Министерство образования Российской Федерации
Самарский государственный аэрокосмический университет
им. академика С.П. Королева
Б.П. СЕМЁНОВ
Кинематика
двигателей внутреннего сгорания
и трансмиссий
Тезисы лекций
Самара, 2001 г.
УДК 621.01 (075)
Б.П. Семенов Кинематика двигателей внутреннего сгорания и трансмиссий: Тезисы лекций / Самара, Самарский гос. аэрокосм. ун-т., 2001. 114с.
Экологические и экономические требования определяют актуальность совершенствования традиционных и поиска новых механизмов двигателей внутреннего сгорания.
Изучение многообразия двигателей и общего метода исследования их кинематики составляет основное содержание настоящего курса лекций.
Лекционный курс предназначен для студентов специальности "Двигатели внутреннего сгорания" машиностроительного отделения Самарского государственного аэрокосмического университета и может представить определённый интерес для специалистов, проектирующих сложные механические системы.
Настоящий курс ориентирован на использование методического пособия "Лабораторный практикум по курсу "Кинематика ДВС и трансмиссий", пакета программ "Кинематический и динамический анализ механизмов" и ряда специальных компьютерных программ.
Лекции 34 часа
Практические занятия 12 часов
Лабораторные работы 12 часов
ВСЕГО 58 часов
СОДЕРЖАНИЕ
|
Лекция 1. |
Введение. Основные задачи механики машин. Одномассовые динамические модели механизмов. Приведение масс. Нагрузки на звенья механизмов. Приведение внешних нагрузок. |
6 |
|
Лекция 2. |
Уравнения движения механизмов. Основные задачи динамики механизмов. Основные задачи механики машин. |
12 |
|
Лекция 3. |
Модули векторных моделей. Топология элементарных модулей. Функции элементарных модулей. Производные первого порядка функций элементарных модулей. Производные второго порядка функций элементарных модулей. Векторные модульные модели механизмов. |
18 |
|
Лекция 4. |
моделирование механизмов ДВС. Структурные схемы механизмов ДВС. Основные механизмы. |
24 |
|
Лекция 5. |
Механизмы газораспределения. Механизмы смесеобразования. |
30 |
|
Лекция 6. |
Структурные схемы механизмов трансмиссий. Коробки передач. Вариаторы. Дифференциалы. Сцепления. Карданные передачи. Шарниры равных угловых скоростей. |
36 |
|
Лекция 7. |
Кинематические модели ДВС. Модели поршневых двигателей. |
48 |
|
Лекция 8. |
Модели поршневых двигателей (продолжение). |
54 |
|
Лекция 9. |
Модели роторно-поршневых двигателей. |
60 |
|
Лекция 10. |
Модели орбитальных и аксиальных двигателей. |
66 |
|
Лекция 11. |
Кинематический синтез механизмов ДВС. Развитие основной кинематической модульной модели. |
72 |
|
Лекция 12. |
Динамические модели ДВС. Параметры основных динамических модульных моделей механизмов. Динамический анализ ДВС. |
78 |
|
Лекция 13. |
Динамический синтез механизмов ДВС. |
84 |
|
Лекция 14. |
композиция механизмов ДВС. Объективные причины поиска новых ДВС. Требования к перспективным ДВС. Основные этапы композиции механизмов. |
90 |
|
Лекция 15. |
Схема механизма как основа векторной модели. Вариации векторных модулей. Векторная модель как основа новых её вариантов. |
96 |
|
Лекция 16. |
Структурно-конструктивные схемы механизмов. Совмещённые подвижные соединения. |
102 |
|
Лекция 17. |
Основные направления совершенствования энергетических установок транспортных средств. заключение |
108 |
|
Литература |
114 |
Некоторые формулы и иллюстрации
Используем одномассовые динамические модели.
Кинематические и динамические модели механизмов двигателей можно компоновать из стандартных векторных блоков (модулей)
Функции и аргументы элементарных плоских одно-
и двухаргументных модулей
|
Модуль |
Функции |
Число решений |
Основные аргументы |
|||||||
|
двухаргументного модуля |
||||||||||
|
одноаргументного модуля |
|
|||||||||
|
pi |
ji |
pj |
jj |
pk |
jk |
pl |
jl |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пл 1 |
pi , ji |
1 |
|
|
´ |
´ |
|
|
´ |
´ |
|
Пл 2 |
pi , pj |
1 |
|
´ |
|
´ |
´ |
´ |
´ |
´ |
|
Пл 3 |
pi , jij |
2 |
|
´ |
´ |
|
´ |
´ |
´ |
´ |
|
Пл 4 |
ji , jj |
2 |
´ |
|
´ |
|
´ |
´ |
´ |
´ |
Аналогично определены и 20 пространственных элементарных модулей.
Элементарные векторные модули имеют отлаженное аналитическое и программное обеспечение для функций, а также их первых и вторых производных.
Векторные модели пластинчатых машин
|
Механизм |
Кинематическая схема |
Основная кинематическая модульная модель |
Параметрическая формула модели |
|
|
исходного механизма |
заменяющего механизма |
|||
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
Вариант1 |
|
|
|
|
|||
|
Вариант2 |
||||
|
|
|
|||
Параметры, определяемые математической моделью
|
№ контура модели |
Функция и частные производные |
|
|
Первая функция |
Вторая функция |
|
|
1 |
|
|
|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
Модульные модели механизмов ДВС допускают дальнейшее развитие (учёт потерь на трение, термодинамических процессов, влияния внешних, например, температурных и прочих факторов).
Модификация механизма ДВС "Beck"
на основе анализа его векторной модели
Литература
1. Крайнев А.Ф. Словарь-справочник по механизмам. - М.: Машиностроение, 1987.
2. Семёнов Б.П. Аналитика элементарных векторных модулей. - М.: МАИ,1989.
3. Семёнов Б.П., Тихонов А.Н., Косенок Б.Б. Модульное моделирование механизмов. - Самара: СГАУ, 1996.
4. Баландин С.С. Бесшатунные поршневые двигатели внутреннего сгорания. - М.: Машиностроение, 1968.
5. Балдин С. Воздухоплавательные двигатели. - С.- Петербург: Типография Усманова, 1910.