123851 (Проектирование механизмов двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания)

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Динамический анализ рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения (графическая часть – лист №1)

2. Силовое исследование рычажного механизма (графическая часть – лист №2).

3. Проектирование зубчатой передачи и планетарного редуктора (графическая часть – лист №3)

4. Проектирование кулачкового механизма (графическая часть – лист №4)

Список использованной литературы

ВВЕДЕНИЕ

Научной основой создания новых высокоэффективных, надежных машин и приборов и технологических линий является теория механизмов и машин – наука об общих методах исследования и проектирования.

В свете задач, стоящих перед машиностроительной промышленностью, особое значение приобретает качество подготовки высококвалифицированных инженеров. Современный инженер-конструктор должен владеть современными методами расчета и конструирования новых быстроходных автоматизированных и быстроходных машин. Рационально спроектированная машина должна удовлетворять социальным требованиям – безопасности обслуживания и создания наилучших условий для обслуживающего персонала, а также эксплуатационным, технологическим и производственным требованиям. Эти требования представляют собой сложный комплекс задач, которые должны быть решены в процессе проектирования новой машины.

Решение этих задач на начальной стадии проектирования состоит в выполнении анализа и синтеза проектируемой машины, а также в разработке ее кинематической схемы, обеспечивающей с достаточным приближением воспроизведение требуемого закона движения.

Для выполнения этих задач студент – будущий инженер – должен изучить основные положения теории механизмов и общие методы кинематического и динамического анализа и синтеза механизмов, а также приобрести навыки в применении этих методов к исследованию и проектированию кинематических схем механизмов и машин различных типов.

Поэтому наряду с изучением курса теории механизмов и машин в учебных планах предусматривается обязательное выполнение студентами курсового проекта по теории механизмов и машин. Проект содержит задачи по исследованию и проектированию машин, состоящих из сложных и простых в структурном отношении механизмов (шарнирно-рычажных, кулачковых, зубчатых и т.д.). Курсовое проектирование способствует закреплению, углублению и обобщению теоретических знаний, а также применению этих знаний к комплексному решению конкретной инженерной задачи по исследованию и расчету механизмов и машин; оно развивает у студента творческую инициативу и самостоятельность, повышает его интерес к изучению дисциплины и прививает навыки научно-исследовательской работы.

В данном курсовом проекте рассмотрены механизмы двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания, такие как:

• рычажный механизм;

• планетарная ступень коробки передач;

• простая зубчатая передача;

• кулачковый механизм с толкателем.

I Динамический синтез рычажного механизма по коэффициенту неравномерности движения (графическая часть – лист № 1)

1.1 Построение планов положений для 12 положений ведущего звена и соответствующих им планов скоростей:

Планы положений:

Масштаб планов положений μ_l = l_OA / (OA) = 0,305 / 180 = 0,00169 м/мм.

Планы скоростей:

U_1P = U_Z^*_Z^** · U_NH ;

U_1P = n₁ / n_P ;

n₁ = n_P · U_1P ;

U_Z^*_Z^** = Z^** / Z^* = 30 / 17 = 1,76 ;

U_NH = 5,1;

U_1P = 1,76 · 5.1 = 9 ;

n₁ = 240 · 9 = 2160 об/мин – частота вращения кривошипа 1.

Для каждого из 12 планов положений строится план скоростей.

Скорость точки В, V_В (АВ):

V_В = ω₁ l_АВ = 226,08 0,0825 = 18,65 м/с,

где рад/с – угловая скорость вращения кривошипа 1.

Скорость точки С определим, решая графически систему векторных уравнений:

гдеV_СВ – скорость движения точки С относительно точки В, V_СВСВ;

V_С0 = 0 м/с – скорость точки С₀, лежащей на стойке;

V_СС0 – скорость движения точки С относительно точки С0, V_СС0OХ.

Скорость точки D определяется из пропорции:

, V_D (DВ):

Угловая скорость вращения шатуна 2:

, рад/с.

Для определения скорости точки E графически решается система уравнений

где V_ED – скорость движения точки E относительно точки D, V_ED ED;

V_E0 = 0 м/с – скорость точки E₀, лежащей на стойке;

V_EE0 – скорость движения точки E относительно точки E₀, V_EE0 OY.

Угловая скорость вращения шатуна 4:

, рад/с.

Масштаб планов скоростей μ_V = V_B / (pв) = 18,65 / 50 = 0,373 м∙c^–1/мм.

1.2 Построение графика приведенного к ведущему звену момента инерции механизма в зависимости от угла поворота звена приведения для цикла установившегося движения

Приведенный момент инерции для каждого положения механизма определяется по формуле, [1], стр.337:

где m₂, m₃, m₄ и m₅ – соответственно массы звеньев 2, 3, 4 и 5, кг;

J_S1, J_S2, J_S4 – моменты инерции звеньев 1, 2 и 4, кг∙м²;

V_S2, V_S4 – скорости центров масс звеньев 2 и 4, м/с.

Результаты расчетов занесены в таблицу 1:

табл. 1

Масштабные коэффициенты построения графика:

μ_J = J_П^MAX / y_MAX = 0,042 / 80 = 0,000525 кг∙м²/мм;

μ_φ =2 ∙ π / L = 2 ∙ 3,14 / 180 = 0,0349 рад/мм.

Ось ординат направим горизонтально, т.е. строим график повернутым на 90˚.

1.3 Определение сил давления газов в первом и втором цилиндрах

Максимальная сила, действующая на поршень:

Н.

1.4 Построение графика моментов движущих сил и сил сопротивления, приведенных к ведущему звену, в зависимости от угла поворота звена приведения для цикла установившегося движения

Приведенный к ведущему звену момент движущих сил определяется по формуле

М_ПД = Р_ПД ∙ l_OA, Н∙м,

где Р_ПД – приведенная к ведущему звену движущая сила, Н;

,

где Р_ПУ – приведенная уравновешивающая сила, которая определяется построением рычага Жуковского для каждого положения механизма.

М_ПД считается положительным, если он направлен в сторону вращения ведущего звена, и отрицательным – в противном случае.

Результаты расчетов занесены в таблицу 2:

табл.2

Масштаб графика моментов μ_М = М_ПД^MAX / y_MAX = 5264 / 90 = 58,5 Н∙м/мм.

Масштаб углов μ_φ =2 ∙ π / L = 2 ∙ 3,14 / 180 = 0,0349 рад/мм.

График работы движущих сил А_Д получается путем графического интегрирования графика М_ПД.

Соединяя конечные точки графика А_Д прямым отрезком, получим график работы сил сопротивления А_С, из которого графическим дифференцированием строится график момента сил сопротивления М_ПС.

Масштаб графика работ μ_А = μ_М ∙ μ_φ ∙Н₁ = 58,5 ∙ 0,0349 ∙ 50 = 102,05 Дж/мм.

1.5 Построение графика изменения кинетической энергии

График изменения кинетической энергии ΔТ(φ) строится путем вычитания из графика А_Д работы движущих сил графика А_С работы сил сопротивления.

Масштаб графика изменения кинетической энергии μ_Т = μ_А = 102,05 Дж/мм.

1.6 Построение диаграммы «Энергия-Масса» (диаграммы Виттенбауэра)

Диаграмма Виттенбауэра строится путем исключения угла поворота φ из графиков J_П(φ) и ΔТ(φ).

1.7 Определение величины момента инерции маховика, обеспечивающего движение с заданным коэффициентом неравномерности движения

Углы наклона касательных к диаграмме Виттенбауэра, [2], стр.137: