График проверки выполнения листов кп

Номера листов	Дата сдачи на проверку– не позднее, чем за (время до начала сессии)
1 лист	2 месяца
2 лист	1,5 месяца
3 лист	1 месяц

Дата представления курсового проекта руководителю – за 2 недели до начала сессии.

Работы на проверку сдавать преподавателю или оставлять в ауд. 206. Можно отправить на адрес tmmsm@inbox.ru

Время на проверку 1 неделя. Бумажные версии можно получить в ауд. 206.

Руководитель курсового проектирования (курсовой проект) А.Н. Клепацкий

СОДЕРЖАНИЕ

Введение…………………………………………………………………….......2

1. Кинематический анализ механизма (лист 1)…………………………….. 3

2. Кинетостатический анализ (силовой расчет) механизма (лист 2)...........

3. Синтез зубчатой передачи (лист 3)………………………………………..

Заключение…………………………………………………………….………

Библиографический список…………………………………………………..

Введение(изменить)

В состав двигателя внутреннего сгорания (ДВС) входят такие механизмы как кривошипно-ползунный механизм двигателя, простая зубчатая передача.

Кривошипно-ползунный механизм применяется в ДВС, во-первых, потому, что принадлежит к семейству рычажных механизмов, которые имеют только низшие кинематические пары, более других приспособленные к восприятию значительных усилий, действующих в ДВС. Во-вторых, в этом механизме, преобразующем возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) во вращательное движение кривошипа (коленчатого вала), используется минимум звеньев – 4 (включая стойку – корпус двигателя).

Описать особенности схемы расположения цилиндров ДВС.

Простая передача применяется для привода рабочего вала потребителя, а кулачковый механизм является частью системы газораспределения.

Для обеспечения заданного уровня неравномерности движения на вал двигателя устанавливается маховик.

Для выбора подшипников, материала цилиндров необходимо определить усилия в кинематических парах. Для этого применяется принцип Даламбера.

При проектировании зубчатой передачи должны быть обеспечены условия ее работоспособности.

Лист № 1. Динамический синтез машины

Задание. Определить мощность двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и спроектировать маховик, обеспечивающий заданную неравномерность хода машины.Двигатель работает в режиме установившегося движения (средняя угловая скорость коленчатого вала ω₁ постоянна). К коленчатому валу приложен постоянный момент сопротивления М от механизма, который приводится в движение этим двигателем с помощью зубчатой передачи (на схеме не показана).

Примерами таких машин являются: динамо-машина, мотопомпа, бензопила, лодочный мотор, мотоцикл, движущийся с постоянной скоростью и др.

Исходные данные:

1. Кривошип (коленчатый вал) уравновешен, т.е. центр масс кривошипа С₁ лежит на оси вращения О.

2. Центры масс ползунов (поршней) С₃, С₅ совпадают с вращательными парами.

3. Центры масс шатунов С₂, С₄ расположены на расстоянии, равном трети длины шатуна со стороны кривошипа, например: .

4. Передаточное отношение передачи i = z₂/z_1.

5. Для двухтактных ДВС задана зависимость отношения давления газа в цилиндре двигателя к максимальному давлению (р/р_max) от перемещения поршня (табл. 1.1), где обозначено: ВМТ – верхняя мертвая точка поршня; НМТ – нижняя мертвая точка поршня (вид диаграммы показан на рис. 1.1).

Для четырехтактных ДВС зависимость отношения давления газа в цилиндре двигателя к максимальному давлению (р/р_max) от перемещения поршня, задана диаграммой, где обозначено: ВМТ – верхняя мертвая точка поршня; НМТ – нижняя мертвая точка поршня (рис. 1.1) –скопировать из задания.

Численные данные, необходимые для расчетов, приведены в табл. 1.2.

Рисунок 1.1 – Зависимость относительного давления газа в цилиндре двигателя от

относительного перемещения поршня (индикаторная диаграмма)

Таблица 1.1

№ точки n			0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Относительное давление газа (в долях рmax)	р/рmax	Движение поршня от ВМТ к НМТ	1,0	0,55	0,34	0,23	0,17	0,13	0,10	0,08	0,06	0,02	0
	р/рmax	Движение поршня от НМТ к ВМТ	1,0	0,22	0,12	0,08	0,05	0,03	0,02	0,01	0,003	0	0

Таблица 1.2

Данные	Обозна–чение	Значение	Единицы измерения
Размеры звеньев: кривошипа шатунов	lОА= lOD lАВ=lAE=lDE		м м
Частота вращения кривошипа	n1		об/мин
Массы звеньев: шатунов ползунов (поршней)	m2= m4 m3= m5		кг кг
Моменты инерции звеньев: кривошипа (коленвала) шатунов ротора потребителя мощности	J1 J2=J4 Jпотр		кг·м2 кг·м2 кг·м2
Диаметр цилиндра	d		м
Максимальное давление в цилиндре	pmax		МПа
Коэффициент неравномерности вращения кривошипа	δ		-
Числа зубьев колес передачи	z1 z2		-
Модуль зубьев передачи	m		мм

Планы положений механизма.Построим на листе 8 планов положений в масштабе. Один из них оформим в виде кинематической схемы. Положение № 0 должно соответствовать началу рабочего хода. Для ДВС нулевое положение выбирается в верхней мертвой точке (ВМТ). Масштабный коэффициент расстояний вычисляется по наибольшему звену:

Планы скоростей. Угловая скорость кривошипа 1

.

Вычислим скорость точки А:

Выберем длину отрезка, изображающего ее на чертеже, оа = 100 мм.

Масштабный коэффициент скорости .

Начнем построение плана скоростей с построения отрезка оа, изображающего скорость точки А. Скорость следующей точки В построим согласно формуле . Для построения скорости точки В проведем через точку о на плане скоростей прямую, параллельную направляющей, а через точку а – прямую, перпендикулярную шатуну АВ и обозначим точку их пересечения буквойb.

Для построения скорости центра масс шатуна С₂ составим пропорцию

, откуда . Отложим от точки а на плане скоростей третью часть отрезка аb и поставим точку с₂. Построим отрезок ос₂, изображающий скорость V_C2.

Аналогично строим скорости остальных точек по формулам:

(или ),

(или .

Вычислим скорости всех точек механизма:

, , ,

и угловые скорости шатунов:

, или

и занесем в табл. 3.

Положения № 0 и № 8:

= м/c,

,

= = м/c,

,

или

положение № 1

,

= = м/c,

,

или

положение № 2

,

= м/c

= = м/c,

,

или

положение № 3

,

= = м/c,

,

или

положение № 4

= м/с ,

= = м/c,

,

или

положение № 5

,

= = м/c,

,

или

положение № 6

,

= рад/с

= = м/c,

,

или

положение № 7

,

= = м/c,

,

или

Найденные скорости заносятся в табл. 1.3.Для одноцилиндрового двигателя данные для второго цилиндра ставятся нулевые.

Таблица 1.3 – Подготовка данных для расчета на ПК

№ положения	VB, м/с	VС2, м/с	ω2, рад/с	VЕ, м/с	VС4, м/с	ω4, рад/с	Сила F1, Н	Сила F2, Н
0
1
2
3
4
5
6
7
8

Определение значений переменной силы давления газов на поршень. Пристроим диаграмму давления к планам положений механизма. Для этого:

1. совместим начало отсчета диаграммы с началом рабочего хода звена (для двигателя внутреннего сгорания это будет верхняя мертвая точка поршня);

2. расстояние между ВМТ и НМТ поделим на 10 равных частей и пронумеруем, начиная от ВМТ, которой присваивается номер 0 (для ДВС);

3. выберем высоту графика y_maxравной 100 мм, что будет соответствовать максимальному значению отношения р/р_max= 1;

4. положения точек графика найдем по формуле , мм. Значения относительного давления газа берутся из таблицы 1.1;

5. построенные точки соединим плавной линией.

6. Для четырехтактного ДВС диаграмма строится на сетке клеток (см. задание).

Максимальное значение силы

= Н

Масштабный коэффициент для силы

.

Измерим отрезки y_k, изображающие значения силы в мм в построенных положениях механизма, вычислим эти значения: и занесем в табл. 1.3. Если в данном положении поршень движется от ВМТ к НМТ, по у_kизмеряем по верхней линии, если обратно – по нижней.

Положения № 0 и № 8

= Н.

Положение № 1

= Н.

Положение № 2

= Н.

Положение № 3

= Н.

Положение № 4

= Н.

Положение № 5

= Н.

Положение № 6

= Н.

Положение № 7

= Н.

Для определения значений силы F₂ учтем, что поршень 5 отстает от поршня 3 на……. положений.Для одноцилиндрового двигателя в столбец F₂заносятся нули.

Вычисление приведенного момента сил. Для этого необходимо вычислить мощности всех сил (кроме момента М, приложенного к кривошипу) по формуле

Мощность силы давления газов , где знак «+» ставится при движении поршня в сторону силы. Для ДВС – при движении от ВМТ к НМТ.

В учебном курсовом проекте допускается не учитывать мощности сил тяжести звеньев (в данном случае шатунов), если они малы по сравнению максимальной силой, действующей на поршень.

Мощность сил вычисляется для всех положений механизма.

Приведенный момент сил для каждого положения механизма находим по формуле

Расчеты выполнены в Exel(рис. 1.2).

Скопировать диаграмму приведенного моментас листа Exel.

Рисунок1.2

Работа приведенного момента сил вычислена в Exel интегрированием по формуле трапеций (рис. 1.3)

Скопировать диаграмму работы моментовс листа Exel

Рисунок1.3

Найдем изменение кинетической энергии всего механизма (машины) с маховиком ΔТ. Для учета работы момента сопротивления, который считается постоянным, удобнее вычислить ее с противоположным знаком. Тогда для построения графика –А_М соединим прямой начало и конец построенного графика работы приведенного момента сил (рис. 1.3).

Изменение кинетической энергии всего механизма (машины) с маховиком

ΔТ= А_Мп+ А_М

вычислено в Exel.

Вычисление приведенного момента инерции механизма J_Пбез учета вращающихся звеньев. Для каждого положения механизма находят кинетические энергии звеньев по формулам:

для поршня – поступательное движение;

для шатуна + – плоское движение,

где V_С2 - скорость центра масс шатуна 2;

J₂ – момент инерции шатуна относительно центральной оси.

Аналогично для 2-го цилиндра:

+,

Кинетические энергии кривошипа 1, маховика, колес передачи и ротора потребителя мощности вычислять не требуется, т.к. их моменты инерции входят в постоянную часть приведенного момента инерции механизма, которая не участвует в расчетах и на данном этапе неизвестна.

Затем вычисляется кинетическая энергия механизма без учета вращающихся звеньев

Т = Т₂ + Т₃+ Т₄+Т₅.

Приведенный момент инерции этой части механизма находят по формуле

Вычисление изменения кинетической энергии для переменной части приведенного момента инерции Т_V.

,

где J_П,0 – значение J_П в нулевом положении:

Изменение кинетической энергии для постоянной части приведенного момента инерции Т_Снайдем вычитанием Т_С = Т - Т_V .

Для выполнения расчетов данные из таблиц 1.2 и 1.3 заносятся в соответствующие таблицы программы «Момент инерции маховика».

Расчеты выполнены в Exel, результаты сведены в табл. 1.4. Скопировать с листа Exelтаблицу «Вычисление изменения кинетической энергии для постоянной части приведенного момента» (частями).

Таблица 1.4

№ положения	Прив. момент сил, Мп, Нм
0
1
2
3
4
5
6
7
8

Расчет момента инерции маховика. Постоянная часть приведенного момента инерции определяется по формуле

,

где наибольшее и наименьшее значения Т_Свыбираются из последнего столбца таблицы.

Передаточное отношение передачи .

Момент инерции маховика получается вычитанием из найденного значения моментов инерции кривошипа, минимального значения момента инерции J_{П min} из столбца таблицы J_П, а также момента инерции потребителя мощности, приведенного к кривошипу:

= кгм²

Проектирование маховика в виде обода. Примем предварительно радиус маховика R = 0,2 м. Проверим выполнение условия ограничения его окружной скорости (скорости точек на ободе):

100 м/с для стального маховика.

Плотность стали  = 7,8 10³ кг/м³.

Высота профиля обода маховикаbвыбирается исходя из условия , при выполнении которого момент инерции маховика можно приближенно вычислять по формуле для обода.

Примем = м.

Ширина профиля обода маховика находится из формулы

= = м.

При а >Rувеличить радиус и пересчитать размеры.

Определение мощности двигателя. Среднее значение момента М, приложенного к кривошипу 1, = Нм, где А₈–работа приведенного момента в 8-м положении.

Мощность двигателя (без учета потерь на вредное сопротивление) найдем по формуле = Вт = кВт.

Выполнить на 1 листе чертеж маховика (см. примеры чертежей), указать реальные (вычисленные) размеры в мм.

Размеры: длина и диаметр ступицы, диаметр отверстия для вала, толщина диска, соединяющего ступицу с ободом, берутся произвольно.Диск должен быть тонким.