Расчет автомобильного двигателя

        Напряжение сжатия в опасном  сечении ():

 

Где:

 

 

 

 

        Напряжение разрыва в опасном  сечении:

        Максимальная угловая скорость  холостого хода:

 

        Масса головки поршня с кольцами:

 

        Максимальная разрывающая сила: 

        Напряжение разрыва ():

  

        Напряжение среза в верхней кольцевой перемычке:

 

        Напряжение изгиба в верхней кольцевой перемычке:

 

        Сложное напряжение в верхней кольцевой перемычке ():

 

        Ускорение приработки юбки поршня, а также уменьшение трения  и снижение износа достигается  покрытием юбки поршня тонким  слоем олова, свинца или оловянно-свинцового  сплава.

        Гарантированная подвижность поршня  в цилиндре достигается за  счет установления диаметральных  зазоров.

        Диаметры головки и юбки поршня  с учетом монтажных зазоров:

 

 

        Диаметральные зазоры в горячем  состоянии:

 

 

        Температуры , , приняты с учетом жидкостного охлаждения двигателя. 
 
 
 
 

2. Расчет  поршневого пальца

 

        Принимаем:

Наружный диаметр  пальца ;

Внутренний диаметр  пальца ;

Длина пальца ;

Длина втулки шатуна ;

Расстояние между  торцами бобышек .

Материал –  сталь 15Х. Палец плавающего типа.

      Сила давления газов, действующая на поршневой палец:

 

        Сила инерции, действующая на поршневой палец:

 

        Суммарная сила:

 

        Напряжение изгиба в среднем  сечение пальца ():

 

где:

         Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна ():

 

        Условие прочности выполнено. 
 

3. Расчет  шатунного болта

 

         Принимаем:

Номинальный диаметр  болта ;

Шаг резьбы ;

Число болтов ;

Материал –  сталь 40Х.

        По таблице 11.2 и 11.3 [1] для легированной стали 40Х принимаем: предел прочности , предел текучести .

Принимаем , тогда .

        Сила инерции:

 

        Сила предварительной затяжки:

 

        Суммарная сила, растягивающая болт:

 

        Максимальные и минимальные напряжения, возникающие в болте:

 

 

        Среднее напряжение:

 

        Условие прочности выполнено. 
 

4. Расчет  коленчатого вала на кручение

 

        С учетом соотношений и анализа существующих конструкций принимаем следующие размеры коленчатого вала:

Наружный  диаметр коренной шейки .

Длина коренной шейки .

Материал  вала – чугун ВЧ 40-10.

        По таблице 11.5 [1] определяем:

Предел  прочности .

Предел  текучести  и .

Принимаем , тогда .

        Момент сопротивления коренной  шейки кручению:

 

        Максимальное и минимальное касательные напряжения знакопеременного цикла для наиболее нагруженной 4-ой коренной шейки:

 

 

        Среднее напряжение:

 

        Амплитуда напряжения:

 

        Условие прочности выполнено. 
 

5. Расчет  карбюратора

 

        Теоретическую скорость воздуха при принимаем равной .

        Разряжение в диффузоре при  определяется по формуле:

 

        Действительная скорость воздуха  в диффузоре:

 

        Действительный расход воздуха  через диффузор: 

где: – коэффициент наполнения;

        – ход поршня;

        – диаметр поршня.

        Диаметр диффузора:

 

Или

  

        Теоретическая скорость топлива при истечение из главного жиклера:

 

где: - плотность бензина, .

       Действительная скорость топлива  при истечении из главного  жиклера:

 

        Действительный расход топлива  . Так как топливо подается через два жиклера – главный и компенсационный, необходимо подобрать их размеры. Предварительно принимаем расход топлива через главный жиклер , а через компенсационный – .

        Диаметр главного жиклера:

  

        Теоретическая скорость топлива при истечение из компенсационного жиклера:

 

где: – уровень топлива в поплавковой камере над компенсационным жиклером.

        Истечение топлива соответствует  разряжению , тогда принимаем .

        Действительная скорость топлива  при истечении из компенсационного  жиклера:

 

        Диаметр компенсационного жиклера:

  
 
 
 

6. Расчет  жидкостного насоса

 

        Циркуляционный расход жидкости в системе охлаждения:

 

        Теплоемкость жидкости .

        Плотность жидкости .

        Температурный перепад жидкости .

        Расчетная  производительность насоса определяется с учетом утечек жидкости из нагнетательной полости во всасывающую (объемный коэффициент подачи насоса ):

 

        Рабочее давление масла в системе  .

        Механический КПД масляного насоса  .

        Мощность, затрачиваемая на привод  жидкостного насоса:

 

 

        Величина мощности, затрачиваемая на привод жидкостного насоса,  составляет от номинальной мощности двигателя. 
 
 
 
 
 
 

7. Расчет  масляного насоса

 

        Циркуляционный расход масла зависит от количества отводимой им от двигателя теплоты .

 

        Теплоемкость масла .

        Плотность масла .

        Температурный перепад масла .

        Циркуляционный расход масла:

 

        Циркуляционный расход масла  с учетом стабилизации давления  масла в системе:

 

        В связи с утечками масла через торцевые и радиальные зазоры насоса его расчетную производительность определяют с учетом объемного коэффициента подачи :

 

        Рабочее давление масла в системе  .

        Механический КПД масляного насоса  .

        Мощность, затрачиваемая на привод  масляного насоса:

 

 

        Величина мощности, затрачиваемая  на привод масляного насоса,  составляет  от номинальной мощности двигателя. 

8. Расчет  стержня шатуна

 

       Сечение стержня шатуна представлено  на рисунке 5.1. 

Рсунок 5.1 – Сечение стержня шатуна. 

              Принимаем: , , , , материал – сталь 45Г2.

      Допустимое напряжение .

       Максимальная сила сжатия при :

                                                     (5.1)

       Максимальная сила растяжения  при :

                                                     (5.2)

        Получим:

 

 

      

Площадь расчетного сечения:

                                 (5.3)

       Получим:

 

       Напряжение от сжимающей силы:

                                                            (5.4)

       Напряжение от растягивающей силы

                                                               (5.5)

       Получим:

 

 

       Среднее напряжение и амплитуда  цикла:

                                                            (5.6)

                                                            (5.7)

       Получим:

 

 

       Условие прочности выполнено. 
 
 
 
 

9. Расчет  шпильки головки  блока