Введение 3
1 Состояние вопроса. Общие положения 6
1.1 Основные сведения по конструкции двигателя ВАЗ-11182 6
1.2 Общие положения по разработке шатуна двигателя 9
1.3 Технические требования к разработке шатуна 12
1.4 Неисправности при эксплуатации, ремонт и обслуживание шатунов .. 16
2 Твердотельное параметрическое моделирование 21
3 Аналитический расчет шатуна на прочность 29
3.1 Индицирование двигателя внутреннего сгорания 29
3.2 Индикаторная диаграмма двигателя ВАЗ-11182 32
3.3 Инженерный анализ конструкции шатуна 36
3.4 Расчет действующей конструкции шатуна в программе
автоматизированного проектирования 49
4 Оптимизация конструкции шатуна. Расчет на прочность 57
4.1 Оптимизация конструкции шатуна двигателя ВАЗ-11182 57
4.2 Расчет оптимизированной конструкции шатуна в программе
автоматизированного проектирования 60
Заключение 69
Список используемой литературы и используемых источников 70
Акционерное общество «АВТОВАЗ» - крупная
автомобилестроительная компания, производящая легковые автомобили под брендом LADA на территории Российской Федерации. Ранее завод производил автомобили марки ВАЗ с такими названиями, как «Жигули», «Спутник», «Samara». Помимо собственных автомобилей «Лада», «автогигант» выпускал ряд иностранных моделей легковых транспортных средств: Nissan, Datsun и Renault. В настоящее время самыми популярными автомобилями модельного ряда LADA являются Granta FL, Niva Travel, Largus, Niva Legend, Lada Vesta. Вышеперечисленные марки АвтоВАЗа оборудованы силовыми агрегатами, сконструированными еще в далеких 60 - 80-х годах прошлого века. Но нельзя утверждать на 100 %, что устанавливаются двигатели внутреннего сгорания (ДВС) старой модификации по большей части с использованием прошлых конструктивных и технологических образцов [7, 3]. В наше время усовершенствование,
форсирование, то есть доработки стандартной заводской конструкции двигателя в эксплуатации принимает особую актуальность. Данная задача несет практическое значение с точки зрения повышения энергоэффективности автомобилей, что может стать решающим фактором ресурсосбережения.
На надежный жизненный цикл силового агрегата влияет множество факторов, одним из которых являются колебания элементов, входящих в состав двигателя. Крутильные колебания при высокой частоте вращения коленвала, могут спровоцировать поломку не только самого коленчатого вала, но и деталей, входящих в шатунно-поршневую группу [1, 2, 16].
В настоящий момент на вазовские переднеприводные автомобили устанавливается двигатель ВАЗ-11182. Шатунно-поршневая группа этого двигателя является сборной конструкцией, в которую входят: шатун, поршень, два компрессионных и одно маслосъемное кольцо. Каждая деталь шатунно-поршневой группы, да и в целом двигатель, проходит этап проектных работ. Данные работы включают в себя разработку цифровой модели изделия, чертеж детали, сборочные чертежи, технологические карты, карты замеров.
Шатунно-поршневая группа силового агрегата принимает значительные нагрузки во время такта «впуск» от давления газов и инерционных сил, поэтому в ходе эксплуатации они могут привести к выходу из строя не только деталей кривошипно-шатунного механизма, но и весь силовой агрегат.
Следовательно, чтобы повысить ресурс элементов шатунно -поршневой группы необходимо усовершенствовать геометрию деталей, входящих в нее. При этом нагрузка должна быть равномерно распределена между рабочими элементами группы, а также благодаря оптимизированной геометрии можно будет достичь понижения уровня шума и вибраций звеньев в изделии, а сниженная масса, поможет добиться повышения эффективных показателей ДВС [20, 18].
Актуальным становится вопрос оптимизации конструкции деталей под нагрузки двигателя путем модернизации.
Однако разработка такой детали двигателя сопровождается денежными и временными затратами, а также сложными расчетами. Применение специальных программ моделирования позволяет упростить расчет конструкции шатуна. Исходя из вышеперечисленного, можно сказать, что метод проектирования шатуна в системах инженерного анализа и автоматизированного проектирования для решения вопроса оптимизации конструкции является актуальным и эффективным.
Цель исследования: оптимизировать конструкцию шатуна для
серийного двигателя ВАЗ-11182 путем аналитического и программнопрочностного расчета.
...
В диссертации рассмотрена конструкция двигателя внутреннего сгорания ВАЗ-11182, описаны методы доработки деталей, входящих в состав двигателя.
Рассмотрены общие положения по разработке, а также технические требования к разработке детали двигателя внутреннего сгорания - шатуна.
Показано, что в ходе эксплуатации, при высокой частоте вращения коленчатого вала крутильные колебания могут повлиять на поломку не только самого коленчатого вала, но и деталей шатунно-поршневой группы. Шатунно-поршневая группа силового агрегата принимает значительные нагрузки, которые могут привести к выходу из строя всего силового агрегата.
Описано поэтапное построение цифровой модели шатуна, необходимой для расчетов в программах автоматизированного проектирования.
Проведено индицирование двигателя ВАЗ-11182 на моторном стенде, благодаря которому были получены значения давления в цилиндрах. По полученным данным построена индикаторная диаграмма на режимах работы двигателя, посчитан коэффициент запаса прочности по методике RENAULT «CONROD CALCULATION-V2»
Произведен аналитический расчет и расчет в программе автоматизированного проектирования CAE, где было получено значение коэффициента прочности 1,34, что соответствует требованию по прочности конструкции.
Проведена оптимизация конструкции шатуна, а именно изменена форма поршневой головки, сделана выточка в крышке кривошипной головки шатуна, выполнена проточка на боковой поверхности кривошипной головки
Достигнуто снижение массы детали с 452 до 431 г. При удовлетворительном значении коэффициента запаса прочности - 1,4, что в итоге позволит улучшить эксплуатационные показатели двигателя.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
