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

2012

СОДЕРЖАНИЕ

Оглавление

ЗАДАНИЕ

ВВЕДЕНИ

. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ДВИГАТЕЛЯ

.1 Исходных данных расчета

.2 Расчет параметров рабочего процесса карбюраторного двигателя

.3 Расчет индикаторных и эффективных показателей

.4 Тепловой баланс двигателя

.5 Расчет и построение внешних скоростных характеристик

. КИНЕМАТИКА ПОРШНЕВОГО ДВИГАТЕЛЯ

.1 Перемещение поршня

.2 Скорость поршня

.3 Ускорение поршня

. ДИНАМИКА КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА

.1 Приведенные массы КШМ

.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 ε 9;

Отношение радиуса кривошипа к длине шатуна λотн 0,24

Руководитель работы:

"______"___________________2009 г.

ВВЕДЕНИЕ

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

- e=9,0 - степень сжатия;

a=0,8 - коэффициент избытка воздуха;

hv =0,7- коэффициент наполнения;

p0 =0,1МПа и T0 =288К- давление и температура окружающей среды;

DT=30К - повышение температуры заряда при всасывании;

pr =0,12МПа и Tr =1000К- давление и температура остаточных газов в конце впуска;

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

x=0,9 - коэффициент выделения тепла при сгорании;

l=4,0 - степень повышения давления;

r=1,0 - степень предварительного расширения;

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

n=0,95 - коэффициент скругления индикаторной диаграммы;

Hu =44000- 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 gr - коэффициент остаточных газов, равный 0,1

Б. Процесс сжатия:

 = const.с = pа, pс = ,с = .

Тс = .

В. Процесс сгорания:

0д = С + 8Н - О, кг,

l0 =  (кг воздуха)/(кг топлива),

или в молях:

М1 = aL0 +  (кмоль горючей смеси)/(кг топлива)

Mr = grM1.=0,1·0,42=0,042с = M1 + Mr.=0,42+0,042=0,462= = M2 + Mr.=0,46+0,042=0,5

m0 = .

m = .

,

Г. Процесс расширения

= const, т.е. pz = pb. = pz ,

pb = .

Тb =

Д. Процесс выпуска:

 = .

1.3 Расчет индикаторных и эффективных показателей

двигатель внутренний сгорание поршень

;

1.4 Тепловой баланс двигателя

Q0 = Qе + Qг + Qн + Qост + Qохл,

.

Qе = Q0hе=2437,1·0,00003=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);

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

b - угол отклонения оси шатуна от оси цилиндра;

w = pn/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;

lотн = 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

Список литературы

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.

.        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.

.        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.

.        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.