Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
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).
1. Приводы 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 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.
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.
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 –,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) 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;
- постоянная кривошипно-шатунного механизма;
= R / L = 0,25
где L –длина шатуна, мм;
Р1, Р2, Р3, Р4 –давление газов в цилиндре двигателя, МПа; (см. Индикаторная диаграмма Рис. 3)
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 (=0,25)
Таблица 1
|
Пд, об/мин |
1000 |
|||||||||
|
Двигатель |
К |
К |
Д |
Д |
Д |
Д |
Д |
К |
К |
К |
|
R, мм |
||||||||||
|
Д, мм |
||||||||||
|
Р1, мПа |
,0 |
,5 |
,0 |
,5 |
,0 |
,5 |
,0 |
,5 |
,0 |
,0 |
|
Р2, мПа |
,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
,5 |
|
Р3, мПа |
,0 |
,5 |
,0 |
,5 |
,0 |
,5 |
,0 |
,5 |
,0 |
,5 |
|
Р4, мПа |
,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
10,0 |
,0 |
,0 |
,0 |
,5 |
|
Z1 |
||||||||||
|
Z2 |
||||||||||
|
Z3 |
||||||||||
|
Z4 |
||||||||||
|
Z5 |
||||||||||
|
Z6 |
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 пути «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 «» поворота коленчатого вала.
По исходным данным вначале построить индикаторные диаграммы (рис.3, рис.4).
Расчетно-пояснительная записка включает титульный лист (см. Приложение), исходные данные на выполнение курсовой работы и следующие разделы:
6. Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма
6.1 Выражение для определения перемещения «S» поршня в зависимости от угла поворота кривошипа «» запишется в виде (рис. 5)
S = (R + L) –(R*Cos + L*Cos) = R (1 –Cos) + L (1 –Cos) = R (1 –Cos) + L (1 – 1 - 2 * Sin2 )
Величина R (1 –Cos) –определяет путь, который прошел бы поршень, если шатун был бы бесконечно длинным,
а величина L (1 – 1 - 2 * Sin2 ) –есть поправка на влияние конечной длины шатуна.
Используя формулу Бинома Ньютона выражение для вычисления “ S “ упрощается:
S = R (1 –Cos + ( /2)* Sin2 ).
S = 75*(1 –Cos0 + ( /2)* Sin20 )=0
S = 75*(1 –Cos30 + ( /2)* Sin230 )=12.392
S = 75*(1 –Cos60 + ( /2)* Sin260 )=44.531
S = 75*(1 –Cos90 + ( /2)* Sin290 )=84.375
S = 75*(1 –Cos120 + ( /2)* Sin2120 )=119.531
S = 75*(1 –Cos150 + ( /2)* Sin2150 )=142.296
S = 75*(1 –Cos180 + ( /2)* Sin2180 )=150
S = 75*(1 –Cos210 + ( /2)* Sin2210 )=142.296
S = 75*(1 –Cos240 + ( /2)* Sin2240 )=119.531
S = 75*(1 –Cos270 + ( /2)* Sin2270 )=84.357
S = 75*(1 –Cos300 + ( /2)* Sin2300 )=44.531
S = 75*(1 –Cos330 + ( /2)* Sin2330 )=12.392
S = 75*(1 –Cos360 + ( /2)* Sin2360 )=0
Расчеты внесем в табл.2 и построим график зависимости
S = f ()… (рис.6)
6.2 Скорость поршня изменяется во время «t», т.е.
= ds / dt = (ds / d) * (d / dt),
где d / dt = - угловая частота вращения.
ds / d = R* d/d (1 –Cos + ( /2)* Sin2) =
= R (Sin + ( /2)* Sin 2)
= * R (Sin + (/2)* Sin2).
= (3.14*3400/30)*45 (Sin0 + (/2)* Sin 2*0)=0
= (3.14*3400/30)*45 (Sin30 + (/2)* Sin 2*30)=11936.97
= (3.14*3400/30)*45 (Sin60 + (/2)* Sin 2*60)=19120.22
= (3.14*3400/30)*45 (Sin90 + (/2)* Sin 2*90)=19625
= (3.14*3400/30)*45 (Sin120 + (/2)* Sin 2*120)=14871.28
= (3.14*3400/30)*45 (Sin150 + (/2)* Sin 2*150)=7688.03
= (3.14*3400/30)*45 (Sin180 + (/2)* Sin 2*180)=0
= (3.14*3400/30)*45 (Sin210 + (/2)* Sin 2*210)= -7688.03
= (3.14*3400/30)*45 (Sin240 + (/2)* Sin 2*240)= -14871.28
= (3.14*3400/30)*45 (Sin270 + (/2)* Sin 2*270)= -19625
= (3.14*3400/30)*45 (Sin300 + (/2)* Sin 2*300)= -19120.22
= (3.14*3400/30)*45 (Sin330 + (/2)* Sin 2*330)= -11936.97
= (3.14*3400/30)*45 (Sin360 + (/2)* Sin 2*360)=0
Расчеты внесем в табл. 2 и построим график зависимости
= f () … (рис. 6)
6.3 Ускорение поршня изменяется во времени t , т.е.
а = d / dt = (d / d) * (d / dt) = (d / d) * .
d / d = * R * d/ d (Sin + ( /2)* Sin2α) =
= * R * (Cos + * Cos2α).
а = * (d / d) = 2 * R * (Cos + * Cos2α).
а = (3.14*3400/30)2 * 45 * (Cos0 + * Cos2*0)=6419010.4
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos30 + * Cos2*30)=5089121.91
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos60 + * Cos2*60)=1925703.125
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos90 + * Cos2*90)= -1283802.1
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos120 + * Cos2*120)= -3209505.2
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos150 + * Cos2*150)= -3805319.82
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos180 + * Cos2*180)= -3851406.25
а = (3.14*3400/30)2* 45 * (Cos210 + * Cos2*210)= -3805319.82
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos240 + * Cos2*240)= -3209505.2
а = (3.14*3400/30)2 * 45 * (Cos270 + * Cos2*270)= -1283802.1
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos300 + * Cos2*300)=1925703.125
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos330 + * Cos2*330)=5089121.91
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos360 + * Cos2*360)=6419010.4
Расчеты занесем в табл.2 и построим график зависимости
а = f () … (рис. 6).
Таблица 2
|
, град. ПКВ |
Sin |
Sin2 |
(/2) Sin2 |
Sin2 |
(/2) Sin2 |
Cos |
Cos2 |
* Cos2 |
S, мм |
мм/с |
а мм/с2 |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0.25 |
0 |
0 |
6419010.4 |
|||
|
30 |
,5 |
,25 |
0.03125 |
0,87 |
0.10875 |
0,87 |
,5 |
0.125 |
12.392 |
11936.97 |
5089121.91 |
|
60 |
,87 |
,77 |
0.09625 |
0,87 |
0.10875 |
0,5 |
-0,5 |
-0.125 |
44.531 |
19120.22 |
1925703.125 |
|
90 |
0.125 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
-0.25 |
84.375 |
19625 |
-1283802.1 |
||
|
120 |
,87 |
,77 |
0.09625 |
-0,87 |
-0.10875 |
-0,5 |
-0,5 |
-0.125 |
119.531 |
14871.28 |
-3209505.2 |
|
150 |
,5 |
,25 |
0.03125 |
-0,87 |
-0.10875 |
-0,87 |
,5 |
0.125 |
142.296 |
7688.03 |
-3805319.82 |
|
180 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
0.25 |
150 |
0 |
-3851406.25 |
|||
|
210 |
-0,5 |
,25 |
0.03125 |
0,87 |
0.10875 |
-0,87 |
,5 |
0.125 |
142.296 |
-7688.03 |
-3805319.82 |
|
240 |
-0,87 |
,77 |
0.09625 |
0,87 |
0.10875 |
-0,5 |
-0,5 |
-0.125 |
119.531 |
-14871.28 |
-3209505.2 |
|
270 |
-1 |
0.125 |
0 |
0 |
0 |
-1 |
-0.25 |
84.375 |
-19625 |
-1283802.1 |
|
|
300 |
-0,87 |
,77 |
0.09625 |
-0,87 |
-0.10875 |
0,5 |
-0,5 |
-0.125 |
44.531 |
-19120.22 |
1925703.125 |
|
330 |
-0,5 |
,25 |
0.03125 |
-0,87 |
-0.10875 |
0,87 |
,5 |
0.125 |
12.392 |
-11936.97 |
5089121.91 |
|
360 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0.25 |
0 |
0 |
6419010.4 |
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 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 = Р*F = π*Д2 / 4 * Р;
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 / Cos
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 * tg;
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 ( + ) = Pд * (Cos( + ) / Cos);
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( + ) / Cos) * R;
где Рт = Рд * (Sin( + ) / Cos); 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 .
. 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
.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).
Напряжение сжатия определяется из выражения:
сж = Рг/Fmin сж Н/мм2,
где Fmin –наименьшее сечение поршня над пальцем (в большинстве конструкций проходит по канавке последнего кольца), мм2.
Fmin= (π*Д2 / 4)- (π*Д12 / 4)= π / 4*( Д2- Д12)
Д1=Д-(0,05…0,07)*Д=Д*(1-0,06)=82*0,94=77,08 мм
Fmin=3,14/4*(822-77,082)=614,4 мм2
т.к. Рг = Ргmax * (π*Д2 / 4);
Pг=5*(3,14*822/4)=26391,7 Н.
сж =263917/614,4=42,96 Н/мм2 сж
Допустимое напряжение для поршней из алюминиевых сплавов сж = 50,0 … 70,0 Н/мм2, и для стальных сж = 100 Н/мм2.
Расчет тронка поршня на удельное давление и определение длины направляющей части производится по формуле
Lp = Pн. max / Д*к,
где Pн. max = (0,07…0,11) Pг; к = 2…7 кг/см2.
Lp =0,09*26391,7/(8,2*5)=57,933
Днище поршня рассчитывается на изгиб. При плоском днище условие прочности (максимально-допустимое напряжение изгиба) имеет вид
и = Pг. max / 42 и,
где - толщина днища поршня, мм.
Допустимое напряжение на изгиб днищ для алюминиевого поршня
и = 70 н/мм2, а для стальных - и = 100 н/мм2.
При проектировании пользуются эмпирическими зависимостями, установленными практикой.
Толщина днища алюминиевых поршней = (0,1 … 0,12) Д и стальных (0,06 … 0,1) Д.
Для алюминиевых: и = 26391,7/ 4*(0,12*82)2 =68,14 и
Для стальных: и = 26391,7 / 4*(0,1*82)2=98,125 и
Толщина стенки поршня за кольцами принимается равной (0,05 … 0,07) Д;
Общая длина поршня L = (1,2 … 1,8)S,
Где S –ход поршня, S = 2R, мм S=2*75=150 мм
Расстояние от нижней кромки поршня до оси пальца
С = (0,7 … 1,2) Д. С=0,9*82=73,8
Поверхность опорных гнезд пальца (бобышек) проверяется на наибольшее удельное давление.
Рmax = (Pг. max /dп )* lп, н/мм2
Где dп –наружный диаметр поршнего пальца, мм, dп / Д = 0,4.
dп=0,4*Д=0,4*82=32,8 мм
lп –длина гнезд пальца, мм, lп = 2 dп .
lп=2*32,8=65,6 мм
Рmax =(5/32,8)*65,6=10 н/мм2
Допускаемые удельные давления составляют р = 20 … 40, н/мм2
9.2 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 = Pг/2 (L/2 - а/4), Н*мм,
Где L –расстояние между опорами, мм,
L = Д –dп=82-32,8=49,2 мм
а –длина подшипников верхней опоры шатуна, мм,
а = dп=32,8мм
Следовательно:
Ми = 26391,7/2(49,2/2 –,8/4)=216406,2 Н*мм
Напряжение изгиба
и = Ми / Wи , н/мм2 ; и,
где Wи –момент сопротивления изгибу
Wи = 0,1 * ((d4п –d4в) / d п), мм3,
Где dв –внутренний диаметр поршневого пальца, мм; dв = 0,5*dп dв=0,5*32,8=16,4 мм
Wи =0,1*((32,84-16,44)/32,8)=3308,208 мм3
и =216406,2/3308,208=65,415 н/мм2 ; и,
и = 120 н/мм2 для углеродистой стали.
Срезывающие напряжения пальца ср = Pг / 2F < [ср]
F –поперечное сечение пальца, мм2,
F = (π/4) * (d2п –d2в)=(3,14/4)*(32,82-16,42)=633,4 мм2
ср =216406,2/(2*633,4)=170,83 Н/мм2< [ср]
[ср] = 500…600 Н/см2.
Литература