- •Министерство образования Российской Федерации
- •«Оренбургский государственный университет»
- •Курсовой проект
- •Расчет автомобильного карбюраторного двигателя
- •Содержание
- •2.1 Рабочее тело и его свойства
- •Топливом для рассчитываемого двигателя служит бензин а-76
- •2.2 Процесс впуска
- •Министерство образования Российской Федерации
- •«Оренбургский государственный университет»
- •1. Задание на курсовое проектирование
- •2 Тепловой расчет рабочего цикла
- •2.3 Процесс сжатия
- •2.4 Процесс сгорания
- •Получаем квадратное уравнение вида:
- •2.5 Процесс расширения.
- •Средний показатель адиабаты расширения :
- •Степень последующего расширения:
- •Расхождение между принятой величиной и рассчитанной :
- •2.7 Индикаторные показатели рабочего цикла
- •2.8 Эффективные показатели двигателя
- •2.9 Основные параметры и показатели двигателя
- •Ошибка между принятой и расчетной средней скоростью поршня:
- •2.10 Оценка надежности двигателя По критерию б.Я.Гинцбурга:
- •Критерий а.К.Костина:
- •2.11 Тепловой баланс
- •Основные значения составляющих теплового баланса:
- •2.12 Построение индикаторной диаграммы
- •3 Расчет внешней скоростной характеристики
- •Коэффициент избытка воздуха при минимальной частоте:
- •4 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
- •Площадь ограниченная кривой и осью обцисс, мм2.
- •5 Расчет деталей на прочность
- •6 Расчет системы жидкостного охлаждения
- •При номинальной мощности кВт емкость системы охлаждения
- •Приложения
4 Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма двигателя
4.1 Расчет силовых факторов, действующих в кривошипно-шатунном механизме
Площадь
поршня
в м2:
;
.
мм
м.
Сила давления газов в общем случае:
.
Масштаб
сил давления газов
в Н/мм:
;
.
―
часть
массы шатуна в сборе, отнесенная к
поступательно движущимся массам
;
кг
где
―
масса
шатуна в сборе.
;
кг
где
―
удельная
масса шатуна,
кг/м3
―
масса
поршневого комплекта (поршень, палец,
поршневые кольца,
детали стопорения пальца).
;
кг
где
―
удельная
масса поршня,
кг/м3
Массы частей кривошипно-шатунного механизма, составляющих возвратно-поступательное движение.
;
кг
Сила
инерции возвратно-поступательно
движущихся масс
:
,
Н
где ― радиус кривошипа.
;
м
―
угловая
скорость коленчатого вала:
;
рад/с
Суммарная сила, действующая на поршневой палец:
,
Н
Суммарная нормальная (боковая) сила:
,
Н
Суммарная сила, действующая вдоль шатуна:
,
Н
Суммарная радиальная сила, направленная по радиусу кривошипа:
,
Н
Суммарная тангенциальная сила, направленная перпендикулярно к радиусу кривошипа:
,
Н
Центробежная
сила инерции вращающейся части шатуна
,
направленная по радиусу кривошипа и
нагружающая шатунную шейку (шатунный
подшипник):
;
Н
где
―
часть
массы шатуна, отнесенная к вращающимся
массам.
;
кг
Результирующая
сила
,
действующая на шатунную шейку:
,
Н
4.2 Построение графиков сил и моментов
Площадь ограниченная кривой и осью обцисс, мм2.
Длина
диаграммы по оси
,
мм.
Максимальное
Н
Минимальное
Н
Среднее
;
Н
Масштаб
крутящего момента
;
Н∙м/мм
Период
изменения суммарного крутящего момента
;
.
Длина
графика суммарного крутящего момента
мм
Среднее
значение суммарного индикаторного
крутящего момента двигателя :
Н∙м
Максимальное
значение суммарного индикаторного
крутящего момента двигателя:
Н∙м
Минимальное
значение суммарного индикаторного
крутящего момента двигателя:
Н∙м
ΣMкр. |
|
0 |
-34 |
-160 |
-350 |
-512 |
-586 |
-518 |
-341 |
-83 |
209 |
512 |
790 |
991 |
1098 |
1076 |
925 |
696 |
308 |
0 |
|
|||||
|
0,0 |
-2,3 |
-11,1 |
-24,3 |
-36,1 |
-40,6 |
-35,9 |
-23,6 |
-5,8 |
14,5 |
35,5 |
54,7 |
68,6 |
76,0 |
74,5 |
64,0 |
48,2 |
21,3 |
0,0 |
|||||||
Rш.ш. |
Н |
23230 |
22371 |
19721 |
15830 |
11903 |
9050 |
7863 |
7727 |
7983 |
9356 |
11343 |
13050 |
14433 |
15374 |
15929 |
16204 |
16362 |
16312 |
16308 |
16242 |
15950 |
15542 |
14735 |
13593 |
11958 |
мм |
76,4 |
73,6 |
64,9 |
52,1 |
39,2 |
29,8 |
25,9 |
25,4 |
26,3 |
30,8 |
37,3 |
42,9 |
47,5 |
50,6 |
52,4 |
53,3 |
53,8 |
53,7 |
53,6 |
53,4 |
52,5 |
51,1 |
48,5 |
44,7 |
39,3 |
|
Т |
Н |
0 |
-33,7 |
-6169 |
-7744 |
-7894 |
-6688 |
-4460 |
-1710 |
1026 |
3309 |
4871 |
5625 |
5658 |
5143 |
4279 |
3242 |
2583 |
1069 |
0 |
-1069 |
-2583 |
-3242 |
-4279 |
-5190 |
-5770 |
мм |
0,0 |
-11,1 |
-20,3 |
-25,5 |
-26,0 |
-22,0 |
-14,7 |
-5,6 |
3,4 |
10,9 |
16,0 |
18,5 |
18,6 |
16,9 |
14,1 |
10,7 |
8,5 |
3,5 |
0,0 |
-3,5 |
-8,5 |
-10,7 |
-14,1 |
-17,1 |
-19,0 |
|
K |
Н |
-15453 |
-14847 |
-12886 |
-9845 |
-6506 |
-3476 |
-1263 |
-137 |
-140 |
-975 |
-2467 |
-3998 |
-5501 |
-6712 |
-7567 |
-8099 |
-8380 |
-8500 |
-8531 |
-8500 |
-8380 |
-8099 |
-7567 |
-6773 |
-5610 |
мм |
-50,8 |
-48,8 |
-42,4 |
-32,4 |
-21,4 |
-11,4 |
-4,2 |
-0,5 |
-0,5 |
-3,2 |
-8,1 |
-13,2 |
-18,1 |
-22,1 |
-24,9 |
-26,6 |
-27,6 |
-28,0 |
-28,1 |
-28,0 |
-27,6 |
-26,6 |
-24,9 |
-22,3 |
-18,5 |
|
N |
Н |
0 |
-753 |
-1393 |
-1779 |
-1865 |
-1633 |
-1135 |
-455 |
287 |
975 |
1508 |
1830 |
1932 |
1833 |
1560 |
1239 |
844 |
411 |
0 |
-411 |
-844 |
-1239 |
-1560 |
-1700 |
-1853 |
мм |
0,0 |
-2,5 |
-4,6 |
-5,9 |
-6,1 |
-5,4 |
-3,7 |
-1,5 |
0,9 |
3,2 |
5,0 |
6,0 |
6,4 |
6,0 |
5,1 |
4,1 |
2,8 |
1,4 |
0,0 |
-1,4 |
-2,8 |
-4,1 |
-5,1 |
-5,6 |
-6,1 |
|
Sш.ш. |
Н |
-15453 |
-15231 |
-14284 |
-12528 |
-10229 |
-7539 |
-4637 |
-1717 |
1033 |
3452 |
5428 |
6905 |
7895 |
8459 |
8697 |
8724 |
8650 |
8566 |
8531 |
8566 |
8650 |
8724 |
8697 |
8537 |
8052 |
мм |
-50,8 |
-50,1 |
-47,0 |
-41,2 |
-33,6 |
-24,8 |
-15,3 |
-5,6 |
3,4 |
11,4 |
17,9 |
22,7 |
26,0 |
27,8 |
28,6 |
28,7 |
28,5 |
28,2 |
28,1 |
28,2 |
28,5 |
28,7 |
28,6 |
28,1 |
26,5 |
|
Р
|
Н |
-15453 |
-15212 |
-14215 |
-12400 |
-10056 |
-7357 |
-4494 |
-1654 |
992 |
3309 |
5209 |
6653 |
7651 |
8255 |
8550 |
8635 |
8609 |
8555 |
8531 |
8555 |
8609 |
8635 |
8550 |
8331 |
7803 |
мм |
-50,8 |
-50,0 |
-46,8 |
-40,8 |
-33,1 |
-24,2 |
-14,8 |
-5,4 |
3,3 |
10,9 |
17,1 |
21,9 |
25,2 |
27,2 |
28,1 |
28,4 |
28,3 |
28,1 |
28,1 |
28,1 |
28,3 |
28,4 |
28,1 |
27,4 |
25,7 |
|
Рг |
Н |
-15605 |
-15212 |
-14063 |
-12248 |
-9904 |
-7205 |
-4342 |
-1502 |
1144 |
3461 |
5361 |
6805 |
7803 |
8407 |
8702 |
8787 |
8761 |
8707 |
8683 |
8707 |
8761 |
8787 |
8702 |
8407 |
7803 |
мм |
-51,3 |
-50,0 |
-46,3 |
-40,3 |
-32,6 |
-23,7 |
-14,3 |
-4,9 |
3,8 |
11,4 |
17,6 |
22,4 |
25,7 |
27,7 |
28,6 |
28,9 |
28,8 |
28,6 |
28,6 |
28,6 |
28,8 |
28,9 |
28,6 |
27,7 |
25,7 |
|
∆PГ |
Н |
152 |
0 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-76 |
0 |
мм |
0,5 |
0,0 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,3 |
0,0 |
|
а |
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
120 |
130 |
140 |
150 |
160 |
170 |
180 |
190 |
200 |
210 |
220 |
230 |
240 |
|
Таблица 11― Результат вычисления сил, действующих в КШМ
Rш.ш. |
Н |
10398 |
9019 |
8026 |
7742 |
7826 |
8929 |
10930 |
12804 |
13965 |
13625 |
11078 |
9450 |
14719 |
12315 |
7053 |
6426 |
7131 |
8109 |
9439 |
11429 |
13188 |
15176 |
16606 |
17605 |
мм |
34,2 |
29,7 |
26,4 |
25,5 |
25,7 |
29,4 |
36,0 |
42,1 |
45,9 |
44,8 |
36,4 |
31,1 |
48,8 |
40,5 |
23,2 |
21,1 |
23,5 |
26,7 |
31,0 |
37,6 |
43,4 |
49,9 |
54,6 |
57,9 |
|
Т |
Н |
-5831 |
-5226 |
-3917 |
-1970 |
453 |
2650 |
4339 |
4911 |
4326 |
2673 |
745 |
0 |
4924 |
8146 |
6970 |
5589 |
4780 |
5044 |
5988 |
7319 |
8325 |
8907 |
8838 |
8086 |
мм |
-19,2 |
-17,2 |
-12,9 |
-6,5 |
1,5 |
8,7 |
14,3 |
16,2 |
14,2 |
8,8 |
2,5 |
0,0 |
16,2 |
26,8 |
22,9 |
18,4 |
15,7 |
16,6 |
19,7 |
24,1 |
27,4 |
29,3 |
29,1 |
26,6 |
|
K |
Н |
-4145 |
-2647 |
-1154 |
-212 |
-36 |
-750 |
-2255 |
-4048 |
-5501 |
-5583 |
-3276 |
17227 |
21647 |
17014 |
8861 |
4607 |
2485 |
1428 |
481 |
-1001 |
-2452 |
-4511 |
-6282 |
-7861 |
мм |
-13,6 |
-8,7 |
-3,8 |
-0,7 |
-0,1 |
-2,5 |
-7,4 |
-13,3 |
-18,1 |
-18,4 |
-10,8 |
56,7 |
71,2 |
56,0 |
29,1 |
15,2 |
8,2 |
4,7 |
1,6 |
-3,3 |
-8,1 |
-14,8 |
-20,7 |
-25,9 |
|
N |
Н |
-1896 |
-1618 |
-1154 |
-551 |
121 |
674 |
1060 |
1161 |
994 |
604 |
166 |
0 |
1098 |
1839 |
1601 |
1321 |
1167 |
1283 |
1593 |
2047 |
2452 |
2758 |
2875 |
2761 |
мм |
-6,2 |
-5,3 |
-3,8 |
-1,8 |
0,4 |
2,2 |
3,5 |
3,8 |
3,3 |
2,0 |
0,5 |
0,0 |
3,6 |
6,1 |
5,3 |
4,3 |
3,8 |
4,2 |
5,2 |
6,7 |
8,1 |
9,1 |
9,5 |
9,1 |
|
Sш.ш. |
Н |
7158 |
5823 |
4087 |
4983 |
-455 |
-2755 |
-4891 |
-6364 |
-6999 |
-6189 |
-3360 |
17227 |
22208 |
18859 |
11275 |
7242 |
5389 |
5245 |
6013 |
7368 |
8686 |
9925 |
10849 |
11283 |
мм |
23,5 |
19,2 |
13,4 |
6,5 |
-1,5 |
-9,1 |
-16,1 |
-20,9 |
-23,0 |
-20,4 |
-11,1 |
56,7 |
73,1 |
62,0 |
37,1 |
23,8 |
17,7 |
17,3 |
19,8 |
24,2 |
28,6 |
32,6 |
35,7 |
37,1 |
|
Р
|
Н |
6896 |
5589 |
3917 |
1904 |
-438 |
-2670 |
-4773 |
-6256 |
-6928 |
-6159 |
-3356 |
17227 |
22180 |
18769 |
11160 |
7120 |
5259 |
5082 |
5794 |
7072 |
8325 |
9526 |
10453 |
10934 |
мм |
22,7 |
18,4 |
12,9 |
6,3 |
-1,4 |
-8,8 |
-15,7 |
-20,6 |
-22,8 |
-20,3 |
-11,0 |
56,7 |
73,0 |
61,7 |
36,7 |
23,4 |
17,3 |
16,7 |
19,1 |
23,3 |
27,4 |
31,3 |
34,4 |
36,0 |
|
Рг |
Н |
6805 |
5361 |
3461 |
1144 |
-1502 |
-4342 |
-7205 |
-9904 |
-12248 |
-14063 |
-15212 |
-15605 |
-15212 |
-14063 |
-12248 |
-9904 |
-7205 |
-4342 |
-1502 |
1144 |
3461 |
5361 |
6805 |
7803 |
мм |
22,4 |
17,6 |
11,4 |
3,8 |
-4,9 |
-14,3 |
-23,7 |
-32,6 |
-40,3 |
-46,3 |
-50,0 |
-51,3 |
-50,0 |
-46,3 |
-40,3 |
-32,6 |
-23,7 |
-14,3 |
-4,9 |
3,8 |
11,4 |
17,6 |
22,4 |
25,7 |
|
∆PГ |
Н |
91,2 |
228 |
456 |
760 |
1064 |
1672 |
2432 |
3648 |
5320 |
7904 |
11856 |
32832 |
37392 |
32832 |
23408 |
17024 |
12464 |
9424 |
7296 |
5928 |
4864 |
4165 |
3648 |
3131 |
мм |
0,3 |
0,8 |
1,5 |
2,5 |
3,5 |
5,5 |
8,0 |
12,0 |
17,5 |
26,0 |
39,0 |
108,0 |
123,0 |
108,0 |
77,0 |
56,0 |
41,0 |
31,0 |
24,0 |
19,5 |
16,0 |
13,7 |
12,0 |
10,3 |
|
а |
250 |
260 |
270 |
280 |
290 |
300 |
310 |
320 |
330 |
340 |
350 |
360 |
370 |
380 |
390 |
400 |
410 |
420 |
430 |
440 |
450 |
460 |
470 |
480 |
|
Продолжение таблицы 4.1
Rш.ш. |
Н |
18212 |
18490 |
18627 |
18511 |
17831 |
17524 |
17142 |
16519 |
15809 |
14912 |
13641 |
11925 |
10345 |
9011 |
8102 |
7820 |
8097 |
10080 |
13090 |
16320 |
19249 |
21565 |
23026 |
23534 |
мм |
59,9 |
60,8 |
61,3 |
60,9 |
58,7 |
57,6 |
56,4 |
54,3 |
52,0 |
49,1 |
44,9 |
39,2 |
34,0 |
29,6 |
26,7 |
25,7 |
26,6 |
33,2 |
43,1 |
53,7 |
63,3 |
70,9 |
75,7 |
77,4 |
|
Т |
Н |
6942 |
5573 |
4156 |
3221 |
1259 |
0 |
-1183 |
-2765 |
-3356 |
-4393 |
-5238 |
-5714 |
-5625 |
-4871 |
-3309 |
-1026 |
1710 |
4460 |
6688 |
7894 |
7744 |
6169 |
3411 |
0 |
мм |
22,8 |
18,3 |
13,7 |
10,6 |
4,1 |
0,0 |
-3,9 |
-9,1 |
-11,0 |
-14,5 |
-17,2 |
-18,2 |
-18,5 |
-16,0 |
-10,9 |
-3,4 |
5,6 |
14,7 |
22,0 |
26,0 |
25,5 |
20,3 |
11,2 |
0,0 |
|
K |
Н |
-9059 |
-9854 |
-10381 |
-10452 |
-10010 |
-9747 |
-9406 |
-8972 |
-8385 |
-7769 |
-6835 |
-5556 |
-3998 |
2467 |
-975 |
-111 |
-137 |
-1263 |
-3476 |
-6506 |
-9845 |
-12886 |
-14995 |
-15757 |
мм |
-29,8 |
-32,4 |
-34,1 |
-34,4 |
-32,9 |
-32,1 |
-30,9 |
-29,5 |
-27,6 |
-25,6 |
-22,5 |
-18,3 |
-13,2 |
-8,1 |
-3,2 |
-0,4 |
-0,5 |
-4,2 |
-11,4 |
-21,4 |
-32,4 |
-42,4 |
-49,3 |
-51,8 |
|
N |
Н |
2474 |
2032 |
1588 |
1052 |
484 |
0 |
-454 |
-903 |
-1283 |
-1602 |
-1715 |
-1835 |
-1830 |
-1508 |
-975 |
-287 |
455 |
1135 |
1633 |
1865 |
1779 |
1393 |
761 |
0 |
мм |
8,1 |
6,7 |
5,2 |
3,5 |
1,6 |
0,0 |
-1,5 |
-3,0 |
-4,2 |
-5,3 |
-5,6 |
-6,0 |
-6,0 |
-5,0 |
-3,2 |
-0,9 |
1,5 |
3,7 |
5,4 |
6,1 |
5,9 |
4,6 |
2,5 |
0,0 |
|
Sш.ш. |
Н |
11418 |
11326 |
11181 |
10788 |
10088 |
9747 |
9479 |
9261 |
9031 |
8929 |
8615 |
7974 |
6905 |
5428 |
3452 |
1033 |
-1717 |
-4637 |
-7539 |
-10229 |
-15228 |
-14284 |
-15383 |
-15757 |
мм |
37,6 |
37,3 |
36,8 |
35,5 |
33,2 |
32,1 |
31,2 |
30,5 |
29,7 |
29,4 |
28,3 |
26,2 |
22,7 |
17,9 |
11,4 |
3,4 |
-5,6 |
-15,3 |
-24,8 |
-33,6 |
-41,2 |
-47,0 |
-50,6 |
-51,8 |
|
Р
|
Н |
11143 |
11134 |
11067 |
10737 |
10075 |
9747 |
9467 |
9217 |
8939 |
8778 |
8407 |
7727 |
6653 |
5209 |
3309 |
992 |
-1654 |
-4494 |
-7357 |
-10056 |
-12400 |
-14215 |
-15364 |
-15757 |
мм |
36,7 |
36,6 |
36,4 |
35,3 |
33,1 |
32,1 |
31,1 |
30,3 |
29,4 |
28,9 |
27,7 |
25,4 |
21,9 |
17,1 |
10,9 |
3,3 |
-5,4 |
-14,8 |
-24,2 |
-33,1 |
-40,8 |
-46,8 |
-50,5 |
-51,8 |
|
Рг |
Н |
8407 |
8702 |
8787 |
8761 |
8707 |
8683 |
8707 |
8761 |
8787 |
8702 |
8407 |
7803 |
6805 |
5361 |
3461 |
1144 |
-1502 |
-4342 |
-7205 |
-9904 |
-12248 |
-14063 |
-15212 |
-15605 |
мм |
27,7 |
28,6 |
28,9 |
28,8 |
28,6 |
28,6 |
28,6 |
28,8 |
28,9 |
28,6 |
27,7 |
25,7 |
22,4 |
17,6 |
11,4 |
3,8 |
-4,9 |
-14,3 |
-23,7 |
-32,6 |
-40,3 |
-46,3 |
-50,0 |
-51,3 |
|
∆PГ |
Н |
2736 |
2432 |
2280 |
1976 |
1368 |
1064 |
760 |
456 |
152 |
76 |
0 |
-76 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
-152 |
мм |
9,0 |
8,0 |
7,5 |
6,5 |
4,5 |
3,5 |
2,5 |
1,5 |
0,5 |
0,3 |
0,0 |
-0,3 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
-0,5 |
|
а |
490 |
500 |
510 |
520 |
530 |
540 |
550 |
560 |
570 |
580 |
590 |
600 |
610 |
620 |
630 |
640 |
650 |
660 |
670 |
680 |
690 |
700 |
710 |
720 |
|
Продолжение таблицы 4.1
Коэффициент
неравномерности крутящего момента
:
;
.
Эффективный крутящий момент двигателя в Н∙м:
;
.
Расхождение
между полученным по графику и рассчитанным
в тепловом расчете значениями
:
;
<
.
