n = (3.14*3400/30)*45 (Sin60 + (l/2)* Sin2*60)=19120.22
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin90 + (l/2)* Sin2*90)=19625
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin120 + (l/2)* Sin2*120)=14871.28
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin150 + (l/2)* Sin2*150)=7688.03
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin180 + (l/2)* Sin2*180)=0
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin210 + (l/2)* Sin2*210)= -7688.03
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin240 + (l/2)* Sin2*240)= -14871.28
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin270 + (l/2)* Sin2*270)= -19625
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin300 + (l/2)* Sin2*300)= -19120.22
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin330 + (l/2)* Sin2*330)= -11936.97
n = (3.14*3400/30)*45 (Sin360 + (l/2)* Sin2*360)=0
Расчеты внесем в табл. 2 и построим график зависимости
n = f (a) … (рис. 6)
6.3 Ускорение поршня изменяется во времени t , т.е.
а = dn / dt = (dn / da) * (da / dt) = (dn / da) * w.
dn / da = w * R * d/ da (Sina + ( l/2)* Sin2α) =
= w * R * (Cosa + l * Cos2α).
а = w * (dn / da) = w2 * R * (Cosa + l * Cos2α).
а = (3.14*3400/30)2 * 45 * (Cos0 + l * Cos2*0)=6419010.4
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos30 + l * Cos2*30)=5089121.91
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos60 + l * Cos2*60)=1925703.125
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos90 + l * Cos2*90)= -1283802.1
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos120 + l * Cos2*120)= -3209505.2
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos150 + l * Cos2*150)= -3805319.82
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos180 + l * Cos2*180)= -3851406.25
а = (3.14*3400/30)2* 45 * (Cos210 + l * Cos2*210)= -3805319.82
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos240 + l * Cos2*240)= -3209505.2
а = (3.14*3400/30)2 * 45 * (Cos270 + l * Cos2*270)= -1283802.1
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos300 + l * Cos2*300)=1925703.125
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos330 + l * Cos2*330)=5089121.91
а = (3.14*3400/30)2 * 45* (Cos360 + l * Cos2*360)=6419010.4
Расчеты занесем в табл.2 и построим график зависимости
а = f (a) … (рис. 6).
Таблица 2
| a, град. ПКВ | Sina | Sin2a | (l/2)Sin2a | Sin2a | (l/2)Sin2a | Cosa | Cos2a | l * Cos2a | S, мм | n мм/с | а мм/с2 |
| 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0.25 | 0 | 0 | 6419010.4 |
| 30 | 0,5 | 0,25 | 0.03125 | 0,87 | 0.10875 | 0,87 | 0,5 | 0.125 | 12.392 | 11936.97 | 5089121.91 |
| 60 | 0,87 | 0,77 | 0.09625 | 0,87 | 0.10875 | 0,5 | -0,5 | -0.125 | 44.531 | 19120.22 | 1925703.125 |
| 90 | 1 | 1 | 0.125 | 0 | 0 | 0 | -1 | -0.25 | 84.375 | 19625 | -1283802.1 |
| 120 | 0,87 | 0,77 | 0.09625 | -0,87 | -0.10875 | -0,5 | -0,5 | -0.125 | 119.531 | 14871.28 | -3209505.2 |
| 150 | 0,5 | 0,25 | 0.03125 | -0,87 | -0.10875 | -0,87 | 0,5 | 0.125 | 142.296 | 7688.03 | -3805319.82 |
| 180 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -1 | 1 | 0.25 | 150 | 0 | -3851406.25 |
| 210 | -0,5 | 0,25 | 0.03125 | 0,87 | 0.10875 | -0,87 | 0,5 | 0.125 | 142.296 | -7688.03 | -3805319.82 |
| 240 | -0,87 | 0,77 | 0.09625 | 0,87 | 0.10875 | -0,5 | -0,5 | -0.125 | 119.531 | -14871.28 | -3209505.2 |
| 270 | -1 | 1 | 0.125 | 0 | 0 | 0 | -1 | -0.25 | 84.375 | -19625 | -1283802.1 |
| 300 | -0,87 | 0,77 | 0.09625 | -0,87 | -0.10875 | 0,5 | -0,5 | -0.125 | 44.531 | -19120.22 | 1925703.125 |
| 330 | -0,5 | 0,25 | 0.03125 | -0,87 | -0.10875 | 0,87 | 0,5 | 0.125 | 12.392 | -11936.97 | 5089121.91 |
| 360 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0.25 | 0 | 0 | 6419010.4 |
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 прямой 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.
8. Силовой расчет трансмиссии автомобиля.
Трансмиссия автомобиля (рис. 1) включает в себя фрикционную муфту сцепления 3, коробку перемены передач 4, главную передачу 5 заднего моста, дифференциал 6 и полуоси 7.
Коробка перемены передач состоит из двух пар шестерен: первая пара с числом зубьев Z1 и Z2, вторая пара с числом зубьев Z3 и Z4.