Конструирование бензинового двигателя для легкового автомобиля
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
пной головки [2]:
. (6.128)
Параметры крышки:
а) Расстояние между двумя шатунными болтами Сб=62 мм;
б) Толщина стенки вкладыша: dв=2 мм;
в) Длина кривошипной головки: Lк.г.=30 мм;
г) Диаметр шатунной шейки: dш.ш.=45 мм;
д) Длина вкладыша: Lв=25 мм.
Момент инерции расчетного сечения вкладыша [2]:
. (6.129)
Момент инерции расчетного сечения крышки [2]:
, (6.130)
где .
Момент сопротивления расчетного сечения [2]:
. (6.131)
Суммарная площадь крышки и вкладыша [2]:
. (6.132)
Напряжение при изгибе крышки [2]:
. (6.133)
Напряжение sИ не должны превышать 100…300 МПа. Прочность обеспечена.
6.2.5 Расчет шатунных болтов
Шатунные болты предназначены для крепления крышки к шатуну. Они изготовлены из стали 40ХНМА. На болтах нарезана резьба М8х1,5. Максимальная сила, растягивающая шатунные болты, PJР=14759 Н.
Характеристики механических свойств стали 40ХНМА представлены в таблице 6.2. [7]:
Таблица 6.4 - Характеристики механических свойств стали 40ХНМА
Марка сталиsВ, МПаsТ, МПаs-1, МПаs-1р, МПаtТ, МПаt1,МПа40ХНМА15001400600400700350
Сила предварительной затяжки болта [2]:
. (6.134)
Суммарная сила, растягивающая болт [2]:
, (6.135)
где c-коэффициент основной нагрузки резьбового соединения, c=0,25.
Максимальное и минимальное напряжение в болте [2]:
; (6.136)
, (6.137)
где FОР-площадь наименьшего диаметра резьбы болта [2]:
. (6.138)
Среднее напряжение и амплитуда цикла [2]:
; (6.139)
; (6.140)
; (6.141)
; (6.142)
. (6.143)
Так как , то запас прочности шатунного болта определяется по пределу текучести [2]:
. (6.144)
Запас прочности для шатунных болтов должен быть не менее 2…2,5. Прочность обеспечивается.
6.3 Расчет коленчатого вала
Коленчатый вал является составной частью кривошипно-шатунного механизма и наряду с другими элементами обеспечивает вращательное движение деталей двигателя.
Выполняя свои функции, коленчатый вал воспринимает усилия от давления газов в цилиндрах, центробежные силы от вращающихся масс, реакции опор. Кроме того, на вал действует момент сопротивления вращению от трансмиссии. Вследствие действия перечисленных сил и моментов вращение вала происходит с переменной угловой скоростью.
Коленчатый вал полно опорный, углы установки колен Q=180. Порядок работы цилиндров: 1-3-4-2.
.3.1 Расчет коренной шейки
Коленчатый вал рассчитывается как разрезная балка (рисунок 6.4). Расчёт элементов коленчатого вала сводится к определению запаса прочности. Коренные шейки рассчиты-ваются на кручение под действием тангенциальных сил Т. Наиболее нагруженная шейка определятся путём анализа набегающих моментов .
В соответствии с порядком работы цилиндров, в таблицу заносятся значения тангенциальной силы, действующей на шатунную шейку (учитывая, что 3-й цилиндр отстает от 1-го на угол 180): T3(0)=Т1(720-180); T4(0)=Т1(720-360); T2(0)=Т1(720-540);
Набегающие моменты определяются по формулам [2]:
; (6.145)
; (6.146)
; (6.147)
; (6.148)
Рисунок 6.5 - Расчетная схема кривошипа
Значения Мк.ш и Т заносим в таблицу 6.5.
Таблица 6.5 - Таблица набегающих моментов
? градT, НМкш2, НмТ2, НМкш3, НмТ3, НМк.ш4, НмТ4, НМкш5, Нм12345678900000000030-5269,6-189,706-2189,6-268,531-2220,8-348,485989,6-132,85460-2957,7-106,477-3966,6-249,275-3949-391,4394239,2-238,828902352,684,6936-2774,4-15,1848-2466,2-103,9686118,4116,29441203866139,1761725201,2762844,2303,66725707,4509,13361502179,178,44762794179,03165198,8366,18842928,1471,618000000000210-2189,6-78,82565989,6136,8-5269,6-52,9056-2220,8-132,854240-3966,6-142,7984239,29,8136-2957,7-96,6636-3949-238,828270-2774,4-99,87846118,4120,3842352,6205,0776-2466,2116,2944300172562,15707,4267,56643866406,74242844,2509,13363302794100,5842928,1205,99562179,1284,44325198,8471,6360000000003905989,6215,6256-2220,8135,6768-2189,656,8512-5269,6-132,8544204239,2152,6112-394910,4472-3966,6-132,35-2957,7-238,8284506118,4220,2624-2466,2131,4792-2774,431,60082352,6116,29444805707,4205,46642844,2307,85761725369,95763866509,13365102928,1105,41165198,8292,56842794393,15242179,1471,654000000000570-2220,8-79,9488-5269,6-269,6545989,6-54,0288-2189,6-132,854600-3949-142,164-2957,7-248,6414239,2-96,03-3966,6-238,828630-2466,2-88,78322352,6-4,08966118,4216,1728-2774,4116,29446602844,2102,39123866241,56725707,4447,03361725509,13366905198,8187,15682179,1265,60442928,1371,0162794471,672000000000
Критерием нагруженности шейки служит размах момента.
Размах момента для второй шейки [2]:
. (6.149)
Размах момента для третьей шейки [2]:
. (6.150)
Размах момента для четвертой шейки [2]:
. (6.151)
Размах момента для пятой шейки [2]:
. (6.152)
Наиболее нагруженной является четвертая коренная шейка: .
Для четвертой шейки определяем минимальные и максимальные касательные напряжения [2]:
; (6.153)
, (6.154)
где момент сопротивления шейки кручению, [2]:
, (6.155)
где диаметр коренной шейки, ;
- внутренний диаметр шейки (отверстие для подвода масла) =7,5 мм.
Амплитудное и среднее напряжение и [2]:
; (6.156)
. (6.157)
Характеристики механических свойств стали, из которой изготовлен вал (40Х2АФЕ) приведены в таблице 6.6. [7]:
Таблица 6.6 Характеристики механических свойств стали 40Х2АФЕ
Марка сталиsВ, МПаsТ, МПаs-1, МПаs-1Р, МПаtТ, МПаt-1, МПа40Х2АФЕ570310230180190180
Учитывая наличие в коренной шейке отверстия для подвода масла, находим теоретический коэффициент концентрации напряжений .
Для выбранного материала вала определяем коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений, для высокопрочной легированной стали .
Коэффициент концентрации напряжений при кручении [2]:
, (6.158)
где эффективный коэффициент кон?/p>