Курсовая работа: Расчет привода и поршневого двигателя автомобиля
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
оборотов двигателя. График зависимости сил инерции от угла поворота кривошипа
коленчатого вала представлен на развернутой индикаторной диаграмме (рис. 4).
Мгновенная сила от давления газов, действующая на
поршень:
Р = Рг * F = Рг
* (π*Д2 / 4); МН;
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 = РS*F =
π*Д2 / 4 * РS;
Рд = -0,9*3,14*0,0822/4=
-0,00475 Рд = 4,3*3,14*0,0822/4=0,0227
Рд = -0,8*3,14*0,0822/4= -0,00422 Рд
= 2,9*3,14*0,0822/4=0,01531
Рд = -0,5*3,14*0,0822/4= -0,00264 Рд
= 2,6*3,14*0,0822/4=0,01372
Рд = 0,3*3,14*0,0822/4=0,00158 Рд
= 2,4*3,14*0,0822/4=0,01267
Рд = 0,8*3,14*0,0822/4=0,00422 Рд
= 2,5*3,14*0,0822/4=0,0132
Рд = 1*3,14*0,0822/4=0,00528 Рд
= 2,55*3,14*0,0822/4=0,01346
Рд = 1,1*3,14*0,0822/4=0,00581 Рд
= 2,3*3,14*0,0822/4=0,01214
Рд = 1,1*3,14*0,0822/4=0,00581 Рд
= 1,75*3,14*0,0822/4=0,00924
Рд = 1*3,14*0,0822/4=0,00528 Рд
= 0,75*3,14*0,0822/4=0,00396
Рд = 0,5*3,14*0,0822/4=0,00264 Рд
= -0,5*3,14*0,0822/4= -0,00264
Рд = 0*3,14*0,0822/4=0 Рд
= -0,8*3,14*0,0822/4= -0,00422
Рд = -0,2*3,14*0,0822/4= -0,00106 Рд
= -0,9*3,14*0,0822/4= -0,00475
Рд = 1*3,14*0,0822/4=0,00528
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 / Cosb
Рш = -0,00475/1= -0,00475
Рш
=-0,00422/0,99= -0,00418
Рш
=-0,00264/0,98= -0,00259
Рш
=0,00158/ 0,97=0,00153
Рш
=0,00422/ 0,98= 0,00414
Рш
=0,00528/ 0,99=0,00523
Рш
=0,00581/1=0,00581
Рш
=0,00581/ -0,99= -0,00575
Рш
=0,00528/ -0,98= -0,00517
Рш
=0,00264/-0,97= -0,00256
Рш
=0/-0,98= 0
Рш
=-0,00106/ -0,99=0,00105
Рш
=0,00528/ -1= -0,00528
Рш
=0,0227/ -0,99= -0,0227
Рш
=0,01531/ -0,98= -0,015
Рш
=0,01372/-0,97= -0,01331
Рш
=0,01267/-0,98= -0,01242
Рш
=0,0132/-0,99= -0,01307
Рш
=0,01346/ 1=0,01346
Рш
=0,01214/ 0,99=0,01202
Рш
=0,00924/0,98=0,00906
Рш
=0,00396/0,97=0,00384
Рш
=-0,00264/0,98= -0,00259
Рш
=-0,00422/0,99= -0,00422
Рш
=-0,00475/1= -0,00475
Рн
= Рд * tgb;
Рн
= -0,00475*0=0
Рн
=-0,00422*0,13= -0,00055
Рн
=-0,00264*0,22= -0,00058
Рн
=0,00158*0,26=0,00041
Рн
=0,00422*0,22=0,00093
Рн
=0,00528*0,13=0,00069
Рн
=0,00581*0=0
Рн
=0,00581*(-0,13)= -0,00076
Рн
=0,00528*(-0,22)= -0,00116
Рн
=0,00264*(-0,26)= -0,00069
Рн
=0*(-0,22)=0
Рн
=-0,00106*(-0,13)=0,00014
Рн
=0,00528*0=0
Рн
=0,0227*(-0,13)= -0,00295
Рн
=0,01531*(-0,22)= -0,00337
Рн
=0,01372*(-0,26)= -0,00357
Рн
=0,01267*(-0,22)= -0,00279
Рн
=0,0132*(-0,13)= -0,00172
Рн
=0,01346*0=0
Рн
=0,01214*0,13=0,00158
Рн
=0,00924*0,22=0,00203
Рн
=0,00396*0,26=0,00103
Рн
=-0,00264*0,22= -0,00058
Рн
=-0,00422*0,13= -0,00055
Рн
=-0,00475*0=0
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 (a + b) = Pд * (Cos(a + b) / Cosb);
Рр = -0,00475*1= -0,00457
Рр
=-0,00422*0,8= -0,00336
Рр
=-0,00264*0,31= -0,00082
Рр
=0,00158*(-0,26)= -0,00041
Рр
=0,00422*(-0,69)= -0,00291
Рр
=0,00528*(-0,93)= -0,00491
Рр
=0,00581*(-1)= -0,00581
Рр
=0,00581*(-0,93)= -0,0054
Рр
=0,00528*(-0,69)= -0,00364
Рр
=0,00264*(-0,26)= -0,00069
Рр
=0*0,31=0
Рр
=-0,00106*0,8= -0,00085
Рр
=0,00528*1=0,00528
Рр
=0,0227*0,8=0,01816
Рр
=0,01531* 0,31=0,00475
Рр
=0,01372*(-0,26)= -0,00357
Рр
=0,01267*(-0,69)= -0,00874
Рр
=0,0132*(-0,93)= -0,01228
Рр
=0,01346*(-1)= -0,01346
Рр
=0,01214*(-0,93)= -0,01129
Рр
=0,00924*(-0,69)= -0,00638
Рр
=0,00396*(-0,26)= -0,00103
Рр
=-0,00264*0,31= -0,00082
Рр
=-0,00422*0,8= -0,00336
Рр
=-0,00475*1=
-0,00475
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.
Мкр= Рт*R = Рд * (Sin(a + b) / Cosb) * R;
где Рт = Рд * (Sin(a + b) / Cosb); R – радиус кривошипа в м.
Мкр=0,075*(-0,00475)*0=0
Мкр=0,075*(-0,00422)*0,61=
-0,00019
Мкр=0,075*(-0,00264)*0,98= -0,00019
Мкр=0,075*0,00158*1=0,00012
Мкр=0,075*0,00422*0,75=0,00024
Мкр=0,075*0,00528*0,39=0,00015
Мкр=0,075*0,00581*0=0
Мкр=0,075*0,00581*(-0,39)= -0,00017
Мкр=0,075*0,00528*(-0,75)= -0,0003
Мкр=0,075*0,00264*(-1)=
-0,0002
Мкр=0,075*0*(-0,98)=0
Мкр=0,075*(-0,00106)*(-0,61)=0,00005
Мкр=0,075*0,00528*0=0
Мкр=0,075*0,0227*(-0,61)=
-0,00104
Мкр=0,075*0,01531*(-0,98)=
-0,00113
Мкр=0,075*0,01372*(-1)=
-0,00103
Мкр=0,075*0,01267*(-0,75)=
-0,00071
Мкр=0,075*0,0132*(-0,39)=
-0,00039
Мкр=0,075*0,01346*0=0
Мкр=0,075*0,01214*0,39=0,00036
Мкр=0,075*0,00924*0,75=0,00052
Мкр=0,075*0,00396*1=0,0003
Мкр=0,075*(-0,00264)*0,98=
-0,00019
Мкр=0,075*(-0,00422)*0,61=
-0,00019
Мкр=0,075*(-0,00475)*0=0Рт =-0,00475*0=0
Рт
=-0,00422*0,61= -0,00257
Рт
=-0,00264*0,98= -0,00259
Рт
=0,00158*1=0,00158
Рт
=0,00422*0,75=0,00316
Рт
=0,00528*0,39=0,00206
Рт
=0,00581*0=0
Рт
=0,00581*(-0,39)= -0,00227
Рт
=0,00528*(-0,75)= -0,00396
Рт
=0,00264*(-1)= -0,00264
Рт
=0*(-0,98)=0
Рт
=-0,00106*(-0,61)=0,00065
Рт
=0,00528*0=0
Рт
=0,0227*(-0,61)= -0,01385
Рт
=0,01531*(-0,98)= -0,015
Рт
=0,01372*(-1)= -0,01372
Рт
=0,01267*(-0,75)= -0,0095
Рт
=0,0132*(-0,39)= -0,00515
Рт
=0,01346*0=0
Рт
=0,01214*0,39=0,00473
Рт
=0,00924*0,75=0,00693
Рт
=0,00396*1=0,00396
Рт
=-0,00264*0,98= -0,00259
Рт
=-0,00422*0,61= -0,00257
Рт
=-0,00475*0=0
На подшипники коленчатого вала действует сила Р’ш,
которая может быть разложена на силу P’ = P и Р’н = Рн. Значение расчетных
величин Рд, Рш, Рн, Рр, Рт
и Мдв занести в табл. 3 и построить зависимости от a.
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 перемены 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 =(60/20)*(100/25)=12
Передаточное отношение конических шестерен главной передачи:
iк = Z6 / Z5. iк =80/20=4
Общее передаточное отношение
iобщ = iр * iк .
iобщ =12*4=48
Частота вращения выходного вала коробки передач
Пвых = Пg
/ ip; а ведомого вала Пведом = Пвых
/ iк.
Пвых =2500/12=208,33 об/мин Пведом =208,33/4=52,08
об/мин
Крутящий момент на ведомом валу:
Мкр=Мведом=Мg*iобщ.
Мкр=0*48=0
Мкр=-0,00019*48=-0,00912
Мкр=-0,00019*48=-0,00912
Мкр=0,00012*48=0,00576
Мкр=0,00024*48=0,01152
Мкр=0,00015*48=0,0072
Мкр=0*48=0
Мкр=-0,00017*48=-0,00816
Мкр=-0,0003*48=-0,0144
Мкр=-0,0002*48=-0,0096
Мкр=0*48=0
Мкр=0,00005*48=0,0024
Мкр=0*48=0
Мкр=-0,00104*48=-0,04992
Мкр=-0,00113*48=-0,05424
Мкр=-0,00103*48=-0,04944
Мкр=-0,00071*48=-0,03408
Мкр=-0,00039*48=-0,01872
Мкр=0*48=0
Мкр=0,00036*48=0,01728
Мкр=0,00052*48=0,02496
Мкр=0,0003*48=0,0144
Мкр=-0,00019*48=-0,00912
Мкр=-0,00019*48=-0,00912
Мкр=0*48=0
9. Прочностной расчет узлов и деталей двигателя
9.1 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).
Страницы: 1, 2, 3, 4 |