Двигатель ВАЗ-2101

Содержание

Введение

1. Теловой расчет двигателя

2. Тепловой баланс двигателя

3. Расчет внешней скоростной характеристики двигателя

4. Кинематический расчет двигателя

5. Динамический расчет двигателя

6. Расчет корпуса двигателя

Заключение

Список литературы

Введение

В данном курсовом проекте приведен расчет четырехтактного рядного карбюраторного двигателя.

Прогресс в автомобильной промышленности, дальнейшее увеличение грузооборота автомобильного транспорта предусматривает не только количественный рост автопарка, но и качественный рост существующих автомобилей, в том числе и двигателей.

Современные тенденции в двигателестроении требуют от специалистов всех уровней, занятых в данной отрасли, глубоких знаний в проектировании и расчете двигателей внутреннего сгорания.

1. Тепловой расчет двигателя

Эффективная мощность карбюраторного двигателя N_e=47,1кВт при частоте n=5600об/мин. Двигатели четырехцилиндровые, i=4 с рядным расположением. Степень сжатия ε=8,5.

Для проведения теплового расчета выбираю следующие режимы:

1. Режим минимальной частоты вращения n_min=1000об/мин;

2. Режим максимального крутящего момента при n_M=3200об/мин;

3. Режим максимальной (номинальной) мощности при n_N=5600об/мин;

4. Режим максимальной скорости движения автомобиля при n_max=6000об/мин.

Топливо. В соответствии с заданными степенями сжатия можно использовать бензин марки Премиум-95.

Средний элементарный состав и молекулярная масса бензина

С=0,855;

Н=0,145;

m_т=115 кг/кмоль.

Низшая теплота сгорания топлива

Параметры рабочего тела. Теоретически необходимое количество воздуха для сгорания 1 кг топлива:

Определяю значение коэффициента избытка воздуха. На основных режимах принимаю α=0,96; а на режиме минимальной частоты вращения α=0,86. Далее привожу численные расчеты только для режима максимальной мощности. Для остальных режимов окончательные значения привожу в табличной форме.

Количество горючей смеси:

Количество отдельных компонентов продуктов сгорания при К=0,5 и принятых скоростных режимах:

Общее количество продуктов сгорания:

Таблица 1.

Рабочее тело

Параметры

Карбюраторный двигатель

N

1000

3200

5600

6000

Α

0,86

0,96

0,96

0,96

0,4525

0,5041

0,5041

0,5041

0,0512

0,0655

0,0655

0,0655

0,0200

0,0057

0,0057

0,0057

0,0625

0,0696

0,0696

0,0696

0,0100

0,0029

0,0029

0,0029

0,3512

0,3923

0,3923

0,3923

0,4952

0,5360

0,5360

0,5360

Параметры окружающей среды и остаточные газы. Давление и температура окружающей среды при работе двигателей без надува

По справочным данным определяю, что температура остаточных данных на номинальном режиме равна:

Давление остаточных газов на номинальном режиме равна:

Тогда величины давления на остальных режимах работы двигателя равны:

где

Процесс впуска. Температура подогрева свежего заряда. С целью получения заряда хорошего наполнения двигателя на номинальном скоростной режиме, принимается ΔТ_N=8⁰С.

Определяем значение ΔТ для остальных режимов:

,

где

Плотность заряда на выпуске

Потери давления на впуске. В соответствии со скоростными режимами и при учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем можно принять

Тогда на всех скоростных режимах двигателей рассчитывается по формуле:

,

где

Давление в конце впуска:

Коэффициент остаточных газов. При определении для карбюраторного двигателя без надува принимается коэффициент очистки , а коэффициент дозарядки на номинальном скоростном режиме – , что вполне возможно получить при подборе угла опаздывания закрытия впускного клапана в пределах . При этом на номинальном скоростном режиме возможен обратный выброс в пределах 5%, т.е. . На остальных скоростных режимах значение можно получить, приняв линейную зависимость от скоростного режима.

Тогда при n_N=5600 мин ^-1

Температура в конце впуска:

Коэффициент наполнения:

Таблица 2.

Процесс впуска и газообмена

Параметры

Карбюраторный двигатель

n

1000

3200

5600

6000

0,86

0,96

0,96

0,96

T_r

900

1000

1060

1070

p_r

0,1040

0,1082

0,1180

0,1201

19,5

14,0

8,0

7,0

0,0005

0,0049

0,0150

0,0172

0,0995

0,0951

0,0850

0,0828

0,950

1,025

1,100

1,100

0,0516

0,0461

0,0495

0,0509

T_a

341

338

337

337

0,8744

0,9167

0,8784

0,8609

Процесс сжатия. Средний показатель адиабаты сжатия при n_N=5600 мин ^-1, Т_а=337К и по номограмме равен k₁=1,3772. Средний показатель политропы принимаю n₁=1,377

Давление в конце сжатия:

Температура в конце сжатия:

Средняя мольная теплоемкость в конце сжатия:

а) свежей смеси

б) остаточных газов (определяется методом интерполяции).

При , и , и в соответствии с табличными данными получаем:

Исходя из этого теплоемкость продуктов сгорания при и равна:

в) рабочей смеси:

Таблица 3.

Процесс сжатия

Параметры

Карбюраторный двигатель

n

1000

3200

5600

6000

k₁

1,3768

1,3774

1,3775

1,3775

n₁

1,370

1,376

1,377

1,377

p_c

1,8666

1,8072

1,6184

1,5765

T_c

753

756

755

755

t_c

480

483

482

482

21,866

21,874

21,872

21,872

23,658

23,968

23,964

23,964

21,954

21,966

21,971

21,973

Процесс сгорания.

Коэффициент молекулярного изменения горючей и рабочей смеси:

Количество теплоты, потерянное вследствие химической неполноты сгорания, и теплота сгорания рабочей смеси:

Средняя мольная теплоемкость продуктов сгорания определяем по эмпирическим формулам для интервала температур от 1501 до 2000 ⁰С

Коэффициент использования теплоты зависит от совершенствования организации процессов смесеобразования и сгорания топлива. Выбираем его по табличным данным и принимаем .

Температура в конце видимого процесса сгорания:

Максимальное давление сгорания теоретическое:

Максимальное давление сгорания действительное:

Степень повышения давления

Таблица 4

Процесс сгорания

Параметры

Карбюраторный двигатель

n

1000

3200

5600

6000

1,0944

1,0633

1,0633

1,0633

1,0898

1,0605

1,0603

1,0602

8665

2476

2476

2476

H_раб.см

74110

78610

78355

78251

24,289+0,002033

24,656+0,02077

24,656+0,02077

24,656+0,02077

0,82

0,92

0,91

0,89

2264

2602

2575

2530

2573

2875

2848

2803

6,8537

7,2884

6,4730

6,2052

5,8256

6,1951

5,5021

5,5744

3,672

4,033

4,000

3,936

Процессы расширения и выпуска.

Средний показатель выбираем по номограмме и принимаем его , что позволяет принять .

Давление и температура в конце процесса расширения:

Проверка ранее принятой температуры остаточных газов:

Погрешность расчета:

На всех скоростных режимах температура остаточных газов в начале расчета принята достаточно удачно, так как ошибка не превышает 1%. Только на режиме минимальной частоты вращения ошибка достигает -1,66%.

Таблица 5

Процесс расширения и выпуска

Параметры

Карбюраторный двигатель

n

1000

3200

5600

6000

1,2605

1,2515

1,2518

1,2522

1,260

1,251

1,251

1,252

0,4622

0,5013

0,4452

0,4259

1455

1680

1665

1634

885

1008

1070

1072

-1,66

+0,80

+0,94

+0,18

Индикаторные параметры рабочего цикла.

Теоретическое среднее индикаторное давление:

Среднее индикаторное давление:

Индикаторный КПД и индикаторный удельный расход топлива:

Эффективные показатели двигателя.

Для карбюраторного двигателя, предварительно приняв ход поршня S=78 мм, получим значение средней скорости при n_N=5600 мин^-1:

Тогда среднее давление механических потерь:

Среднее эффективное давление и механический КПД:

Эффективный КПД и эффективный удельный расход топлива:

Таблица 5

Индикаторные и эффективные параметры двигателя

Параметры

Карбюраторный двигатель

n

1000

3200

5600

6000

1,1317

1,2546

1,11230

1,0600

1,0864

1,2044

1,0675

1,0176

0,3060

0,3612

0,3341

0,3249

268

227

245

252

2,60

8,32

14,56

15,60

0,0634

0,1280

0,1985

0,2103

1,0230

1,0764

0,8690

0,8073

0,9416

0,8937

0,8141

0,7933

0,2881

0,3228

0,2720

0,2577

284

254

301

318

Основные параметры цилиндра и двигателя.

Литраж двигателя:

Рабочий объем одного цилиндра:

Диаметр цилиндра. Так как ход поршня предварительно был принят S=78 м, то

Окончательно принимаю D=82мм и S=78 мм.

Остальные параметры и показатели двигателя определяю по окончательно принятым значениям:

Площадь поршня:

Литраж двигателя:

Мощность двигателя:

Литровая мощность двигателя:

Крутящий момент:

Часовой расход топлива:

Таблица 6

Основные параметры и показатели двигателя

Параметры

Карбюраторный двигатель

n

1000

3200

5600

6000

52,78

1,64

28,704

14,03

47,27

66,78

66,47

134,1

141,1

113,9

105,9

3,987

12,006

20,102

21,138

2. Тепловой баланс двигателя

Тепловой баланс строю по данным теплового расчета с использованием следующих значений (рассчитываю только для номинального режима, остальные значения вношу в таблицу):

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом;

Теплота, эквивалентная эффективной работе двигателя за 1с:

Теплота, потерянная с отработавшими газами:

Теплота, передаваемая охлаждающей жидкости:

Теплота, потерянная из-за нехимической неполноты сгорания топлива:

Неучтенные потери теплоты:

Таблица 7

Составляющие теплового баланса

Частота вращения двигателя, мин ^-1

1000

3200

5600

6000

Q

Дж/с

q, %

Q

Дж/с

q, %

Q

Дж/с

q, %

Q

Дж/с

q, %

Теплота, эквивалентная эффективной работе

14040

28,85

47270

32,26

66780

27,22

66470

25,76

Теплота, предаваемая охлаждающей среде

12067,37

24,79

47171,9

32,19

67866,91

27,66

70979

25,51

Теплота, унесенная с отработавшими газами

10972,3

22,55

42147

28,76

76524

31,19

81515,59

31,60

Теплота, потерянная из-за химической неполноты сгорания топлива

9596,89

19,72

8258,02

5,63

13825,89

5,63

14538,92

5,63

Неучтенные потери теплоты

1980,97

4,07

1668,71

1,13

20306,01

8,27

24450,07

9,47

Общее количество теплоты, введенной в двигатель с топливом

48654,54

100

146516,6

100

245303,5

100

257954,3

100

3. Внешняя скоростная характеристика двигателя

На основании тепловых расчетов, принимаю следующие параметры скоростной характеристики:

Таблица 8

n_e, мин^-1

N_e, кВт

g_e, г/(кВт×ч)

M_e, Нм

G_T_,кг/ч

η_V

α

1000

14,04

284

134,1

3,987

0,8744

0,86

3200

47,27

254

141,1

12,007

0,9167

0,96

5600

66,78

301

113,9

20,102

0,8784

0,96

6000

66,47

318

105,9

21,139

0,8609

0,96

Коэффициент приспособляемости по скоростным характеристикам :

Для сравнения различных методов построения скоростных характеристик и проверки правильности выполнения теплового расчета произвожу расчет мощности и удельного расхода топлива на основе процентных соотношений между параметрами относительной скоростной характеристики двигателя.

Результаты внесены в таблицу 9.

Таблица 9

n_x

N_e

g_e

%

Мин ^-1

%

кВт

%

г/(кВт×ч)

20

1120

20

15,49

115

361

40

2240

50

33,12

100

301

60

3360

73

49,68

97

291

80

4480

92

61,97

95

285

100

5600

100

66,78

100

301

120

6720

92

61,97

115

361

На основе сравнения полученных данных с кривых мощности и удельного расхода топлива, можно сделать следующие вывод:

Точки относительной характеристики мощности и удельного расхода топлива практически совпадают с внешней скоростной характеристики рассчитываемого двигателя.

4.     Кинематический расчет двигателя

В целях уменьшения высоты двигателя без значительного увеличения инерционных и нормальных сил отношение радиуса кривошипа к длине шатуна предварительно было принято в тепловом расчете l=0,285. При этих условиях:

Перемещение поршня:

Расчет произвожу аналитическим способом через каждые 30° угла поворота коленчатого вала. Значения заношу во второй столбец таблицы 10.

Угловая скорость вращения коленчатого вала:

Скорость поршня:

Значения заношу в третий столбец таблицы 10.

Ускорение поршня:

Значения заношу в четвертый столбец таблицы 10.

Таблица 10.

j°

0

0

0

17222

30

6,61

0,62

13506

60

23,66

0,98

4787

90

44,55

1

-3816

120

62,66

0,74

-8604

150

74,16

0,37

9689

180

78

0

-9575

210

74,16

-0,37

-9689

240

62,66

-0,74

-8604

270

44,55

-1

-3816

300

23,66

-0,98

478

330

6,61

-0,62

13506

360

0

0

17209

5.     Динамический расчет двигателя

Индикаторную диаграмму, полученную в тепловом расчете, разворачиваю по углу поворота кривошипа по методу Брикса.

Поправка Брикса:

По развернутой диаграмме через каждые 30° угла поворота кривошипа определяю значения и заношу в таблицу 11

Устанавливаю следующие значения :

Масса поршневой группы:

Масса шатуна:

Масса неуравновешенных частей одного колена вала без противовесов:

Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца:

Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа:

Масса, совершающая возвратно-поступательное движение:

Массы, совершающие вращательные движения:

Таблица 11.

j

D pг

j

pj

p

tg B

pN

1/cos B

ps

0

0,018

17223

-2,204

-2,186

0

0,000

1

-2,186

30

-0,015

13506

-1,728

-1,743

0,144

-0,251

1,01

-1,760

60

-0,015

4788

-0,613

-0,628

0,253

-0,159

1,031

-0,647

90

-0,015

-3817

0,488

0,473

0,295

0,140

1,043

0,494

120

-0,015

-8605

1,101

1,086

0,253

0,275

1,031

1,120

150

-0,015

-9689

1,240

1,225

0,144

0,176

1,01

1,237

180

-0,015

-9576

1,225

1,210

0

0,000

1

1,210

210

-0,015

-9689

1,240

1,225

-0,144

-0,176

1,01

1,237

240

0,05

-8605

1,101

1,151

-0,253

-0,291

1,031

1,187

270

0,2

-3817

0,488

0,688

-0,295

-0,203

1,043

0,718

300

0,5

479

-0,061

0,439

-0,253

-0,111

1,031

0,452

330

0,95

13506

-1,728

-0,778

-0,144

0,112

1,01

-0,786

360

1,9

17209

-2,202

-0,302

0

0,000

1

-0,302

370

5,35

16712

-2,138

3,212

0,05

0,161

1,001

3,215

390

3,75

13506

-1,728

2,022

0,144

0,291

1,01

2,042

420

2,25

4788

-0,613

1,637

0,253

0,414

1,031

1,688

450

1

-3817

0,488

1,488

0,295

0,439

1,043

1,552

480

0,45

-8605

1,101

1,551

0,253

0,392

1,031

1,599

510

0,3

-9689

1,240

1,540

0,144

0,222

1,01

1,555

540

0,1

-9576

1,225

1,325

0

0,000

1

1,325

570

0,018

-9689

1,240

1,258

-0,144

-0,181

1,01

1,270

600

0,018

-8605

1,101

1,119

-0,253

-0,283

1,031

1,154

630

0,018

-3817

0,488

0,506

-0,295

-0,149

1,043

0,528

660

0,018

479

-0,061

-0,043

-0,253

0,011

1,031

-0,045

690

0,018

13506

-1,728

-1,710

-0,144

0,246

1,01

-1,727

720

0,018

17209

-2,202

-2,184

0

0,000

1

-2,184

j

cos (f+B)/

cos B

pK

sin (f+B)/

cos B

pT

T

Mкрц

0

1

-2,186

0

0,000

0,000

0

30

0,794

-1,384

0,625

-1,089

-5,747

-224

60

0,281

-0,176

0,993

-0,623

-3,287

-128

90

-0,295

-0,140

1

0,473

2,497

97

120

-0,719

-0,781

0,74

0,804

4,239

165

150

-0,938

-1,149

0,376

0,460

2,429

95

180

-1

-1,210

0

0,000

0,000

0

210

-0,938

-1,149

-0,376

-0,460

-2,429

-95

240

-0,719

-0,828

-0,74

-0,852

-4,493

-175

270

-0,295

-0,203

-1

-0,688

-3,631

-142

300

0,281

0,123

-0,993

-0,436

-2,298

-90

330

0,794

-0,618

-0,625

0,486

2,565

100

360

1

-0,302

0

0,000

0,000

0

370

0,976

3,135

0,222

0,713

3,761

147

390

0,794

1,605

0,625

1,264

6,666

260

420

0,281

0,460

0,993

1,626

8,577

335

450

-0,295

-0,439

1

1,488

7,851

306

480

-0,719

-1,115

0,74

1,148

6,054

236

510

-0,938

-1,444

0,376

0,579

3,054

119

540

-1

-1,325

0

0,000

0,000

0

570

-0,938

-1,180

-0,376

-0,473

-2,495

-97

600

-0,719

-0,804

-0,74

-0,828

-4,368

-170

630

-0,295

-0,149

-1

-0,506

-2,671

-104

660

0,281

-0,012

-0,993

0,043

0,227

9

690

0,794

-1,358

-0,625

1,069

5,638

220

720

1

-2,184

0

0,000

0,000

0

Результаты следующих вычислений заношу в таблицу 11.

Удельная нормальная сила:

Удельная нормальная сила:

Удельная сила, действующая вдоль шатуна:

Удельная сила, действующая по радиусу кривошипа:

Удельная и полная тангенциальная силы:

По данным таблицы 11. Строим графики изменения удельных сил , , , , , .

Крутящий момент одного цилиндра:

Период изменения крутящего момента четырехтактного двигателя с равными интервалами между вспышками:

Суммирование значений крутящего момента всех четырех цилиндров осуществляется табличным методом (таблица 12)

Таблица 12.

j°

Цилиндры

Мкрц, Нм

1-й

2-й

3-й

4-й

j°

Мкрц, Нм

j°

Мкрц, Нм

j°

Мкрц, Нм

j°

Мкрц, Нм

0

0

0

180

0

360

0

540

0

0

30

30

-224

210

-95

390

147

570

-97

-225

60

60

-128

240

-175

420

260

600

-170

-125

90

90

97

270

-142

450

335

630

-104

90

120

120

165

300

-90

480

306

660

9

160

150

150

95

330

100

510

236

690

220

98

180

180

0

360

0

540

119

720

0

0

Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого вала. Для проведения расчета результирующей силы, действующей на шатунную шейку рядного двигателя, составим таблицу 13.

Таблица 13.

j

T

K

Pk

Rшш

KPk

Rk

0

0,00

-11,53

-18,48

18

-30,53

30,4

30

-5,75

-7,30

-14,25

14,8

-26,3

27

60

-3,29

-0,93

-7,88

7,6

-19,93

19,6

90

2,50

-0,74

-7,68

7,2

-19,73

19,4

120

4,24

-4,12

-11,08

11,6

-23,13

23,8

150

2,43

-6,06

-13,01

13,4

-25,06

25,4

180

0,00

-6,38

-13,33

13,4

-25,38

26

210

-2,43

-6,06

-13,01

13,4

-25,06

25,8

240

-4,49

-4,37

-11,31

12,2

-23,36

24

270

-3,63

-1,07

-8,02

8,2

-20,07

20,4

300

2,30

0,65

-6,29

7,4

-18,34

19,6

330

2,57

-3,26

-10,21

10,4

-22,26

22,6

360

0,00

-1,59

-8,54

8,4

-20,59

20,8

370

3,76

16,54

9,59

10

-2,46

4,4

390

4,03

8,47

-1,52

4,4

-13,57

14,4

420

3,38

2,43

-4,52

5,4

-16,57

17

450

6,02

-2,32

-8,01

10

-20,06

21

480

5,51

-5,88

-13,02

14,4

-25,07

25,8

510

3,05

-7,62

-14,57

15,4

-26,62

27,4

540

0,00

-6,99

-13,94

14,8

-25,99

27,2

570

-2,50

-6,22

-13,17

14

-25,22

26,2

600

-4,37

-4,24

-11,19

12,6

-23,24

24,6

630

-2,67

-0,79

-7,73

8

-19,78

19,8

660

1,23

-0,06

-7,01

7,4

-19,06

19,6

690

5,63

-7,16

-14,11

15,6

-26,16

27,6

720

0,00

-11,52

-18,47

18

-30,52

30,4

Суммарная сила, действующая на шатунную шейку по радиусу кривошипа:

По полярной диаграмме стоим диаграмму износа шатунной шейки. Сумму сил , действующих по каждому лучу диаграммы износа определяем с помощью таблицы 14.

Таблица 14.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0

18

18

18

-

-

-

-

-

-

18

18

30

14,8

14,8

14,8

-

-

-

-

-

-

-

-

14,8

60

7,6

7,6

7,6

-

-

-

-

-

-

-

-

7,6

90

7,2

7,2

-

-

-

-

-

-

-

-

7,2

7,2

120

11,6

11,6

-

-

-

-

-

-

-

-

11,6

11,6

150

13,4

13,4

-

-

-

-

-

-

-

-

13,4

13,4

180

13,4

13,4

13,4

-

-

-

-

-

-

-

13,4

13,4

210

13,4

13,4

13,4

-

-

-

-

-

-

-

-

13,4

240

12,2

12,2

12,2

-

-

-

-

-

-

-

-

12,2

270

8,2

8,2

8,2

-

-

-

-

-

-

-

-

8,2

300

7,4

7,4

-

-

-

-

-

-

-

-

7,4

7,4

330

10,4

10,4

-

-

-

-

-

-

-

-

10,4

10,4

360

8,4

8,4

-

-

-

-

-

-

-

-

8,4

8,4

390

-

-

-

-

-

-

-

-

4,4

4,4

4,4

4,4

420

5,4

-

-

-

-

-

-

-

-

5,4

5,4

5,4

450

10

-

-

-

-

-

-

-

-

10

10

10

480

14,4

14,4

-

-

-

-

-

-

-

-

14,4

14,4

510

15,4

15,4

-

-

-

-

-

-

-

-

15,4

15,4

540

14,8

14,8

14,8

-

-

-

-

-

-

-

14,8

14,8

570

14

14

14

-

-

-

-

-

-

-

-

14

600

12,6

12,6

12,6

-

-

-

-

-

-

-

-

12,6

630

8

8

8

-

-

-

-

-

-

-

-

8

660

7,4

7,4

-

-

-

-

-

-

-

-

7,4

7,4

690

15,6

15,6

-

-

-

-

-

-

-

-

15,6

15,6

263,6

248,2

137

0

0

0

0

0

4,4

19,8

177,2

268

Силы, действующие на колено вала. Суммарная сила, действующая на колено вала по радиусу кривошипа:

Результирующая сила, действующая на колено вала, определяется по диаграмме износа. Данные вносим в таблицу 13.

Силы, действующие на коренные шейки.

Коленчатый вал рассматриваемого двигателя полноопорный с кривошипами, расположенными под углом . Порядок работы двигателя 1-3-4-2. Следовательно, когда первый кривошип повернут на , третий кривошип будет находиться в положении , четвертый - и второй.

Сила, действующая на вторую коренную шейку:

Сила, действующая на третью коренную шейку

Данные расчета вносим в таблицы в 15-17.

Таблица 15.

j°

Rk

j°

Rk

0

-7,60

370

-1,10

30

-6,75

390

-3,60

60

-4,90

420

-4,25

90

-4,85

450

-5,25

120

-5,95

480

-6,45

150

-6,35

510

-6,85

180

-6,50

540

-6,80

210

-6,45

570

-6,55

240

-6,00

600

-6,15

270

-5,10

630

-4,95

300

-4,90

660

-4,90

330

-5,65

690

-6,90

360

-5,20

720

-7,60

Таблица 16

j

T1

j

Т2

Тк2

j

Kpk1

j

Kpk2

Kk2

Rкш2

0

0,00

180

0,00

0,00

0

-30,53

180

-25,38

2,58

2,58

30

-5,75

210

-2,43

1,66

30

-26,30

210

-25,06

0,62

1,77

60

-3,29

240

-4,49

-0,60

60

-19,93

240

-23,36

-1,72

1,82

90

2,50

270

-3,63

-3,06

90

-19,73

270

-20,07

-0,17

3,07

120

4,24

300

-2,30

-3,27

120

-21,13

300

-18,34

1,40

3,55

150

2,43

330

2,57

0,07

150

-25,06

330

-22,26

1,40

1,40

180

0,00

360

0,00

0,00

180

-25,38

360

-20,59

2,40

2,40

210

-2,43

390

6,67

4,55

210

-25,06

390

-13,57

5,75

7,33

240

-4,49

420

8,58

6,54

240

-23,36

420

-16,57

3,40

7,37

270

-3,63

450

7,85

5,74

270

-20,07

450

-20,06

0,01

5,74

300

-2,30

480

6,05

4,17

300

-18,34

480

-25,07

-3,37

5,36

330

2,57

510

3,05

0,24

330

-22,26

510

-26,62

-2,18

2,19

360

0,00

540

0,00

0,00

360

-20,59

540

-25,99

-2,70

2,70

370

3,76

550

-0,94

-2,35

370

-2,46

550

-25,79

-11,67

11,90

390

6,67

570

-2,49

-4,58

390

-13,57

570

-25,22

-5,83

7,41

420

8,58

600

-4,37

-6,47

420

-16,57

600

-23,24

-3,34

7,28

450

7,85

630

-2,67

-5,26

450

-20,06

630

-19,78

0,14

5,26

480

6,05

660

0,23

-2,91

480

-25,07

660

-19,06

3,01

4,18

510

3,05

690

5,76

1,35

510

-26,62

690

-26,16

0,23

1,37

540

0,00

720

0,00

0,00

540

-25,99

720

-30,52

-2,27

2,27

570

-2,49

30

-5,75

-1,63

570

-25,22

30

-26,30

-0,54

1,71

600

-4,37

60

-3,29

0,54

600

-23,24

60

-19,93

1,66

1,74

630

-2,67

90

2,50

2,59

630

-19,78

90

-19,73

0,03

2,59

660

0,23

120

4,24

2,01

660

-19,06

120

-21,13

-1,04

2,26

690

5,64

150

2,43

-1,60

690

-26,16

150

-25,06

0,55

1,70

720

0,00

180

0,00

0,00

720

30,52

180

-25,38

-27,95

27,95

Таблица 17.

j

Т2

j

T3

Tk3

j

Kpk2

j

Kpk3

Kk3

Rкш3

180

0,00

360

0,00

0,00

180

-25,38

360

-20,29

2,55

2,55

210

-2,43

390

6,67

4,55

210

-25,06

390

-13,57

5,75

7,33

240

-4,49

420

8,58

6,54

240

-23,36

420

-16,57

3,40

7,36

270

-3,63

450

7,85

5,74

270

-20,07

450

-20,06

0,01

5,74

300

-2,30

480

6,05

4,18

300

-18,34

480

-25,07

-3,37

5,36

330

2,57

510

3,05

0,24

330

-22,26

510

-26,62

-2,18

2,19

360

0,00

540

0,00

0,00

360

-20,59

540

-25,99

-2,70

2,70

390

6,67

570

-2,49

-4,58

390

-13,57

570

-25,22

-5,83

7,41

420

8,58

600

-4,37

-6,48

420

-16,57

600

-23,24

-3,34

7,28

450

7,85

630

-2,67

-5,26

450

-20,06

630

-19,78

0,14

5,26

480

6,05

660

0,23

-2,91

480

-25,07

660

-19,06

3,01

4,18

510

3,05

690

5,76

1,36

510

-26,62

690

-26,16

0,23

1,37

540

0,00

720

0,00

0,00

540

-25,99

720

-30,52

-2,27

2,27

550

-0,94

10

-2,42

-0,74

550

-25,79

10

-28,52

-1,37

1,55

570

-2,49

30

-5,75

-1,63

570

-25,22

30

-26,30

-0,54

1,72

600

-4,37

60

-3,29

0,54

600

-23,24

60

-19,93

1,66

1,74

630

-2,67

90

2,50

2,59

630

-19,78

90

-19,73

0,03

2,59

660

0,23

120

4,24

2,01

660

-19,06

120

-21,13

-1,04

2,26

690

5,76

150

2,43

-1,67

690

-26,16

150

-25,06

0,55

1,75

720

0,00

180

0,00

0,00

720

-30,52

180

-25,38

2,57

2,57

30

-5,75

210

-2,43

1,66

30

-26,30

210

-25,06

0,62

1,77

60

-3,29

240

-4,49

-0,60

60

-19,93

240

-23,36

-1,72

1,82

90

2,50

270

-3,63

-3,07

90

-19,73

270

-20,07

-0,17

3,07

120

4,24

300

-2,30

-3,27

120

-21,13

300

-18,34

1,40

3,56

150

2,43

330

2,57

0,07

150

-25,06

330

-22,26

1,40

1,40

180

0,00

360

0,00

0,00

180

-25,38

360

-20,59

2,40

2,40

Строим полярную диаграмму, силы, действующую на вторую коренную шейку коленчатого вала.

Диаграмму разворачиваем в прямоугольные координаты.

По полярной диаграмме и данным таблицы 18 строим диаграмму износа коренной шейки.

Таблица 18.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

0

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

30

1,7

1,7

1,7

1,7

60

1,8

1,8

1,8

1,8

90

3

3

3

3

120

3,5

3,5

3,5

3,5

150

1,4

1,4

1,4

1,4

180

0,35

0,35

0,35

0,35

0,35

210

7,3

7,3

7,3

7,3

240

7,3

7,3

7,3

7,3

270

5,7

5,7

5,7

5,7

5,7

300

5,3

5,3

5,3

5,3

330

2,1

2,1

2,1

2,1

360

2,7

2,7

2,7

2,7

2,7

390

7,4

7,4

7,4

7,4

420

7,2

7,2

7,2

7,2

450

5,2

5,2

5,2

5,2

480

4,2

4,2

4,2

4,2

510

1,4

1,4

1,4

1,4

540

2,2

2,2

2,2

2,2

2,2

570

1,7

1,7

1,7

1,7

600

1,8

1,8

1,8

1,8

630

2,6

2,6

2,6

2,6

2,6

660

2,2

2,2

2,2

2,2

690

1,7

1,7

1,7

1,7

21,5

28,1

38,5

33,9

29,35

20,65

17,55

32,05

34,25

33,5

31,1

24,6

6       Расчет корпуса двигателя.

Расчет гильзы цилиндра карбюраторного двигателя. На основании проведенного теплового расчета имеем: диаметр цилиндра , максимальное давление сгорания при n=3200 мин ^-1. Материал гильзы – чугун: , и .

Толщину стенки гильзы цилиндра выбираю конструктивно: .

Расчетная толщина стенки гильзы

Напряжение растяжения в гильзе от действия максимального давления газов:

Температурные напряжения в гильзе:

Сумма напряжения в гильзе от давления газов и перепада температур:

на наружной поверхности:

на внутренней поверхности:

Расчет шпильки головки блока. На основании проведенного теплового баланса имеем: диаметр цилиндра , площадь поршня м², максимальное давление сгорания при n=3200 мин ^-1. Число шпилек на один цилиндр , номинальный диаметр шпильки d=12мм, шаг резьбы t=1мм, внутренний диаметр резьбы шпильки

Материал шпильки – сталь 30Х: предел точности , текучести и усталости при растяжении – сжатии , коэффициент растяжении – сжатии .

Определяем:

Проекция поверхности камеры сгорания, перпендикулярную оси цилиндра при верхнем расположении клапанов:

Сила давления газов, приходящаяся на одну шпильку:

Сила предварительной затяжки:

Минимальная сила, растягивающая шпильку без учета силы

Минимальная сила, растягивающая шпильку:

Максимальные и минимальные напряжения, возникающие в шпильке:

Среднее напряжение и амплитуда цикла:

Запас прочности определяю по пределу текучести:

.

Заключение

В рамках курсового проекта были изучены тепловой расчет, расчет теплового баланса, расчет внешней скоростной характеристики, динамический и кинематический расчет двигателя, а также расчет корпуса.

В рамках теплового расчета произведены вычисления процессов в двигателе и установление связи объема и давления рабочих газов.

Расчет теплового баланса установил соотношения в расходовании теплоты, выделяемой при работе двигателя.

Внешняя скоростная характеристика показала зависимость важнейших показателей двигателя.

Кинематический расчет установил, какую скорость, ускорение и путь может проделать автомобиль при таком двигатели.

Динамический расчет установил силы, действующие в двигатели.

Данная курсовая работа дает представления о работе карбюраторного двигателя.

Список литературы

1.            Автомобильные двигатели/Под ред. М.С. Ховаха.- М.: Машиностроение, 1977. - 591 с.

2.            Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Высшая школа, 2003. - 496 с.

3.            Конструкция и расчет автотракторных двигателей/Под ред. Ю.А.Степанова. – М.: Машиностроение, 1964. – 552 с.

5rik.ru

Материалы для учебы и работы

Двигатель ВАЗ-2101