Задание № 147. Проектирование и исследование механизмов транспортного средства с двигателем внутреннего сгорания

Двухтактный трехцилиндровый двигатель внутреннего сгорания (ДВС) используется в качестве силовой установки малой мощности транспортных средств. На рис. 147, а представлена кинематическая схема ДВС с преобразованием поступательного движения ведущего звена 2 во вращательное движение ведомого звена 1 с помощью механизма кулачкового типа, который состоит из трех одинаковых цилиндров 1, 1¢, 1¢¢, установленных на шестигранной шайбе с центром в точке А, расположенной с эксцентриситетом е относительно оси неподвижной планшайбы 3, и толкателя 2 (поршня).

Цикл движения поршня включает такты расширения и такты сжатия (рис. 147, б).

При подходе поршня 2 к верхней мертвой точке ВМТ (см. рис. 147, а, положение 1) открываются продувочные окна в цилиндре, выпускные клапаны, продукты сгорания удаляются и в цилиндр поступает чистый воздух. После перекрытия продувочных окон и закрытия клапанов (см. рис. 147, б, участок а - b) происходит сжатие воздуха, впрыскивание топлива (участок b - с) и в положении низшей мертвой точки НМТ (см. рис. 147, б, положение 7) происходит воспламенение рабочей смеси (участок с - d), расширение продуктов сгорания и их удаление (участок d - а) завершает рабочий цикл ДВС. Циклограмма работы механизмов ДВС приведена в табл. 147.1.

Данные для построения индикаторной диаграммы представлены в табл. 147.2.

На главном валу машинного агрегата (вал А, рис. 147, в) установлен кулачок 4, тарельчатый толкатель 10 которого соединен с диафрагмой топливного насоса. Закон движения толкателя показан на рис. 147, г.

Передача движения на звено 9 транспортного средства (рис. 147, д) осуществляется через одноступенчатую прямозубую эвольвентную цилиндрическую передачу 5 (z₁/ z₂), однорядный планетарный редуктор 6, карданный вал 7 и коническую передачу 8 (U_кон=1).

Задание на проектирование - в соответствии с учебным планом.

П р и м е ч а н и е.

1. При определении размеров основного механизма ДВС принять размер ступицы шайбы А равным d_А = 1,2d, расстояние l^*= 0,2H. Центры масс цилиндра и поршня находятся на середине их длин.

2. При определении закона движения главного вала машинного агрегата можно воспользоваться упрощенной расчетной схемой основного механизма (рис. 147, е) и следующими зависимостями:

текущий радиус - вектор точки контакта поршня с планшайбой:

,

где .

Знаки в формуле: « - » при 90°< j₁ < 270° ,

« + » при j₁ < 90° и j₁ > 270° ,

y=x tg(j₁).

Движущий момент: М_дв = F ^t r(j₁ ) ,

где F ^t = F tg(a) = 0,25 p d ² p(j₁) tg(a);

.

3. При определении закона движения машинного агрегата (МА) для установившегося режима его работы принять, что частота вращения вала A составляет n_A=60 1/с, а коэффициент неравномерности d=1/60.

При определении закона движения МА при неустановившемся режиме его работы принять, что в начальный момент времени (j_1нач =0, w_1нач =0) на звено 1 действует момент запуска , который равен на фазе сжатия.

Таблица 147.1

Циклограмма работы механизмов ДВС

Рабочие	Угол поворота j1, град
процессы	0 180 360
Такты работы ДВС	Впрыскивание топлива, сжатие		Расширение, выхлоп
Фазы движения толкателя	Сближение	Ближнее стояние	Удаление	Дальнее стояние

Таблица 147.2

Данные для построения индикаторной диаграммы

Относительное перемещение поршня	S / H	0	0,05	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Впрыскивание топлива, сжатие	pi/pmax	0,8	0,4	0,28	0,14	0,07	0,04	0,02	0,01	0	0	0	0
Расширение, выхлоп		0,8	1,0	0,9	0,62	0,42	0,28	0,21	0,17	0,15	0,13	0,1	0

Таблица 147.3

Исходные данные для проектирования

№ п/п	Величина	Еди-ница	Числовые значения величин для вариантов
		изме-рения	А	Б	В	Г	Д
1	Ход поршня Н	м	0,02	0,035	0,04	0,055	0,06
2	Относительный диаметр цилиндра d/h	—	1,1	1,15	1,2	1,25	1,25
3	Относительная длина поршня =l2 / h	—	1,65	1,7	1,8	1,82	1,85
4	Максимальное давление в цилиндре двигателя pmax	МПа	2,8	3,1	3,4	3,8	3,9
5	Массы звеньев: - цилиндра m1; - поршня m2	кг кг	1,2 0,8	1,4 0,9	1,5 1,0	1,6 1,1	1,7 1,3
6	Момент инерции: зубчатого колеса z1, Jz1 зубчатого колеса z2, Jz2	кг×м2 кг×м2	0,001 0,003	0,002 0,004	0,003 0,005	0,004 0,006	0,005 0,007
7	Приведенный к валу В момент инерции вращающихся звеньев планетарной передачи	кг×м2	0,03	0,04	0,05	0,06	0,07

Окончание табл. 147.3

№ п/п	Величина	Еди-ница	Числовые значения величин для вариантов
		изме-рения	А	Б	В	Г	Д
8	Приведенный к валу A момент инерции звеньев кулачкового механизма	кг×м2	0,004	0,005	0,006	0,007	0,008
9	Передаточное отношение между валом А и карданным валом uобщ	—	14	9	15	12	7
10	Числа зубьев колес z1 /z2	—	18/30	11/24	21/34	16/28	12/26
11	Модуль зубчатых колес m	мм	2,0	3,5	2,5	3,0	4,0
12	Число сателлитов планетарного редуктора k	—	3	3	3	3	3
13	Максимальный ход толкателя кулачкового механизма h	мм	6	8	9	10	12
14	Фазовые углы кулачкового механизма: - угол удаления у; - угол дальнего стояния дс; - угол сближения с	град град град	104 56 130	115 40 125	120 45 115	130 30 110	140 15 105
15	Угловая координата вала А для силового расчета 1	град	190	200	210	220	230

Рис. 147