Конструювання чотирьохтактного бензинового двигуна легкового автомобіля - Дипломная работа

Двигунами прийнято називати машини, з допомогою яких будь-який вид енергії може бути перетворений в механічну роботу. В залежності від виду енергії, яка використовується в двигунах, їх поділяють на первині і вторинні. Спроби створення поршневих двигунів внутрішнього згоряння здійснювались ще в кінці 18 ст., але перший роботоздатний двигун був побудований французьким механіком Ленуаром в 1860 р. двигун працював на світильному газі без стиску суміші в циліндрі. Винахідник запропонував нагрівати повітря в циліндрі шляхом стиску до температури, при якій розпилене вприскуване паливо могло б самозайматися і згоряти по мірі надходження в циліндр, причому по його замислу двигун повинен був працювати без охолодження стінок циліндра. В 60-х роках нашого століття наполегливо шукалися шляхи використання в якості транспортного агрегату досить компактного роботоздатного роторно-поршневого двигуна внутрішнього згоряння, тобто двигуна з поршнем, що обертається.Теоретично необхідна кількість повітря для повного згоряння масової або обємної одиниці пального: Кількість горючої суміші, яка надходить в циліндри: Кількість продуктів згоряння: М2=МСО2 МСО МН2О МН2 MN2=?МІТак, як двигун працює без наддуву, то приймемо Р0=0,1 МПА; t0=150C;Величина підігріву заряду: ?Т=50С Густина заряду на впуску: ro=ро?106/(RBTO)=0,1?106/(287?293)=1,189 кг/м3, де Rв=287 Дж/кг?градТиск в кінці процесу стиску: рс=paen1=0,085?8,51,3773=1,53 МПА Середня молярна теплоємність робочої суміші: де =20,6 0,002638tc =21,7 - середня молярна теплоємність свіжого заряду.Коефіцієнт молекулярної зміни горючої суміші: Дійсний коефіцієнт зміни горючої суміші: Кількість теплоти, що втрачена внаслідок неповного згоряння паливної суміші: DHU=119950(1-a)Lo=119950(1-0.85)0.513=9224,76 КДЖ/кгТемпература та тиск в кінці процесу розширення: , де n2=1,25.Теоретичний середній індикаторний тиск: Середній індикаторний тиск: ; де ?n = 0,9...Середній тиск механічних втрат: Рм=0,034 0,0113uп.ср.=0,192 МПА, де uп.ср.=14 м/с - середня швидкість поршня.По прийнятих значеннях D і S, визначаємо основні параметри і основні показники двигуна: Vл=PD2Si/(4?106)=2,5 л; Fп=PD2/4=75,4 см2;Загальна кількість теплоти введеної в двигун: Q=HUGT/3.6 =43900?25,87/3.6=315470 Дж/с Теплота, еквівалентна ефективній роботі за 1с: Qe=1000?Ne=1000?76,3=76300 Дж/с Теплота, що передається оточуючому середовищу: Qв=с?i?D1 2mnm(Hu-DHU)/(a?Hu)=92131 Дж/с, де С = 0,45...Масштаб ходу поршня Ms=1 мм в мм. Приведені величини, відповідні робочому обєму циліндра і обєму камери згоряння: АВ=S/Ms=83/1=83 мм; OA=AB/(e-1)=83/7,5=11,1 мм. Побудова політроп стиску і розширення аналітичним методом: а) политропа стиску рх=ра(Va/Vx)n1 рх/Мр=(ра/Мр)(ОВ/ОХ)n1=13,54(209,5/ОХ)1,3773 мм, де ОВ=ОА АВ=25,5 184=209,5мм б) політропа розширення рх=pb(Vb/Vx)n2 рх/Мр=(pb/Мр)(ОВ/ОХ)n2=17,9(209,5 /ОХ)1.251 мммм, де ? - відношення радіуса кривошипа до довжини шатуна ? = 0,26. Розрахунки ординат точок z?, a?, a??, c?, f і b? зведені в Таблиці 3.Розрахунок Sx проводиться через кожні 30° кута повороту колінвала.Значення беремо з таблиці 20[1] і заносим в таблицю 4.Значення для беремо з таблиці 21[1].Індикаторну діаграму розгортаємо за кутом повороту кривошипа по методу Брікса. Масштаб розгорнутої діаграми: тиску Mp = 0,05 МПА/мм;22[1] з врахуванням діаметра циліндра, відношення S/D, рядного розташування циліндрів і достатньо великого значення Pz встановлюються: - маса поршневого сплаву (поршень з алюмінієвого сплаву): m?n = 100 кг/м2; mn = m?n?Fn = 100 ? 0,00763 =0,763 кг; Маси, що здійснюють на зворотньо-поступальний рух: mj = mn mn.ш = 0,763 0,294 = 1,057 кг.З таблиці 4, переносим значення j в графу 4, таблиці 5 і визначаємо сили інерції зворотньо-поступальних мас: Центробіжна сила інерції обертових мас: Кк = mk ? R ? ?2 =-1,996 ? 0,0415 ? 544,32 =-24540 Н.Нормальна сила: N = P?tg?, значення tg? визначаються для ? = 0,26 за табл. 23[1] і заносять в графу 7, а значення N в графу 8. Сумування значень крутних моментів всіх чотирьох циліндрів двигуна проводиться табличним методом (табл. 6), і по отриманих значеннях будується крива Для проведення розрахунку результуючої сили, що діє на шатунну шийку рядного двигуна, складають табл.Чотирьохциліндрові рядні двигуни набули широкого вжитку на легкових автомобілях.Рівномірність крутного моменту: Надлишкова робота крутного моменту: Lнадл. Рівномірність ходу двигуна приймаємо ? = 0,01. момент інерції рухомих ланок двигуна, приведених до осі колінвала: Ід = Lнадл.У відповідності з існуючими аналогічними двигунами і з врахуванням співвідношень приведених в табл. 51 [1], приймемо: - товщина поршня: ? = 9 мм (днища); висота юбки поршня: hю = 70 мм; висота верхньої частини поршня: h1 = 58,8 мм; число і діаметр масляних каналів в поршні: nн = 8 мм; dн = 1,2 мм.Середній тиск кільця на стінку циліндра: , де А0 = 3,3t = 10мм. Тиск кільця на стінку циліндра в різних точках кола: Р = Рсер??к, МПА, де ?к для різних кутів взято з таблиці 52 [1].Палець виготовлено з матеріалу сталь 15Х, Е = 2?105.

ЗМІСТ

ВСТУП

1. Обґрунтування

2. Тепловий розрахунок двигуна

2.1 Параметри робочого тіла

2.2 Параметри навколишнього середовища і відпрацьованих газів

2.3 Параметри процесу впуску

2.4 Параметри процесу стиску

2.5 Параметри процесу згоряння

2.6 Параметри процесу розширення

3. Показники робочого циклу двигуна

3.1 Ефективні показники двигуна

3.2 Основні параметри циліндра і двигуна

4. Тепловий баланс двигуна

5. Побудова індикаторної діаграми

5.1 Скруглення індикаторної діаграми

6. Кінематика і динаміка двигуна

6.1 Переміщення поршня

6.2 Швидкість поршня

6.3 Прискорення поршня

7. Динаміка двигуна

7.1 Сили тиску газів

7.2 Приведення мас КШМ

7.3 Сили інерції

7.4 Сумарні сили

7.5 Крутні моменти

7.6 Сумарні сили, що діють на шатунну шийку

8. Аналіз врівноваженості двигуна

9. Розрахунок маховика

10. Розрахунок поршневої групи

10.1 Розрахунок поршня

10.2 Розрахунок поршневого кільця

10.3 Розрахунок поршневого пальця

11. Розрахунок шатунної групи

11.1 Розрахунок поршневої головки

11.2 Розрахунок кривошипної головки шатуна

11.3 Розрахунок стержня шатуна

12. Розрахунок корпуса двигуна

12.1 Розрахунок гільзи циліндра

12.2 Розрахунок шпильки головки болта

13. Розрахунок системи мащення

13.1 Масляний насос

13.2 Масляний радіатор

14. Розрахунок системи охолодження

14.1 Водяний насос

14.2 Водяний радіатор

14.3 Вентилятор

Перелік посилань