Техническое задание. Проектирование и исследование механизмов движения автомобиля. Краткое описание работы механизмов автомобиля.
Двухосный грузовой автомобиль средней грузоподъемности приводится в движение двигателем внутреннего сгорания мощностью в 60-70 л.с. и может развивать скорость до 120 км/час.
Колесный ход автомобиля (рис 1) состоит из силовой установки (двигатель 1 с маховиком) и трансмиссии, включающей муфту сцепления, коробку передач 2, карданный вал 3 с дифференциалом в ведущие колеса 4.
рис 1 (Схема автомобиля)
Двигатель установки четырехтактный, четырехцилиндровый с вертикальным рядным расположением цилиндров и водяным охлаждением.
Различают два режима работы двигателя: 1) при холостом ходе, когда муфта сцепления выключена, и 2) при движении автомобиля (номинальный режим), когда муфта сцепления соединяет коленчатый вал с остальными механизмами автомобиля. Рабочий цикл в каждом цилиндре двигателя совершается за 2 оборота коленчатого вала и характеризуется индикаторной диаграммой, показывающей изменение давления газов в каждом цилиндре двигателя (рис 2). Сплошной линией очерчена индикаторная диаграмма номинального режима, пунктирно-индикаторная диаграмма холостого хода.
рис 2 (Индикаторная диаграмма)
Данные для построения индикаторных диаграмм приведены в табл. 2.
Основной механизм двигателя состоит из четырех одинаковых кривошипно-ползунных механизмов 1,2,3,4 расположенных в параллельных плоскостях 1,2,3,4, кривошипы которых размещены на одном коленчатом валу со сдвигом в 180 град (рис 3).
Порядок работы механизмов и чередование процессов в цилиндрах двигателя следующие:
Угол поворота коленчатого вала |
1 механизм
|
2 механизм |
3 механизм |
4 механизм |
0-180 |
Расширение |
Сжатие |
Выпуск |
Всасывание |
180-360 |
Выпуск |
Расширение |
Всасывание |
Сжатие |
360-540 |
Всасывание |
Выпуск |
Сжатие |
Расширение |
540-720 Сжатие Всасывание Расширение Выпуск
рис 3 (Механизм двигателя)
Управление
газораспределением осуществляется
клапанами 4, которые приводятся в движение
кулачковыми механизмами (рис. 3). Кулачки
6 закреплены на валу
,
который кинематически связан с коленчатым валом через зубчатую передачу z8, z7. Толкатель 5 двигается поступательно, и ускорение его изменяется по закону, представлен-
ному на рис. 4. Работа клапанов строго увязана по фазам с вращением коленчатого вала, угловая скорость которого в два раза больше угловой скорости кулачкового вала.
Вентилятор охлаждающего устройства приводится в движение от коленчатого вала двигателя через зубчатый механизм (рис. 5), состоящий из передачи z1, z2 с неподвижными осями и планетарного редуктора z3, z4, z5.
При проектировании и исследовании механизмов автомобиля считать известными параметры, приведенные в табл.1.
рис 4 (Закон изменения ускорения толкателя)
рис 5 (Вентилятор охлаждающего устройства)
Таблица 1.
Исходные данные.
Наименование параметра |
Обозначение |
Размерность |
Числовые Значения |
1. Средняя скорость поршня при номинальной нагрузке |
V ср |
м/сек |
8,80 |
2. Диаметр цилиндров |
d |
м |
0,098 |
3. Отношение длины шатуна к длине кривошипа |
Lab/Loa;Lcd/Loc |
- |
4,0 |
4. Отношение расстояния от точки А до центра тяжести шатуна к длине шатуна |
Las2/Lab |
- |
0,282 |
5. Вес шатуна |
G2 |
Кг |
1,20 |
6. Вес поршня |
G3 |
Кг |
1,05 |
7. Момент инерции коленчатого вала (без маховика) |
I’10 |
Кг |
0,0363 |
8. Момент инерции шатуна относительно оси S2, проходящей через центр тяжести шатуна |
|
Кг |
0,0128 |
9. Максимальное давление в цилиндре при номинальной нагрузке |
(Pmax)ном |
МПа |
5,780 |
10. Эффективная мощность двигателя при номинальной нагрузке |
Ne ном |
Вт |
44160 |
11. Механический к.п.д. двигателя |
t1 |
- |
0,815 |
12. Приведенный к валу двигателя момент инерции вращающихся деталей привода автомобиля |
|
Кг |
6,6708 |
13. Число оборотов коленчатого вала при режиме холостого хода |
|
1/с |
15 |
14. Число оборотов коленчатого вала двигателя при номинальной нагрузке |
|
1/с |
36,67 |
15. Коэффициент неравномерности вращения коленчатого вала |
|
- |
1/22 |
16. Угловая координата кривошипа для силового расчета |
|
град |
210 |
17. Ход толкателя в кулачковом приводе клапанов |
h |
м |
0,0085 |
18. Максимально допустимый угол в кулачковом механизме |
|
град |
29 |
19. Соотношения между ускорениями толкателя (рис 4) |
|
- |
3,1 |
20. Передаточное отношение колес 1 и 2 |
|
- |
1,53 |
21. Модуль зубчатых колес 1 и 2 |
|
м |
0,0035 |
22. Число зубьев колеса 1 |
|
- |
15 |
23. Угол наклона зуба для колес 1 и 2 |
|
град |
15 |
24. Рабочий угол профиля кулачка |
|
град |
110 |
25. Радиус ролика |
|
М |
0,01 |
26. Число оборотов вала вентилятора |
|
1/с |
7,067 |
27. Число сателлитов в планетарном редукторе |
К |
- |
4 |
28. Параметры исходного контура реечного инструмента |
|
град -
-
|
20 1
0,25
|
=
/
Таблица 2.
Значения
давления в цилиндре двигателя в долях
максимального давления
в зависимости от положения поршня.
Режим работы |
Путь поршня (в долях хода H) |
|
0 |
0,025 |
0,05 |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
Номинал- ный при
|
Расширение |
p/
|
0,69 |
1,0 |
|
0,509 |
0,328 |
0,214 |
0,148 |
0,100 |
0,079 |
0,069 |
0,062 |
0,043 |
-0,040 |
Выпуск |
|
|
+0,013 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Всасывание |
|
|
-0,013 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сжатие |
0,626 |
- |
0,360 |
0,260 |
0,130 |
0,061 |
0,024 |
0,013 |
+0,009 |
-0,002 |
-0,008 |
0,010 |
-0,013 |
||
Холостой ход при
|
Расширение |
p/
|
0,630 |
0,692 |
0,560 |
0,475 |
0,202 |
0,147 |
0,086 |
0,056 |
0,050 |
0,039 |
0,035 |
0,030 |
0,027 |
Выпуск |
|
|
|
+0,012 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Всасывание |
|
|
|
-0,013 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Сжатие |
0,630 |
0,424 |
0,390 |
0,268 |
0,120 |
0,060 |
0,024 |
0,011 |
0,008 |
-0,002 |
-0,008 |
-0,010 |
-0,013 |
/H