Курсовой проект по основам проектирования машин





«Проектирование и исследование механизмов

автомобиля технической помощи с двигателем Стирлинга»



Задание № 119 В




Выполнил:


Руководитель проекта: Костиков Ю.В.











2008 г

Реферат.



В курсовой работе выполнено проектирование двигателя Стирлинга для малого автомобиля технической помощи. Проведено:

- проектирование ромбического механизма и определение закона его движения;



Содержание.


Техническое задание…………………………………………………………….4

1. Определение закона движения двигателя Стирлинга

1.1. Определение размеров ромбического механизма……………………….8

1.2. Построение индикаторной диаграммы и диаграммы сил………………9

1.3. Определение передаточных функций механизма………………………10

1.4. Построение диаграммы приведенных моментов……………………….12

1.5 Определение приведенного момента инерции двигателя Стирлинга 12

1.6. Построение графика суммарной работы и графика угловой скорости кривошипа 14

1.7. Построение графика углового ускорения кривошипа 15

1.8. Определение времени разгона механизма до одного цикла работы двигателя 16




















Техническое задание.


Малый автомобиль технической помощи и все его вспомогательные агрегаты приводятся в движение от двигателя Стирлинга 13. Через блок синхронизирующих колес 15, коробку перемены передач 16 и карданный вал вращение передается на главную передачу моста. С зубчатого колеса 11 осуществляется отбор мощности к коробке отбора мощности 14, в которой через зубчатые колеса 18 и 19 с неподвижными осями вращения, муфту и однорядный редуктор с колесами 20, 21, 22 и водилом h приводится в движение лебедка (число сателлитов редуктора k=3).

Двигатель нереверсивный вертикальный с внешним подводом теплоты. Он состоит из герметичного цилиндра 7, разделенного рабочим 5 и вытеснительным 3 поршнями на свободно сообщающиеся между собой горячую «Г» и холодную «Х» полости. В обеих полостях под давлением до 12 МПа находится рабочее тело (водород, гелий или воздух). Температура горячей полости порядка 600 ºС, холодной – 20-25 ºС. Двигатель производит полезную работу путем сжатия рабочего тела при низкой температуре и расширения его при высокой. При движении вытеснительного поршня вверх рабочее тело по каналам нагревателя 8, генератора 9 и холодильника 10 перемещается из горячей полости в холодную, а при движении вниз оно возвращается тем же путем в горячую полость. Тепло рабочему телу передается через стенку нагревателя 8, выполненного из большого количества трубок, кольцеобразно расположенных вокруг цилиндра 7.

Цикл работы двигателя осуществляется за один оборот коленчатых валов I и I', кинематически связанных при помощи шатунов с траверсами рабочего и вытеснительных поршней. Закон изменения давления рабочего тела в цилиндре двигателя в зависимости от положения рабочего поршня показан на индикаторной диаграмме, данные для ее построения приведены в таблице 1.1. участок a-b-c индикаторной диаграммы соответствует движению рабочего поршня вверх, т.е. фазе сжатия рабочего тела, участок c-d-a – движению рабочего поршня вниз, т.е. фазе расширения рабочего тела. Перемещение рабочего тела в горячую полость при подготовки такта сжатия и в горячую полость при подготовке такта расширения обеспечивается вытеснительным поршнем, движение которого согласовано с движением рабочего поршня с помощью ромбического механизма.

Для снятия крутящего момента с одного вала и c целью исключения перекосов в цилиндре, т.е. обеспечения синхронного движения звеньев левой и правой половины «ромба», используются три синхронизирующих зубчатых колеса 6, 11, 12. Передаточное отношение в каждой паре равно двум. При этом зубчатое колесо 11, с которого осуществляется съем движения, выполняется с двумя зубчатыми венцами, один из которых имеет внутренние зубья, а другой внешние.

Примечания.

1. По исходным данным, приведенным в таблице 1, требуется спроектировать ромбический механизм, построить графики изменения объемов горячей и холодной полостей двигателя, определить закон движения кривошипа 1 и время разгона автомобиля для одного цикла работы двигателя. Принять lCS2= lFS4=2∙L/3.

2. Модуль зубчатых колес 18,19 и планетарного редуктора m=5 мм.

3. Mспр принять равным 0,1∙ Mдпрmax.











Исходные данные.


п/п

Наименование параметра

Обозначение

Единица СИ

Числовое значение

I

II

III

IV

V

1

Частота вращения коленчатого вала

n1

1/c

36

2

Средняя скорость поршня 5

Vср

м/с

2,88

3

Отношение длины кривошипа к длине шатунов 2 и 4

λB= λP=R/Ls

-

0,25

4

Относительные смещения направляющих поршней 3 и 5

KP=KB=e/R

-

2,0

5

Максимальное давление в цилиндре двигателя

Pmax

МПа

11

6

Максимальное давление в буферной области

PБmax

МПа

9,3

7

Минимальное давление в буферной области

PБmin

МПа

6,0

8

Диаметр цилиндра

D

м

0,088

9

Диаметр штока вытеснительного поршня

d

м

0,014

10

Передаточное отношение планетарного редуктора коробки отбора мощности

u20-h

-

4,5

11

Массы звеньев двигателя Стирлинга:

вытеснительного поршня со штоком и траверсой

рабочего поршня со штоком и траверсой

шатунов рабочей и вытеснительной групп



m5


m3


m2= m4



кг


кг


кг



1,9


1,4


2,12

12

Моменты инерции шатунов 2 и 4 относительно их центров масс S2 и S4

I2S=I4S

кг∙м2

0,015

13

Момент инерции коленчатых валов и синхронизирующих зубчатых колес

IKB

кг∙м2

0.075

14

Приведенный к валу 1 момент инерции вращающихся элементов коробки передач и коробки отбора мощности

Iпркп

кг∙м2

0,35

15

Приведенный к валу 1 момент инерции вращающихся деталей карданного вала, главной передачи и ведущих колес

Iпрдет

кг∙м2

3,6

16

Угол поворота кривошипа 1 от верхнего крайнего положения(для силового расчета механизма)

φ*1

град

90

17

Число зубьев колес 18 и 19

z18; z19

-

13; 19





Давление в цилиндре двигателя в долях максимального давления в зависимости от положения рабочего поршня.


Перемещение

поршня в долях его хода, Sp/H

0

0,025

0,05

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

0,95

0,97

1,0

Сжатие

P/Pmax

0,88

0,79

0,76

0,68

0,6

0,54

0,5

0,46

0,44

0,41

0,4

0,39

0,39

0,4

0,43

Расширение

P/Pmax

0,88

0,97

0,98

1,0

0,98

0,95

0,9

0,85

0,79

0,73

0,66

0,58

0,53

0,5

0,43





1. Определение закона движения двигателя Стирлинга.


    1. Определение размеров ромбического механизма.


Размеры механизма были определены по значению средней скорости поршня 5.

Средняя скорость ползуна и его перемещение связаны соотношением Vср=2HC/T,

где HC— ход поршня, а T — время одного оборота кривошипа.

T=1/n1, где n1 – частота вращения коленчатого вала.

HC = HC2 - HC1 ,

где HC1 и HC2­ — соответственно, верхняя и нижняя мертвые точки поршня 5, которые были определены из геометрических соотношений:






Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.