- •Министерство образования Российской Федерации
- •Двигатель автомобильный
- •Оглавление
- •Задание на курсовой проект № 1.
- •1. Тепловой расчет двигателя.
- •1.1.Обоснование параметров.
- •Методика выбора параметров теплового расчета.
- •Степень сжатия – одна из важнейших характеристик двигателя, повышение e (до определённых пределов ) способствует росту мощности и улучшению экономичности двигателя.
- •2. Динамический расчет двигателя.
- •2.1. Методика динамического расчета
- •3. Расчет механизмов двигателя и его систем.
- •3.1. Расчетные режимы.
- •4. Расчет деталей цилиндровой группы.
- •4.1. Расчет стенки цилиндра.
- •4.2. Расчет силовых шпилек (болтов) крепления головки.
- •5. Расчет деталей поршневой группы.
- •5.1. Расчет поршня.
- •5.2. Расчет поршневого пальца.
- •5.3. Расчет поршневого кольца.
- •По статистическим данным:
- •6. Расчет деталей шатунной группы.
- •6.1. Расчет шатуна.
- •6.2. Расчет крышки нижней головки шатуна.
- •6.3. Расчет шатунных болтов
- •7. Расчет коленчатого вала.
- •7.1. Расчет шеек коленчатого вала на износостойкость
- •7.2. Расчет коленчатого вала на прочность.
- •Размеры элементов коленчатого вала
- •8. Расчет газораспределительного механизма.
- •8.1. Определение проходных сечений грм
- •8.2. Профилирование кулачка грм
- •8.3. Расчет клапанной пружины
- •8.4. Расчет распределительного вала
- •9. Расчет системы смазки.
- •9.1. Расчет подшипников
- •9.2. Расчет масляного насоса
- •10. Расчет системы охлаждения.
- •10.1. Расчет жидкостного насоса
- •10.2. Расчет жидкостного радиатора
- •10.3. Расчет вентилятора
- •Заключение
5.3. Расчет поршневого кольца.
Поршневое кольцо проверяется на поперечный изгиб как защемленная консоль, нагруженная распределенной нагрузкой по заданной эпюре от действия собственных сил упругости при установке кольца в цилиндр.
Среднее радиальное давление кольца на стенку цилиндра должно обеспечивать достаточную герметичность камеры сгорания при минимально возможных потерях на трение и незначительных износах самих колец и цилиндров.
,
,
где Е = 1•105 МПа - модуль упругости первого рода для колечного чугуна;
А0- Зазор в замке поршневого кольца в свободном состоянии;
t - радиальная толщина кольца;
D - диаметр цилиндра.
По статистическим данным:
= 24 при D= 121,1
= 3,5
Рекомендуется иметь Рср = (0,14...0,4), Рср = 0,1821 МПа. Максимальное напряжение поперечного изгиба кольца - в рабочем состоянии:
,
≤ [] =450 МПа
при надевании кольца на поршень:
.
≤ [] =450.
В этих формулах:
m= 1,57 - коэффициент, зависящий от способа надевания кольца на поршень;
[] = 220...450 - допускаемое напряжение изгиба для колечного чугуна, МПа
Монтажный зазор в замке поршневого кольца в холодном состоянии:
,
где min = 0,06...0,1 мм - минимально допустимый зазор в замке кольца при работе.
1/К - коэффициент линейного расширения материала поршневого кольца и гильзы цилиндра;
Тк, Тц - температуры соответственно кольца и цилиндра в рабочем состоянии. При жидкостном охлаждении Тк=(475...575)К, Тк=575 К; Тц=(385...390)К, Тц=390К.
То =293 К - температура окружающей среды.
Материалом колец является специальный обычный чугун.
6. Расчет деталей шатунной группы.
6.1. Расчет шатуна.
Верхняя головка шатуна.
Верхняя головка шатуна проверяется на разрыв в опасном диаметральном сечении I-I (рис. 3) от сил инерции поршневой группы и верхней половины головки. Расчетный режим - режим максимальной частоты вращения при холостом ходе.
Рис.2. К расчету деталей шатунной группы
Расчетная суммарная сила инерции в ВМТ в конце такта выпуска:
,
МПа,
где = (0,06...0,09) =300*0.09= 27- конструктивная масса верхней головки шатуна, расположенной выше сечения I - I, кг/м2;
здесь - конструктивная масса шатуна, принятая в динамическом расчете, кг/м2.
Максимальное напряжение разрыва в сечении 1-1:
,
≤[p]=50 МПа,
где =0,0005867 площадь расчетного сечения I-I, м2; здесь dвг и dр - соответственно наружный диаметр верхней головки шатуна и диаметр расточки под втулку, м,
[p] =20…50 МПа.
Таблица 1
Размеры элементов шатунной группы
-
Размер
Карбюраторные двигатели, м
dр
0,018
dвг
0,033
lвг
0,042
hвг
0,005
вг
0,002
dшш
0,07
вкл
0,004
Сб
0,105
lкр
0,049
hш
0,03
bш
0,026
аш=tш
0,005
hкр
0,014
Расчет стержня шатуна.
Стержень шатуна проверяется в сечении II – II (рис. 3) на сжатие с учетом продольного изгиба под действием суммарных сил (газовых и инерционных) на режиме максимального крутящего момента МН:
,
МН
где =8,82 давление газов в момент вспышки на режиме максимального крутящего момента, МПа;
=0,0108 площадь днища поршня, м2;
Нормальное напряжение сжатия с учетом продольного изгиба в плоскости качания шатуна:
МПа,
где - коэффициент, учитывающий увеличение нормальных напряжений сжатия за счет продольного изгиба в плоскости качания шатуна; = здесь -предел упругости материала шатуна, МПа;
Е = 2...2,2 105 - модуль упругости материала шатуна, МПа;
=0,24 длина шатуна, м;
- момент инерции сечения II –II относительно оси х – х,
м4;
Площадь сечения II – II,
Нормальное напряжение сжатия с учетом продольного изгиба в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:
,
МПа,
где
,
коэффициент, учитывающий увеличение нормальных напряжений за счет продольного изгиба в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна;
здесь
м4.
- осевой момент инерции сечения II - II относительно оси у – у, м4.
м.
[] = 200 МПа - допускаемое напряжение сжатия для стали 40Х – материала шатуна.