--PAGE_BREAK--
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 «n» и ускорения «а» поршня от угла «a» поворота коленчатого вала(рис. 6), графика зависимости усилий Рш, Рн, Рр, Рт и крутящего момента Мкр на валу двигателя от угла «a» 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:
1. Привод автомобиля.
2. Двигатель внутреннего сгорания.
3. Обозначение:
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. Прочностной расчет поршня и поршневого пальца двигателя.
6. Кинематический анализ кривошипно-шатунного механизма.
6.1. Выражение для определения перемещения «S» поршня в зависимости от угла поворота кривошипа «a» запишется в виде (рис. 5)
«S» = (R + L) – (R*Cosa+ L*Cosb) =
= R (1 – Cosa) + L (1 – Cosb) =
= R (1 – Cosa) + L (1 – 1 — l2* Sin2a)
Величина R (1 – Cosa) – определяет путь, который прошел бы поршень, если шатун был бы бесконечно длинным,
а величина L (1 – 1 — l2 * Sin2a ) – есть поправка на влияние конечной длины шатуна.
Используя формулу Бинома Ньютона выражение для вычисления “ S “ упрощается
«S» = R (1 – Cosa + ( l/2)* Sin2a );
Расчеты внести в табл.2 и построить график зависимости
S = f (a)… (рис.6)
6.2. Скорость поршня изменяется во время «t», т.е.
n= ds / dt = (ds / da) * (da/ dt),
где da / dt = w — угловая частота вращения.
ds / da= R* d/da(1 – Cosa+ ( l/2)* Sin2a) =
= R (Sina+ ( l/2)* Sin2a)
n= w* R (Sina+ (l/2)* Sin2a).
расчеты внести в табл. 2 и построить график зависимости
n = f (a) … (рис. 6)
6.3. Ускорение поршня изменяется во времени t, т.е.
а = dn / dt = (dn / da) * (da / dt) = (dn / da) * w.
dn/ da= w* R * d/ da(Sina+ ( l/2)* Sin2α) =
= w* R * (Cosa+ l* Cos2α).
а= w* (dn/ da) = w2* R * (Cosa+ l* Cos2α).
Расчеты занести в табл.2 и построить график зависимости
а = f (a) … (рис. 6).
Таблица 2.
a, град. ПКВ
Sin
a
Sin2
a
(
l/2) Sin2
a
Sin2
a
(
l/2) Sin2
a
Cos
a
Cos2
a
l* Cos2
a
S, мм
n
а
мм/с
мм/с2
1
1
0.25
0,00
1.3*106
30
0,5
0,25
0.03
0,87
0.1
0,87
0,5
0.125
11,94
4.4*103
1*10
60
0,87
0,77
0.096
0,87
0.1
0,5
-0,5
-0.125
30,44
7.1*10
0.3*10
90
1
1
0.125
-1
-0.25
50,00
7.3*10
-0.2*10
120
0,87
0,77
0.096
-0,87
-0.1
-0,5
-0,5
-0.125
69,56
5.5*10
-0.6*10
150
0,5
0,25
0.03
-0,87
-0.1
-0,87
0,5
0.125
88,06
2.8*10
-0.7*10
180
-1
1
0.25
100,00
-0.7*10
210
-0,5
0,25
0.03
0,87
0.1
-0,87
0,5
0.125
98,94
-2.8*10
-0.7*10
240
-0,87
0,77
0.096
0,87
0.1
-0,5
-0,5
-0.125
80,44
-5.5*10
-0.6*10
270
-1
1
0.125
-1
-0.25
50,00
-7.3*10
-0.2*10
300
-0,87
0,77
0.096
-0,87
-0.1
0,5
-0,5
-0.125
19,56
-7.1*10
0.3*10
330
-0,5
0,25
0.03
-0,87
-0.1
0,87
0,5
0.125
1,06
-4.4*10
1*10
360
1
1
0.25
0,00
1.3*10
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 = РS*F = π*Д2 / 4 * РS;
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.; и Рн = Рд * tgb;
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);
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(a+ b) / Cosb) * R;
где Рт = Рд * (Sin(a + b) / Cosb);
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.
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).
Передаточное отношение конических шестерен главной передачи: iк =Z6 / Z5.
Общее передаточное отношение iобщ =iр * iк .
Частота вращения выходного вала коробки передач
Пвых = Пg / ip; а ведомого вала Пведом = Пвых / iк.
Крутящий момент на ведомом валу: Мведом=Мдв*iобщ. продолжение
--PAGE_BREAK--