Расчет привода и поршневого двигателя автомобиля

7. Динамический анализ кривошипно-шатунного механизма

К основным силам, действующим в кривошипно-шатунном механизме, относят: силы давления газов на поршень, силы инерции масс движущихся частей и полезное сопротивление на колесах заднего моста автомобиля. Силами трения в кривошипно-шатунном механизме пренебрегаем из-за их небольшой величины.

Силы давления газа на поршень находятся в п

рямой зависимости от рабочего цикла двигателя внутреннего сгорания (см. индикаторные диаграммы (рис. 3, рис. 4)).

Давление газа на поршень изменяется в зависимости от угла поворота кривошипа и для любого положения поршня определяется по индикаторной диаграмме для данного варианта исходных данных и заносится в таблицу 3.

Силы инерции зависят от масс движущихся деталей и числа оборотов двигателя. График зависимости сил инерции от угла поворота кривошипа коленчатого вала представлен на развернутой индикаторной диаграмме (рис. 4).

Мгновенная сила от давления газов, действующая на поршень:

Р = Рг * F = Рг * (π*Д2 / 4); МН;

где Д – диаметр цилиндра, м;

F – площадь поршня, м2;

Рг – давление газов, МПа;

Движущее усилие Рд = Р + Ри равно сумме силы от давления газов на поршень Р и сил инерции движущихся частей Ри.

Рд = РS*F = π*Д2 / 4 * РS;

Рд = -0,9*3,14*0,0822/4= -0,00475 Рд = 4,3*3,14*0,0822/4=0,0227

Рд = -0,8*3,14*0,0822/4= -0,00422 Рд = 2,9*3,14*0,0822/4=0,01531

Рд = -0,5*3,14*0,0822/4= -0,00264 Рд = 2,6*3,14*0,0822/4=0,01372

Рд = 0,3*3,14*0,0822/4=0,00158 Рд = 2,4*3,14*0,0822/4=0,01267

Рд = 0,8*3,14*0,0822/4=0,00422 Рд = 2,5*3,14*0,0822/4=0,0132

Рд = 1*3,14*0,0822/4=0,00528 Рд = 2,55*3,14*0,0822/4=0,01346

Рд = 1,1*3,14*0,0822/4=0,00581 Рд = 2,3*3,14*0,0822/4=0,01214

Рд = 1,1*3,14*0,0822/4=0,00581 Рд = 1,75*3,14*0,0822/4=0,00924

Рд = 1*3,14*0,0822/4=0,00528 Рд = 0,75*3,14*0,0822/4=0,00396

Рд = 0,5*3,14*0,0822/4=0,00264 Рд = -0,5*3,14*0,0822/4= -0,00264

Рд = 0*3,14*0,0822/4=0 Рд = -0,8*3,14*0,0822/4= -0,00422

Рд = -0,2*3,14*0,0822/4= -0,00106 Рд = -0,9*3,14*0,0822/4= -0,00475

Рд = 1*3,14*0,0822/4=0,00528

Сила давления газов на поршень Р (см. рис. 5.) разлагается на силу, направленную по оси шатуна Рш, и силу, перпендикулярную оси цилиндра

Рн.Рш = Рд / Cosb

Рш = -0,00475/1= -0,00475

Рш =-0,00422/0,99= -0,00418

Рш =-0,00264/0,98= -0,00259

Рш =0,00158/ 0,97=0,00153

Рш =0,00422/ 0,98= 0,00414

Рш =0,00528/ 0,99=0,00523

Рш =0,00581/1=0,00581

Рш =0,00581/ -0,99= -0,00575

Рш =0,00528/ -0,98= -0,00517

Рш =0,00264/-0,97= -0,00256

Рш =0/-0,98= 0

Рш =-0,00106/ -0,99=0,00105

Рш =0,00528/ -1= -0,00528

Рш =0,0227/ -0,99= -0,0227

Рш =0,01531/ -0,98= -0,015

Рш =0,01372/-0,97= -0,01331

Рш =0,01267/-0,98= -0,01242

Рш =0,0132/-0,99= -0,01307

Рш =0,01346/ 1=0,01346

Рш =0,01214/ 0,99=0,01202

Рш =0,00924/0,98=0,00906

Рш =0,00396/0,97=0,00384

Рш =-0,00264/0,98= -0,00259

Рш =-0,00422/0,99= -0,00422

Рш =-0,00475/1= -0,00475

Рн = Рд * tgb;

Рн = -0,00475*0=0

Рн =-0,00422*0,13= -0,00055

Рн =-0,00264*0,22= -0,00058

Рн =0,00158*0,26=0,00041

Рн =0,00422*0,22=0,00093

Рн =0,00528*0,13=0,00069

Рн =0,00581*0=0

Рн =0,00581*(-0,13)= -0,00076

Рн =0,00528*(-0,22)= -0,00116

Рн =0,00264*(-0,26)= -0,00069

Рн =0*(-0,22)=0

Рн =-0,00106*(-0,13)=0,00014

Рн =0,00528*0=0

Рн =0,0227*(-0,13)= -0,00295

Рн =0,01531*(-0,22)= -0,00337

Рн =0,01372*(-0,26)= -0,00357

Рн =0,01267*(-0,22)= -0,00279

Рн =0,0132*(-0,13)= -0,00172

Рн =0,01346*0=0

Рн =0,01214*0,13=0,00158

Рн =0,00924*0,22=0,00203

Рн =0,00396*0,26=0,00103

Рн =-0,00264*0,22= -0,00058

Рн =-0,00422*0,13= -0,00055

Рн =-0,00475*0=0

Сила Рш стремится сжать или растянуть шатун, а сила Рн прижимает поршень к стенке цилиндра и направлена в сторону, противоположную вращению двигателя.

Сила Рш может быть перенесена по линии её действия в центр шейки кривошипа и разложена на тангенциальную силу Рт, касательную к окружности, и радиальную силу Рр, действующую по радиусу кривошипа

Рр = Рш*Cos (a + b) = Pд * (Cos(a + b) / Cosb);

Рр = -0,00475*1= -0,00457

Рр =-0,00422*0,8= -0,00336

Рр =-0,00264*0,31= -0,00082

Рр =0,00158*(-0,26)= -0,00041

Рр =0,00422*(-0,69)= -0,00291

Рр =0,00528*(-0,93)= -0,00491

Рр =0,00581*(-1)= -0,00581

Рр =0,00581*(-0,93)= -0,0054

Рр =0,00528*(-0,69)= -0,00364

Рр =0,00264*(-0,26)= -0,00069

Рр =0*0,31=0

Рр =-0,00106*0,8= -0,00085

Рр =0,00528*1=0,00528

Рр =0,0227*0,8=0,01816

Рр =0,01531* 0,31=0,00475

Рр =0,01372*(-0,26)= -0,00357

Рр =0,01267*(-0,69)= -0,00874

Рр =0,0132*(-0,93)= -0,01228

Рр =0,01346*(-1)= -0,01346

Рр =0,01214*(-0,93)= -0,01129

Рр =0,00924*(-0,69)= -0,00638

Рр =0,00396*(-0,26)= -0,00103

Рр =-0,00264*0,31= -0,00082

Рр =-0,00422*0,8= -0,00336

Рр =-0,00475*1= -0,00475

Силы Рт и Р’т образуют на коленчатом валу пару сил с плечом R, момент которой приводит во вращение коленчатый вал и называется крутящим моментом двигателя.

Мкр= Рт*R = Рд * (Sin(a + b) / Cosb) * R;

где Рт = Рд * (Sin(a + b) / Cosb); R – радиус кривошипа в м.

Мкр=0,075*(-0,00475)*0=0

Мкр=0,075*(-0,00422)*0,61= -0,00019

Мкр=0,075*(-0,00264)*0,98= -0,00019

Мкр=0,075*0,00158*1=0,00012

Мкр=0,075*0,00422*0,75=0,00024

Мкр=0,075*0,00528*0,39=0,00015

Мкр=0,075*0,00581*0=0

Мкр=0,075*0,00581*(-0,39)= -0,00017

Мкр=0,075*0,00528*(-0,75)= -0,0003

Мкр=0,075*0,00264*(-1)= -0,0002

Мкр=0,075*0*(-0,98)=0

Мкр=0,075*(-0,00106)*(-0,61)=0,00005

Мкр=0,075*0,00528*0=0

Мкр=0,075*0,0227*(-0,61)= -0,00104

Мкр=0,075*0,01531*(-0,98)= -0,00113

Мкр=0,075*0,01372*(-1)= -0,00103

Мкр=0,075*0,01267*(-0,75)= -0,00071

Мкр=0,075*0,0132*(-0,39)= -0,00039

Мкр=0,075*0,01346*0=0

Мкр=0,075*0,01214*0,39=0,00036

Мкр=0,075*0,00924*0,75=0,00052

Мкр=0,075*0,00396*1=0,0003

Мкр=0,075*(-0,00264)*0,98= -0,00019

Мкр=0,075*(-0,00422)*0,61= -0,00019

Мкр=0,075*(-0,00475)*0=0Рт =-0,00475*0=0

Рт =-0,00422*0,61= -0,00257

Рт =-0,00264*0,98= -0,00259

Рт =0,00158*1=0,00158

Рт =0,00422*0,75=0,00316

Рт =0,00528*0,39=0,00206

Рт =0,00581*0=0

Рт =0,00581*(-0,39)= -0,00227

Рт =0,00528*(-0,75)= -0,00396

Рт =0,00264*(-1)= -0,00264

Рт =0*(-0,98)=0

Рт =-0,00106*(-0,61)=0,00065

Рт =0,00528*0=0

Рт =0,0227*(-0,61)= -0,01385

Рт =0,01531*(-0,98)= -0,015

Рт =0,01372*(-1)= -0,01372

Рт =0,01267*(-0,75)= -0,0095

Рт =0,0132*(-0,39)= -0,00515

Рт =0,01346*0=0

Рт =0,01214*0,39=0,00473

Рт =0,00924*0,75=0,00693

Рт =0,00396*1=0,00396

Рт =-0,00264*0,98= -0,00259

Рт =-0,00422*0,61= -0,00257

Рт =-0,00475*0=0

На подшипники коленчатого вала действует сила Р’ш, которая может быть разложена на силу P’ = P и Р’н = Рн. Значение расчетных величин Рд, Рш, Рн, Рр, Рт и Мдв занести в табл. 3 и построить зависимости от a.

 Скачать реферат