Вход

Проектирование двигателя внутреннего сгорания

Курсовая работа
Код 99377
Дата создания 20.02.2016
Страниц 62
Источников 4
Файлы будут доступны для скачивания после проверки оплаты.
1 660руб.
КУПИТЬ

Содержание

ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ 4 1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ 5 2 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДВИГАТЕЛЯ 6 3 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ПРОЕКТИРУЕМОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ 8 3.1 Выбор дополнительных исходных параметров 8 3.2 Тепловой расчет проектируемого дизельного двигателя 13 3.3 Определение эффективных показателей двигателя 17 3.4 Определение рабочего объема двигателя и размеров его цилиндров 18 3.5 Расчет и построение индикаторной диаграммы 19 3 Динамический расчет проектируемого двигателя 22 3.1 Выбор значений параметров для динамического расчета двигателя 22 3.2 Динамический расчет автомобильного двигателя 22 3.3 Определение среднего значения общего тангенциального усилия от всех цилиндров за цикл 27 4 РАСЧЕТ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ПРОЕКТИРУЕМОГО ДИЗЕЛЯ 30 4.1 Расчет деталей цилиндро-поршневой группы 33 4.1.2 Расчет шпилек крепления головки 33 4.2 Расчет деталей поршневой группы 35 4.3 Расчет поршневого пальца 39 4.4 Расчет кольца 41 4.4 Расчет деталей шатунной группы 43 4.5 Расчет крышки нижней головки шатуна 46 4.6 Расчет шатунных болтов 47 4.7 Расчет коленчатого вала 49 5 РАСЧЕТ МЕХАНИЗМА ГАЗОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ 55 5.1 Определение проходных сечений ГРМ 55 5.2 Профилирование кулачка ГРМ 56 5.3 Расчет клапанной пружины 57 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 61 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 62 Содержание

Фрагмент работы для ознакомления

1/К - коэффициент линейного расширения материала поршневого кольца и гильзы цилиндра;Тк, Тц- температуры соответственно кольца и цилиндра в рабочем состоянии. При жидкостном охлаждении Тк=475...575 К, Тц=385...390 К, при воздушном охлаждении Тк=525...725 К, Тц=445...465 К;Т0 = 290 К - температура окружающей среды.Тогда напряжения изгиба в рабочем положениипри надевании кольца на поршень:.Монтажный зазор:.5.4 Расчет деталей шатунной группыРасчетная суммарная сила инерции в ВМТ в конце такта выпуска,МПа,,где= (0,06...0,09)=24 - конструктивная масса верхней головки шатуна, расположенной выше сечения I - I, кг/м2; здесь - конструктивная масса шатуна, принятая в динамическом расчете, кг/м2.Максимальное напряжение разрыва в сечении I-I, МПа,,где = 0,0007 - площадь расчетного сечения I-I, м2; здесьdвг и dр - соответственно наружный диаметр верхней головки шатуна и диаметр расточки под втулку, м,[p] =20…50 МПа.МПа.Рисунок 4.3 К расчету деталей шатунной группыСтержень шатуна проверяем в сечении II – II на сжатие с учетом продольного изгиба под действием суммарных сил (газовых и инерционных) на режиме максимального крутящего момента, МН:, где - давление газов в момент вспышки на режиме максимального крутящего момента, МПа; - площадь днища поршня, м2; - конструктивная масса возвратно-поступательно движущихся частей КШМ, принятая в динамическом расчете, кг/м2;Нормальное напряжение сжатия с учетом продольного изгиба в плоскости качания шатунагдеКх - коэффициент, учитывающий увеличение нормальных напряжений сжатия за счет продольного изгиба в плоскости качания шатуна: ,где - предел упругости материала шатуна, МПа;Е = 2...2,2105 - модуль упругости материала шатуна, МПа;- длина шатуна, м; - момент инерции сечения II –II относительно оси х – х, м4:, Площадь сечения II – II, м2.Нормальное напряжение сжатия с учетом продольного изгиба в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:,где []= (100...200) - допускаемое напряжение сжатия, Мпа;Осевой момент инерции сечения II - II относительно оси у – у, м4:.Коэффициент, учитывающий увеличение нормальных напряжений за счет продольного изгиба в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:Нормальное напряжение сжатия с учетом продольного изгиба в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:5.5 Расчет крышки нижней головки шатунаОпасным для крышки шатуна является сечение III – III, которая работает на поперечный изгиб под действием силы инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс поршневой и шатунной групп. Расчетным режимом является холостой ход.Расчетная суммарная сила инерции:,где - конструктивная масса возвратно-поступательно движущихся деталей, принятая в динамическом расчете, кг/м2;- конструктивная масса шатуна, отнесенная к кривошипу, принятая в динамическом расчете, кг/м2.Расчетное напряжение поперечного изгиба, МПа, ,где - расстояние между осями шатунных болтов, м;- площадь среднего сечения III - III нижней крышки с учетом толщины вкладыша, м2 ;- момент сопротивления среднего сечения III – III нижней крышки, м3 ;,где - ширина нижней крышки, м;- радиальная толщина крышки (без учета ребер), м.ТогдаНапряжения не превышают допустимых значений.5.6 Расчетшатунных болтовДиаметр резьбы шатунных болтов предварительно принимаем: , где - диаметр цилиндра.Назначаем болт М12х1,5.Усилие предварительной затяжки шатунного болта, МН,, где - суммарная сила инерции возвратно-поступательно движущихся и вращающихся масс поршневой и шатунной групп, определенная при расчете крышки нижней головки шатуна.Принимаем Расчетная максимальная сила, нагружающая шатунный болт, МН,, где=(0,15...0,25) - коэффициент основной нагрузки резьбового соединения.Максимальные, минимальные, средние напряжения и амплитуда цикла вМПа определяются по следующим формулам:,,, ,где - площадь минимального сечения шатунного болта м2.Предварительно назначаем материал шпилек – Сталь 40ХН:В = 1000…1450 МПа, -1 =320…420 МПа, a =0,16, т= 800…1300 МПа. Здесь a - коэффициент приведения данного цикла к равно опасному симметричному; -1 - предел усталости материала при симметричном цикле, МПа; т - предел текучести материала, МПа.Определим, в какой области диаграммы усталостной прочности лежит данный цикл.Так как условие проверки на выносливость,где и ,не соблюдается, то запас прочности подсчитываем по пределу текучести:.Таким образом, условие прочности соблюдается.5.7 Расчет коленчатого вала4.7.1 Расчет шеек коленчатого вала на износостойкостьДля определения износостойкости шеек коленчатого вала определяются максимальные и средние давления на опорную поверхность шатунных шеек:,,где - максимальное значение относительной результирующей силы, действующей на шатунную шейку, МПа; - среднее значение относительной результирующей силы, действующей на шатунную шейку, МПа; - диаметр и рабочая ширина вкладыша шатунной шейки, м.и определяются из развернутой диаграммы нагрузок на шатунную шейку (см. динамический расчет).Допустимые максимальные и средние давления на шатунные шейки, = (20...42) МПа, = (6...15) МПа - для дизелей.Полученные расчетом значения не превышают допустимые.4.7.2 Расчет коленчатого вала на прочностьРасчет конструктивных элементов коленвала проводим для двух наиболее опасных положений кривошипа (рисунок 4.4).Первое положение: колено кривошипа находится в ВМТ. При этом передается максимальное значение силы по шатуну на кривошип. Значение расчетной силы выбирается как наибольшее из двух случаев.а) При угле поворота кривошипа = 0° п.к.в., МН,,где,,- соответственно масса возвратно-поступательно движущихся частей, масса шатуна, приведенная к кривошипу и масса колена вала, принятые в динамическом расчете и отнесенные к площади поршня, кг/м2.Рисунок 4.4 Расчет коленвалаРисунок 4.5 Расчетные положенияб) При угле поворота кривошипа = 360° п.к.в., МН,.Пинимаем для расчета значение 0,099 МН.Второе положение: колено расположено под углом Тmax, при котором имеется максимальное значение тангенциальной силы, действующей на кривошип, МН,,,где - максимальная относительная сила, полученная в динамическом расчете, МПа; - относительная радиальная сила, соответствующая , МПа.Суммарная сила, действующая на шатунную шейку, МН, определится следующим образом:.1) Первое положение коленчатого вала (рис. 4а)1.1) Шатунная шейкаПоперечный изгиб шатунной шейки силой Р:;.1.2) Щека а) Поперечный изгиб щеки в плоскости колена от силы Р;; .б) Сжатие щеки от силы Р ;.в) Результирующие напряжения в щеке от изгиба и сжатия, МПа.В этих формулах - изгибающий момент, МНм;- момент сопротивления сечения изгибу, м3; - площадь сечения, м2;l- расстояние между серединами соседних коренных шеек коленчатого вала, м;с - расстояние между серединами коренной шейки и узкой стороны щеки кривошипа, м;b - ширина щеки кривошипа, м;h- толщина щеки кривошипа, м;- диаметр шатунной шейки, м.2) Второе положение коленчатого вала.2.1) Шатунная шейкаа)Поперечный изгиб шатунной шейки от силы Р;.б) Скручивание шатунной шейки моментом от реакции левого подшипника от силы Т.в) Результирующее напряжение в шатунной шейке от изгиба и скручивания, МПа.В этих формулах - скручивающий момент, МНм; - момент сопротивления сечения кручению, м3; - расчетное напряжение кручения, МПа. Левая щека (опасное сечение А - А)а) Поперечный изгиб щеки в плоскости вращения колена от реакции левой опоры от силы Т. Напряжения изгиба на узкой стороне щеки; .б) Поперечный изгиб щеки в плоскости расположения колена от реакции левой опоры от силы Z. Напряжения изгиба на широкой стороне щеки; .в) Скручивание щеки реакцией левой опоры от силы Т. Напряжения кручения на узкой и широкой сторонах:для узкой стороны щеки:.для широкой стороны щеки:; .г) Результирующие напряжения в левой щекеСумма нормальных напряжений в наиболее нагруженных ребрах, МПа,.Результирующие напряжения от изгиба и кручения в середине узкой стороны щеки, МПа,Результирующие напряжения от изгиба и кручения в середине широкой стороны щеки, МПа,.Условие прочности коленвала проектируемого двигателя соблюдается, т.к. полученные напряжения меньше допустимых для стали, которые можно принять[]= (100…120)МПа для стали.6 Расчет механизма газораспределения6.1 Определение проходных сечений ГРМПроходное сечение в седле впускного клапана, м2, определятся следующим образом:,где - средняя скорость поршня, м/с:,гдеnN – частота вращения коленчатого вала на режиме максимальной мощности, об/мин;Fп – площадь днища поршня, м2;iкл – число впускных клапанов в одном цилиндре;вп–допускаемая средняя скорость потока в седле клапана при впуске:вп = 55…70 м/с – дизели.Проходное сечение горловины не должно ограничивать пропускную способность клапана:.Диаметр горловины впускного клапана, м,.Диаметр горловины выпускного клапана на 10…20% меньше диаметра горловины впускного клапана.Максимальный подъем клапана, м, определяется по площади проходного сечения клапана:где - угол наклона фаски клапана Максимальный подъем толкателя определяется исходя из конструкции механизма газораспределения :,где hкл – максимальный подъем толкателя,lт, lкл – плечи рычага, соответственно обращенные к толкателю и клапану. Рисунок 5.1 Схема клапанного узла6.2 Профилирование кулачка ГРМРадиус начальной окружности кулачка выбирается исходя из достаточной жесткости механизма:.Половинное значение угла действия кулачка зависит от фаз газораспределения:,где - угол опережения открытия клапана, принимаем 16º. - угол запаздывания закрытия клапана, принимаем 18º.Данные значения углов выбраны по прототипу – дизель Д-260.Параметры двухрадиусного кулачкаРисунок 5.2 Схема профиля кулачкаМалый радиус дуги носка кулачка выбирается из технологических соображений: 1,5 мм.Большой радиус боковой поверхности кулачка, мм,, где .6.3 Расчет клапанной пружиныДля нормальногофункционирования пружины необходимо выполнение следующих условий:1) максимальная сила пружины Рmax должна быть больше сил инерции движущихся частей механизма газораспределения в конце подъема клапана Pj2 max, чтобы не допустить отрыва толкателя от кулачка: Pmax > Pj2 max;2) сила предварительной затяжки пружины Рпр должна быть больше максимальной силы от разряжения газов при впуске Рвп, чтобы не допустить самопроизвольного открытия выпускного клапана в процессе впуска: Рпр> Рвп.5.3.1. Определение параметров клапанной пружиныМаксимальное усилие пружины, МН, , где ,где - максимальная частота вращения коленчатого вала на режиме холостого хода;- частота вращения коленчатого вала на режиме максимальной мощности.Сила инерции движущихся частей клапанного механизма, МН, в конце подъема клапана определяется по формуле:,где – масса движущихся деталей клапанного механизма, кг:,где - масса движущихся деталей клапанного механизма, отнесенная к площади горловины впускного клапана .Значение ускорения толкателя в конце подъема клапана для выбранного профиля кулачка(гармонический кулачок):Здесь к – угловая скорость вращения распределительного вала на режиме максимальной мощности, рад/с. Для четырехтактных двигателей ,где N– угловая скорость вращения коленчатого вала на режиме максимальной мощности.Максимальная деформация пружины, м, назначается, исходя из стремления получить минимальные массу и габариты последней:,где hкл – максимальный подъем клапана, м.Жесткость пружины, МН/м, .Усилие предварительной затяжки пружины, МН,.5.3.2. Конструирование пружиныСредний диаметр пружины, мм:,где - диаметр горловины впускного клапана.Диаметр проволоки пружины, м, определяем по следующей формуле:, где [] = 350…600 МПа, - допускаемое касательное напряжение в витке пружины;= 1,2 – коэффициент, учитывающий неравномерность распределения напряжений по сечению витка пружины.В последнюю формулу усилие следует подставлять в МПа, а диаметр - в метрах.Принимаем диаметр пружины 2,8 мм.Число рабочих витков пружины,где G= (0,8…0,9)105 – модуль упругости второго рода для легированных сталей, МПа;Pmax – максимальное усилие пружины, МН.Полное число витков пружины.Шаг навивки пружины должен обеспечить минимально допустимый зазор (min = 0,3 мм) при полностью сжатой пружине:.Длина полностью сжатой пружины.Длина пружины при полностью закрытом клапане,где hкл– максимальный подъем клапана.ЗаключениеВ данном проекте была предложена конструкция дизельного двигателя внутреннего сгорания. Были приняты исходные данные, проведен тепловой и динамический расчет. Разработаны его индикаторная диаграмма, диаграммы действующих в механизмах сил. Были проведены конструктивные расчеты основных элементов и механизмов предложенного двигателя. На основе полученных данных был разработан чертеж. а именно – общий вид поперечного разреза спроектированного дизеля.Список использованной литературыКолчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие / А.И. Колчин, В.П. Демидов. М.: Высшая школа, 2002. 496 с.Двигатели внутреннего сгорания: учебник в 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов / В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян и др.; под ред. В.Н. Луканина. М.: Высшая школа, 2005. 479 с.Двигатели внутреннего сгорания: учебник в 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование / В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и др.; под ред. В.Н. Луканина, М.Г. Шатрова. М.: Высшая школа, 2005. 400 с.Автомобильные двигатели / В.М. Архангельский, М.М. Вихерт, А.Н. Воинов и др.; под ред.М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. 591 с.

Список литературы

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 1. Колчин А.И. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: учеб. пособие / А.И. Колчин, В.П. Демидов. М.: Высшая школа, 2002. 496 с. 2. Двигатели внутреннего сгорания: учебник в 3 кн. Кн. 1. Теория рабочих процессов / В.Н. Луканин, К.А. Морозов, А.С. Хачиян и др.; под ред. В.Н. Луканина. М.: Высшая школа, 2005. 479 с. 3. Двигатели внутреннего сгорания: учебник в 3 кн. Кн. 2. Динамика и конструирование / В.Н. Луканин, И.В. Алексеев, М.Г. Шатров и др.; под ред. В.Н. Луканина, М.Г. Шатрова. М.: Высшая школа, 2005. 400 с. 4. Автомобильные двигатели / В.М. Архангельский, М.М. Вихерт, А.Н. Воинов и др.; под ред.М.С. Ховаха. М.: Машиностроение, 1977. 591 с. список литературы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
Сколько стоит
заказать работу?
1
Заполните заявку - это бесплатно и ни к чему вас не обязывает. Окончательное решение вы принимаете после ознакомления с условиями выполнения работы.
2
Менеджер оценивает работу и сообщает вам стоимость и сроки.
3
Вы вносите предоплату 25% и мы приступаем к работе.
4
Менеджер найдёт лучшего автора по вашей теме, проконтролирует выполнение работы и сделает всё, чтобы вы остались довольны.
5
Автор примет во внимание все ваши пожелания и требования вуза, оформит работу согласно ГОСТ, произведёт необходимые доработки БЕСПЛАТНО.
6
Контроль качества проверит работу на уникальность.
7
Готово! Осталось внести доплату и работу можно скачать в личном кабинете.
После нажатия кнопки "Узнать стоимость" вы будете перенаправлены на сайт нашего официального партнёра Zaochnik.com
© Рефератбанк, 2002 - 2017