Кинематика, динамика и конструирование привода двигателя внутреннего сгорания

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУВПО «АмГУ»)

Факультет Энергетический 

Кафедра Автоматизация производственных процессов и электротехники

Специальность 140205.65 – Электроэнергетические сети системы

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: Кинематика,  динамика  и  конструирование  привода двигателя внутреннего сгорания.

по дисциплине  «Техническая механика»

Исполнитель

студент группы 043                             _______________        Е.А. Штейникова

                                                                                  (подпись, дата)

Руководитель

профессор, канд. тех. наук                 _______________            С.П. Волков

                                                                                 (подпись, дата)

Нормоконтроль

зав.  лабораторией                                    _______________          Н.Н. Гужикова

                                                                                 (подпись, дата)

Благовещенск 2012

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

АМУРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ФГБОУВПО «АмГУ»)

Факультет Энергетический 

Кафедра Автоматизация производственных процессов и электротехники

З А Д А Н И Е

    К курсовому проекту студента Штейниковой Евгении Александровны

1. Тема проекта: Кинематика,  динамика  и  конструирование  привода   двигателя внутреннего сгорания утверждена приказом от ____ № ________       

2. Срок сдачи студентом законченного проекта  __________

3. Исходные задания по проекту

    1) схема выбирается из варианта -17

   2) цифровые данные из варианта - 4

4. Содержание расчётно-пояснительной записки:

   1) Выполнить структурный анализ рычажного механизма  

          двигателя внутреннего сгорания.

   2) Провести кинематический анализ механизма двигателя

          внутреннего сгорания графическим  и аналитическим методами.

          Выполнить динамический анализ машинного  агрегата.

   3) Выполнить силовой расчет механизма двигателя внутреннего     

            сгорания. Выполнить динамический анализ машинного  агрегата.

      4) Расчёты элементов редуктора

5. Перечень материалов приложения:

  Лист 1: Анализ рычажного механизма двигателя внутреннего сгорания:

                    1) планы положений механизма

                    2) планы скоростей

                    3) планы ускорений.

                    4) диаграммы

  Лист 2: Силовой расчёт механизма двигателя внутреннего сгорания:

                    1) диаграммы мощностей

                    2) группы Ассура

                    3) планы сил

                    4) жёсткий рычаг Н.Е. Жуковского;

         Лист 3: Сборочный чертёж редуктора;

Лист 4: Рабочие чертежи деталей:

1)     Входной вал                       

2)     Крышка накладная

3)     Корпус

6. Консультация по курсовому проекту:

7. Дата выдачи задания:

Руководитель курсового проекта:                                           Волков С.П.

Задание принял к исполнению (дата):_____________________________

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                                                                           8

1 Кинематический анализ рычажного механизма                                              16

1.1   Структурный анализ  рычажного механизма                                            16

     1.2 Кинематический анализ                                                                              18

        1.3 Определение положений и построение планов механизма                     20                                                                               

        1.4 Построение планов скоростей                                                                    22

        1.5 Построение планов ускорений                                                                   23

        1.6 Метод кинематических диаграмм                                                         

    2 Силовой расчёт рычажного механизма ДВС                                            

        2.1 Выбор расчётного положения механизма                                                 

      2.2 Силовой расчёт рычажного механизма ДВС                                            31

2.3 Кинетостатический расчёт механизма ДВС                                     31

2.4 Теорема Н.Е. Жуковского                                                                  37

3 Редуктор                                                                                                              38

       3.1 Динамический анализ рычажного механизма                                           3

        3.2 Выбор электродвигателя                                                                              3

        3.3 Выбор схемы редуктора                                                                               3

  3.4 Определение вращающих моментов на валах                                            3

    4 Конструирование и расчет одноступенчатого редуктора                               41

       4.1 Расчет допускаемых напряжений                                                               4

       4.2 Выбор материала и термической обработки                                    4

4.3 Допускаемые контактные напряжения                                              42

4.4 Расчет межосевого расстояния                                                           43

4.5 Расчет основных размеров колеса                                                     44

4.6 Определение сил в зацеплении                                                          47

4.7 Проектный расчет валов                                                                             47

         4.8 Быстроходный вал                                                                                  47                             

        4.9 Тихоходный вал                                                                                 48    

      4.10 Расчет прочности шпоночных соединений                                         49

      4.11 Расчёт подшипников на заданный ресурс                                            50

        4.12 Выбор муфт                                                                                               52

         4.13 Расчет деталей корпуса                                                                            53

        4.14 Смазка редуктора                                                                                      53

    5 Сборка редуктора                                                                                               54                                                                               

    Заключение                                                                                                             55

    Библиографический список                                                                                  56

  Приложение А Спецификация                                                                         57                    

                                                   РЕФЕРАТ

Курсовой проект содержит 61с., 13 рисунка, 4 таблицы, 5 источников, 1 приложение.

ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ, КИНЕМАТИКА, ДИНАМИКА, ДЕТАЛИ, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, РЕДУКТОР, КОРПУС, ВАЛ-ШЕСТЕРНЯ, КРЫШКА.

Рассмотрен двигатель внутреннего сгорания, его конструкция. Изучен рычажный механизм ДВС, проведён его всесторонний анализ. По результатам этого анализа подобран электродвигатель, соответствующий требованиям нормальной работы ДВС. Проведена конструкторская разработка цилиндрического одноступенчатого редуктора, а также выполнены расчёты на прочность различных деталей этого редуктора: зубчатых колёс, валов, подшипников и литых деталей корпуса. Проведены конструктивные расчёты шпоночных соединений и муфт. Предоставлены технические характеристики на сборку, эксплуатацию и транспортировку редуктора.

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время существует большое количество  устройств, использующих тепловое расширение  газов. К  таким  устройствам  относится карбюраторный двигатель, дизели, турбореактивные двигатели и т.д.

Тепловые двигатели могут быть  разделены  на  две  основные  группы. Двигатели с внешним сгоранием - паровые машины, паровые  турбины,   двигатели Стирлинга  и  т.д.    Двигатели   внутреннего   сгорания. В качестве энергетических установок  автомобилей  наибольшее распространение  получили двигатели  внутреннего  сгорания,  в  которых  процесс  сгорания  топлива  с выделением теплоты  и  превращением  ее  в  механическую  работу  происходит непосредственно  в  цилиндрах.  На   большинстве   современных   автомобилей установлены двигатели внутреннего сгорания.

Наиболее экономичными являются  поршневые  и  комбинированные  двигатели внутреннего  сгорания.   Они   имеют   достаточно   большой   срок   службы, сравнительно небольшие габаритные  размеры  и  массу.  Основным  недостатком этих двигателей следует считать возвратно-поступательное  движение  поршня, связанное с наличием криво шатунного механизма, усложняющего  конструкцию  и ограничивающего  возможность  повышения  частоты  вращения,   особенно   при значительных размерах двигателя.

А теперь немного о первых ДВС.  Первый  двигатель  внутреннего  сгорания (ДВС) был создан в 1860 г. французским инженером Этвеном  Ленуаром,  но  эта машина была еще весьма несовершенной. В 1862 г. французский изобретатель  Бо де  Роша   предложил   использовать   в   двигателе   внутреннего   сгорания четырехтактный цикл: 1)всасывание; 2) сжатие; 3) горение  и  расширение;  4) выхлоп.  Эта  идея  была   использована   немецким изобретателем Н.Отто, построившим в 1878 г. первый четырехтактный двигатель внутреннего  сгорания. КПД такого   двигателя  достигал  22 %,  что  превосходило  значения,  полученные   при 

использовании двигателей всех предшествующих типов.

    Быстрое распространение ДВС в промышленности, на транспорте, в  сельском хозяйстве и стационарной энергетике была обусловлена рядом их  положительных особенностей.  Осуществление рабочего цикла ДВС в  одном  цилиндре  с  малыми  потерями значительным перепадом температур между источником теплоты  и  холодильником обеспечивает высокую экономичность этих двигателей. Высокая экономичность  - одно из положительных качеств  ДВС.  Среди  ДВС  дизель  в  настоящее  время является таким двигателем, который преобразует химическую энергию топлива  в механическую работу с    наиболее высоким КПД в широком диапазоне изменения мощности. Это качество дизелей особенно важно, если учесть, что запасы нефтяных топлив ограничены.

    К положительным особенностям ДВС стоит отнести также то, что  они  могут быть соединены практически с любым  потребителем  энергии.  Это  объясняется широкими возможностями  получения  соответствующих  характеристик  изменения мощности и крутящего момента этих двигателей.