- •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
3.6.Газовый стык
Конструктивно газовый стык состоит из десяти шпилек М -12, выполненных из стали 40Х. Количество шпилек, приходящихся на один цилиндр – 4. Прокладка стыка – единая на все цилиндры с основой из перфорированного стального (Ст20) перфорированного листа и наполнением в виде листов графитизированного термостойкого картона, пропитанных специальными связующими жаростойкими материалами.
Границы прокладки и отверстия в ней имеют металлическую окантовку.
Эскиз элемента газового стыка приведен на рис.9.
Рис.9. Элемент газового стыка
Оценка работоспособности газового стыка производится на режиме максимального крутящего момента - . Расчётные нагрузки – статические силы предварительной затяжки шпильки и термическаяРt, а также повторно-переменная газовая сила .
Сила предварительной затяжки
= Н
=Н
- максимальное давление рабочего цикла на расчётном режиме, МПа;
, м2 – площадь поршня;
–количество шпилек, воспринимающих нагрузку от газовой силы одного цилиндра;
- коэффициент запаса;
=1,5…2,0 для среднефорсированных автотракторных двигателей [3]
Величина коэффициента дополнительной (динамической) нагрузки резьбового соединения
=
Податливость шпильки:
=м/Н
- модуль Юнга материала шпильки – сталь 40Х Еб = 2 105 Н/м2
Податливость шайбы
м/Н
–модуль упругости материала шайбы – Ст20 Еш = 2 105 Н/м2
Податливость прокладки
–модуль упругости материала основы прокладки Епр = 1,87 * 105 Н/м2;
= 0,9 - коэффициент заполнения металлом расчётного сечения;
l=0,0822 м - межцилиндровое расстояние,
Податливость головки, приходящаяся на одну шпильку
=м/Н
, Н/м2 – модуль упругости материала головки
Головка – из чугунаСЧ 32-52Ег = 1,3 * 105 Н/м2.
Площадь поперечного сечения зоны активной деформации головки на середине её высоты, приходящаяся на одну шпильку:
= м2
– габариты зоны активной деформации расчётного сечения головки
Аг = 0,16 м
Вг = 0,15 м
–коэффициент заполнения металлом расчётного сечения;
=0,25…0,35 – для общих головок нескольких цилиндров [3]
= 0,3
Податливость блока, приходящаяся на одну шпильку
=, м/Н
, Н/м2 - модуль упругости материала блока
Головка – из чугунаСЧ 32-52 Ебл = 1,3 105 Н/м2
Площадь поперечного сечения зоны активной деформации блока на середине его высоты, приходящаяся на одну шпильку:
=м2
–габариты зоны активной деформации расчётного сечения блока
Абл = 0,145 м
Вбл = 0,136 м
–коэффициент заполнения металлом расчётного сечения
=0,2…0,35 [3]
= 0,3
Термическая сила:
- так как все элементы газового стыка выполнены из материала с одинаковым коэффициентом Pt=0 [3]
Экстремальные величины нагрузок на шпильку:
= 11700 + 0 +0,046 7664,965 = 15226 Н
= 11700+0 = 11700 Н
Оценка запаса прочности проводится для минимального сечения шпильки в резьбовой его части
= МПа
= МПа
Определение коэффициента запаса прочности шпильки
МПа
МПа
а < 550 => σ = 0
Для стали 40Х
-1 = 320…480 МПа = 400 МПа
т =650…900 МПа = 770 МПа
Выбор зоны диаграммы усталостной прочности, в которой расположен цикл
А >B, следовательно, расчет проводим по пределу текучести.
5,0…5,5 = 5,3 [3]
Для автотракторных двигателей запас прочности шпильки должен находиться в пределах 1,3…2,0.
Для создания необходимой силы предварительной затяжки шпильки нужно завёртывать динамометрическим ключом с моментом затяжки:
= 16,73 + 14,98 = 31,7 Н м
Мр - момент, необходимый для создания осевого усилия и преодоления трения в резьбе:
= 11700 1,43 10-3 = 16,73 Н∙м
Мт - момент трения на торцевой поверхности гайки:
= 11700 1,28 10-3 = 14,98 Н∙м
Значения величин идля стандартной резьбы приведены в [3].