3.5.3. Определение приведенных моментов сил.

M_п – условный момент сил на звене приведения элементарная работа или мощности которого равняется сумме элементарных работ или сумме мощности P_i всех внешних сил или моментов сил на звеньях машины.

В курсовом проекте общий момент представляется из двух частей.

,

где -приведенный момент движущих сил,

-приведенный момент сил сопротивления.

В ДВС легкового автомобиля сначала рассчитывается , например, из равенства мощностей.

Схема сил на звеньях механизма представлена на рис.3.6.

Расчет производим в соответствии с рис.3.6 из равенства мощностей по формуле на с.21 в [2]:

где G₂ – сила веса звена 2,

G₃ – сила веса кривошипа 3,

Для расчетного положения №2:

Результаты расчета для 12 положений приведены в табл.3.6 распечатки первого листа.

3.5.4. Определение работ А_д,А_с , приведенного момента инерции и изменения кинетической энергии .

Т.к. работа , то рассчитываем сначала работы движущих сил по дискретным значениям численным интегрированием методом трапеций:

где - угловой шаг интегрирования,

В начале цикла За цикл установившегося движения работа движущих сил равна работе сил сопротивления , т.е. в курсовом проекте .

Считая при установившемся движении постоянным, то получим:

, отсюда

Работа сил сопротивления в каждом положении:

Избыточная работа равна сумме работ:

3.5.5. Определение постоянной составляющей приведенного момента инерции и момента инерции маховика .

Используем метод Мерцалова Н.П., при котором рассчитывается значение изменяющейся кинетической энергии от звеньев с =const.

, где - кинетическая энергия звеньев с переменным .

,

Результаты расчетов приведены в табл.3.6 распечатки первого листа. Из массива значений находим наибольшее значение и наименьшее , тогда максимальный перепад кинетической энергии:

.

Тогда постоянная часть , которая обеспечит более равномерное вращение кривошипа с заданным коэффициентом неравномерности при средней скорости установившегося движения , будет равно:

.

Момент инерции маховика определяется как :

, где - момент инерции всех вращающихся звеньев машины.

Принимая маховик в форме диска, определяем его маховой момент:

.

Задаваясь конструктивно наружным диаметром , определяем массу маховика:

3.6. Динамический анализ движения звена приведения.

Необходимо определить действительную угловую скорость кривошипа 1 и его угловое ускорение внутри цикла установившегося движения при найденном параметре .

Скорость определим из уравнения кинетической энергии вращающихся звеньев с :

, откуда .

Кинетическую энергию T¹ определяют по методу Мерцалова Н.И., используя зависимость (см. рис.3.7).

Из рис.3.7 ,

где - среднее значение ,

- среднее значение изменения , ,

- рассчитанные ранее значения в i-ом положении.

Угловое ускорение определяется из уравнения движения звена приведения в дифференциальной форме:

, откуда .

Результаты расчетов и для 12 положений приведены в распечатке ЭВМ 1 листа (табл.3.6).

3.7. Расчет динамики машины на компьютере.

Процесс расчета на ЭВМ включает следующие этапы:

1) Составление математического и логического алгоритма расчета.

2) Составление графического алгоритма программы.

3) Запись программы на алгоритмическом языке.

4) Набор и отладка программы на компьютере.

5) Подготовка исходных данных.

6) Счет на ЭВМ.

3.7.1. Графический алгоритм расчета динамики машины на компьютере.

3.8. Обработка результатов вычислений.

По результатам расчетов на компьютере в табл. 3.4-3.6 строим на листе 1:

1) графики кинематических характеристик движения ползуна 3 с т.В (поз.4 листа 1).

а) график перемещения т.В ползуна от дальнего крайнего положения 1 в масштабе с ординатами (табл.3.4);

б) график аналога скорости ползуна 3 в масштабе с ординатами (табл.3.4).

в) график аналога ускорения ползуна 3 в масштабе с ординатами (табл.3.4).

2) График переменной составляющей приведенного момента инерции и его слагаемых ,, в поз.5 листа 1 с масштабным коэффициентом и ординатами (табл.3.5), , , .

3) Графики приведенных моментов сил движущих и сопротивления в поз.6 листа 1 с масштабным коэффициентом и ординатами , .

4) Графики работ движущих сил и сил сопротивления в поз.7 листа 1 с масштабным коэффициентом и ординатами и .

5) Графики изменения кинетической энергии всей машины и от постоянной части в поз.8 листа 1 с масштабным коэффициентом и ординатами и .

6) Графики угловой скорости кривошипа 1 и углового ускорения за цикл установившегося движения в поз.9 листа 1 с масштабным коэффициентом и и ординатами , .

3.9. Анализ результатов вычислений и построений.

Для обеспечения более равномерного вращения кривошипа с заданным коэффициентом необходима постоянная часть . Т.к. полученный , то необходим маховик с моментом инерции .

С маховиком угловая скорость внутри цикла изменяется незначительно между максимальным значением и минимальным , соответственно угловое ускорение и

.

Выводы:

1. Для обеспечения равномерного вращения кривошипа 1 с заданным коэффициентом необходима постоянная часть приведенного момента инерции и моментом инерции маховика .

2. Как видно из графиков и в поз.9 л.1 кривошип вращается неравномерно с и , что дает практический коэффициент неравномерности

3. Максимальное значение приведенного момента инерции в положение №4 , в положении №2

4. Необходима номинальная мощность двигателя

.

Коэффициент динамичности вращения .

Коэффициент инерционности вращения привода: .

Малые значения , К_Д, и К_I говорят о хорошем качестве работы машины.