Конструирование бензинового двигателя для легкового автомобиля
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
?ентрации напряжений:
; ; (6.159)
, (6.160)
где отношение предела выносливости при изгибе (кручении) к пределу текучести [2]:
; (6.161)
коэффициент приведения асимметричного цикла к равноценному симметричному циклу, .
Условие выполняется, расчет производим по пределу текучести [2]:
. (6.162)
Запас прочности имеет большую величину, что объясняется большими диаметрами коренных шеек, выбираемых из условий обеспечения высокой жесткости [3…5].
6.3.2 Расчет шатунной шейки
Шатунные шейки рассчитываются на кручение и изгиб. Запасы прочности при кручении и изгибе определяются независимо один от другого, а затем подсчитывается общий запас прочности.
С целью определения крутящих моментов, действующих на каждую шатунную шейку полноопорного вала, набегающий момент, нагружающий коренную шейку, предшествующую рассматриваемой, складывается с половиной момента действующего на данную шатунную шейку [2]:
; (6.163)
; (6.164)
; (6.165)
; (6.166)
Значения Мш.ш. заносим в таблицу 6.7.
Таблица 6.7 Значения набегающих моментов, нагружающих шатунные шейки
?Мш.ш1Мш.ш2Мш.ш3Мшш4градНмНмНмНм123450000030-94,8528-134,266-174,24-66,427260-53,2386-124,637-195,719-119,4149042,3468-7,5924-51,98458,147212069,588100,638151,8336254,5668 15039,223889,5158183,0942235,81800000210-39,412868,4-26,4528-66,4272240-71,39884,9068-48,3318-119,414270-49,939260,192120,538858,147230031,05133,7832203,3712254,566833050,292102,9978142,2216235,83600000390107,812867,838428,4256-66,427242076,30565,2236-66,1752-119,414450110,131265,739615,800458,1472480102,7332153,9288184,9788254,566851052,7058146,2842196,5762235,85400000570-39,9744-134,827-27,0144-66,4272600-71,082-124,321-48,015-119,414630-44,3916-2,0448108,086458,147266051,1956120,7836223,5168254,566869093,5784132,8022185,508235,87200000Критерием нагруженности шейки служит размах момента [2]:
; (6.167)
;
;
;
.
Наиболее нагруженной является четвертая шатунная шейка:
Для 3-ой шейки определяем минимальные и максимальные касательные напряжения [2]:
; (6.168)
, (6.169)
где момент сопротивления шейки кручению [2]:
; (6.170)
где - диаметр шатунной шейки,
- внутренний диаметр шейки.
Амплитудное и среднее напряжение и [2]:
; (6.171)
. (6.172)
Учитывая наличие в шейки отверстия для подвода масла, находим теоретический коэффициент концентрации напряжений
Для выбранного материала вала определяем
Коэффициент концентрации напряжений [2]:
;
и (6.173)
Осуществляем выбор соответствующего предельного напряжения [2]:
, (6.174)
где отношение предела выносливости при кручении к пределу выносливости [2]:
; (6.175)
коэффициент приведения асимметричного цикла к равноценному симметричному циклу, ;
Так как условие выполняется. Расчет производим по пределу текучести [2]:
. (6.176)
Расчет шатунной шейки на изгиб ведется в плоскости кривошипа и в перпендикулярной плоскости.
Рисунок 6.6 - Расчётная схема шатунной шейки
Изгибающий момент в плоскости, перпендикулярной к плоскости кривошипа [2]:
, (6.177)
где расстояние между серединами соседних коренных шеек;
реакция опор при действии тангенциальной силы: .
Положительными считаются силы, действующие в плоскости кривошипа в направлении к оси вращения коленчатого вала.
Центробежная сила инерции противовеса, расположенного на продолжении щеки [2]:
, (6.178)
где - масса противовеса;
Центробежная сила инерции вращающихся частей шатуна [2]:
, (6.179)
где масса частей шатуна совершающих вращательное движение,
mш.к.=0,42 кг.
Центробежная сила, действующая на щеку [2]:
, (6.180)
где приведенная масса щеки, mщ =0,52 кг.
Центробежная сила, действующая на шатунную шейку [2]:
, (6.181)
где приведенная масса шатунной шейки, mшш= 0,545кг.
Реакция опор при действии сил в плоскости кривошипа [2]:
. (6.182)
Отверстие для подвода масла к поверхности шатунной шейки является источником концентрации напряжений, поэтому определяем значение суммарного изгибающего момента в плоскости расположения этого отверстия момента [2]:
, (6.183)
где угол между положительным направлением силы К и осью отверстия для подвода масла,
Результаты расчета сводим в таблицу 6.8.
Таблица 6.8 Таблица изгибающих моментов, действующих на шатунную шейку
0000-10628-785555555302635118,683,9-2208-406287368375-2762-124,3-87,92280-20414461390-2995-134,8-95,2-1813-388277182405-2340-105,3-74,5-3685-472333262690-2599-117-82,7-2261-408288208705-1672-75,3-53,2-1435-371262213
Экстремальные значения напряжений при изгибе шатунной шейки [2]:
; (6.184)
, (6.185)
где
Амплитудное и среднее напряжение и [2]:
; (6.186)
. (6.187)
Эффективный коэффициент концентрации напряжений: Ks=3.
Определяем коэффициент концентрации напряжений:
Осуществляем выбор соответствующего предельного напряжения: [2]:
, (6.188)
где отношение предела выносливости при кручении к пределу текучести [2]:
; (6.189)
коэффициент приведения асимметричного цикла к равноценному симметричному циклу:
Выполняется условие [2]:
. (6.190)
Расчет проводим по пределу текучести [2]:
. (6.191)
автомобиль двигатель цилиндр поршневой
Общий запас прочности [2]:
. (6.192)
Запас прочности шатунных шеек для автомобильных двигателей [ЗS]=3..3,5. Прочность обеспечивается.
6.3.3 Расчет щеки
При расчете щек определяются напряжения: касательные от кручения и н