ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 07.11.2023
Просмотров: 70
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
отнесенная к площади поршня, 
;
– радиус кривошипа, м;
– угловая скорость вращения коленчатого вала, 
;
Функция ускорения поршня:
.
Значения функции
берутся с соответствующими знаками для выбранного 
и заданных 
.
Удельное суммарное усилие, действующее на поршень
, МПа.
Тригонометрическая функция для подсчета тангенциальных усилий
.
Значения функции
берутся с соответствующими знаками для выбранного и заданных .
Удельная тангенциальная сила, действующая на шатунную шейку
, МПа.
Тригонометрическая функция для подсчета радиальной силы, действующей на шатунную шейку
.
Значения функции
берутся с соответствующими знаками для выбранного и заданных
Удельное результирующее усилие, действующее на шатунную шейку
, МПа.
Удельная радиальная сила, действующая на шатунную шейку
, МПа.
Удельная центробежная сила инерции вращающихся масс:
, МПа,
где
– масса вращающихся деталей, отнесенная к площади поршня, ;
– радиус кривошипа, м;
– угловая скорость вращения коленчатого вала, 
.
3.3 Результаты динамического расчета двигателя
Динамический расчет по описанной выше методике был выполнен с использованием прикладной программы, разработанной на кафедре «Автомобили и двигатели». Результаты расчёта сведены в таблицу 2.
Таблица 2. Результаты динамического расчета.
Продолжение таблицы 2. Результаты динамического расчета.
4.1. Расчетные режимы
Величина и характер изменения основных нагрузок, воздействующих на детали двигателя, зависят от эксплуатационного режима работы двигателя. Обычно рассчитывают детали для режимов, на которых они работают в наиболее тяжелых условиях.
Режим максимальной мощности
Частота вращения коленчатого вала
n = 4800 об/мин.
Максимальное давление газов при вспышке PzM = 8,2 Мпа.
Максимальное давление газов при вспышке PzN = 8,84 МПа принимается равным значению давления, полученному в тепловом расчете при рассмотрении процесса сгорания (не скругленная индикаторная диаграмма).
Режим максимального крутящего момента
Частота вращения коленчатого вала:
=0,5·4800=2400 
.
Режим максимальной частоты вращения при холостом ходе
Частота вращения коленчатого вала:
=1,3*4800=6240 об/мин
.
.
Максимальная сила давления газов при вспышке на этом режиме мала по сравнению с силами инерции, поэтому можно принять
.
4.2 Расчет деталей цилиндровой группы
4.2.1 Расчет стенки цилиндра
Толщина стенки цилиндра (гильзы) ц выбирается из условий достаточной жесткости и обеспечения достаточного количества ремонтных расточек.
Стенка цилиндра двигателя водяного охлаждения проверяется на разрыв по образующей от внутреннего давления газов при вспышке PzM на режиме максимального крутящего момента, м:
,
0,5*0,0917*(((√(60+0,4*8,84)/(60-1,3*8,84))-1)=0,0073 м,
где D =0,0917 - диаметр цилиндра, м;
[] - допускаемое нормальное напряжение на разрыв, МПа:
; – радиус кривошипа, м; – угловая скорость вращения коленчатого вала, ;Функция ускорения поршня:
.Значения функции
берутся с соответствующими знаками для выбранного и заданных .Удельное суммарное усилие, действующее на поршень
, МПа.Тригонометрическая функция для подсчета тангенциальных усилий
.Значения функции
берутся с соответствующими знаками для выбранного и заданных .Удельная тангенциальная сила, действующая на шатунную шейку
, МПа.Тригонометрическая функция для подсчета радиальной силы, действующей на шатунную шейку
.Значения функции
берутся с соответствующими знаками для выбранного и заданных Удельное результирующее усилие, действующее на шатунную шейку
, МПа.Удельная радиальная сила, действующая на шатунную шейку
, МПа.Удельная центробежная сила инерции вращающихся масс:
, МПа,где
– масса вращающихся деталей, отнесенная к площади поршня,
; – радиус кривошипа, м; – угловая скорость вращения коленчатого вала, .3.3 Результаты динамического расчета двигателя
Динамический расчет по описанной выше методике был выполнен с использованием прикладной программы, разработанной на кафедре «Автомобили и двигатели». Результаты расчёта сведены в таблицу 2.
Таблица 2. Результаты динамического расчета.
| № п/п | φ,˚п.к.в. | Pj , МПа | PΣ , МПа | Т, МПа | Мi∙100, Н∙м | Z, МПа | Zp, МПа |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 1 | 1 | -2.7513 | -2.7613 | 0 | 0 | -2.7613 | -4.1515 |
| 2 | 11 | -2.6847 | -2.6947 | -0.5832 | -0.0177 | -2.6334 | -4.0236 |
| 3 | 21 | -2.4899 | -2.4999 | -1.0566 | -0.0320 | -2.2757 | -3.6659 |
| 4 | 31 | -2.1813 | -2.1913 | -1.3347 | -0.0404 | -1.7597 | -3.1498 |
| 5 | 41 | -1.7817 | -1.7917 | -1.3751 | -0.0416 | -1.1850 | -2.5751 |
| 6 | 51 | -1.3193 | -1.3293 | -1.1850 | -0.0359 | -0.6557 | -2.0459 |
| 7 | 61 | -0.8254 | -0.8354 | -0.8161 | -0.0247 | -0.2573 | -1.6474 |
| 8 | 71 | -0.3313 | -0.3413 | -0.3489 | -0.0106 | -0.0392 | -1.4294 |
| 9 | 81 | 0.1349 | 0.1249 | 0.1285 | 0.0039 | -0.0096 | -1.3997 |
| 10 | 91 | 0.5503 | 0.5403 | 0.5403 | 0.0164 | -0.1395 | -1.5296 |
| 11 | 101 | 0.8993 | 0.8893 | 0.8366 | 0.0253 | -0.3769 | -1.7670 |
| 12 | 111 | 1.1743 | 1.1643 | 0.9979 | 0.0302 | -0.6627 | -2.0528 |
| 13 | 121 | 1.3757 | 1.3657 | 1.0313 | 0.0312 | -0.9451 | -2.3353 |
| 14 | 131 | 1.5104 | 1.5004 | 0.9612 | 0.0291 | -1.1887 | -2.5788 |
| 15 | 141 | 1.5906 | 1.5806 | 0.8188 | 0.0248 | -1.3762 | -2.7663 |
| 16 | 151 | 1.6310 | 1.6210 | 0.6337 | 0.0192 | -1.5060 | -2.8961 |
| 17 | 161 | 1.6468 | 1,6368 | 0,4278 | 0,0130 | -1,5861 | -2,9763 |
| 18 | 171 | 1.6505 | 1.6405 | 0.2147 | 0.0065 | -1.6280 | -3.0181 |
| 19 | 181 | 1.6508 | 1.6408 | 0 | 0 | -1.6408 | -3.0309 |
| 20 | 180 | 1.6508 | 1.6408 | 0.0215 | 0.0007 | -1.6407 | -3.0308 |
| 21 | 190 | 1.6506 | 1.6409 | -0.1933 | -0.0059 | -1.6308 | -3.0209 |
| 22 | 200 | 1.6475 | 1.6396 | -0.4072 | -0.0123 | -1.5938 | -2.9840 |
| 23 | 210 | 1.6335 | 1.6287 | -0.6157 | -0.0186 | -1.5209 | -2.9111 |
| 24 | 220 | 1.5961 | 1.5963 | -0.8069 | -0.0244 | -1.4006 | -2.7907 |
| 25 | 230 | 1.5206 | 1.5278 | -0.9605 | -0.0291 | -1.2239 | -2.6140 |
| 26 | 240 | 1.3920 | 1.4090 | -1.0485 | -0.0318 | -0.9906 | -2.3808 |
| 27 | 250 | 1.1977 | 1.2283 | -1.0410 | -0.0315 | -0.7154 | -2.1055 |
| 28 | 260 | 0.9302 | 0.9794 | -0.9141 | -0.0277 | -0.4303 | -1.8204 |
| 29 | 270 | 0.5883 | 0.6638 | -0.6607 | -0.0200 | -0.1829 | -1.5731 |
| 30 | 280 | 0.1790 | 0.2918 | -0.2999 | -0.0091 | -0.0278 | -1.4179 |
| 31 | 290 | -0.2830 | -0.1155 | 0.1184 | 0.0036 | -0.0110 | -1.4012 |
| 32 | 300 | -0.7755 | -0.5258 | 0.5170 | 0.0157 | -0.1519 | -1.5420 |
| 33 | 310 | -1.2708 | -0.8934 | 0.8057 | 0.0244 | -0.4247 | -1.8149 |
| 34 | 320 | -1.7377 | -1.1570 | 0.9042 | 0.0274 | -0.7470 | -2.1371 |
| 35 | 330 | -2.1450 | -1.2383 | 0.7756 | 0.0235 | -0.9786 | -2.3688 |
| 36 | 340 | -2.4638 | -1.0622 | 0.4699 | 0.0142 | -0.9574 | -2.3476 |
| 37 | 350 | -2.6708 | -0.5686 | 0.1351 | 0.0041 | -0.5530 | -1.9431 |
| 38 | 360 | -2.7507 | 0.6770 | -0.0148 | -0.0004 | 0.6768 | -0.7133 |
| 39 | 370 | -2.6973 | 5.3747 | 1.0486 | 0.0318 | 5.2756 | 3.8855 |
Продолжение таблицы 2. Результаты динамического расчета.
| № п/п | φ,˚п.к.в. | Pj , МПа | PΣ , МПа | Т, МПа | Мi∙100, Н∙м | Z, МПа | Zp, МПа |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| 40 | 380 | -2.5148 | 3.6184 | 1.4574 | 0.0441 | 3.3250 | 1.9349 |
| 41 | 390 | -2.2167 | 2.0230 | 1.1968 | 0.0362 | 1.6496 | 0.2595 |
| 42 | 400 | -1.8250 | 1.0610 | 0.7990 | 0.0242 | 0.7182 | -0.6720 |
| 43 | 410 | -1.3674 | 0.6428 | 0.5661 | 0.0171 | 0.3285 | -1.0617 |
| 44 | 420 | -0.8753 | 0.5762 | 0.5590 | 0.0169 | 0.1884 | -1.2017 |
| 45 | 430 | -0.3799 | 0.7087 | 0.7225 | 0.0219 | 0.0952 | -1.2950 |
| 46 | 440 | 0.0902 | 0.9364 | 0.9644 | 0.0292 | -0.0540 | -1.4442 |
| 47 | 450 | 0.5115 | 1.1913 | 1.1965 | 0.0362 | -0.2867 | -1.6769 |
| 48 | 460 | 0.8677 | 1.4305 | 1.3558 | 0.0411 | -0.5838 | -1.9739 |
| 49 | 470 | 1.1502 | 1.6291 | 1.4113 | 0.0427 | -0.9051 | -2.2953 |
| 50 | 480 | 1.3587 | 1.7767 | 1.3609 | 0.0412 | -1.2096 | -2.5997 |
| 51 | 490 | 1.4996 | 1.8731 | 1.2222 | 0.0370 | -1.4671 | -2.8572 |
| 52 | 500 | 1.5846 | 1.9258 | 1.0218 | 0.0309 | -1.6634 | -3.0536 |
| 53 | 510 | 1.6283 | 1.9465 | 0.7859 | 0.0238 | -1.7987 | -3.1888 |
| 54 | 520 | 1.6459 | 1.9486 | 0.5347 | 0.0162 | -1.8820 | -3.2721 |
| 55 | 530 | 1.6504 | 1.9162 | 0.2758 | 0.0084 | -1.8985 | -3.2886 |
| 56 | 540 | 1.6508 | 1.8436 | 0.0241 | 0,0007 | -1.8435 | -3.2336 |
| 57 | 550 | 1.6506 | 1.7469 | -0.2057 | -0.0062 | -1.7361 | -3.1262 |
| 58 | 560 | 1.6475 | 1.6684 | -0.4144 | -0.0125 | -1.6219 | -3.0120 |
| 59 | 570 | 1.6335 | 1.6535 | -0.6250 | -0.0189 | -1.5441 | -2.9342 |
| 60 | 580 | 1.5961 | 1.6161 | -0.8170 | -0.0247 | -1.4180 | -2.8082 |
| 61 | 590 | 1.5206 | 1.5406 | -0.9685 | -0.0293 | -1.2341 | -2.6243 |
| 62 | 600 | 1.3920 | 1.4120 | -1.0507 | -0.0318 | -0.9927 | -2.3829 |
| 63 | 610 | 1.1977 | 1.2177 | -1.0321 | -0.0313 | -0.7093 | -2.0994 |
| 64 | 620 | 0.9302 | 0.9502 | -0.8868 | -0.0269 | -0.4174 | -1.8076 |
| 65 | 630 | 0.5883 | 0.6083 | -0.6055 | -0.0183 | -0.1676 | -1.5578 |
| 66 | 640 | 0.1790 | 0.1990 | -0.2045 | -0.0062 | -0.0190 | -1.4091 |
| 67 | 650 | -0.2830 | -0.2630 | 0.2695 | 0.0082 | -0.0251 | -1.4153 |
| 68 | 660 | -0.7755 | -0.7555 | 0.7428 | 0.0225 | -0.2182 | -1.6084 |
| 69 | 670 | -1.2708 | -1.2508 | 1.1279 | 0.0342 | -0.5946 | -1.9848 |
| 70 | 680 | -1.7377 | -1.7177 | 1.3425 | 0.0407 | -1.1090 | -2.4992 |
| 71 | 690 | -2.1450 | -2.1250 | 1.3310 | 0.0403 | -1.6794 | -3.0695 |
| 72 | 700 | -2.4638 | -2.4438 | 1.0810 | 0.0327 | -2.2027 | -3.5928 |
| 73 | 710 | -2.6708 | -2.6508 | 0.6301 | 0.0191 | -2.5780 | -3.9681 |
| 74 | 720 | -2.7507 | 2.7307 | 0.0596 | 0.0018 | -2.7300 | -4.1202 |
4 Расчет деталей автомобильного двигателя на прочность
4.1. Расчетные режимы
Величина и характер изменения основных нагрузок, воздействующих на детали двигателя, зависят от эксплуатационного режима работы двигателя. Обычно рассчитывают детали для режимов, на которых они работают в наиболее тяжелых условиях.
Режим максимальной мощности
Частота вращения коленчатого вала
n = 4800 об/мин.Максимальное давление газов при вспышке PzM = 8,2 Мпа.
Максимальное давление газов при вспышке PzN = 8,84 МПа принимается равным значению давления, полученному в тепловом расчете при рассмотрении процесса сгорания (не скругленная индикаторная диаграмма).
Режим максимального крутящего момента
Частота вращения коленчатого вала:
=0,5·4800=2400 .Режим максимальной частоты вращения при холостом ходе
Частота вращения коленчатого вала:
=1,3*4800=6240 об/мин ..
Максимальная сила давления газов при вспышке на этом режиме мала по сравнению с силами инерции, поэтому можно принять
.4.2 Расчет деталей цилиндровой группы
4.2.1 Расчет стенки цилиндра
Толщина стенки цилиндра (гильзы) ц выбирается из условий достаточной жесткости и обеспечения достаточного количества ремонтных расточек.
Стенка цилиндра двигателя водяного охлаждения проверяется на разрыв по образующей от внутреннего давления газов при вспышке PzM на режиме максимального крутящего момента, м:
,0,5*0,0917*(((√(60+0,4*8,84)/(60-1,3*8,84))-1)=0,0073 м,
где D =0,0917 - диаметр цилиндра, м;
[] - допускаемое нормальное напряжение на разрыв, МПа: