Основы теории автомобильных двигателей и автомобиля
Год выпуска: 2005 Автор: Стуканов В.А. Жанр: Учебное пособие Формат: PDF / DjVu Количество страниц: 370 Описание: В учебном пособии рассмотрены теоретические основы рабочих процессов двигателей внутреннего сгорания, основные уравнения гидродинамики и карбюрации, факторы, влияющие на эффективные показатели двигателей. Изложены основы кинематики, динамики и уравновешивания поршневых ДВС. Во второй части рассмотрены вопросы динамики прямолинейного движения и поворота автомобиля, а также управляемость, проходимость и другие его эксплуатационные свойства.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 1705, также может быть использовано инженерно-техническим персоналом автомобильной специальности и студентами вузов.
Содержание
ЧАСТЬ I. ОСНОВЫ ТЕОРИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Глава 1. Основы технической термодинамики 1.1. Понятие о термодинамическом процессе 1.1.1. Рабочее тело и параметры его состояния 1.1.2. Законы идеальных газов 1.1.3. Уравнение состояния идеальных газов 1.2. Второй закон термодинамики 1.2.1. Физическая основа второго закона термодинамики 1.2.2. Цикл теплового двигателя 1.2.3. Цикл Карно 1.2.4. Идеальный цикл компрессора . ...................................... 30 Глава 2. Теоретические циклы ДВС.................................................. .33 2.1. Классификация тепловых двигателей ... 33 2.2. Принцип работы ДВС............................................................ 34 2.3. Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме . 37 2.3.1. Параметры характерных точек.................................................39 2.3.2. Определение внешней теплоты и работы цикла . .41 2.3.3. Термический КПД цикла ... .......................... .42 2.4. Цикл с подводом теплоты при постоянном давлении . 43 2.5. Цикл со смешанным подводом теплоты ....................... 45 2.6. Сравнение различных циклов ДВС . . 46 Глава 3. Действительные циклы ДВС ............................... .47 3.1. Отличие действительных циклов четырехтактных двигателей от теоретических.................................. 47 3.1.1. Индикаторная диаграмма . 48 3.2. Процессы газообмена................................................. 51 3.2.1. Влияние фаз газораспределения на процессы газообмена................................. .... ... 53 3.2.2. Параметры процесса газообмена .... 56 3.2.3. Уравнение коэффициента наполнения ... 58 3.2.4. Факторы, влияющие на процессы газообмена 59 3.2.5. Токсичность отработавших газов и пути предотвращения загрязнения окружающей среды ... 63 3.3. Процесс сжатия ............................................................... .65 3.3.1. Параметры процесса сжатия . .67 3.4. Процесс сгорания ... .68 3.4.1. Скорость сгорания ... . .68 3.4.2. Химические реакции при сгорании................... . . .70 3.4.3. Процесс сгорания в карбюраторном двигателе . 72 3.4.4. Факторы, влияющие на процесс сгорания в карбюраторном двигателе ................................. 74 3.4.5. Детонация . . ............................................. 78 3.4.6. Процесс сгорания топливной смеси в дизеле . 81 3.4.7. Жесткая работа дизеля................................................ 88 3.5. Процесс расширения ................................................. 89 3.5.1. Назначение и протекание процесса расширения . .89 3.5.2. Параметры процесса расширения ..........................................91 Глава 4. Энергетические и экономические показатели работы ДВС 93 4.1. Действительная индикаторная диаграмма .............................. 93 4.2. Индикаторные показатели............... ... . .94 4.2.1. Среднее индикаторное давление . .94 4.2.2. Индикаторная мощность . . .96 4.2.3. Индикаторный КПД .97 4.3. Механические потери ... .100 4.4. Эффективные показатели.................................. ........................102 4.4.1. Среднее эффективное давление и эффективная мощность................................................................ .103 4.4.2. Механический и эффективный КПД двигателя . 103 4.4.3. Удельный эффективный расход топлива . . 104 4.4.4. Литровая мощность............................................. 105 4.4.5. Способы повышения мощности двигателя . 106 Глава 5. Тепловой баланс двигателя..........................................................109 5.1. Уравнение теплового баланса................... . 109 5.2. Влияние различных факторов на тепловой баланс двигателя .................................. . . .111 Глава 6. Гидродинамика...................................... ................... . . 114 6.1. Физические свойства жидкости . . . .115 6.2. Поток жидкости и его параметры . . .117 6.3. Основные законы гидродинамики.................. .120 6.3.1. Уравнение неразрывности потока ...................... .120 6.3.2. Уравнение Бернулли...................................... .120 6.4. Истечение жидкости из малых отверстий и насадок . . .121 6.4.1. Истечение жидкости из малых отверстий ... .123 6.4.2. Истечение жидкости из насадок...................................... . 124 Глава 7. Карбюрация и карбюраторы.................................................124 7.1. Требования, предъявляемые к карбюратору 125 7.2. Элементарный карбюратор..................... 126 7.3. Течение воздуха по впускному тракту......................................127 7.4. Истечение топлива из жиклера .... 130 7.5. Характеристики элементарного и идеального карбюраторов............................................................ 131 7.5.1. Характеристика элементарного карбюратора 131 7.5.2. Характеристика идеального карбюратора . 131 7.6. Главная дозирующая система................................................. 133 7.7 Вспомогательные устройства . 135 Глава 8. Смесеобразование в дизеле . ... ........................................139 8.1. Классификация камер сгорания . 140 8.2. Способы смесеобразования..............................................................143 8.2.1. Объемный способ смесеобразования................................... 143 8.2.2. Пленочный и объемно-пленочный способы смесеобразования................................................ 146 8.2.3. Сравнительная оценка различных способов смесеобразования ... . . ... .147 8.3. Распыление топлива . . ................... .... .148 8.4. Образование горючей смеси и воспламенение топлива . 151 Глава 9. Испытания двигателей......................................................................153 9.1. Виды испытаний и их назначение ................... . 153 9.2. Испытательные стенды............................................ .155 9.2.1 Тормозные устройства и динамометры . . .156 9.2.2. Приборы для измерения частоты вращения коленчатого вала .............................. ... .161 9.2.3. Приборы для измерения давления .... .162 9.2.4. Приборы для измерения температуры.............. .162 9.2.5. Приборы и устройства для измерения расхода воздуха............................................................................ 163 9.2.6. Приборы и устройства для определения расхода топлива ............................................................................ 165 9.2.7. Прибор для определения угла опережения зажигания . . 165 9.2.8. Индикаторы........................................................ .166 9.4 Требования техники безопасности при проведении испытаний .......................................... . . .168 Глава 10. Характеристики ДВС.......................................................................169 10.1. Общие сведения ............... ... . ... 169 10.2. Нагрузочная характеристика........................... .170 10.2.1. Нагрузочная характеристика карбюраторного двигателя....................................................................... 171 10.2.2. Нагрузочная характеристика дизельного двигателя . . 173 10.3. Скоростные характеристики...................... . . . 174 10.3.1. Внешняя скоростная характеристика карбюраторного двигателя................................................ 177 10.3.2. Внешняя скоростная характеристика дизеля ...............178 10.3.3. Приемистость и самоприспособляемость двигателей . 181 10.3.4. Частичные скоростные характеристики ...................... 182 10.3.5. Характеристики холостого хода .... 183 10.4. Регулировочные характеристики...................................... 184 10.4.1. Регулировочная характеристика по составу смеси . . 185 10.4.2. Регулировочная характеристика по углу опережения зажигания........................................................................... 186 Глава 11. Кинематика кривошипно-шатунного механизма.................... 188 11.1. Типы КШМ ................................................. 189 11.2. Кинематика центрального КШМ 191 11.2.1. Перемещение поршня ... .191 11.2.2. Скорость поршня ... .193 1 1.2.3. Ускорение поршня . . ........................... .194 11.3. Отношение хода поршня к диаметру цилиндра . 195 Глава 12. Динамика КШМ.........................................................................196 12.1. Силы давления газов . . .... 196 12.2. Силы инерции......................................... 197 12.2.1. Приведение масс деталей КШМ . .197 12.2.2. Определение сил инерции ............... . 200 12.3. Суммарные силы, действующие в КШМ ..............................201 12.3.1. Силы, действующие на шейки коленчатого вала . 203 12.3.2. Аналитическое и графическое представление сил и моментов............................................................ 203 12.4. Порядок работы цилиндров двигателя в зависимости от расположения кривошипов и числа цилиндров . . 205 Глава 13. Уравновешивание двигателей..................................................207 13.1. Силы и моменты, вызывающие неуравновешенность двигателя................................................................ . • 207 13.1.1. Условия уравновешенности .... . . 208 13.1.2. Способы уравновешивания ... 209 13.2. Уравновешивание одноцилиндрового двигателя . . 210 13.3. Уравновешивание четырехцилиндрового рядного двигателя 13.4. Уравновешивание шести- и восьмицилиндровых двигателей 13.4.1. Уравновешивание четырехтактного однорядного шестицилиндрового двигателя 13.4.2. Уравновешивание четырехтактного V-образного шестицилиндрового двигателя с углом развала 90° 13.4.3. Уравновешивание четырехтактного V-образного восьмицилиндрового двигателя 13.5. Балансировка коленчатого вала 13.6. Крутильные колебания коленчатого вала 13.6.1. Гасители крутильных колебаний ЧАСТЬ II. ТЕОРИЯ АВТОМОБИЛЯ Глава 1. Эксплуатационные свойства автомобиля 1.1. Требования, предъявляемые к конструкции автомобиля . . 226 1.2. Определения эксплуатационных свойств автомобиля . . . 227 Глава 2. Силы, действующие на автомобиль при движении .... 230 2.1. Скоростная характеристика двигателя ...................................... 230 2.2. Тяговая характеристика ........................................................... 231 2.3. Силы и моменты, действующие на ведущие колеса . 232 2.3.1. Сила тяги на ведущих колесах . ....................... 233 2.3.2. КПД трансмиссии................................................................234 2.4. Силы, действующие на автомобиль при прямолинейном движении ........................................................................... 236 2.5. Нормальная реакция дороги ... 245 2.6. Уравнение движения автомобиля . .......................... 247 2.6.1. Сила тяги по сцеплению .... ... 247 2.6.2. Условия возможности движения 251 Глава 3. Тяговая динамичность автомобиля.......................................... 252 3.1. Силовои и мощностей балансы автомобиля . 252 3.1.1. Силовой баланс............... ............... 252 3.1.2. Мощностной баланс .............................. 254 3.2. Динамическая характеристика автомобиля 255 3.3. Динамический паспорт автомобиля . ... 259 3.3.1. Номограмма нагрузок................... ... 259 3.3.2. График контроля буксования . . 260 3.4. Разгон автомобиля.................................. . . 261 3.5. Динамическое преодоление подъемов . ....................... 264 3.6. Движение автомобиля накатом .............................................266 3.7. Влияние конструктивных факторов на тяговую динамичность автомобиля ................... . 268 3.7.1. Масса автомобиля ................... .................................. 268 3.7.2. Размеры и форма автомобиля ... . 268 3.7.3. Передаточное число трансмиссии . . 269 3.7.4. КПД трансмиссии................................................................271 3.7.5. Скоростная характеристика двигателя . 271 3.8. Тяговые показатели автопоездов . . . . 272 Глава 4. Тяговые испытания автомобиля..............................................275 4.1. Испытания автомобиля на динамичность. Вилы, методы и условия испытаний.................................. 275 4.2. Аппаратура для дорожных испытаний автомобиля на динамичность ... ................................................. . 277 4.3. Стенды для испытания автомобиля на динамичность . . 283 Глава 5. Тормозная динамичность автомобиля ............................286 5.1. Безопасность движения и тормозной момент .... 286 5.2. Тормозная сила и уравнение движения автомобиля при торможении............... ... ..................................287 5.2.1. Тормозная сила................................................................... 287 5.2.2. Уравнение движения автомобиля при торможении . 288 5.3. Показатели тормозной динамичности автомобиля ... . 289 5.3.1. Замедление при торможении автомобиля . . . . 289 5.3.2. Время торможения...................................... 290 5.3.3. Тормозной путь ... ....................... . . 292 5.3.4. Показатели интенсивности торможения...................... 293 5.4. Распределение тормозной силы между мостами автомобиля......................................................................................295 5.5. Способы торможения автомобиля . 297 5.6. Особенности торможения автопоезда . 299 5.7. Дорожно-транспортная экспертиза ... ...................... 300 5.8. Определение показателей тормозной динамичности автомобиля.................................. . .............................302 5.8.1. Аппаратура для испытаний . . 304 Глава 6 Топливная экономичность автомобиля.............................. 307 6.1. Показатели топливной экономичности ...... 307 6.2. Топливно-экономические характеристики автомобиля 309 6.3. Факторы, влияющие на топливную экономичность автомобиля............................................................................................ 310 6.4. Топливная экономичность автопоезда . 314 6.5. Нормы расхода топлива........................... 315 Глава 7. Устойчивость автомобиля...................................................... . 316 7.1. Поперечная устойчивость автомобиля . 317 7.1.1. Показатели поперечной устойчивости....................... 317 7.1.2. Силы, действующие на автомобиль при повороте 317 7.1.3. Критическая скорость заноса и опрокидывания 320 7.2.4. Критический угол уклона дороги . . . . 321 7.1.5. Занос автомобиля.............................................. 322 7.1.6. Влияние конструктивных и эксплуатационных факторов на поперечную устойчивость автомобиля . . 325 7.2. Продольная устойчивость автомобиля ....................................... 327 Глава 8. Управляемость автомобиля...........................................................328 8.1. Критическая скорость по условиям управляемости . . . 329 8.2. Увод колеса и поворачиваемость автомобиля . . .331 8.2.1. Увод колеса .......................................... .331 8.2.2. Поворачиваемость автомобиля ... . 332 8.3. Соотношение углов поворота управляемых колес . . 338 8.4. Колебания управляемых колес ..................................... . 339 8.5. Стабилизация управляемых колес 8.5.1. Упругая стабилизация 8.5.2. Стабилизация наклоном шкворней 8.5.3. Развал и схождение управляемых колес Глава 9. Проходимость автомобиля 9.1. Геометрические факторы проходимости 9.2. Тяговые и опорно-сцепные показатели проходимости 9.3. Конструктивные факторы проходимости автомобиля 9.4. Способы увеличения проходимости автомобиля Глава 10. Плавность хода автомобиля 10.1. Влияние вибрации на человека 10.2. Показатели плавности хода 10.3. Плавность хода автомобиля 10.4. Способы повышения плавности хода автомобиля Список литературы
|