Расчет автомобильного двигателя

  

Таблица 4.1 – Результаты расчетов

 

          По полученным данным рисуем  графики перемещения (рис. 3.1), скорости (рис. 3.2) и ускорения (рис. 3.3) поршня двигателя.

Рисунок 3.1 – График перемещения поршня 

Рисунок 3.2 – График скорости поршня 

Рисунок 3.3 – График ускорения поршня

2. Расчет сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме и построение их графиков

 

        Силы давления газов.

        Индикаторную диаграмму полученную в тепловом расчете, разворачиваем по углу поворота кривошипа по методу Брикса.

         Поправка Брикса:

 

Масштабы развернутой  диаграммы:

 

 

 

 

  

        Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма.

        Масса поршневой группы:

 

        Масса шатуна:

 

         Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов:

 

         Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

  

        Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:

 

        Массы, совершающие возвратно-поступательное движение:

 

       Массы, совершающие вращательное движение:

  

        Удельные и полные силы инерции.

        Удельные силы инерции возвратно-поступательно движущихся масс:

 

         Результаты расчетов приведены в таблице 4.2.

         Центробежная сила инерции вращающихся масс:

 

         Центробежная сила инерции вращающихся  масс шатуна:

 

         Центробежная сила инерции вращающихся  масс кривошипа:

  

         Удельные суммарные силы.

         Удельная сила, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

 

          Удельная номинальная сила:

 

          Значения  определяются для по таблице 8.2 [1]. 

        Удельная сила, действующая вдоль шатуна:

 

        Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа:

 

Удельная и  полная тангенциальные силы:

 

 

        Полученные данные заносим в  таблицу 4.2 и строим графики изменения удельных сил в зависимости от изменения угла поворота коленчатого вала.

        Среднее значение тангенциальной  силы за цикл по данным теплового  расчета:

 

        Среднее значение тангенциальной  силы за цикл по площади,  заключенной между  и осью абсцисс:

 

 

Ошибка . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

         Крутящие моменты.

        Крутящий момент одного цилиндра:

 

        Период изменения крутящего момента:

 

        Суммирование значений крутящих  моментов всех четырех цилиндров  двигателя осуществляется табличным  методом (таблица 4.3) через каждые  угла поворота коленчатого вала и по полученным результатам строится кривая в масштабе .

Таблица 4.3 –  Результаты расчета

 

        Средний крутящий момент по данным теплового расчета:

 

        Средний крутящий момент по площади заключенной под кривой :

 

        Ошибка

3. Равномерность крутящего момента и равномерность хода поршня.

 

        Максимальный крутящий момент:

 

        Минимальный крутящий момент:

 

        Для оценки равномерности крутящего момента используется коэффициент неравномерности крутящего момента:

 

        Избыточная работа крутящего  момента:

 

где: – площадь над прямой .

        Коэффициент неравномерности хода двигателя принимаем равным:

 

        Момент инерции движущихся масс  двигателя, приведенных к оси  коленчатого вала:

  
 
 
 
 
 
 

4. Расчет  маховика

 

        Основное назначение маховика  – обеспечение равномерности  хода двигателя и создание  необходимых условий для трогания  автомобиля с места.

        Расчет маховика сводится к  определению момента инерции  маховика, махового момента, основных размеров и максимальной окружной скорости.

       Для расчета можно принять,  что момент инерции маховика равен:

 

        Маховый момент:

  

где: - масса маховика;

        – средний диаметр маховика.                                  

        Для приближенных расчетов можно  принять:

 

где: S – ход поршня.

         Масса маховика равна:

 

        Окружная скорость на внешнем ободе маховика:

Для чугунных маховиков 

Для стальных маховиков  
 
 
 
 

5. Расчет  основных деталей  и элементов механизмов и систем двигателя

 

1. Расчет  поршня

 

        На основании данных расчетов получили: диаметр цилиндра , ход поршня , действительное максимальное давление сгорания , площадь поршня , массу поршневой группы и .

        В соответствии с существующими  аналогичными двигателями и с  учетом соотношений, приведенных  в таблице 12.1 [1], принимаем: 

Таблица 5.1 – Размеры элементов поршня

 

        Материал поршня – эвтектический алюминиевый сплав с содержанием кремния около и коэффициент линейного расширения                             , материал гильзы цилиндра – серый чугун                          .

        Напряжение изгиба в днище  поршня ():

 

        Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости. Кроме того, в целях повышения износостойкости и теплостойкости поршня целесообразно осуществлять твердое анодирование днища и огневого пояса, что уменьшит возможности перегрева и прогорания днища поршня, а также пригорания верхнего компрессионного кольца.