- •Курсовой проект по дисциплине «Автомобильные двигатели»
- •Оглавление
- •Раздел 1. Расчёт рабочего цикла двигателя (тепловой расчёт) 6
- •Раздел 2. Динамический расчёт двигателя 15
- •Раздел 3. Конструирование и оценка работоспособности элементов двигателя 23
- •Раздел 1. Расчёт рабочего цикла двигателя (тепловой расчёт)
- •1.3. Расчет процесса сжатия
- •1.4. Расчет процесса сгорания
- •1.5. Расчет процесса расширения
- •Построение индикаторной диаграммы теоретического цикла
- •Построение индикаторной диаграммы, соответствующей действительному циклу
- •Сглаживание индикаторной диаграммы вблизи вмт в конце процесса сжатия и в начале процесса расширения
- •Выбор фаз газораспределения
- •Раздел 2. Динамический расчёт двигателя
- •2.1. Определение сил, нагружающих элементы кривошипно-шатунного механизма
- •Диаграмма газовой силы Pг, в функции угла поворота кривошипа
- •Диаграмма сил инерции масс, движущихся возвратно-поступательно
- •Диаграммы сил суммарной p,, боковой n, тангенциальной t и нормальной k
- •2.2. Полярная диаграмма сил, действующих на шатунную шейку кв
- •2.3. Теоретическая диаграмма износа шатунной шейки
- •2.4. Диаграмма суммарного крутящего момента
- •2.5. Определение момента инерции маховика
- •2.6. Анализ уравновешенности двигателя
- •Раздел 3. Конструирование и оценка работоспособности элементов двигателя
- •3.1. Поршневая группа
- •3.1.1. Поршень
- •Оценка износостойкости юбки поршня
- •3.1.2. Поршневой палец
- •3.1.3. Поршневые кольца
- •3.2. Шатунная группа
- •3.2.1. Шатун
- •Верхняя головка шатуна:
- •Стержень шатуна:
- •Кривошипная головка шатуна:
- •3.2.2. Шатунные болты
- •3.3. Коленчатый вал
- •3.4. Маховик
- •3.5. Корпус двигателя
- •3.6.Газовый стык
- •3.7. Механизм газораспределения
- •3.7.1. Определение основных параметров механизма газораспределения Определение диаметров горловин клапанов
- •Определение величины максимального подъёма клапана
- •3.7.2. Профилирование кулачков
- •Профилирование выпуклого трёхрадиусного кулачка
- •3.7.3. Определение характеристики пружинного узла
- •Определение конструктивных параметров клапанной пружины
- •Наружная пружина
- •Внутренняя пружина
- •3.8.Система смазывания
- •3.8.1. Гидродинамический расчёт шатунного подшипника
- •3.8.2. Расчет масляного насоса
- •3.9.Система охлаждения
- •Сердцевина радиатора состоит из алюминиевых трубок и алюминиевых охлаждающих пластин, крепится к пластмассовым бачкам.
- •Расчёт радиатора системы охлаждения
- •Список использованной литературы
3.2.2. Шатунные болты
Назначение шатунных болтов - силовое замыкание элементов кривошипной головки шатуна.
Шатунные болты испытывают большие усилия предварительной затяжки, интенсивные повторно-переменные нагрузки от инерционных сил, в соответствии с чем к их конструкции предъявляются следующие требования:
- высокая усталостная прочность;
- уменьшение вредных последствий повторно-переменного изгиба болта вследствие деформации стыкуемых элементов кривошипной головки.
Болты выполнены из хромомолибденовой стали 40ХНМА штамповкой на холодновысадочных автоматах с последующей накаткой резьбы мелкого шага и термической обработкой (закалка и высокий отпуск). Гайки шатунных болтов с самоконтрящейся резьбой; выполняются из углеродистой стали 40Х.
Для предотвращения проворачивания болтов при затяжке, их головки выполняют несимметричной формы с вертикальным срезом, а в теле шатуна фрезеруют площадки с вертикальным уступом.
При разработке шатунных болтов их конструктивные параметры определяются по статистическим данным [3]:
Расчётный диаметр болта
(0,11…0,14)D = 0,11 74 = 8,14 мм
округляется до ближайшего минимального значения.
В соответствии с ГОСТ для мелких метрических резьб, выбрана резьба М-8.
(0,15…0,2) = 0,184 8,14 = 1,5 мм
(0,2…0,5) = 0,368 8,14 = 3 мм
Оценка работоспособности шатунного болта проводится по запасу прочности при его повторно-переменном нагружения суммой сил предварительной затяжки и силой инерциипоступательно движущихся -и вращающихся -масс за вычетом массы крышки самой кривошипной головки.
Шатунные болты рассчитываются на режиме максимальной частоты вращения холостого хода.
Расчёт экстремальных напряжений в нагрузочном цикле действующих на болт нагрузок и производится на режиме максимальных оборотов холостого хода,.
= 1,3 5400 = 7020 мин-1
Максимальная сила, нагружающая болт:
МН
Минимальная сила, нагружающая болт:
МН
=
МН
МН
с-1
–коэффициент запаса, =2…3 = 2,5 [3]
iб = 2 – количество болтов, приходящихся на один шатун;
= 0,23 133,2 = 30,636 кг/м2
–коэффициент основной нагрузки резьбового соединения; для автотракторных двигателей = 0,15…0,25 = 0,2 [3]
Экстремальные значения напряжений в резьбовой части болта
МПа
МПа,
–площадь минимального сечения болта по резьбовой его части
м2
Величина совокупного фактора концентрации напряжений:
5…5,5 = 5,3 [3]
МПа
МПа
Для стали 40ХНМА
-1 = 600 МПа, т =1200 МПа, σ = 0.
Выбор зоны диаграммы усталостной прочности, в которой расположен цикл:
А < B, следовательно, расчет проводится по пределу текучести.
Запас прочности шатунных болтов – должен быть не менее 2,0.
3.3. Коленчатый вал
Назначение коленчатого вала - преобразование возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение элементов трансмиссии.
При работе двигателя коленчатый вал, воспринимает переменные по величине и направлению нагрузки от газовых и инерционных сил, а также имеет высокие относительные скорости при больших удельных нагрузках между элементами коренных и шатунных подшипников.
Коленчатый вал двигателя отлит из высокопрочного чугуна ВЧ 60-2.
Для повышения износостойкости рабочие поверхности коренных и шатунных шеек закалены ТВЧ на глубину 2…3 мм. В шатунных шейках отлиты эксцентричные разгрузочные полости, соединённые маслоподводящими каналами с коренными подшипниками. Технологические выходы сверлений и самой полости заглушены резьбовыми пробками.
Осевая фиксация коленчатого вала производится вкладышами - буртиками, установленными в картере в гнезда 4-ого коренного подшипника.
Размеры основных элементов коленчатого вала обозначены на компоновочном чертеже кривошипа (рис.7.) и сведены в таблицу 6.
Оно определялись по статистическим данным для двигателей аналогичной конструкции [3] .
Табл.6.
Параметр |
Двигатель с искровым зажиганием, линейный |
Расчет |
Значение |
dкш |
0,65…0,8 |
0,65 74 |
48,1 мм |
dшш |
0,6…0,7 |
0,6 74 |
44,4 мм |
lкш |
|
0,6 48,10 0,75 48,1 |
28,9 мм 36,1 мм |
lшш |
0,45…0,65 |
0,5 44,4 |
22,2 мм |
bщ |
1,00…1,25 |
1,1 74 |
81,4 мм |
hщ |
0,2…0,22 |
0,21 74 |
15,54 мм |
|
0,15…0,2 |
0,16 15,54 |
2,5 мм |
В знаменателе приведены длины крайних коренных шеек.
Рис.7. Эскиз кривошипа.
При выборе размеров элементов вала размеры ,,увязывались с принятым при компоновке блок-картера межцилиндровым расстоянием, т.к. принятые размеры элементов кривошипа должны удовлетворять условию=28,9 +215,54 +22,2 = 82,2 мм при сохранении их (элементов) работоспособности.