0,00239*0,080= -0,00019 мН*м

Мдв (330) = -0,00237*0,080= -0,00014 мН*м

Мдв (360) = 0*0,080=0 мН*м

Мдв (390) = -0,00571*0,080= -0,00046 мН*м

Мдв (420) = -0,00678*0,080= -0,00054 мН*м

Мдв (450) = -0,00732*0,080= -0,00059 мН*м

Мдв (480) = -0,00519*0,080= -0,00042 мН*м

Мдв (510) = -0,00254*0,080= -0,00020 мН*м

Мдв (540) = 0*0,080=0 мН*м

Мдв (570) = 0,00190*0,080= 0,00015 мН*м

Мдв (600) = 0,00275*0,080= 0,00022 мН*м

Мдв (630) = 0,00203*0,080= 0,00016 мН*м

Мдв (660) = -0,00080*0,080= -0,00006 мН*м

Мдв (690) = -0,00124*0,080= -0,00010 мН*м

Мдв (720) = 0*0,080=0 мН*м

На подшипники коленчатого вала действует сила Р'ш, которая может быть разложена на силу Р'= P и Р'н = Рн.

Рис. 7 График зависимости Рр от угла поворота

Рис. 8 График зависимости Мдв от угла поворота

Таблица 3 (л = 0,25)

a, град. ПКВ

в

Cosв

P?,

Pд,

Pш,

tgв

Pр,

Cos(a+в)/

Pн,

Sin(a+в)/

Pт,

Мкр,

мПа

мн

Мн

мн

Cosв

мн

Cosв

мн

мн*м

0

0'

1

-0,8

-0,00326

-0,00326

0

-0,00326

1

0

0

0

0

30

7011'

0,99

-0,6

-0,00244

-0,00247

0,13

-0,00195

0,8

-0,00032

0,61

-0,00149

-0,00012

60

12030'

0,98

-0,4

-0,00163

-0,00166

0,22

-0,00050

0,31

-0,00036

0,98

-0,00160

-0,00013

90

14029'

0,97

0,2

0,00081

0,00084

0,26

-0,00021

-0,26

0,00021

1

0,00081

0,00007

120

12030'

0,98

0,6

0,00244

0,00249

0,22

-0,00168

-0,69

0,00054

0,75

0,00183

0,00015

150

7011'

0,99

0,8

0,00326

0,00329

0,13

-0,00303

-0,93

0,00042

0,39

0,00127

0,00010

180

0

1

1,1

0,00448

0,00448

0

-0,00448

-1

0,00000

0

0

0

210

-7011'

-0,99

1,2

0,00488

-0,00493

-0,13

-0,00454

-0,93

-0,00063

-0,39

-0,00190

-0,00015

240

-12030'

-0,98

1,4

0,00570

-0,00581

-0,22

-0,00393

-0,69

-0,00125

-0,75

-0,00427

-0,00034

270

-14029'

-0,97

1,1

0,00448

-0,00461

-0,26

-0,00116

-0,26

-0,00116

-1

-0,00448

-0,00036

300

-12030'

-0,98

0,6

0,00244

-0,00249

-0,22

0,00076

0,31

-0,00054

-0,98

-0,00239

-0,00019

330

-7011'

-0,99

0,7

0,00285

-0,00288

-0,13

0,00228

0,8

-0,00037

-0,61

-0,00174

-0,00014

360

0'

-1

1,2

0,00488

-0,00488

0

0,00488

1

0,00000

0

0

0

390

-7011'

-0,99

2,3

0,00936

-0,00945

-0,13

0,00749

0,8

-0,00122

-0,61

-0,00571

-0,00046

420

-12030'

-0,98

1,7

0,00692

-0,00706

-0,22

0,00214

0,31

-0,00152

-0,98

-0,00678

-0,00054

450

-14029'

-0,97

1,8

0,00732

-0,00755

-0,26

-0,00190

-0,26

-0,00190

-1

-0,00732

-0,00059

480

-12030'

-0,98

1,7

0,00692

-0,00706

-0,22

-0,00477

-0,69

-0,00152

-0,75

-0,00519

-0,00042

510

-7011'

-0,99

1,6

0,00651

-0,00658

-0,13

-0,00606

-0,93

-0,00085

-0,39

-0,00254

-0,00020

540

0'

1

1,4

0,00570

0,00570

0

-0,00570

-1

0,00000

0

0

0

570

-7011'

0,99

1,2

0,00488

0,00493

0,13

-0,00454

-0,93

0,00063

0,39

0,00190

0,00015

600

-12030'

0,98

0,9

0,00366

0,00374

0,22

-0,00253

-0,69

0,00081

0,75

0,00275

0,00022

630

-14029'

0,97

0,5

0,00203

0,00210

0,26

-0,00053

-0,26

0,00053

1

0,00203

0,00016

660

-12030'

0,98

-0,2

-0,00081

-0,00083

0,22

-0,00025

0,31

-0,00018

0,98

-0,00080

-0,00006

690

-7011'

0,99

-0,5

-0,00203

-0,00206

0,13

-0,00163

0,8

-0,00026

0,61

-0,00124

-0,00010

720

0'

1

-0,6

-0,00244

-0,00244

0

-0,00244

1

0,00000

0

0

0

8. 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 передач вычисляется по выражению:

ip = i1*i2

Передаточное отношение первой зубчатой пары i1= Z2/Z1,

а второй i2= Z4/Z3, т.е.

ip = Z2/Z1 * Z4/Z3

ip =75/25*110/22 = 3*5 = 15

Передаточное отношение конических шестерен главной передачи:

iк = Z6/Z5 = 45/15 = 3

Общее передаточное отношение:

iобщ = ip * iк

iобщ =15 * 3 = 45

Частота вращения выходного вала коробки передач

Пвых = Пд/ip =2500/15 =166,

а ведомого вала

Пведом = Пвых/iк =166/3 = 55,3

Крутящий момент на ведомом валу:

Мкр = Мведом = Мдв*iобщ = -0,00071/45 = -1,32*10-6 Н*м

9. Прочностной расчет узлов и деталей двигателя

Поршень.

Поршень рассчитывается на сжатие от силы давления 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).

Напряжение сжатия определяется из выражения:

усж = Р/Fmin = 20347,2/1634,16 = 12,45 ? [усж] Н/мм2,

где Fmin - наименьшее сечение поршня над пальцем (в большинстве конструкций проходит по канавке последнего кольца), см2.

Т.к. Р = Ргmax*(?*Д2/4) Н

Р = 5*(3,14*722/4) = 20347,2 Н

То диаметр поршня:

Д = v4Р/?*Рг = v4*20347,2/3,14*5 = 72 мм

Где Рг - давление газов в цилиндре.

Рис. 9 Расчетная схема поршня (а) и поршневого пальца (б)

Поршневой палец.

Поршневой палец проверяется по наибольшему давлению сгорания Рг max = P4 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 = Р/2*(L/2-а/4), где

L - расстояние между опорами

L = Д - dn = 72 - 32,8 = 39,2 мм

L = 3,92 см

а - длина подшипников верхней опоры шатуна

а = dn = 32,8 мм = 3,28 см

Следовательно:

Ми = 20347,2/2*(39,2/2-32,8/4) = 10173,6*11,4 = 115979,04

Напряжение изгиба

уи = Ми / Wи = 115979,04/3308,2 = 35,06 ? [уи],

где Wи - момент сопротивления изгибу

Wи = 0,1*((dn4-dв4)/dn), где

dв - внутренний диаметр поршневого пальца

dв = 0,5*dn = 0,5*32,8 = 16,4 мм

Wи = 0,1*((3,284-1,644)/3,28) = 3308,2 см3

Список используемой литературы

Е. Росляков, И. Кравчук, В. Гладкевич, А.Дружинин «Электросиловое оборудование систем жизнеобеспечения». Учебник - СПб: Политехника, 2004.-350 с.: ил.

«Многоцелевые гусеничные и колесные машины» Под ред. акад., докт. техн. наук, проф. Г.И. Гладкова - М: Транспорт, 2001.-214 с.

Бескоровайный В. В., Ларина Л. В. Технические средства предприятий сервиса : учеб. пособие для студентов вузов по спец. 230700 "Сервис" / В. В. Бескоровайный, Л. А. Ларина; под общ. ред. В. В. Бескоровайного - М. : кадемия, 2003 .- 304 с.

Скойбеда А.Т. и др. «Детали машин и основы конструирования» Учебник - М: Высшая школа, 2000.- 584 с.

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 06.06.2010

  • Кинематический 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 24.03.2015

  • Характеристика конструктивного оформления, предназначения и принципа работы блока цилиндров двигателя легкового автомобиля. Ознакомление с устройством кривошипно-шатунного механизма. Рассмотрение строения коренных вкладышей и шатунных подшипников.

    реферат [8,7 M], добавлен 27.07.2010

  • Расчёт массы деталей кривошипно-шатунного механизма, силы давления на поршень. Схема уравновешивания двигателя. Описание конструкции и систем двигателя: кривошипно-шатунный, газораспределительный механизмов, систем смазки, охлаждения, питания, зажигания.

    курсовая работа [1,3 M], добавлен 28.10.2015

  • Тепловой 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 01.03.2010

  • Топливо, 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 23.08.2012

  • Общая характеристика и назначение кривошипно-шатунного механизма. Исследование параметров газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания автомобиля. Рама и несущий кузов, подвеска автомобиля, их назначение и взаимодействие деталей.

    тест [21,1 M], добавлен 15.03.2011

  • Проведение 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 12.10.2011

  • Кинематический 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 22.05.2012

  • Дефектация деталей кривошипно-шатунного механизма, измерение блока цилиндров, поршней, шатунов и оценка их состояния. Разработка карты дефектации и ремонта деталей цилиндро-поршневой группы. Изучение технологии сборки кривошипно-шатунного механизма.

    лабораторная работа [395,6 K], добавлен 06.03.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.