Расчет конструкции двигателя внутреннего сгорания

курсовая работа

4.1 Расчёт поршневой головки шатуна бензинового двигателя

Из расчётов имеем: давление сгорания ,массу поршневой группы ; массу шатунной группы ; максимальная частота вращения при холостом ходе ; ход поршня ; площадь поршня ; . Из расчёта поршневой группы имеем диаметр поршневого пальца ; длина поршневой головки шатуна . По таблице принимаем: наружный диаметр головки ; внутренний диаметр головки ; радиальная толщина стенки головки

hГ = (dГ - d)/2 =(20-16,5)/2=1,75 мм;

радиальная толщина стенки втулки

SВ = (d - dП)/2 =(16,5-15)/2=0,8 мм.

Материал шатуна - углеродистая сталь 45Г 2;

.

Материал втулки - бронза; .

Для стали 45Г 2: предел прочности , пределы усталости при изгибе и растяжении - сжатии , предел текучести , коэффициенты приведения цикла при изгибе и растяжении - сжатии .

- при изгибе

и ; (4.1)

- при растяжении - сжатии

и . (4.2)

Расчёт сечения I - I:

- максимальное напряжение пульсирующего цикла

(4.3)

где

- масса части головки выше сечения I -I

рад/с (4.4)

Среднее напряжение и амплитуда напряжений:

, (4.5)

, (4.6)

где

- эффективный коэффициент концентрации напряжений (головка не имеет резких переходов и концентрация напряжений в основном зависит от качественной структуры материала); - масштабный коэффициент, определяется по таблице; - коэффициент поверхностной чувствительности, определяется по таблице.

Запас прочности в сечении I - I:

. (4.7)

Напряжения от запрессованной втулки:

- суммарный натяг

, (4.8)

где - натяг посадки бронзовой втулки;

Дt = d(бВ - бТ)ДТ = 0,0145 мм

- температурный натяг; ДТ =110 К- средний подогрев головки и втулки.

удельное давление на поверхности соприкосновения втулки с головкой

(4.9)

где - коэффициент Пуассона;

Напряжение от суммарного натяга на внутренней поверхности головки:

(4.10)

уi < [у] =150 МПа.

Напряжение от суммарного натяга на внешней поверхности головки:

(4.11)

уa < [у] =150 МПа.

Расчет сечения A - A на изгиб; максимальная сила, растягивающая головку:

(4.12)

Где

щ = рn/30 = 3,1416 5400/30=565,49рад/с. (4.13)

Нормальная сила и изгибающий мамент в сечении О - О:

(4.14)

(4.15)

где =105 - угол заделки,

rср = (dГ + d)/4 = (20+16,5)/4=9,125 мм

- средний радиус головки.

Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от растягивающей силы:

(4.16)

(4.17)

Напряжение на внешнем волокне от растягивающей силы:

(4.18)

, (4.19)

где

FГ = (dГ-d)lШ =(20-16,5)19=66,5 мм, (4.20)

FВ = (d - dП)lШ =(16,5-15) 19=28,5мм. (4.21)

Суммарная сила сжимающая головку:

Pсж = (p - p0)FП - mП2(cosц + лcos2ц) =(7,420-0,1) 28,274- 0,283 0,0385 (cos 10+0.285cos 20)=19165,475Н. (4.22)

Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от сжимающей силы:

(4.23)

где Nсж 0/Pср=0,0005 и (Nсж 0/Pср )=0,0001 (4.24)

(4.25)

0,002, (4.26)

1,2588. (4.27)

Напряжение на внешнем волокне от сжимающей силы:

(4.28)

Максимальное и минимальное напряжение асимметричного цикла:

(4.29)

(4.30)

Среднее напряжение и амплитуды напряжения:

(4.31)

(4.32)

(4.33)

Так как

уакm =71,438 /153,485=0,4654 < (ву - бу)/(1 - ву) =3,98,

то запас прочности в сечении А - А определяется по пределу текучести:

. (4.34)

Делись добром ;)