Кинетостатический расчет двигателя внутреннего сгорания

В качестве примера применения метода кинетостатики проведем расчет двигателя внутреннего сгорания (ДВС), структурная схема которого показана на Рис 7.3.

Как видно из рисунка механизм состоит из трех звеньев: кривошипа (1), шатуна (2) и ползуна (3). Звенья соединяются низшими кинематическими парами: (0-1), (1-2), (2-3) и (3-0). Таким образом, подвижность механизма будет

На механизм действуют:

- внешняя сила давления газов (известна);

- внешний момент полезных сопротивлений (не известен);

- внешние силы веса звеньев (2) и (3) (известны). Считаем, что кривошип (1) сбалансирован противовесом;

- известные силы и моменты сил инерции соответствующих звеньев;

- неизвестные силы и моменты реакций стойки на соответствующие звенья механизма.

Выделим из структурной схемы конечную группу Асура (Рис 7.4а) и обозначим все силы, приложенные к этой группе, заменив действие звена (1) реакцией не известной ни по величине, ни по направлению.

Спроектировав эту реакцию на оси координат (x,y), получим, что неизвестные силы, подлежащие определению, будут: . Число уравнений кинетостатики составленные для этой группы равно трем т.е. задача статически не определенная. Для ее решения воспользуемся известным из теоретической механики приемом,

Рис. 7.3 разделив рассматриваемую группу на два звена (Рис 7.4 б, в) и заменив как и ранее действие отброшенных звеньев соответствующими реакциями (). Тогда вводя систему координат (x,y) и составляя уравнения равновесия для каждого звена в отдельности получим.

Для шатуна (Рис 7.4б)

Рис. 7.4

Для ползуна (Рис 7.4в)

Таким образом, имеем шесть уравнений равновесия, решая которые найдем неизвестные: .

Полная величина реакций в кинематических парах будет

А их направление задается косинусами углов между осью x и соответствующей реакцией

Переходя к ведущему звену (Рис 7.4г), обозначим все силы, действующие на него. При этом влияние шатуна заменим его реакцией , известной из предыдущих вычислений. Вводя, как и ранее оси координат запишем уравнения равновесия ведущего звена