1. Определение закона движения механизма.

1.1 Проектирование механизма по заданным условиям. Постановка задачи:

Для заданного механизма двигателя внутреннего сгорания при известных размерах, массах, моментах инерции и моменте сопротивления, при заданном законе изменения давления в цилиндре определить закон движения механизма и время работы. Режим установившийся.

Целью проектирования является создание (синтез) кинематической схемы механизма, которая обеспечит требуемый закон изменения кинематических параметров при минимальных размерах механизма.

2. Синтез основного механизма.

1. Исходные данные:

Отношение длины шатуна к длине кривошипа

l_АВ /l_OА=4;

Отношение расстояния от точки А

до центра тяжести шатуна к длине шатуна

l_{АS 2} /l_АB=0.38;

Диаметр цилиндра

d=0.15 [м];

Частота вращения коленчатого

вала при установившемся режиме

n₁=11.66 [1/с];

Средняя скорость поршня при установившемся режиме

(v_в)_ср=3.7[м/с];

Максимальное давление в цилиндре двигателя

P_max=30*10⁵ [Па]

2. Определение размеров механизма

Проектирование по средней скорости ползуна (поршня).

Кривошипно-ползунный механизм проектируется по средней скорости поршня. Так как время одного оборота вала равно 1/n, то средняя скорость ползуна

(v_в)_ср.=4_* n_1* l_OА ,

где (v_в)_ср ,[м/с] – средняя скорость поршня;

n₁,[об/с] –частота вращения кривошипа;

l_OА,[м] – длина кривошипа;

тогда l_OА=(v_в)_ср/(4_* n₁)=3,7/(4_*11,66)=0,07933 [м];

Т.к. l_АВ /l_OА=4,

где l_АВ ,[м] – длина шатуна;

тогда l_АВ=4_* l_OА=4_* 0,07933 =0,317324 [м];

3. Построение механизма.

На листе вычерчиваем схему механизма, выбрав масштаб построения _l , [мм/м].

Пусть АО=50 [мм], тогда _l=AО / l_OА,

где _l – масштаб;

Тогда _l=48/0,07933 ≈600 [мм/м];

АВ_l* l_АВ= 600 _* 0,317324 =190,4 [мм];

АS₂_l* l_{АS 2}_l* 0.38_* l_АВ=600 _* 0.38_* 0,317324 =72,35 [мм];

4. Построение плана возможных скоростей.

Предположим, что ₁=const, тогда v_a=₁*l_oa;

Примем z_va=50 [мм].

V_в=V_a+V_ва;

V_as2/ V_ва=l_as2/l_aв=Z_Vas2/Z_Vва=0,38;

Z_Vas2=0,38* Z_Vва;

Cтроим планы возможных скоростей для первых шести положений механизма.

Результаты построений занесены в таблицу 3

5. Построение индикаторной диаграммы.

_Р=z_Р/P_max=100/30*10⁵=0,033 [мм/кПа] ,

где _Р - масштаб индикаторной диаграммы;

H_В=2* l_OА ,

где l_OА, [м] – длина кривошипа;

Н, [м] - полный ход поршня;

Тогда H_В =2*0,07933 =0,15866 [м] ;

Пусть _s =_l =600 [мм/м] , тогда база индикаторной диаграммы

b= H_В *_l=0,15866*600=95,2 [мм]

Используя данные, приведенные в таблице 1, строим индикаторную диаграмму.

1.2.6 Построение графика усилий ( ), действующих на ползун.

Сила, действующая на поршень, является алгебраической суммой сил, действующих на поршень справа (со стороны рабочей полости цилиндра) и слева. Так как нерабочая (левая) полость цилиндра сообщается с атмосферой, то слева на поршень в любом положении механизма действует сила атмосферного давления;cправа на поршень действует переменная сила давления газов. Суммарная сила будет пропорциональна ординатам, заключенным между атмосферной линией и соответствующей кривой индикаторной диаграммы. Знак силы устанавливается следующим образом: если сила совпадает по направлению с движением поршня, то она положительна, и наоборот.

Если за ординаты графика силы принять ординаты , снятые с индикаторной диаграммы, то масштаб силы определяется из следующего уравнения:

где =d²/4=0,0176625 , [м²] - площадь поршня;

, [мм/кПа] - масштаб индикаторной диаграммы;

, [мм/Н] - масштаб силы.

Масштаб силы = / =0,033/0,0176625 =1,8684 [мм/кН];

_s =_l =600 [мм/м].