Проектирование и исследование механизмов четырёхтактного двигателя внутреннего сгорания. Краткое описание работы механизмов двигателя.

Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания служит в качестве привода электрогенератора. Основной механизм двигателя – кривошипно-ползунный, состоящий из трёх подвижных звеньев: 1-коленчатый вал, 2-шатун, 3-поршень. Вал электрогенератора связан с коленчатым валом. Цикл работы четырёхтактного двигателя совершается за два оборота коленчатого вала. Изменение давления в цилиндре двигателя в зависимости от положения поршня представлено на индикаторной диаграмме, данные для построения которой приведены в таблице.

Лист 1.

1.1 Проектирование эвольвентной зубчатой передачи.

1.1.1 Цель: выполнить геометрический расчет эвольвентной зубчатой передачи и изобразить картину зацепления колес.

1.1.2Исходные данные:

Z1 =12, -число зубьев первого колеса;

Z2=24, -число зубьев второго колеса;

m=5, -модуль зубчатых колес 1 и 2;

α=20º, - профильный угол эвольвенты;

β=18º, -угол наклона линии зуба колес 1 и 2;

h_a^*=1, - коэффициент высоты зуба;

c*=0,25,- коэффициент стандартного радиального зазора;

1.1.3Формулы пересчета параметров производящего исходного контура:

; ; ; ;

1.1.4Формулы для геометрического расчета:

1. Минимальное число зубьев: Z_min=2h_a^*/Sin²α_t;

2. Инволюта угла зацепления: invα_w=invα_t+(2x_∑tgα_t/z_∑);

3. Коэффициент воспринимаемого смещения: y=z_∑/2((Cosα_t/Cosα_w)-1);

4. Радиусы делительных окружностей: r_1,2 =m_tz_1,2/2;

5. Радиусы основных окружностей: r_b1,2= (m_tz_1,2/2)Cosα_t;

6. Радиусы начальных окружностей: r_w1,2=m_tz_1,2Cosα_t/2Cosα_w;

7. Радиусы окружностей вершин: r_a1,2=

8. Коэффициент уравнительного смещения:

9. Радиусы окружностей впадин:

10. Высота зуба: h=

11. Межосевое расстояние:

12. Толщина зубьев по делительным окружностям:

13. Толщины зубьев по окружностям вершин:

14. Коэффициент перекрытия:

1.1.5Выбор коэффициента смещения. Коэффициент смещения первого колеса выбираем, исходя из трех условий:

1) Отсутствие подреза:

2) Отсутствие заострения:

3) Обеспечение плавности:

Были построены графики зависимостей , и по ним выбран коэффициент смещенияГрафики зависимостей прилагаются.

1.1.6Выбор масштаба: предполагаемая высота зуба на чертеже

1.1.7Построение картины зацепления:

1) Линия центров (межосевое расстояние).

2) Начальные окружности икасаются в точкеP(полюс).

3) Основные окружности илиния зацепления, касательная кипроходит через точкуP.

4) Делительные окружности ирасстояние, между которыми равно(воспринимаемое смещение).

5) Окружности вершин и окружности впадинрасстояние между

и, а также междуиравно(стандартный радиальный зазор).

6) Построение эвольвенты: Эвольвента боковой поверхности зуба строится методом обкатки производящей прямой по основной окружности

• На основной окружности отмечаем 8…10 точек на одинаковых расстояниях на дуге, приблизительно равной удвоенной высоте зуба, и обозначаем данные точки 0,1,2,…;

• Через точки 0, 1, 2,… проводим касательные к основной окружности , определяющие промежуточные положения производящей прямой;

• На этих касательных откладываем отрезки, длина которых равна произведению номера точки на расстояние между двумя соседними точками на основной окружности;

• Соединив концы отрезков плавной кривой, получаем эвольвенту боковой поверхности зуба .

7) Строим ось зуба: Для этого по делительной окружности откладываем соответствующую толщину зуба и через ее середину и центр колеса проводим ось зуба.

8) Если >0,4m, то из основания эвольвенты на основной окружностипроводим прямую, параллельную оси зуба, радиусомстроим сопряжение этой прямой с окружностью впадин. Если< 0,4m,то радиусомстроим сопряжение эвольвенты с окружностью впадин. При этом часть эвольвенты внизу потеряется.

9) Последующие зубья строим копированием первого зуба по окружности с шагом, определяемым по формуле: где

10) Зубья второго колеса строим аналогично.

11) Приводим зубья колес 1 и 2 в зацепление. Для этого:

• Отмечаем точку касания на зубе первого колеса (пересечение линии зацепления с боковой поверхностью зуба);

• Проводим из центра второго колеса вспомогательную окружность радиусом равным расстоянию до точки касания. Отмечаем точку пересечения данной окружности с боковой поверхностью зуба второго колеса.

• Принимая эту точку за базовую, поворачиваем зубья второго колеса до совмещения базовой точки с точкой касания.

1.1.8Выполняем проверку, вписывается ли зуб, построенный методом обкатывания прямой по основной окружности, в реечный инструмент, который строим следующим образом:

• Проводим линию центров рейки, смещенную по отношении к оси зуба;

• Отмечаем в месте пересечения линии центров с делительной окружностью полюс станочного зацепления Pc;

• Через Pcпроводим станочно-начальную прямую, перпендикулярную линии центров;

• Откладываем на линии центров рейки от полюса станочного зацепления отрезок равный x₁m_tв сторону противоположную центру колеса, через конец отрезка проводим среднюю прямую, параллельную станочно-начальной прямой;

• От средней прямой в обе стороны откладываем последовательно отрезки равные и,через концы которых проводим граничные прямые и прямые вершин и впадин, параллельные средней прямой;

Проверка:1.) Прямая впадин – касательная к окружности впадин;

2.) - расстояние от граничной прямой до окружности вершин;

• Проводим линию станочного зацепления, касательную к основной окружности и проходящую через полюс станочного зацепления;

Проверка: - угол между линией станочного зацепления и средней прямой;

• Через точку пересечения линии станочного зацепления с боковой поверхностью зуба проводим отрезок, перпендикулярный линии станочного зацепления и заключенный между граничными прямыми;

• По средней прямой от точки ее пересечения с перпендикуляром к линии станочного зацепления влево и вправо откладываем по две точки на расстоянии

• Через эти точки проводим отрезки под углом , заключенные между граничными прямыми, таким образом чтобы получить боковые поверхности зубьев рейки;

• Сопрягаем эти отрезки с прямыми вершин и впадин дугами окружностей радиусом

1.1.9Выполняем графическую проверку коэффициента перекрытия определяется:

И определяем погрешность по формуле: