- •Министерство образования Российской Федерации
- •Двигатель автомобильный
- •Оглавление
- •Задание на курсовой проект № 1.
- •1. Тепловой расчет двигателя.
- •1.1.Обоснование параметров.
- •Методика выбора параметров теплового расчета.
- •Степень сжатия – одна из важнейших характеристик двигателя, повышение e (до определённых пределов ) способствует росту мощности и улучшению экономичности двигателя.
- •2. Динамический расчет двигателя.
- •2.1. Методика динамического расчета
- •3. Расчет механизмов двигателя и его систем.
- •3.1. Расчетные режимы.
- •4. Расчет деталей цилиндровой группы.
- •4.1. Расчет стенки цилиндра.
- •4.2. Расчет силовых шпилек (болтов) крепления головки.
- •5. Расчет деталей поршневой группы.
- •5.1. Расчет поршня.
- •5.2. Расчет поршневого пальца.
- •5.3. Расчет поршневого кольца.
- •По статистическим данным:
- •6. Расчет деталей шатунной группы.
- •6.1. Расчет шатуна.
- •6.2. Расчет крышки нижней головки шатуна.
- •6.3. Расчет шатунных болтов
- •7. Расчет коленчатого вала.
- •7.1. Расчет шеек коленчатого вала на износостойкость
- •7.2. Расчет коленчатого вала на прочность.
- •Размеры элементов коленчатого вала
- •8. Расчет газораспределительного механизма.
- •8.1. Определение проходных сечений грм
- •8.2. Профилирование кулачка грм
- •8.3. Расчет клапанной пружины
- •8.4. Расчет распределительного вала
- •9. Расчет системы смазки.
- •9.1. Расчет подшипников
- •9.2. Расчет масляного насоса
- •10. Расчет системы охлаждения.
- •10.1. Расчет жидкостного насоса
- •10.2. Расчет жидкостного радиатора
- •10.3. Расчет вентилятора
- •Заключение
3. Расчет механизмов двигателя и его систем.
3.1. 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.
1. Режим максимальной мощности:
частота вращения коленчатого вала nN = 2100 об/мин.
максимальное давление газов при вспышке PzN = 8,52 МПа.
2. Режим максимального крутящего момента:
частота вращения коленчатого вала об/мин.
максимальное давление газов при вспышке PzM = 8,82 МПа.
3. Режим максимальной частоты вращения при холостом ходе:
частота вращения коленчатого вала об/мин (для дизельных двигателей).
максимальная сила давления газов при вспышке на этом режиме мала по сравнению с силами инерции, поэтому можно принять МПа.
4. Расчет деталей цилиндровой группы.
4.1. 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.
где D - диаметр цилиндра, м;
[] - допускаемое нормальное напряжение на разрыв; для Серого Чугуна [] =50 МПа.
PzM – давление газов в цилиндре при вспышке на режиме максимального крутящего момента, МПа.
Гильзе цилиндров этого двигателя имеет 2 ремонтных размера, а диаметры цилиндров 2-го ремонтного размера отличаются от номинального в одной группе на 1 мм, следовательно, толщину стенки блока цилиндров принимаем:
ц=1,08+1/2=1,58 мм.
Гильза изготавливается из серого чугуна марки СЧ1836.
4.2. Расчет силовых шпилек (болтов) крепления головки.
Силовые шпильки (болты) крепления головки проверяются на усталостную прочность от газовых сил и усилия предварительной затяжки.
За расчетный режим следует принять режим максимального крутящего момента.
В качестве материала для изготовления силовых шпилек выберем сталь 18ХНВА.
Диаметр шпилек (болтов) ориентировочно может быть определен на основании статистических данных
d = (0.12 - 0.14)D ,
d = 0.13 *0.121=0,0157 м=14,2 мм,
где D - диаметр цилиндра.
Полученное значение d следует примем до ближайшего значения по ГОСТ.
Скорректируем диаметр шпильки до стандартного d=16 мм.
Для резьбы М16х1,5 площадь сечения по внутреннему диаметру резьбы f=155 мм2.
Газовая сила, действующая на шпильку, определяется следующим образом:
,
МН
где PzM= 8,82 МПа – максимальное давление газов при вспышке в цилиндре на режиме максимального крутящего момента;
Fпр - площадь проекции камеры сгорания на плоскость, перпендикулярную оси цилиндра, ограниченную завальцованным краем прокладки, м2. При верхнеклапанном газораспределительном механизме:
Fпр = (1.1 – 1.3)Fп,
Fп ==
Fпр = 1.3*0,0949=0.12348 м2.
Fп - площадь днища поршня;
iшп - число шпилек, окружающих один цилиндр. При верхнеклапанном газораспределительном механизме iшп = 4.
Усилие предварительной затяжки шпильки:
МН,
где m = 3 - коэффициент затяжки шпильки;
= 0,2 - коэффициент основной нагрузки резьбового соединения.
Максимальная сила, растягивающая шпильку:
.
МН
Максимальные и минимальные напряжения, возникающие в шпильке:
МПа;
МПа;
где f =0,000155- площадь минимального сечения стержня шпильки (болта), м2.
Среднее значение и амплитуда напряжений цикла:
МПа;
МПа.
После этого определяется, в какой области диаграммы усталостной прочности лежит данный цикл:
,
;
;
то запас прочности определяется по пределу текучести:
В этих формулах для материала шпилек Сталь 18ХНВА обладает следующими характеристиками:
В этих формулах:
a =0,2 коэффициент приведения данного цикла к равно опасному
симметричному;
-1 =575 предел усталости материала при симметричном цикле, МПа;
т =1000 предел текучести материала, МПа.