Материал: Разработка механизмов двигателя внутреннего сгорания

Разработка механизмов двигателя внутреннего сгорания

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ НА разработку механизмов двигателя внутреннего сгорания

Студенту Худовец С. Д. группы УЭТБ-13

Спроектировать маховик, обеспечивающий заданную коэффициентомδ неравномерность движения машины.

Определить мощность двигателя.

Определить усилия в кинематических парах механизма и момент, приложенный к кривошипу.

Выполнить проверочный расчет: вычислить момент, приложенный к кривошипу, с помощью рычага Жуковского.

Спроектировать прямозубую зубчатую передачу.

Проверить работоспособность передачи двумя способами: по таблице формул и по картине зацепления. Спроектировать кулачковый механизм

1 Технические требования

Двигатель используется для привода электрогенератора, центробежного насоса или вентилятора, динамо-машины, бензопилы, лодочного мотора, мотоцикла, движущегося с постоянной скоростью и др. (которые в дальнейшем будут называться потребитель мощности) через простую передачу. Режим подачи топливной смеси постоянный.

Кривошип (коленчатый вал) уравновешен.

Центры масс ползунов (поршней) совпадают с вращательными парами.

Центры масс шатунов расположены на расстоянии, равном трети длины шатуна со стороны кривошипа, например:.

Передаточное отношение передачи i = z2/z1.

Зависимость отношения давления газа в цилиндре двигателя к максимальному давлению (р/рmax) от перемещения поршня (индикаторная диаграмма) задана таблицей 1, где обозначено: ВМТ - верхняя мертвая точка поршня; НМТ - нижняя мертвая точка поршня или диаграммой.

Таблица 1- Относительное давление газа в цилиндрах ДВС

Требования к объему и оформлению разрабатываемой конструкторской документации

Чертежи.

Динамический синтез ДВС. Формат А1.

Силовой расчет механизма ДВС. Формат А1.

Синтез зубчатой передачи. Формат А1.

Синтез кулачкового механизма. Формат А1.

Текстовая документация.

Расчетно-пояснительная записка.

Конструкторская документация должна быть выполнена в соответствии с требованиями ЕСКД. Текстовая документация должнасоответствовать требованиям ГОСТ 2.105"Общие требования к текстовым документам" и стандарту предприятия СТО ИрГТУ.005-2009.

Примечание. Пояснительная записка обязательно должна содержать титульный лист, техническое задание,содержание, введение, необходимые расчеты и пояснения, перечень использованной литературы.

3 Этапы выполнения работ и сроки их выполнения

Обязательные этапы работ, их содержание, чем они заканчиваются приведены в таблице 2.

Таблица 2

Сроки выполнения этапов работы:

Динамический синтез ДВС - 15 октября

Силовой расчет механизма ДВС - 1 ноября

Синтез зубчатой передачи -15 ноября

Синтез кулачкового механизма -15 декабря

Дата выдачи задания “11” сентября 2014 г.

Дата представления проекта руководителю “22” декабря 2014 г.

Руководитель курсового проектирования (курсовой проект) А.Н. Клепацкий.

ВВЕДЕНИЕ

В состав двигателя внутреннего сгорания (ДВС) входят такие механизмы как кривошипно-ползунный механизм двигателя, простая зубчатая передача и кулачковый механизм.

Кривошипно-ползунный механизм применяется в ДВС, во-первых, потому, что принадлежит к семейству рычажных механизмов, которые имеют только низшие кинематические пары, более других приспособленные к восприятию значительных усилий, действующих в ДВС. Во-вторых, в этом механизме, преобразующем возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) во вращательное движение кривошипа (коленчатого вала), используется минимум звеньев - 4 (включая стойку - корпус двигателя).

При V-образной схеме расположения цилиндров они размещаются напротив друг друга под различным углом (от 1 до 180 градусов). Чаще всего, этот градус равен 45, 60 или 90 и такая схема похожа на латинскую букву V. Сегодня часто можно встретить подобные двигатели - v5,v6,v8, а также с 10 и 12 цилиндрами. В мотоциклах чаще встречаются 2 и 4 цилиндра, тогда как спортивные мотоциклы поставляются с 5 и 6 цилиндрами. Авиационные и корабельные двигатели оснащаются 4,5, 10 и 12 цилиндрами, встречаются случаи и с большим количеством. Такое расположение цилиндров дает возможность сократить габариты мотора в сравнении с двигателями, имеющими рядное расположение цилиндров. Простая передача применяется для привода рабочего вала потребителя, а кулачковый механизм является частью системы газораспределения.

Для обеспечения заданного уровня неравномерности движения на вал двигателя устанавливается маховик.

Для выбора подшипников, материала цилиндров необходимо определить усилия в кинематических парах. Для этого применяется принцип Даламбера.

При проектировании зубчатой передачи должны быть обеспечены условия ее работоспособности.

Практический профиль кулачка строится методом редукции движения механизма.

1. ДИНАМИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ МАШИНЫ

поршень зубчатый маховик зацепление

Задание. Определить мощность двухтактного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и спроектировать маховик, обеспечивающий заданную неравномерность хода машины. Двигатель работает в режиме установившегося движения (средняя угловая скорость коленчатого вала ω1 постоянна). К коленчатому валу приложен постоянный момент сопротивления М от механизма, который приводится в движение этим двигателем с помощью зубчатой передачи (на схеме не показана).

Примерами таких машин являются: динамо-машина, мотопомпа, бензопила, лодочный мотор, мотоцикл, движущийся с постоянной скоростью и др.

Исходные данные:

1.  Кривошип (коленчатый вал) уравновешен, т.е. центр масс кривошипа С1 лежит на оси вращения О.

2.      Центры масс ползунов (поршней) С3, С5 совпадают с вращательными парами.

3.      Центры масс шатунов С2, С4 расположены на расстоянии, равном трети длины шатуна со стороны кривошипа, например: .

.        Передаточное отношение передачи i = z2/z1.

.        Зависимость отношения давления газа в цилиндре двигателя к максимальному давлению (р/рmax) от перемещения поршня (индикаторная диаграмма) задана таблицей 1.1, где обозначено: ВМТ - верхняя мертвая точка поршня; НМТ - нижняя мертвая точка поршня (вид диаграммы показан на рис. 1.1).

Численные данные, необходимые для расчетов, приведены в табл. 1.2.

Рисунок 1.1 - Зависимость относительного давления газа в цилиндре двигателя от относительного перемещения поршня (индикаторная диаграмма)

Таблица 1.1

Таблица 1.2

Планы положений механизма.Построим на листе 8 планов положений в масштабе. Один из них оформим в виде кинематической схемы. Положение № 0 должно соответствовать началу рабочего хода. Для ДВС нулевое положение выбирается в верхней мертвой точке (ВМТ). Масштабный коэффициент расстояний вычисляется по наибольшему звену:

Планы скоростей. Угловая скорость кривошипа 1

.

Вычислим скорость точки А:

Выберем длину отрезка, изображающего ее на чертеже, оа = 100 мм.

Масштабный коэффициент скорости

 .

Начнем построение плана скоростей с построения отрезка оа, изображающего скорость точки А. Скорость следующей точки В построим согласно формуле

Для построения скорости точки В проведем через точку о на плане скоростей прямую, параллельную направляющей, а через точку а - прямую, перпендикулярную шатуну АВ и обозначим точку их пересечения буквойb.

Для построения скорости центра масс шатуна С2 составим пропорцию

 , откуда

Отложим от точки а на плане скоростей третью часть отрезка аb и поставим точку с2. Построим отрезок ос2, изображающий скорость VC2.

Аналогично строим скорости остальных точек по формулам:

,

.

Вычислим скорости всех точек механизма:

 , ,  ,

и угловые скорости шатунов:

,

и занесем в табл. 3.

Положения № 0 и № 8:

 0 ∙ 0,0825 = 0 м/c,

,

 = 100 ∙ 0,0825= 8,25 м/c,

,

положение № 1

 ,

 = 81∙ 0,0825 = 6,6825 м/c,

,

положение № 2

 ,

= 0 м/c

 = 0∙0,0825 =0 м/c,

,

положение № 3

 ,

 = 71∙0,0825 = 5,8575 м/c,

,

положение № 4

 0∙0,0825 = 0 м/с ,