Динамический расчёт кривошипно-шатунного механизма двигателя - Курсовая работа

Эти двигатели отличаются компактностью, высокой экономичностью, долговечностью и применяются во всех отраслях народного хозяйства. В настоящее время особое внимание уделяется уменьшению токсичности выбрасываемых в атмосферу вредных веществ и снижению уровня шума работы двигателей.Для бензинового двигателя в соответствии с заданной степенью сжатия выбираем марку бензина АИ-98.Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива определим по формуле: (1.2)Давление и температуру окружающей среды при работе двигателя принимаем равными и Давление остаточных газов определяем по формуле: (1.8)Давление газов в цилиндре находим по формуле: (1.9) где - потери давления на впуске.Давление и температуру в конце процесса сжатия определяем по соответствующим формулам: (1.14)Теплота сгорания рабочей смеси равна: (КДЖ/кмоль раб. см.) (1.17) где - количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания. Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания бензина при постоянном объеме определяется по формуле: (1.19) где - температура в конце видимого процесса сгорания. Значение в конце видимого процесса сгорания бензина определим из уравнения процесса сгорания: (1.20)Приблизительное значение показателя политропы расширения равно: Давление в конце процесса расширения равно: (1.24)Теоретическое среднее индикаторное давление бензинового двигателя определяется по формуле: (1.28) Индикаторный коэффициент полезного действия равен: (1.30) где - плотность заряда на выпуске; . Удельный индикаторный расход топлива определяется по формуле: (1.31) Среднее давление механических потерь определяется из эмпирического выражения: (1.32) где - скорость поршня. Определим уточненную скорость поршня: (1.40)Для построения политропы сжатия из точки с проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью. Из полученной точки под углом 45о проводим прямую линию до пересечения с лучом ОМ, а из полученной точки пересечения - горизонтальную линию. Затем из точки с опускаем перпендикуляр к горизонтальной оси до пересечения с лучом ОК. Из полученной точки проводят прямую линию под углом 45о к вертикали до пересечения с горизонтальной осью, а из этой точки восстанавливаем перпендикуляр к горизонтальной оси до пересечения с ранее проведенной горизонтальной линией. Из точки zпроводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной осью, из точки их пересечения под углом 45о к вертикали проводим прямую линию до пересечения с лучом ON, а из этой точки проводим горизонтальную линию до пересечения с продолжением вертикальной линии, полученной при нахождении аналогичной точки политропы сжатия.Внешней скоростной характеристикой двигателя называется зависимость основных параметров двигателя (эффективная мощность эффективный крутящий момент , часовой расход топлива , удельный эффективный расход топлива , коэффициент наполнения ) от частоты вращения коленчатого вала двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке (бензиновый двигатель) или полностью выдвинутой рейке топливного насоса на максимальную подачу топлива (дизельный двигатель). Для проектируемого двигателя при построении внешней скоростной характеристики угловую скорость вращения коленчатого вала принимаем в диапазоне с учетом того, что - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя. Основные параметры двигателя в зависимости от угловой скорости вращения коленчатого вала определяем по эмпирическим формулам. Текущее значение удельного эффективного расхода топлива , г/(КВТ.ч), для бензинового двигателя определяем по формуле: (2.5)129.7835.960,277255.89,201

194.6856.270,289237.9113.39

259.5776.890,296225.1217.31

324.4796.890,298217.4521.07

389.36115.340,296214.8924.78

454.25131.300.289217.4628.55

519.14143.850,277225.1432.38

584.04152.060,260237.9436.18

648.931550,238255.8639.66

713.82151.730,212278.8942.32

778,72141,330,181307,0543,39

По полученной скоростной характеристике определяем коэффициент приспособляемости двигателя, равный отношению максимального эффективного моментам к моменту при максимальной мощности : (2.6) тепловой динамический двигатель поршень кривошипСилы газов, действующие на площадь поршня, для упрощения заменяем одной силой , направленной вдоль оси цилиндра и приложенной к оси поршневого пальца (рис.1). Силу определяем через каждые 300 поворота коленчатого вала в диапазоне от 00 до 7200 по действительной развернутой индикаторной диаграмме. Перестроение индикаторной диаграммы осуществляем по методу Брикса: под свернутой диаграммой строим вспомогательную полуокружность и определяем центр Брикса: (3.1) где - радиус кривошипа коленчатого вала; Из центра , от левой половины основания полуокружности под требуемыми углами ? откладываются вспомогательные лучи, а из центра Брикса проводятся линии, параллельные этим лучам, до пересечения с полуокружностью.Для упрощения динамического расчета действительный КШМ заменяется эквивалентной системой сосредоточенных масс, которая состоит из массы , совершаю

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

1.1 Выбор топлива

1.2 Определение свойств рабочего тела

1.3 Определение параметров окружающей среды и остаточных газов

1.4 Расчет параметров рабочего тела в конце процесса впуска

1.5 Расчет параметров в конце процесса сжатия

1.6 Расчет параметров процесса сгорания

1.7 Расчет параметров процесса расширения и выпуска

1.8 Индикаторные и эффективные параметры рабочего цикла

1.9 Построение индикаторной диаграммы

2. ПОСТРОЕНИЕ ВНЕШНЕЙ СКОРОСТНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

3. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА ДВИГАТЕЛЯ

3.1 Определение силы давления газов на поршень

3.2 Приведение масс частей кривошипно-шатунного механизма

3.3 Расчет сил инерции

3.4 Расчет суммарных сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме

3.5 Расчет сил, действующих на шатунную шейку коленчатого вала

3.6 Построение графиков сил, действующих в кривошипно-шатунном механизме

3.7 Построение диаграммы износа шатунной шейки

3.8 Построение графика суммарного крутящего момента

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ