Розрахунок приводу і поршневого двигуна автомобіля

Введення

Курсова робота є важливим етапом підготовки студентів до вирішення завдань стосовно до практики по обробці вихідної інформації і по навчанню оформлення технічної та нормативної документації відповідно до ГОСТ і ЄСКД.

Якість виконання курсової роботи характеризує рівень засвоєння дисципліни «Основи функціонування систем сервісу», що дозволяє оцінити готовність студента до самостійної роботи з виконання дипломного проекту і до практичної діяльності на виробництві як майбутнього фахівця з сервісу (Спеціалізація 23.07.12).

1. Приводи автомобіля

Найпростіша принципова схема приводу автомобіля (рис. 1) включає в себе карбюраторний або дизельний багатоциліндровий чотиритактний двигун з кривошипно-шатунним механізмом тронкового типу 1, маховик 2, фрикційне муфту зчеплення 3, коробку передач 4, головну передачу 5 заднього моста автомобіля, диференціал 6 і півосі 7.

Кривошипно-шатунний механізм призначений для перетворення зворотно-поступального руху поршня в обертальний рух колінчастого вала.

У голівці блоку розміщені впускні і випускні клапани.

Маховик 2 під час робочого ходу поршня накопичує запас енергії, за рахунок якої здійснюється неробочий хід і підвищується рівномірність обертання колінчастого вала.

Фрикційна муфта зчеплення 3 забезпечує приєднання або від'єднання трансмісії (коробки зміни передач) і двигуна внутрішнього згоряння.

Коробка зміни передач 4 (КПП) - двоступенева і двошвидкісна.

Головна передача 5 - конічна, з'єднана шестернями диференціала з півосями заднього моста.

2. Двигун внутрішнього згоряння

Поршневі двигуни внутрішнього згоряння є тепловими двигунами, у яких хімічна енергія палива перетворюється в механічну роботу безпосередньо в самому двигуні.

Перетворення хімічної енергії в теплову і теплової - в енергію руху поршня (механічну) відбувається практично одночасно, безпосередньо в циліндрі двигуна.

У результаті згоряння робочої суміші в циліндрах двигуна утворюються газоподібні продукти з високим тиском і температурою.

Під впливом тиску поршень здійснює поступальний рух, який за допомогою шатуна і кривошипа перетвориться в обертання колінчастого вала.

Чотиритактними називають двигуни, у яких один робочий цикл відбувається за чотири ходи (такту) поршня, що відповідають двом оборотам колінчастого валу. Схема роботи чотиритактного двигуна без наддування представлена ​​на рис.2.

Перший такт - впуск або всмоктування горючої суміші - відповідає руху поршня вниз від В.М.Т. до н.м.т. За рахунок руху поршня створюється розрідження (близько 0,05 - 0,1 н / см ²⁾ і горюча суміш через відкритий клапан «а» засмоктується в циліндр. Для досягнення максимального наповнення циліндра впускний клапан відкривається дещо раніше положення поршня в В.М.Т. (Точка 1) з певним кутом випередження і закривається з деяким кутом запізнювання після н.м.т. (Точка 2).

Другий такт - стиск - відповідає руху поршня вгору від моменту закриття впускного клапана до моменту приходу поршня у В.М.Т. Під час такту стиску всі клапани знаходяться в закритому положенні.

Поршень стискає що знаходиться в циліндрі горючу суміш, в точці 3 подається іскра в свічці для запалення горючої суміші.

Третій такт - горіння і розширення (робочий хід) - відповідає руху поршня від В.М.Т. до н.м.т. під тиском згорає палива і розширювальних продуктів згоряння. (Від точки 4 до точки 5).

Четвертий такт - випуск відпрацьованих газів - здійснюється при ході поршня вгору від н.м.т. до В.М.Т. Цей хід поршня відбувається при відкритому випускному клапані «б». Для поліпшення процесу випуску клапан відкривається дещо раніше н.м.т. (Точка 5) і закривається з деяким запізненням (точка 6).

У дизель, на відміну від карбюраторного двигуна, при русі поршня від В.М.Т. до н.м.т. засмоктується через впускний клапан атмосферне повітря, на такті стиснення підвищується тиск і температура, при впорскуванні через форсунку паливо самозаймається і згорає, гази розширюючись тиснуть на поршень, здійснюючи робочий хід, при русі поршня з н.м.т. до В.М.Т. через відкритий випускний клапан відпрацьовані гази виштовхуються в атмосферу.

При подальшому русі поршня вниз починається новий робочий цикл, такти якого повторюються в перерахованої раніше послідовності.

Робочий цикл чотиритактного двигуна зображується діаграмами у вигляді замкнутої (рис. 3) і розгорнутої (рис. 4).

Вихідні дані для кінематичного і динамічного (силового) аналізу кривошипно-шатунного механізму представлена ​​в таблиці 1.

3. Позначення

К - карбюраторний двигун

Д - дизель

В.М.Т. - Верхня мертва точка

Н.м.т. - Нижня мертва точка

П _{ведений} - ведений вал

П _д - частота обертання двигуна (провідного валу), об / хв;

П _п - частота обертання проміжного вала КПП, об / хв;

П _кпп - частота обертання вихідного валу КПП, об / хв;

П _в - частота обертання веденого вала головної передачі, об / хв;

R - радіус кривошипа, мм;

l - стала кривошипно-шатунного механізму;

l = R / L = 0,25

де L - довжина шатуна, мм;

Р _1, Р _2, Р _3, Р ₄ - тиск газів в циліндрі двигуна, МПа; (див. Індикаторна діаграма Рис. 3)

Z ₁ .... Z ₆ - число зубів шестерень і коліс в коробці змін передач і в головній передачі;

Р _ш - сила, спрямована по осі шатуна, Н; (див. рис. 5)

Р _р - сила тиску газів на поршень, Н;

Р _н - сила, спрямована перпендикулярно осі циліндра, Н;

Р _р - радіальна сила, діюча по радіусу кривошипа, Н;

P т - тангенціальна сила, що діє по дотичній до окружності

4. Вихідні дані (l = 0,25)

Таблиця 1

5. Зміст курсової роботи

Курсова робота складається з розрахунково-пояснювальної записки та графічної частини у вигляді принципової схеми приводу автомобіля (рис. 1), схеми роботи чотиритактного двигуна (рис. 2), замкнутої і розгорнутої індикаторної діаграми (рис. 3, рис.4), схеми кривошипно шатунного механізму та дії сил тиску газів на поршень (мал. 5), графіка залежності шляху «S», швидкості «n» і прискорення «а» поршня від кута «a» повороту колінчастого валу (рис. 6), графіка залежності зусиль Р _ш, Р _н, Р _р, Р _т і крутного моменту М _кр на валу двигуна від кута «a» повороту колінчастого валу.

За вихідними даними спочатку побудувати індикаторні діаграми (рис.3, рис.4).

Розрахунково-пояснювальна записка включає титульний лист (див. Додаток), вихідні дані на виконання курсової роботи та наступні розділи:

1. Привід автомобіля.

2. Двигун внутрішнього згоряння.

3. Позначення:

4. Вихідні дані (Таблиця 1).

5. Зміст курсової роботи.

6. Кінематичний аналіз кривошипно-шатунного механізму.

7. Динамічний аналіз кривошипно-шатунного механізму.

8. Силовий розрахунок трансмісії автомобіля.

9. Міцнісний розрахунок поршня і поршневого пальця двигуна.

6. Кінематичний аналіз кривошипно-шатунного механізму

6.1 Вираз для визначення переміщення «S» поршня в залежності від кута повороту кривошипа «a» запишеться у вигляді (рис. 5)

S = (R + L) - (R * Cos a + L * Cos b) = R (1 - Cos a) + L (1 - Cos b) = R (1 - Cos a) + L (1 - 1 - l ² * Sin ² a)

Величина R (1 - Cos a) - визначає шлях, який пройшов би поршень, якщо шатун був би нескінченно довгим,

а величина L (1 - 1 - l ² * Sin ² a) - є поправка на вплив кінцевої довжини шатуна.

Використовуючи формулу бінома Ньютона вираз для обчислення "S" спрощується:

S = R (1 - Cos a + (l / 2) * Sin ² a).

S = 75 * (1 - Cos0 + (l / 2) * Sin ² 0) = 0

S = 75 * (1 - Cos30 + (l / 2) * Sin ³⁰ лютого) = 12.392

S = 75 * (1 - Cos60 + (l / 2) * Sin ^{лютого 1960)} = 44.531

S = 75 * (1 - Cos90 + (l / 2) * Sin ^{лютого 1990)} = 84.375

S = 75 * (1 - Cos120 + (l / 2) * Sin ²¹²⁰⁾ = 119.531

S = 75 * (1 - Cos150 + (l / 2) * Sin ²¹⁵⁰⁾ = 142.296

S = 75 * (1 - Cos180 + (l / 2) * Sin ²¹⁸⁰⁾ = 150

S = 75 * (1 - Cos210 + (l / 2) * Sin ²²¹⁰⁾ = 142.296

S = 75 * (1 - Cos240 + (l / 2) * Sin ²²⁴⁰⁾ = 119.531

S = 75 * (1 - Cos270 + (l / 2) * Sin ²²⁷⁰⁾ = 84.357

S = 75 * (1 - Cos300 + (l / 2) * Sin ²³⁰⁰⁾ = 44.531

S = 75 * (1 - Cos330 + (l / 2) * Sin ²³³⁰⁾ = 12.392

S = 75 * (1 - Cos360 + (l / 2) * Sin ²³⁶⁰⁾ = 0

Розрахунки внесемо в табл.2 і побудуємо графік залежності

S = f (a) ... (мал.6)

6.2 Швидкість поршня змінюється під час «t», тобто

n = ds / dt = (ds / d a) * (d a / dt),

де d a / dt = w - кутова частота обертання.

ds / d a = R * d / d a (1 - Cos a + (l / 2) * Sin ² a) =

= R (Sin a + (l / 2) * Sin 2 a)

n = w * R (Sin a + (l / 2) * Sin2 a).

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin0 + (l / 2) * Sin 2 * 0) = 0

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin30 + (l / 2) * Sin 2 * 30) = 11936.97

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin60 + (l / 2) * Sin 2 * 60) = 19120.22

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin90 + (l / 2) * Sin 2 * 90) = 19625

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin120 + (l / 2) * Sin 2 * 120) = 14871.28

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin150 + (l / 2) * Sin 2 * 150) = 7688.03

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin180 + (l / 2) * Sin 2 * 180) = 0

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin210 + (l / 2) * Sin 2 * 210) = -7688.03

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin240 + (l / 2) * Sin 2 * 240) = -14871.28

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin270 + (l / 2) * Sin 2 * 270) = -19625

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin300 + (l / 2) * Sin 2 * 300) = -19120.22

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin330 + (l / 2) * Sin 2 * 330) = -11936.97

n = (3.14 * 3400/30) * 45 (Sin360 + (l / 2) * Sin 2 * 360) = 0

Розрахунки внесемо в табл. 2 і побудуємо графік залежності

n = f (a) ... (рис. 6)

6.3 Прискорення поршня змінюється в часі t, тобто

а = d n / dt = (d n / d a) * (d a / dt) = (d n / d a) * w.

d n / d a = w * R * d / d a (Sin a + (l / 2) * Sin2α) =

= W * R * (Cos a + l * Cos2α).

а = w * (d n / d a) = w ² * R * (Cos a + l * Cos2α).

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos0 + l * Cos2 * 0) = 6419010.4

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos30 + l * Cos2 * 30) = 5089121.91

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos60 + l * Cos2 * 60) = 1925703.125

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos90 + l * Cos2 * 90) = -1283802.1

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos120 + l * Cos2 * 120) = -3209505.2

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos150 + l * Cos2 * 150) = -3805319.82

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos180 + l * Cos2 * 180) = -3851406.25

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos210 + l * Cos2 * 210) = -3805319.82

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos240 + l * Cos2 * 240) = -3209505.2

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos270 + l * Cos2 * 270) = -1283802.1

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos300 + l * Cos2 * 300) = 1925703.125

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos330 + l * Cos2 * 330) = 5089121.91

а = (3.14 * 3400/30) ² * 45 * (Cos360 + l * Cos2 * 360) = 6419010.4

Розрахунки занесемо в табл.2 і побудуємо графік залежності

а = f (a) ... (рис. 6).

Таблиця 2

7. Динамічний аналіз кривошипно-шатунного механізму

До основних сил, що діють в кривошипно-шатунном механізмі, відносять: сили тиску газів на поршень, сили інерції мас рухомих частин і корисне опір на колесах заднього моста автомобіля. Силами тертя в кривошипно-шатунном механізмі нехтуємо через їх невеликий величини.

Сили тиску газу на поршень перебувають у прямій залежності від робочого циклу двигуна внутрішнього згоряння (див. індикаторні діаграми (рис. 3, рис. 4)).

Тиск газу на поршень змінюється в залежності від кута повороту кривошипа і для будь-якого положення поршня визначається за індикаторної діаграмі для даного варіанту вихідних даних і заноситься в таблицю 3.

Сили інерції залежать від мас рухомих деталей і числа обертів двигуна. Графік залежності сил інерції від кута повороту кривошипа колінчастого валу представлений на розгорнутій індикаторної діаграмі (рис. 4).

Миттєва сила від тиску газів, що діє на поршень:

Р = Р _г * F = Р _г * (π * Д ² / 4); МН;

де Д - діаметр циліндра, м;

F - площа поршня, м ^2;

Р _р - тиск газів, МПа;

Рушійне зусилля Р _д = Р + Р _і дорівнює сумі сили від тиску газів на поршень Р і сил інерції рухомих частин Р _і.

Р _д = Р _S * F = π * Д ² / 4 * Р _S;

Р _д = -0,9 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = -0,00475 Р _д = 4,3 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,0227

Р _д = -0,8 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = -0,00422 Р _д = 2,9 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,01531

Р _д = -0,5 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = -0,00264 Р _д = 2,6 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,01372

Р _д = 0,3 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00158 Р _д = 2,4 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,01267

Р _д = 0,8 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00422 Р _д = 2,5 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,0132

Р _д = 1 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00528 Р _д = 2,55 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,01346

Р _д = 1,1 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00581 Р _д = 2,3 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,01214

Р _д = 1,1 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00581 Р _д = 1,75 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00924

Р _д = 1 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00528 Р _д = 0,75 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00396

Р _д = 0,5 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00264 Р _д = -0,5 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = -0,00264

Р _д = 0 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0 Р _д = -0,8 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = -0,00422

Р _д = -0,2 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = -0,00106 Р _д = -0,9 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = -0,00475

Р _д = 1 * 3,14 * 0,082 ² / 4 = 0,00528

Сила тиску газів на поршень Р (див. рис. 5.) Розкладається на силу, спрямовану по осі шатуна Р _ш, і силу, перпендикулярну осі циліндра

Р _н. Р _ш = Р _д / Cos b

Р _ш = -0,00475 / 1 = -0,00475

Р _ш =- 0,00422 / 0,99 = -0,00418

Р _ш =- 0,00264 / 0,98 = -0,00259

Р _ш = 0,00158 / 0,97 = 0,00153

Р _ш = 0,00422 / 0,98 = 0,00414

Р _ш = 0,00528 / 0,99 = 0,00523

Р _ш = 0,00581 / 1 = 0,00581

Р _ш = 0,00581 / -0,99 = -0,00575

Р _ш = 0,00528 / -0,98 = -0,00517

Р _ш = 0,00264 / -0,97 = -0,00256

Р _ш = 0/-0, 98 = 0

Р _ш =- 0,00106 / -0,99 = 0,00105

Р _ш = 0,00528 / -1 = -0,00528

Р _ш = 0,0227 / -0,99 = -0,0227

Р _ш = 0,01531 / -0,98 = -0,015

Р _ш = 0,01372 / -0,97 = -0,01331

Р _ш = 0,01267 / -0,98 = -0,01242

Р _ш = 0,0132 / -0,99 = -0,01307

Р _ш = 0,01346 / 1 = 0,01346

Р _ш = 0,01214 / 0,99 = 0,01202

Р _ш = 0,00924 / 0,98 = 0,00906

Р _ш = 0,00396 / 0,97 = 0,00384

Р _ш =- 0,00264 / 0,98 = -0,00259

Р _ш =- 0,00422 / 0,99 = -0,00422

Р _ш =- 0,00475 / 1 = -0,00475

Р _н = Р _д * tg b;

Р _н = -0,00475 * 0 = 0

Р _н =- 0,00422 * 0,13 = -0,00055

Р _н =- 0,00264 * 0,22 = -0,00058

Р _н = 0,00158 * 0,26 = 0,00041

Р _н = 0,00422 * 0,22 = 0,00093

Р _н = 0,00528 * 0,13 = 0,00069

Р _н = 0,00581 * 0 = 0

Р _н = 0,00581 * (-0,13) = - 0,00076

Р _н = 0,00528 * (-0,22) = - 0,00116

Р _н = 0,00264 * (-0,26) = - 0,00069

Р _н = 0 * (-0,22) = 0

Р _н =- 0,00106 * (-0,13) = 0,00014

Р _н = 0,00528 * 0 = 0

Р _н = 0,0227 * (-0,13) = -0,00295

Р _н = 0,01531 * (-0,22) = -0,00337

Р _н = 0,01372 * (-0,26) = -0,00357

Р _н = 0,01267 * (-0,22) = -0,00279

Р _н = 0,0132 * (-0,13) = -0,00172

Р _н = 0,01346 * 0 = 0

Р _н = 0,01214 * 0,13 = 0,00158

Р _н = 0,00924 * 0,22 = 0,00203

Р _н = 0,00396 * 0,26 = 0,00103

Р _н =- 0,00264 * 0,22 = -0,00058

Р _н =- 0,00422 * 0,13 = -0,00055

Р _н =- 0,00475 * 0 = 0

Сила Р _ш прагне стиснути або розтягнути шатун, а сила Р _н притискає поршень до стінки циліндра і спрямована в бік, протилежний обертанню двигуна.

Сила Р _ш може бути перенесена по лінії її дії в центр шийки кривошипа і розкладена на тангенціальну силу Р _т, дотичну до кола, і радіальну силу Р _р, діючу по радіусу кривошипа

Р _р = Р _ш * Cos (a + b) = P _д * (Cos (a + b) / Cos b);

Р _р = -0,00475 * 1 = -0,00457

Р _р =- 0,00422 * 0,8 = -0,00336

Р _р =- 0,00264 * 0,31 = -0,00082

Р _р = 0,00158 * (-0,26) = -0,00041

Р _р = 0,00422 * (-0,69) = -0,002 91

Р _р = 0,00528 * (-0,93) = - 0,00491

Р _р = 0,00581 * (-1) = - 0,00581

Р _р = 0,00581 * (-0,93) = - 0,0054

Р _р = 0,00528 * (-0,69) = - 0,00364

Р _р = 0,00264 * (-0,26) = - 0,00069

Р _р = 0 * 0,31 = 0

Р _р =- 0,00106 * 0,8 = - 0,00085

Р _р = 0,00528 * 1 = 0,00528

Р _р = 0,0227 * 0,8 = 0,01816

Р _р = 0,01531 * 0,31 = 0,00475

Р _р = 0,01372 * (-0,26) = -0,00357

Р _р = 0,01267 * (-0,69) = -0,00874

Р _р = 0,0132 * (-0,93) = -0,01228

Р _р = 0,01346 * (-1) = -0,01346

Р _р = 0,01214 * (-0,93) = - 0,01129

Р _р = 0,00924 * (-0,69) = - 0,00638

Р _р = 0,00396 * (-0,26) = - 0,00103

Р _р =- 0,00264 * 0,31 = - 0,00082

Р _р =- 0,00422 * 0,8 = - 0,00336

Р _р =- 0,00475 * 1 = -0,00475

Сили Р _т і Р _'т утворюють на колінчастому валу пару сил з плечем R, момент якої приводить в обертання колінчастий вал і називається крутним моментом двигуна.

М _кр = Р _т * R = Р _д * (Sin (a + b) / Cos b) * R;

де Р _т = Р _д * (Sin (a + b) / Cos b); R - радіус кривошипа в м.

М _кр = 0,075 * (-0,00475) * 0 = 0

М _кр = 0,075 * (-0,00422) * 0,61 = -0, 00019

М _кр = 0,075 * (-0,00264) * 0,98 = -0,00019

М _кр = 0,075 * 0,00158 * 1 = 0,00012

М _кр = 0,075 * 0,00422 * 0,75 = 0,00024

М _кр = 0,075 * 0,00528 * 0,39 = 0,00015

М _кр = 0,075 * 0,00581 * 0 = 0

М _кр = 0,075 * 0,00581 * (-0,39) = -0,00017

М _кр = 0,075 * 0,00528 * (-0,75) = -0,0003

М _кр = 0,075 * 0,00264 * (-1) = -0,0002

М _кр = 0,075 * 0 * (-0,98) = 0

М _кр = 0,075 * (-0,00106) * (-0,61) = 0,00005

М _кр = 0,075 * 0,00528 * 0 = 0

М _кр = 0,075 * 0,0227 * (-0,61) = -0,00104

М _кр = 0,075 * 0,01531 * (-0,98) = -0,00113

М _кр = 0,075 * 0,01372 * (-1) = -0,00103

М _кр = 0,075 * 0,01267 * (-0,75) = -0,00071

М _кр = 0,075 * 0,0132 * (-0,39) = -0,00039

М _кр = 0,075 * 0,01346 * 0 = 0

М _кр = 0,075 * 0,01214 * 0,39 = 0,00036

М _кр = 0,075 * 0,00924 * 0,75 = 0,00052

М _кр = 0,075 * 0,00396 * 1 = 0,0003

М _кр = 0,075 * (-0,00264) * 0,98 = -0,00019

М _кр = 0,075 * (-0,00422) * 0,61 = -0,00019

М _кр = 0,075 * (-0,00475) * 0 = 0Р _т =- 0,00475 * 0 = 0

Р _т =- 0,00422 * 0,61 = -0,00257

Р _т =- 0,00264 * 0,98 = -0,00259

Р _т = 0,00158 * 1 = 0,00158

Р _т = 0,00422 * 0,75 = 0,00316

Р _т = 0,00528 * 0,39 = 0,00206

Р _т = 0,00581 * 0 = 0

Р _т = 0,00581 * (-0,39) = -0,00227

Р _т = 0,00528 * (-0,75) = -0,00396

Р _т = 0,00264 * (-1) = -0,00264

Р _т = 0 * (-0,98) = 0

Р _т =- 0,00106 * (-0,61) = 0,00065

Р _т = 0,00528 * 0 = 0

Р _т = 0,0227 * (-0,61) = -0,01385

Р _т = 0,01531 * (-0,98) = -0,015

Р _т = 0,01372 * (-1) = -0,01372

Р _т = 0,01267 * (-0,75) = -0,0095

Р _т = 0,0132 * (-0,39) = -0,00515

Р _т = 0,01346 * 0 = 0

Р _т = 0,01214 * 0,39 = 0,00473

Р _т = 0,00924 * 0,75 = 0,00693

Р _т = 0,00396 * 1 = 0,00396

Р _т =- 0,00264 * 0,98 = -0,00259

Р _т =- 0,00422 * 0,61 = -0,00257

Р _т =- 0,00475 * 0 = 0

На підшипники колінчастого вала діє сила Р _'ш, яка може бути розкладена на силу P' = P і Р _'н = Р _н. Значення розрахункових величин Р _д, Р _ш, Р _н, Р _р, Р _т і М _дв занести в табл. 3 та побудувати залежності від a.

8. Силовий розрахунок трансмісії автомобіля.

Трансмісія автомобіля (рис. 1) включає в себе фрикційне муфту зчеплення 3, коробку передач 4, головну передачу 5 заднього моста, диференціал 6 і півосі 7.

Коробка зміни передач складається з двох пар шестерень: перша пара з числом зубів Z ₁ і Z _2, друга пара з числом зубів Z ₃ та Z _4.

Шестерня Z ₂ - рухома по проміжному валу і може виходити із зачеплення з Z _1. Пряма передача може активізуватися за допомогою кулачковою муфти при роз'єднанні шестерень Z ₁ і Z _2.

Передаточне відношення коробки зміни передач обчислюється за виразом:

i _p = i ₁ * i _2.

Передаточне відношення перший зубчастої пари

i ₁ = Z ₂ / Z _1,

а другий i ₂ = Z ₄ / Z _3, т. Е. i _p = (Z ₂ / Z ₁₎ * (Z ₄ / Z _3).

i _p = (60/20) * (100/25) = 12

Передаточне відношення конічних шестерень головної передачі:

i _к = Z ₆ / Z _5. I _к = 80/20 = 4

Загальне передавальне відношення

i _заг = i _р * i _к.

i _заг = 12 * 4 = 48

Частота обертання вихідного валу коробки передач

П _вих = П _g / i _p; а веденого вала П _{відомий} = П _вих / i _к.

П _вих = 2500/12 = 208,33 об / хв П _{відомий} = 208,33 / 4 = 52,08 об / хв

Крутний момент на відомому валу:

М _кр = М _{відомий} = М _g * i _заг.

М _кр = 0 * 48 = 0

М _кр =- 0,00019 * 48 =- 0,00912

М _кр =- 0,00019 * 48 =- 0,00912

М _кр = 0,00012 * 48 = 0,00576

М _кр = 0,00024 * 48 = 0,01152

М _кр = 0,00015 * 48 = 0,0072

М _кр = 0 * 48 = 0

М _кр =- 0,00017 * 48 =- 0,00816

М _кр =- 0,0003 * 48 =- 0,0144

М _кр =- 0,0002 * 48 =- 0,0096

М _кр = 0 * 48 = 0

М _кр = 0,00005 * 48 = 0,0024

М _кр = 0 * 48 = 0

М _кр =- 0,00104 * 48 =- 0,04992

М _кр =- 0,00113 * 48 =- 0,05424

М _кр =- 0,00103 * 48 =- 0,04944

М _кр =- 0,00071 * 48 =- 0,03408

М _кр =- 0,00039 * 48 =- 0,01872

М _кр = 0 * 48 = 0

М _кр = 0,00036 * 48 = 0,01728

М _кр = 0,00052 * 48 = 0,02496

М _кр = 0,0003 * 48 = 0,0144

М _кр =- 0,00019 * 48 =- 0,00912

М _кр =- 0,00019 * 48 =- 0,00912

М _кр = 0 * 48 = 0

9. Міцнісний розрахунок вузлів і деталей двигуна

9.1 Поршень

Поршень розраховується на стиск від сили тиску газів Р _р по найменшому перетину, розташованому вище поршневого пальця, на питомий тиск тронка, на міцність днища, а поверхня опорних гнізд пальця (бобишек) перевіряється на найбільшу питомий тиск (рис. 7).

Напруга стиснення визначається з виразу:

s _сж = Р _р / F _min £ [s _сж] Н / мм ^2,

де F _min - найменше перетин поршня над пальцем (у більшості конструкцій проходить по канавці останнього кільця), мм ^2.

F _min = (π * Д ² / 4) - (π * Д ₁ ² / 4) = π / 4 * (Д ² - Д ₁ ²⁾

Д ₁ = Д-(0,05 ... 0,07) * Д = Д * (1-0,06) = 82 * 0,94 = 77,08 мм

F _min = 3,14 / 4 * (82 ² -77,08 ²⁾ = 614,4 мм ²

тому що Р _р = Р _р ^max * (π * Д ² / 4);

P _р = 5 * (3,14 * 82 ² / 4) = 26391,7 Н.

s _сж = 263917/614, 4 = 42,96 Н / мм ² £ [s _сж]

Допустима напруга для поршнів з алюмінієвих сплавів [s _сж] = 50,0 ... 70,0 Н / мм ^2, і для сталевих [s _сж] = 100 Н / мм ^2.

Розрахунок тронка поршня на питомий тиск і визначення довжини направляючої частини здійснюється за формулою

L _p = P _{н. Max} / Д * к,

де P _{н. max} = (0,07 ... 0,11) P _г; [к] = 2 ... 7 кг / см ^2.

L _p = 0,09 * 26391,7 / (8,2 * 5) = 57,933

Днище поршня розраховується на вигин. При плоскому днищі умова міцності (максимально-допустима напруга вигину) має вигляд

s _і = P _{р. max} / 4 d ² £ [s _і],

де d - товщина днища поршня, мм.

Допустима напруга на вигин днищ для алюмінієвого поршня

[S _і] = 70 н / мм ^2, а для сталевих - [s _і] = 100 н / мм ^2.

При проектуванні користуються емпіричними залежностями, встановленими практикою.

Товщина днища алюмінієвих поршнів d = (0,1 ... 0,12) Д і сталевих (0,06 ... 0,1) Д.

Для алюмінієвих: s _і = 26391,7 / 4 * (0,12 * 82) ² = 68,14 £ [s _і]

Для сталевих: s _і = 26391,7 / 4 * (0,1 * 82) ² = 98,125 £ [s _і]

Товщина стінки поршня за кільцями приймається рівною (0,05 ... 0,07) Д;

Загальна довжина поршня L = (1,2 ... 1,8) S,

Де S - хід поршня, S = 2 R, [мм] S = 2 * 75 = 150 мм

Відстань від нижньої кромки поршня до осі пальця

С = (0,7 ... 1,2) Д. С = 0,9 * 82 = 73,8

Поверхня опорних гнізд пальця (бобишек) перевіряється на найбільшу питомий тиск.

Р _max = (P _{р. max} / d _п) * l _п, н / мм ²

Де d _п - зовнішній діаметр поршнів пальця, мм, d _п / Д = 0,4.

d _п = 0,4 * Д = 0,4 * 82 = 32,8 мм

l _п - довжина гнізд пальця, мм, l _п = 2 d _п.

l _п = 2 * 32,8 = 65,6 мм

Р _max = (5 / 32, 8) * 65,6 = 10 н / мм ²

Допустимі питомі тиску складають [р] = 20 ... 40, н / мм ²

9.2 Поршневий палець

Поршневий палець перевіряється по найбільшому тиску згорання Р _{р. max} = Р ₄ на вигин і на зріз.

Палець розглядається як балка з рівномірно розподіленим навантаженням і кінцями, що лежать на опорах.

Згинальний момент щодо небезпечногоперетину I - I:

М _і = P _г / 2 (L / 2 - а / 4), Н * мм,

Де L - відстань між опорами, мм,

L = Д - d _п = 82-32,8 = 49,2 мм

а - довжина підшипників верхньої опори шатуна, мм,

а = d _п = 32,8 мм

Отже:

М _і = 26391,7 / 2 (49,2 / 2 - 32,8 / 4) = 216406,2 М * мм

Напруга вигину

s _і = М _і / W _і, н / мм ^2; £ [s _і],

де W _і - момент опору вигину

W _і = 0,1 * ((d ⁴ _п - d ⁴ _в) / d _п), мм ^3,

Де d _в - внутрішній діаметр поршневого пальця, мм; d _в = 0,5 * d _п d _в = 0,5 * 32,8 = 16,4 мм

W _і = 0,1 * ((32,8 ⁴ -16,4 ⁴⁾ / 32,8) = 3308,208 мм ³

s _і = 216406,2 / 3308,208 = 65,415 н / мм ^2; £ [s _і],

[S _і] = 120 н / мм ² для вуглецевої сталі.

Зрізують напруги пальця s _ср = P _г / 2 F <[s _ср]

F - поперечний переріз пальця, мм ^2,

F = (π / 4) * (d ² _п - d ² _в) = (3,14 / 4) * (32,8 ² -16,4 ²⁾ = 633,4 мм ²

s _ср = 216406,2 / (2 * 633,4) = 170,83 Н / мм ² <[s _ср]

[S _ср] = 500 ... 600 Н / см ^2.

Література

1. Є. Росляков, І. Кравчук, В. Гладкевич, А. Дружинін. «Енергосилові обладнання систем життєзабезпечення». Підручник - СПб: Політехніка, 2004. - 350 с.: Іл.

2. «Багатоцільові гусеничні та колісні машини.» Под ред. Акад., Докт. техн. наук, проф. Г. І. Гладкова - М: Транспорт, 2001. - 214 с.

3. Скойбеда А.Т. та ін «Деталі машин та основи конструювання.» Підручник М:, Вища школа, 2000. - 584 с.