 |
Кинематический анализ механизма двигателя
|
|
|
|
Задачей кинематического исследования механизмов является определение:
а) положений механизма в разные периоды времени;
б) траекторий точек звеньев и шарниров механизма;
в) направления и величины линейных и угловых скоростей и ускорений точек звеньев и шарниров механизма.
Механизмы ДВС обладают одной степенью свободы, поэтому для них задают закон движения ведущего звена машины – кривошипа.
Определение рассмотренных кинематических характеристик проводится на протяжении одного цикла установившегося движения для 12 положений для двухтактного двигателя и 24 положений для четырехтактного двигателя. Это дает возможность с принятым допущением решить поставленную задачу. Без знания рассмотренных кинематических параметров конструктор не может осуществить рациональное конструирование машины. Поскольку без скоростей невозможно определить приведенные моменты движущих сил (сил сопротивления) приведенные моменты инерции движущихся масс – без которых, в результате, нельзя рассчитать момент инерции маховика. Не владея данными об ускорения в механизме, нет возможности определить силы инерции звеньев и в итоге выполнить силовой расчет механизма. В дальнейшем силовой расчет позволяет выполнить дальнейший расчет на прочность поршней, поршневых пальцев, шатунов, коленчатых валов и других деталей двигателя. Кроме того, данные о скоростях шарниров механизма являются исходной информацией при расчете подшипников скольжения.
4.1. Построение плана положений механизма
Для построения плана положений необходимо иметь в распоряжении данные о кинематической схеме механизма и длинах его звеньев.
Первоначально следует определить масштаб плана положений. Он должен соответствовать ГОСТ 2302-68:
|
|
|
натуральная величина m l =10-3 м/мм (М 1:1);
масштабы уменьшения – m l =2×10-3 м/мм (М 1:2), m l =2,5×10-3 м/мм (М 1:2,5), m l =4×10-3 м/мм (М 1:4), m l =5×10-3 м/мм (М 1:5).
масштабы увеличения – m l =0,5×10-3 м/мм (М 2:1), m l =0,4×10-3 м/мм (М 2,5:1), m l =0,25×10-3 м/мм (М 4:1), m l =0,2×10-3 м/мм (М 5:1).
При выборе масштаба плана положений следует исходить из того, что чертеж плана положений должен занимать на чертеже формата А1 1/4 часть (см. рис.4.1).
Реальные размеры звеньев механизма должны быть пересчитаны с учетом выбранного масштаба чертежа m l, т.е. определяются отрезки, изображающие на чертеже реальные длины звеньев
мм, (4.1)
мм, (4.1)
где 
и 
, 
и 
– реальные размеры кривошипа и шатунов, м.
Поскольку кривошип OA совершает вращательное движение, то траектория точки A представляет собой окружность. Из произвольно выбранной на чертеже т. О проводим окружность радиуса OA – получаем траекторию точки А (рис.4.1). Данную окружность делим на 12 равных частей (кривошип меняет свое положение через каждые 30°). Каждое это положение обозначают буквами A0, A1, A2, A3 … A10, A11 и С0, С1, С2, С3 … С10, С11. Здесь A0 положение кривошипа, которое соответствует верхней мертвой точке (ВМТ) структурной группы 2-3, и С0 положение кривошипа, которое соответствует нижней мертвой точке (НМТ) структурной группы 4-5.
а) б)
Рис.4.1. Построение плана положений кривошипно-ползунного механизма
Положения звеньев структурных групп 2-3 и 4-5, определяют методом засечек. Одна точка шатуна AB(CD) движется по окружности, а вторая принадлежит поршню и перемещается по прямой x-x. Из точек A0 (С0,), A1(С1), A2(С2), A3(С3) … A10(С10), A11(С11) проводим засечки радиусом AB (CD) (рис.4.1) до пересечения с осью цилиндра x-x, таким образом определяются положения поршня B0 (D0,), B1(D1), B2(D2), B3(D3) … B10(D10), B11(D11). Соединяя соответствующим образом точки A0 и B0, A1 и B1, A2 и B2, A3 и B3 … A10 и B10, A11 и B11, получаем положения шатуна AB и аналогично шатуна СВ. В результате будет построим план положений механизма.
|
|
|
|
|
|
