Проектирование двигателя внутреннего сгорания

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Кафедра «Колесных и гусеничных машин»

КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине

" Теория и конструкция машин и оборудования отрасли"

Тема: Проектирование двигателя внутреннего сгорания

СОДЕРЖАНИЕ Оглавление

ЗАДАНИЕ ВВЕДЕНИ

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

1.1 Исходных данных расчета

1.2 Расчет параметров рабочего процесса карбюраторного двигателя

1.3 Расчет индикаторных и эффективных показателей

1.4 Тепловой баланс двигателя

1.5 Расчет и построение внешних скоростных характеристик

2. КИНЕМАТИКА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

2.1 Перемещение поршня

2.2 Скорость поршня

2.3 Ускорение поршня

3. ДИНАМИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

3.1 Приведенные массы КШМ

3.2 Силы и моменты, действующие в КШМ Список литературы

Кафедра «Колесных и гусеничных машин»

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу по дисциплине

" Теория и конструкция машин и оборудования отрасли"

для студентов ИСОП специальности 1704

Тема: Спроектировать ДВС четырехтактного поршневого автотракторного двигателя по исходным данным:

Исходные данные:

Тип двигателя карбюраторный;

Максимальная эффективная мощность Nmax 50кВт;

Частота вращения коленчатого вала при максимальной мощности nN 5000 мин-1;

Степень сжатия е 9;

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна лотн 0,24

Руководитель работы:

" ______" ___________________2009 г.

Тепловой расчет позволяет с достаточной степенью точности аналитическим путем определить основные параметры вновь проектируемого двигателя, а так же проверить степень совершенства действительного цикла реального работающего двигателя.

В данной работе рассчитывается четырехцилиндровый четырехтактный двигатель.

1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

1.1 Исходных данных расчета

— =9,0 — степень сжатия;

— =0,8 — коэффициент избытка воздуха;

— v =0,7- коэффициент наполнения;

— p0 =0,1МПа и T0 =288Кдавление и температура окружающей среды;

— T=30К — повышение температуры заряда при всасывании;

— pr =0,12МПа и Tr =1000Кдавление и температура остаточных газов в конце впуска;

— n1 =1,3 и n2 =1,3- показатели политропы сжатия и расширения;

— =0,9 — коэффициент выделения тепла при сгорании;

— =4,0 — степень повышения давления;

— =1,0 — степень предварительного расширения;

— м =0,8- механический коэффициент полезного действия (КПД);

— =0,95 — коэффициент скругления индикаторной диаграммы;

— Hu =44 000- теплотворная способность (низшая теплота сгорания) топлива;

— C=0,855, H=0,145, O=0 — элементарный состав топлива (углерод, водород, кислород).

1.2 Расчет параметров рабочего процесса карбюраторного двигателя

А. Процесс впуска:

pк = 1,5p0 =2· 0,1=0,2МПа

где r — коэффициент остаточных газов, равный 0,1

Б. Процесс сжатия:

p = const.

pс = pа, pс = ,

pс = .

Тс = .

В. Процесс сгорания:

L0д = С + 8Н — О, кг,

l0 = (кг воздуха)/(кг топлива),

или в молях:

L0 = (кмоль воздуха)/(кг топлива),

М1 = L0 + (кмоль горючей смеси)/(кг топлива)

Mr = rM1.=0,1· 0,42=0,042

Mс = M1 + Mr.=0,42+0,042=0,462

M2 =

Mz = M2 + Mr.=0,46+0,042=0,5

0 = .

= .

Г. Процесс расширения

p= const, т. е. pz = pb.

pb = pz ,

pb = .

Тb =

Д. Процесс выпуска:

Tr = .

1.3 Расчет индикаторных и эффективных показателей

двигатель внутренний сгорание поршень

;

1.4 Тепловой баланс двигателя

Q0 = Qе + Qг + Qн + Qост + Qохл,

.

Qе = Q0е=2437,1· 0,3=0,02

= .

Qост = (0,02 0,08)Gе.

Qохл = Q0 — (Qе + Qг + Qн + Qост),

1.5 Расчет и построение внешних скоростных характеристик

г/(кВт*ч)

2. КИНЕМАТИКА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

2.1 Перемещение поршня

В двигателях внутреннего сгорания возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала посредством кривошипно-шатунного механизма.

— sx — текущее перемещение поршня (точка, А обозначает ось поршневого пальца);

— - угол поворота кривошипа, отсчитываемый от оси цилиндра в направлении вращения коленчатого вала по часовой стрелке;

— - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;

— = n/30=3,14· 5000/30=523,3 рад/с — частота вращения (угловая скорость) коленчатого вала;

— R=160мм — радиус кривошипа;

— S = 2R=320мм — ход поршня;

— Lш=666,7мм — длина шатуна;

— отн = R/Lш=0,24 — отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;

— R+Lш=160+666,7=826,7 — расстояние от оси коленчатого вала до верхней мертвой точки (в.м.т.).

Рис. 2. Схема кривошипно-шатунного механизма двигателя

2.2 Скорость поршня

2.3 Ускорение поршня

.

3. ДИНАМИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

3.1 Приведенные массы КШМ

.

.

.

.

3.2 Силы и моменты, действующие в КШМ

1. Двигатели внутреннего сгорания. Кн.2. Динамика и конструирование: Учебник для ВУЗов/В.Н. Луканин, И. В. Алексеев, М. Г. Шатров и др.; Под ред. В. Н. Луканина и М. Г. Шатрова. — 2-е изд., переработ. и доп. — М.: Высш.шк., 2007.

2. Колчин А. И., Демидов В. П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Высш. шк., 2002.

3. Учебное пособие по курсовому проектированию двигателей внутреннего сгорания. Ч. 2. Методика выполнения динамического расчета/ И. В. Алексеев, С. Н. Богданов, С. А. Пришвин и др.; МАДИ (ГТУ). — М., 2006.

4. Учебное пособие по курсовому проектированию двигателей внутреннего сгорания. Ч. 3. Методика выполнения прочностных расчетов и разработка конструкции ДВС/ И. В. Алексеев, С. Н. Богданов, С. А. Пришвин и др.; МАДИ (ГТУ). — М., 2006.

5. Павлов А. В., Корси Е. К. Учебное пособие по курсовому проектированию двигателей внутреннего сгорания (конструирование и расчет). — 2-е изд., перераб. и доп. / МАДИ. — М., 1987.