Разработка двигателя двигателя автомобиля УАЗ-3303

1. Результаты расчета динамики двигателя легкового автомобиля малого класса А1 в диаграммах:

Индикаторная диаграмма

Развернутая индикаторная диаграмма

Диаграмма сил двухмассовой модели

Диаграмма силы

Диаграмма износа шатунной шейки

Диаграмма фаз ГРМ ВМТ

Диаграмма момента

Схема двухмассовой медли КШМ

2. Чертеж общего вида двигателя легкового автомобиля малого класса А1:

Поверхность коленчатого вала закаливать ТВЧ на глубину 3-5 мм.

Момент затяжки болтов:

Шатунных 68-75 Нм

Коренных 70-80 Нм

Головка цилиндров 67-72

Смазка двигателя всесезонное масло М-6₃/102Г₁.

Диаметр цилиндра  75 мм

Ход поршня 75 мм

Рабочий объем двигателя 1,325 л

Степень сжатия  8

Тип коленвала   5-коленный полноопорный

Количество и расположение цилиндров                4, рядное

Порядок работы цилиндров   1-2-4-3

Номинальная мощность 52,6 кВт

Частота вращения при номинальной мощности    5100 мин^-1

Максимальный крутящий момент

при частоте вращения 2100 мин^-1   122,4 Нм

Дополнительные материалы: прилагается расчетно-пояснительная записка на 73 страницах, где описана разработка карбюраторного четырехтактного 4-х рядного двигателя на основе двигателя автомобиля УАЗ-3303.

          Выбраны дополнительные исходные данные. Приведена таблица кратких технических характеристик двигателя прототипа. Разрабатываемый двигатель будет четырехтактным. с воздушной системой охлаждения. В качестве топлива принят бензин марки АИ-92. Значение коэффициента избытка воздуха составляет 0,96.

Выбраны параметры индикаторной диаграммы:

• Давление остаточных газов – 0,125 МПа;
• Температура остаточных газов – 1000 К;
• Коэффициент использования теплоты – 0,9;
• Политропа сжатия – 1,38;
• Политропа расширения – 1,25;
• Коэффициент скругления индикаторной диаграммы – 0,95.

Составлена таблица исходных данных.

Выполнен расчет рабочего цикла. Данные расчета процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска занесены в таблицу:

Определены индикаторные параметры рабочего цикла и эффективные показатели двигателя.

С использованием данных расчетов рабочего цикла построена индикаторная диаграмма двигателя. Приведены таблицы результатов расчета политроп сжатия и расширения и ординат точек.

Рассчитана динамика двигателя. Найдены массы деталей КШМ по справочным данным с учетом диаметра цилиндров, их рядного расположения и отношения S/D. Высчитаны силы, действующие между деталями кривошипно-шатунного механизма, построена полярная диаграмма силы, действующей вдоль шатуна и результирующей силы, действующей на шатунную шейку. Приведена таблица расчета суммарного крутящего момента через каждые 20° угла поворота коленчатого вала. Силы инерции второго порядка уравновешены с помощью дополнительных валов.

Сконструированы и рассчитаны основные системы и узлы. Сначала ведется расчет поршневой группы, к которой относятся поршень, компрессионные кольца, поршневой палец, стопорные кольца и маслосъемные кольца. Показан эскиз поршня. На основании данных теплового расчета и динамического расчета получены геометрические параметры деталей. В таблице приведены некоторые результаты расчета этих деталей:

Шатунная группа состоит из шатуна, тонкостенной втулки и шатунных болтов. Определены геометрические параметры деталей и проверены на прочность.

Коленчатый вал – наиболее сложная в конструктивном отношении и наиболее напряженная деталь двигателя, воспринимающая периодические нагрузки от сил давления газов, сил инерции и их моментов. Показана расчетная схема коленчатого вала. Материал изготовления – высокопрочный чугун ВЧ 60-2. По справочным материалам определены пределы прочности, текучести и усталости при изгибе и кручении. Коренная шейка проверена на скручивание и найден ее запас прочности по пределу усталости – 13,2.

Выполнен расчет корпусных деталей, а именно головки блока, гильзы цилиндров и блока-картера. Высчитан запас прочности шпильки – 3.

К газораспределительному механизму относятся распредвал, шестерня его привода, впускной и выпускной клапаны, стакан, направляющие втулки и пружины клапанов. Механизм газораспределения верхнеклапанный с верхним расположением распределительного вала. Найдена площадь проходного сечения в клапане – 6 см², площадь горловины клапана – 6,72 см² и диаметр горловины клапана – 30 мм. Выполнено профилирование впускного кулачка и рассчитаны клапанные пружины.

В данной работе выбрана комбинированная система смазки: разбрызгиванием и под давлением. К этой системе относятся масляный насос, полнопоточный масляный фильтр, приемный патрубок с фильтрующей сеткой, редукционный клапан давления масла, датчики указателя и контрольной лампы давления масла.

Система охлаждения воздушного типа с четырехлопастным вентилятором.

Построена внешняя скоростная характеристика двигателя. Расчеты для всех скоростных режимов двигателя представлены в виде таблицы. По этим данным строятся графики зависимости мощности, крутящего момента, расхода топлива, часового расхода топлива и значения α от частоты вращения коленвала двигателя.

Составлена сравнительная таблица параметров проектируемого двигателя и прототипа и проведен анализ показателей разработанного двигателя. В результате выходит, что разработанный двигатель и прототип одинаковы по мощности, но проектируемый двигатель расходует меньше топлива, а значит он наиболее экономичен.

В ходе разработки были выбраны дополнительные исходные данные, к которым относятся конструктивные параметры, параметры топлива, ТВС и индикаторной диаграммы.

Рассчитан рабочий цикл и определены индикаторные и эффективные показатели двигателя. Построена индикаторная диаграмма.

Найдены параметры расчетной модели, силы, действующие между деталями КШМ и индикаторный момент двигателя. Построена полярная диаграмма.

Сконструированы и рассчитаны детали поршневой и шатунной групп, группы коленчатого вала, корпусные детали, газораспределительный механизм. Выбраны системы смазки и охлаждения.

Построена внешняя скоростная характеристика и графики зависимости мощности, крутящего момента, расхода топлива, часового расхода топлива и значения α от частоты вращения коленвала двигателя. Показана сравнительная таблица параметров двигателя- прототипа и проектируемого. Разрабатываемый двигатель более экономичен, т.к. у него меньший расход количества топлива.

Спецификация – присутствует  на чертеже

В программе: Компас 3D v