Конструирование бензинового двигателя для легкового автомобиля
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
ормальные от изгиба и растяжения-сжатия.
Моменты, скручивающие щеку [2]:
; (6.193)
, (6.194)
где длина коренной шейки, ;
толщина щеки, ;
RTmax; RTmin - максимальное и минимальное значения реакции опоры.
Касательные напряжения в щеке[2]:
; (6.195)
, (6.196)
где момент сопротивления прямоугольного сечения щеки кручению:
, (6.197)
где ширина щеки по сечению галтели шатунной шейки, .
Амплитудное и среднее напряжение и [2]:
; (6.198)
. (6.199)
Эффективный коэффициент концентрации напряжений:
,
где -галтель при отношении ее радиуса к диаметру стержня 0,0625.
и
Для выбранного материала вала принимаем
Определяем коэффициент концентрации напряжений [2]:
. (6.200)
Осуществляем выбор соответствующего предельного напряжения [2]:
, (6.201)
где отношение предела выносливости при кручении к пределу текучести [2]:
; (6.202)
коэффициент приведения асимметричного цикла к равноценному симметричному,
Выполняется условие . Расчёт ведем по пределу текучести.
Запас прочности [2]:
. (6.203)
Моменты, изгибающие щеку [2]:
. (6.204)
Сила сжимающая (растягивающая) щеку [2]:
; (6.205)
. (6.206)
Максимальные и минимальные нормальные напряжения в щеке [2]:
; (6.207)
, (6.208)
где момент сопротивления щеки изгибу,
; (6.209)
площадь расчетного сечения щеки [2]:
. (6.210)
Амплитудное и среднее напряжение и [2]:
; (6.211)
. (6.212)
Учитывая наличие галтели, находим теоретический коэффициент концентрации напряжений
Для выбранного материала вала определяем
Определяем коэффициент концентрации напряжений [2]:
. (6.213)
Принимаем и
Соответствующие предельные напряжения [2]:
, (6.214)
где отношение предела выносливости при кручении к пределу текучести [2]:
(6.215)
коэффициент приведения асимметричного цикла к равноценному симметричному циклу,
Выполняется условие , тогда расчет ведем по пределу выносливости.
Запас прочности [2]:
(6.216)
Суммарный запас прочности [2]:
. (6.217)
Суммарный запас прочности для автомобильного двигателя не должен превышать [ЗS]=1,3…2. Прочность обеспечивается.
6.4 Расчет стенок цилиндра и болтов крепления головки блока
Толщина стенок цилиндра не поддается точному расчету и ее выбираем из условий получения достаточной жесткости, гарантирующей отсутствие овализации как при сборке двигателя, так и во время его работы от действующих на него сил [2,таблица 5.9]:
Определяем напряжение в стенках по образующей [2]:
, (6.218)
где давление газов в цилиндре двигателя в конце процесса сгорания,
допускаемое напряжение растяжения, для чугунного блока
- диаметр цилиндра,
- толщина стенки цилиндра, ;
Определим температурные напряжения в гильзе (из-за перепада температур между внутренней и наружной поверхностями цилиндра) [2]:
, (6.219)
где модуль упругости материала гильзы (чугун),
коэффициент линейного расширения материала гильзы (ВЧ45-5),
; (6.220)
перепад температур,
коэффициент Пуассона,
Суммарные напряжения определяются [2]:
а) на наружной поверхности цилиндра:
(6.221)
б) на внутренней поверхности цилиндра:
. (6.222)
Суммарное напряжение в чугунной гильзе не должно превышать 100…300 МПа . Прочность обеспечивается.
Рассчитаем болты крепления головки блока. Для изготовления болтов применяем углеродистую сталь с высоким пределом упругости сталь 40Х .
Исходные данные:
м;
;
МПа;
;
Для подбора размеров болта воспользуемся статистическими данными, в соответствии с которыми отношение номинального диаметра резьбы dр болта к диаметру цилиндра Dц находится в пределах 0,12…0,13 [2]:
dр/ Dц = 12/80 =0,15;
Учитывая возможность последующего форсирования двигателя, принимаем
мм.
Шаг резьбы: мм;
=11.6мм.
Площадь проекции поверхности камеры сгорания на плоскость, перпендикулярную оси цилиндра [2]:
. (6.223)
Сила давления газов на одну шпильку [2]:
. (6.224)
Сила предварительной затяжки [2]:
, (6.225)
где коэффициент затяжки шпильки,
коэффициент основной нагрузки резьбового соединения, .
Суммарная сила, растягивающая шпильку, без учёта температурного воздействия, определяется [2]:
(6.226)
. (6.227)
Максимальное и минимальное напряжение, возникающее в шпильке [2]:
; (6.228)
, (6.229)
где - площадь сечения болта по внутреннему диаметру резьбы, .
Амплитуда напряжения и среднее напряжение цикла [2]:
(6.230)
. (6.231)
Отношение предела усталости при изгибе или кручении к пределу текучести [2]:
, (6.232)
где коэффициент приведения асимметричного цикла к равноценному симметричному,
; . (6.233)
Так как то запас прочности шпильки определяется по пределу текучести [2]:
, (6.234)
где предел текучести,
эффективный коэффициент концентрации напряжений [2]:
, (6.235)
где (для резьбы) ;
для случая накатывания резьбы роликом, , , для размера
Запас п?/p>