Đồ án tính toán thiết kế động cơ đốt trong

Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
Mục lục:
LỜI NĨI ĐẦU..................................................................................................1
CHƯƠNG 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CƠNG, ĐỘNG LỰC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA
ĐỘNG CƠ ........................................................................................................1
1.1. Tính tốn xây dựng bản vẽ đồ thị............................................................1
1.1.1. Các thông số động cơ..............................................................1
1.1.2. Các thơng số tính...........................................................................1
1.1.3. Đồ thị cơng....................................................................................2
1.1.4. Đồ thị Brick...................................................................................6
1.1.5. Xây dựng đồ thị vận tốc.................................................................9
1.1.6. Đồ thị gia tốc...............................................................................11
1.1.7. Vẽ đồ thị lực quán tính................................................................12
1.1.8. Đồ thị khai triển: Pkt , Pj , P1 -....................................................14
1.1.9. Xây dựng đồ thị T , Z , N - .......................................................16
1.1.10. Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu............................23
1.1.11. Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền................24
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CHUNG ĐỘNG.......34
2.1. Chọn động cơ tham khảo.......................................................................34
2.2 Cơ cấu pittông,trục khuỷu, thanh truyền.................................................37
2.3 Hệ thống bôi trơn, làm mát....................................................................45
2.4 Hệ thống đánh lửa...................................................................................48
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ CẤU PISTON THANH TRUYỀN..............50
3.1 Nhóm piston............................................................................................50
3.1.1.1 Điều kiện làm việc và yêu cầu của piston..................................50
3.1.1.2 Kết cấu của piston......................................................................51
3.1.1.3 Tính nghiệm bền của piston.......................................................52
3.2 Nhóm thanh truyền.................................................................................54
3.2.1 Thanh truyền.................................................................................54
3.2.2 Bạc lót đầu to thanh truyền...........................................................56
3.2.3 Bulơng thanh truyền.....................................................................57

3.2.4 Tính bền thanh truyền...................................................................58
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................60

Lời nói đầu
SVTH: ..................................

GVHD: .............................


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ
thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ, trong đó có ngành Cơng Nghệ Kĩ Thuật Ơ
Tơ nói chung. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải
tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành cơ khí động lực
của ta mới phát triển được.
Sau khi được học hai mơn chính của ngành động cơ đốt trong (Ngun Lý Động Cơ
Đốt Trong và Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong) cùng một số môn cơ sở khác (Sức Bền
Vật Liệu, Cơ Lý Thuyết,... ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học “Thiết
Kế Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh
viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để
giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tịi, nghiên cứu các tài liệu, làm
việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy nhiên, vì
bản thân cịn ít kinh nghiệm cho nên việc hồn thành đồ án lần này khơng thể khơng
có những thiếu sót, mong q thầy cơ góp ý giúp đỡ thêm để em hoàn thành tốt nhiệm
vụ.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cơ đã tận tình truyền đạt
lại những kiến thức q báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy.... đã
quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm đồ án. Em rất mong muốn nhận
được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để em ngày càng hồn thiện kiến thức của

mình.
Đà Nẵng, ngày tháng năm 2023
Sinh viên thực hiện

..........................

SVTH: ..................................

GVHD: .............................


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong

SVTH: ..................................

GVHD: .............................


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong

CHƯƠNG 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG LỰC, ĐỘNG
LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ
1.1.
Tính tốn xây dựng bản vẽ đồ thị
1.1.1. Các thông số động cơ
Bảng 1.1: Các thông số cho trước của động cơ
THÔNG SỐ KỸ THUẬT

KÝ HIỆU

GIÁ TRỊ

Nhiên liệu

ĐƠN VỊ

Gasoline

Số xilanh/Số kỳ/Cách bố trí

i/ τ

6/4/V-type

Thứ tự làm việc

1-5-3-6-2-4

Tỷ số nén

ε

10

Đường kính piston

D

90

mm

Hành trình piston

S

90

mm

Ne

210

Kw

n

5200

v/ph

Tham số kết cấu

λ

0,25

Áp suất cực đại

Pz

6.5

MN/m2

Khối lượng nhóm piston

mpt

1

Kg

Khối lượng nhóm thanh truyền

mtt

1.3

Kg

Góc đánh lửa sớm

φs

15

độ

α1

19

độ

α2

63

độ

α3

36

độ

α4

20

độ

Cơng suất cực đại/ số vịng quay

Góc phân phối khí

Hệ thống nhiên liệu

EFI

Hệ thống bôi trơn

Cưỡng bức cascte ướt

Hệ thống làm mát

Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng

Hệ thống nạp

Không tăng áp

Hệ thống phân phối khí

24 valve, DOHC

1.1.2 Các thơng số tính
+ Xác định tốc độ trung bình của động cơ: C m =

S×n
[m/s]
30

Trong đó:
SVTH: ................

GVHD:....................

1


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
S [m]: hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh.
n [vịng/ phút]: tốc độ quay của động cơ.
Khi đó: C m =

90 ×10 -3 × 5200
= 15.6 [m/s]
30

(1.1)

Cm= 15.6 m/s > 9 m/s: động cơ tốc độ cao hay động cơ cao tốc
+ Chọn trước chỉ số nén đa biến trung bình : n1 = 1.35
+ Chọn trước chỉ số giãn nở đa biến trung bình : n2 = 1.25
+ Áp suất khí cuối kì nạp:
Vì là động cơ bốn kì tng ỏp: pa = (0,8ữ 0,9) ìpk
(1.2)
i vi ng c khơng tăng áp
Chọn pk = 0,1 [MN/m2].
Khi đó: pa = 0,85 × 0,1= 0,085 [MN/m2]
+ Áp suất cuối kì nén: pc = pa× ε n 1 = 1.9029 [MN/m2] (1.3)
+ Chọn tỷ số dãn nở sớm: động cơ xăng ρ = 1
+ Áp suất cuối quá trình giãn nở:
pz

pb = δ 1

n2

=

pz
2
ε n = 0.366 [MN/m ] (1.4)
( )
ρ
2

+ Thể tích cơng tác:
Vh =

S × π × D2
=0.5722 [dm3]
4

(1.5)

+ Thể tích buồng cháy:
Vc =

Vh
=0.064 [dm3]
ε −1

+ Vận tốc trục khuỷu: ω=

(1.6)

π×n
=5 44.26 [rad/s] (1.7)
30

+ Áp suất khí sót: động cơ cao tốc: pr = (1,05 - 1,10) × pth. (1.8)
Khi đó: pr = 0.11 [MN/m2]
1.1.3 Đồ thị cơng
1.1.3.1Các thơng số xây dựng đồ thị
Các thông số cho trước :
+ Áp suất cực đại: pz = 6.5 [Mn/m2] :
+ Góc phun sớm: s = 150 .
+ Góc phân phối khí:
1 = 190
2 = 630
3 = 360
4 = 200
Các thông số chọn:
SVTH: ................

GVHD:....................

2


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
Áp suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2]
Xây dựng đường nén:
Gọi Pnx, Vnx là áp suất, thể tích biến thiên theo quá trình nén của động
cơ. Vì quá tình nén của động cơ là q trình nén đa biến nên:
Pnx × V nnx =const

Pnx × V nnx1=Pc × V nc
Vc n
Pnx =Pc ×(
)
V nx

Đặt: i=

1

1

Pc
V nx
. Khi đó: Pnx = n
Vc
i
1

Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , khi đó i = 1, 2 , 3, .
Xây dựng đường giãn nở:
Gọi Pgnx , Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo q trình giãn nở của động
cơ.Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có: Pnx × V nnx =const
Pgnx × V ngnx2 =Pz ×V nz

2

Vz n
Pgnx =P z ×(
)

V gnx

2

PZ
V gnx

Ta có : VZ = ×VC
 Pgnx =
n
V gnx
PZ . ρ 2
i=
P =
V C , ta có : gnx in21
Đặt

n2

=

PZ
V gnx
ρ. V C

n2

( ) ( )
VZ

(1.4)
Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , khi đó i = 1, 2 , 3, .
Biểu diễn các thông số:
+ Biểu diễn thể tích buồng cháy: Vcbd = 20 mm
μv =

Vc
=0.0032 [dm3/mm]
V cbd

Giá trị biểu diễn của Vhbd =

Vh
=180 [mm]
μv

+ Biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 200mm
μ p=

Pz
=0.0325 [MN/m2.mm]
P zbd

+ Về giá trị biểu diễn ta có đường kính của vịng trịn Brick AB bằng giá trị
biểu diễn của Vh , nghĩa là giá trị biểu diễn của AB = Vhbd = 180[mm]

SVTH: ................

GVHD:....................

3


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
μs =

S
V hbd

=0.0005 [mm/mm]

OO
OO,bd =
μS

,

R× λ
2× μ s

+ Giá trị biểu diễn của OO’:
=
= 11.25[mm]
Bảng 1.2: Bảng giá trị đồ thị công động cơ xăng
Đường
nén
V(dm3
)

V(mm

)

i^n1

Pnx

Pnxbd

i^n2

Pgn

0.06

20

1

2.06

63.43

1

6.50

0.09

30

1.74

1.18

36.54

1.66

3.92

200
120.4
8

0.12

40

2.57

0.80

24.71

2.38

2.73

84.08

0.15

50

3.48

0.59

18.24

3.14

2.07

63.62

0.19

60

4.46

0.46

14.23

3.95

1.65

50.65

0.22

70

5.49

0.37

11.54

4.79

1.36

41.77

0.25

80

6.59

0.31

9.62

5.66

1.15

35.35

0.28

90

7.73

0.26

8.20

6.55

0.99

30.51

0.31

100

8.92

0.23

7.10

7.48

0.87

26.74

0.35

110

10.16

0.20

6.24

8.42

0.77

23.74

0.38

120

11.44

0.18

5.54

9.39

0.69

21.29

0.41

130

12.75

0.16

4.97

10.38

0.63

19.27

0.44

140

14.10

0.14

4.49

11.39

0.57

17.56

0.47

150

15.49

0.13

4.90

12.41

0.52

16.11

0.50

160

16.91

0.12

3.75

13.45

0.48

14.86

0.54

170

18.37

0.11

3.45

14.51

0.45

13.78

0.57

180

19.85

0.10

3.19

15.59

0.42

12.83

0.60

190

21.37

0.09

2.96

16.68

0.39

11.99

200
22.91
0.09
2.76
17.78 0.37
1.1.3.2 Cách vẽ đồ thị
Đồ thị công động cơ xăng 4 kỳ không tăng áp
+ Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở.
+ Vẽ vòng tròn của đồ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:
- Điểm a (Va ; pa)
Va = Vc + Vh = 0.636 [dm3]
pa = 0.09 [MN/m2]

11.24

0.63

SVTH: ................

GVHD:....................

Pgnb
d

4


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
Vậy abd (208 ;3,4)
- Điểm b (Vb ; pb)

Vb = Va =0.636 [dm3]
=> Vbbd =

Vb
=198.75 [mm]
μv

pb = 0.366 [MN/m2]
=> pbbd =

pb
=11.26[mm]
μp

Vậy bbd (208; 9,75)
- Điểm phun sớm: c’ xác định từ đồ thị Brick ứng với s;

Hình 1.1: Các điểm đặc biệt cần xác định trên đồ thị công động cơ xăng.
- Điểm c( Vc ; Pc)
Vc =0.064 [dm3]
=> Vcbd = 20 [mm]
pc = 2.06[MN/m2]

=> pcbd =

pc
=63.38[mm]
μp

Vậy cbd (15; 92,43)

- Điểm bắt đầu quá trình nạp: r( Vc; Pr) = (0.064; 0,11) => rbd (20; 4,576)
- Điểm mở sớm của xupáp nạp: r’ xác định từ đồ thị Brick ứng với α1
- Điểm đóng muộn của xupáp thải: r’’ xác định từ đồ thị Brick ứng với α4
- Điểm đóng muộn của xupáp nạp: a’ xác định từ đồ thị Brick ứng với α2
- Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ đò thị Brick ứng với α 3
- Điểm y (Vc ; Pz) = (0,064; 5.525)
=> ybd (20; 170)
SVTH: ................

GVHD:....................

5


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
- Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc ; Pz) = (0,047; 5.525)
=> zbd (20; 200)
- Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’(/2.Vc ; Pz)
- Điểm c’’: cc”=1/3cy
- Điểm b’’: bb’’=1/2ba
Bảng 1.3: Các điểm đặc biệt
Đ
i
ể
m

Giá trị thật
V
[
d

m

P[
M
N/
m2]

Giá trị vẽ
[mm]
V
P

3

a
(
V
a

]
0
.
6
3
6

0.0
9

2

0
8

3
,
4

0
.
0
6
4

2.0
6

2
0

8
8
,
1
4

0
,

5.5
25

2
0

2
0

,
p
a

)
c
(
V
c

,
p
c

)
z

SVTH: ................

GVHD:....................

6

Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
(
V
z

0
4
7

0

,
p
z

)
b
(
V
b

0
.
6
3
6

0.3
66

1
0
8

9
,
7
5

0
.
0
4
7

0.1
1

2
0

4
,
5
7
6

0
.

0
6
4

4,2
5

2
0

1
7
0

,
p
b

)
r
(
V
r

,
p
r

)
y

(
V
c

,
p
y

SVTH: ................

GVHD:....................

7


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
)
z
0
6.5
2
1
'
,
3
7
'
0
,
0

(
5
3
ρ
5
8
/
2
V
c
;
p
z
)
+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp, tiến hành
hiệu chỉnh bo tròn ở hai điểm z’’ và b’’.
1.1.4 Đồ thị Brick
1.1.4.1 Phương pháp

Hình 1.2. Phương pháp vẽ đồ thị Brick
+ Vẽ vịng trịn tâm O, bán kính R .Do đó AD = 2R = S = 75 [mm]
Điểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi
=1800 (vị trí điểm chết dưới).
Chọn tỷ lệ xích đồ thị Brick:

μs =

S
V hbd

=S ×

μv
=0.419
Vh

+ Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía ĐCD như Hình 1.2 , với :

SVTH: ................

GVHD:....................

8


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
R× λ
=0,0045 [mm]
2
OO ' λ × R 9,21
Giá trị biểu diễn : OO ' bd= μ = μ ×2 = 0,74 =11,28 [mm]
s
s

OO’ =

+ Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , hạ M’C thẳng
góc với AD . Theo Brick đoạn AC = x . Điều đó được chứng minh như sau:
Rλ
×

+ Ta có : AC = AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’ cos + 2

Rλ
×
+ Coi : MO’  R + 2
cos
 AC = x
λ
λ
R × (1 − cosα ) + × ( 1 −cos 2 α ) =R × ( 1 −cosα ) + × ( 1 −cos 2 α ) =x
2
4

[

] [

]

1.1.4.2 Đồ thị chuyển vị
+ Muốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là α =10 0,
200, 300, ... ta làm như sau : từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má
khuỷu OB. Hạ MC vng góc với AD. Điểm A ứng với góc quay  = 00(vị trí
điểm chết trên) và điểm D ứng với khi  = 1800 (vị trí điểm chết dưới). Theo
Brick đoạn AC = x.
+ Vẽ hệ trục vng góc OS, trục O biểu diễn giá trị góc cịn trục OS biễu
diễn khoảng dịch chuyển của Piston. Tùy theo các góc  ta vẽ được tương ứng
khoảng dịch chuyển của piston. Từ các điểm trên vòng chia Brick ta kẻ các
đường thẳng song song với trục O. Và từ các điểm chia (có góc tương ứng)
trên trục O ta vẽ các đường song song với OS. Các đường này sẽ cắt nhau tại

các điểm. Nối các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x
của piston theo .
Bảng 1.4: Bảng giá trị đồ thị chuyển vị S = f(α)
Góc
α
0
10
20
30
40
50
60
70
80

Giá trị thật
S(m)
V(m/s)
0
0
0.0007
4.14
0.0028
8.09
0.0061
11.66
0.0106
14.70
0.0160
17.08

0.0221
18.74
0.0286
19.64
0.0354
19.82

SVTH: ................

Giá trị vẽ
S(mm)
0
1.76
6.98
15.41
26.64
40.19
55.45
71.79
88.60

GVHD:....................

V(mm)
0
20.19
39.42
56.80
71.57
83.16

91.23
95.64
96.48
9


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

0.0420
0.0484
0.0543
0.0596
0.0642
0.0681
0.0711
0.0733
0.0746
0.0750

19.32

18.23
16.66
14.72
12.51
10.13
7.65
5.11
2.56
0.00

105.26
121.24
136.08
149.43
161.01
170.64
178.19
183.62
186.88
187.96

94.05
88.76
81.13
71.68
60.93
49.34
37.25
24.91
12.47

0.00

Đồ thị chuyển vi S=f(α) α) )
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

12.0

14.0

16.0

18.0

20.0

1.1.5 Xây dựng đồ thị vận tốc
1.1.5.1 Phương pháp
+ Theo phương pháp giải tích vận tốc của piston được xác định theo công
thức:
λ
2

v = Rω ( .Sin2α + Sinα ) (m/s) (1.10)
+ Chọn tỷ lệ xích V = S ×  = 0.272133333 [m/s.mm]
+ Vẽ nửa đường trịn tâm O có bán kính R1:
R1= R × 
+ Giá trị biểu diễn của R1 là :
R1 bd=

R1
μv

+ Vẽ đường trịn tâm O bán kính đồng tâm với nửa đường trịn có bán kính
R1 [mm]
R2 bd =

λ×R×ω
=11,25 [mm]
2× μ v

SVTH: ................

GVHD:....................

1
0


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
+ Chia đều nửa đường trịn bán kính R 1, và đường trịn bán kính R2 ra 18 phần
bằng nhau. Như vậy, ứng với góc  ở nửa đường trịn bán kính R1 thì ở đường
trịn bán kính R2 sẽ là 2, 18 điểm trên nửa đường trịn bán kính R 1 mỗi điểm
cách nhau 100 và trên đường tròn bán kính R2 mỗi điểm cách nhau là 200 .
+ Trên nửa đường tròn R1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, ..., 18 theo chiều ngược
kim đồng hồ, cịn trên đường trịn bán kính R 2 ta đánh số 0’,1’,2’,..., 18’ theo
chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA.
+ Từ các điểm chia trên nửa vịng trịn bán kính R 1, ta dóng các đường thẳng
vng góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vịng trịn bán kính R 2
ta kẻ các đường thẳng song song với AB. Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương
ứng theo từng cặp 0-0’;1-1’;...;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, ... Nối
các điểm này lại bằng một đường cong và cùng với nửa vịng trịn bán kính R 1
biểu diễn trị số vận tốc v bằng các đoạn A0, 1a, 2b, 3c , ..., 0 ứng với các góc 0,
1,2, 3...18. Phần giới hạn của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là
giới hạn vận tốc của piston.
+ Vẽ hệ toạ độ vng góc OvS trùng với hệ toạ độ OS , trục thẳng đứng Ov
song song với trục O. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường
thẳng song song với trục Ov cắt trục OS tại các điểm 0, 1, 2, 3, .., 18. Từ các
điểm này, ta đặt các đoạn thẳng A0, 1a, 2b, 3c, ... song song với trục Ov và có
khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn A0, 1a, 2b, 3c , ..., 0. Nối các điểm A,

a ,b c, ... lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc của piston v=f(S).
1.1.5.2 Đồ thị vận tốc V(α)α))

SVTH: ................

GVHD:....................

1
1


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong

Hình 1.3. Đồ thị vận tốc V = f()
- Vẽ hệ toạ độ vng góc v - s trùng với hệ toạ độ trục thẳng đứng 0v
trùng với trục 0α Từ các điểm chia trên đồ thị Brích, ta kẻ các đường
thẳng song song với trục 0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3,..,18, từ các
điểm này ta đặt các đoạn thẳng 00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ... ,1818’’ song song
với trục 0v có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn tương ứng nằm
giữa đường cong với nữa đường tròn bán kính r1 mà nó biểu diển tốc độ ở
các góc  tương ứng. Nối các điểm 0’’,1’’,2’’,...,18’’ lại với nhau ta có
đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s).
1.1.6 Đồ thị gia tốc
1.1.6.1 Phương pháp
+ Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm vận tốc theo thời gian ta có
cơng thức để tính gia tốc của piston như sau:
j=

dv dv dα
=

= Rω 2(Cosα + λCos2α ) (m/s2) (1.11)
dt dα dt

+ Giải gia tốc của Piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp
TôLê. Cách tiến hành cụ thể như sau:
Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R = 75 [mm] .
Từ A dựng đoạn thẳng : AC = Jmax = R×2×(1+).
Từ B dựng đoạn thẳng: BD = Jmin = - R×2×(1-).
Nối CD cắt AB tại E.

SVTH: ................

GVHD:....................

1
2


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
Lấy EF = -3R2. Nối CF và DF . Phân đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ
bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ như trên hình 1.6.
Nối 11’ , 22’ , 33’ , 44’. Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ
của hàm số: j = f(x).
1.1.6.2 Đồ thị gia tốc j = f(x)
+ Ta có :
Jmax = R×2×(1+) =16662.724 [m/s2]
Jmin = -R×2×(1-) = -9997.6344 [m/s2]
EF = -3××R×2 =-9997.6344
+ Chọn giá trị biểu diễn của Jmax là Jmaxbd= 80 [mm]
 μ j=

J max
=208.28405 [m/s2.mm]
J maxbd

+ Do đó :Giá trị biểu diễn J minbd =

J min −9997.6344
=
=− 48 [mm]
μj
208.28405

+ Vẽ hệ trục J - S.
+ Lấy đoạn thẳng AB trên trục OS, với:
AB=

S
=180[mm]
μs

+ Tại A, dựng đoạn thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với:
AC = Jmaxbd = 80 [mm]
+ Tại B, dựng đoạn thẳng BD thẳng góc với AB về phía dưới, với:
BD = Jminbd = - 48 [mm]
+ Nối C với D cắt AB tại E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một
đoạn:
EF

−9997.6344

Giá trị biểu diễn EFbd = μ = 208.28405 =−48 [mm]
j
+ Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng
nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C, 1, 2, 3, 4, F;
'
'
'
trên đoạn FD: F, 1’, 2’, 3’,4’,D. Nối các điểm chia 11 ,22 ,33 ,... Đường bao của
các đoạn này là đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(x).
Dùng phương pháp TơLê ta có đồ thị như hình 1.6:

SVTH: ................

GVHD:....................

1
3


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong

Hình 1.4. Đồ thị gia tốc j = f(x)
1.1.7 Vẽ đồ thị lực qn tính
1.1.7.1 Phương pháp
+ Ta có lực qn tính : Pj = -m × j  -Pj = m × j . Do đó thay vì vẽ P j ta vẽ -Pj
lấy trục hoành đi qua po của đồ thị cơng vì đồ thị -P j là đồ thị j = f(x) có tỷ lệ
xích khác mà thơi. Vì vậy ta có thể áp dụng phương pháp TơLê để vẽ đồ thị -P j
= f(x).
+ Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -P j với đồ thị cơng thì -P j phải có

cùng thứ ngun và tỷ lệ xích với đồ thị cơng, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta
vẽ -Pj = f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh piston . Tức là thay:
m=

m'
m'
=
F pis π × D2 [kg/m2]
4

m’ = m1 + mnpt [kg]
Đối với động cơ ô tô máy kéo:
m1 = (0,2750,350)×mtt
m2 = (0,6500,725)×mtt
+ Trong đó:
m’: khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến
mnpt = 0,8 [kg]: khối lượng nhóm Piston
mtt = 1,1 [kg]: khối lượng nhóm thanh truyền
chọn khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu nhỏ:
m1 = 0,3 × mtt = 0.35 [kg]
chọn khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu to:
khi đó: m’ = 1,364[kg]

SVTH: ................

GVHD:....................

1
4

Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
m=

m'
m'
=
=214.41
F pis π × D2
[kg/m2]
4

+ Để có thể cộng đồ thị lấy trục P0 làm trục hoành cho đồ thị -Pj
1.1.7.1.
Đồ thị lực qn tính:
- Pjmax = m×Jmax =3.576233936[MN/m2]
- Pjmin = m×Jmin = −2.14574036 [MN/m2]
EF = -3×m××R×2= −2.14574036 [MN/m2]
+ Tỷ lệ xích của -Pj : µpj = µp = 0,025 [MN/m2.mm]
+ Giá trị biểu diễn của : Pjmax =
Pjmin =

− P jmax
=110.0379673 [mm]
μ Pj
− P jmin
=−66.0227804 [mm]
μ Pj

− EF

EF = μ =¿ −66.0227804 [mm]
Pj

Hình 1.5. Đồ thị lực qn tính Pj
1.1.8. Đồ thị khai triển: Pkt , Pj , P1 -
1.1.8.1 Vẽ Pkt - 
SVTH: ................

GVHD:....................

1
5


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
+ Đồ thị Pkt- được vẽ bằng cách khai triển p theo  từ đồ thị cơng trong 1 chu
trình của động cơ (động cơ 4 kỳ: = 0, 10, 20, ..., 7200).
+ Vẽ hệ trục toạ độ vng góc OP, trục hoành O nằm ngang với trục p0. Để
được đồ thị Pkt -  ta đặt trục hoành của đồ thị mới ngang với trục chứa giá trị
p0 ở đồ thị cơng . Làm như vậy bởi vì áp suất khí thể : pkt = p - p0 .
+ Trên trục O ta chia 10o một, ứng với tỷ lệ xích  = 2 [0/mm].
+ Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai
triển như sau:
Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với OP và
cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nạp, nén,
cháy - giãn nở và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song
với trục hoành sang hệ trục toạ độ OPα.
Từ các điểm chia trên trục Oα, kẻ các đường song song với trục OP, những
đường này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của đồ

thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ. Nối các giao điểm này
lại ta có đường cong khai triển đồ thị P kt - α với tỷ lệ xích : p = 0,0629
[MN/(m2.mm)];  = 2 [0/mm]
o
P

o'
P

α

Pkt

α
P0
V

0



0


Hình 1.6. Cách khai triển pkt
1.1.8.2 Vẽ Pj - 
+ Cách vẽ giống cách khai triển đồ thị cơng nhưng giá trị của điểm tìm được
ứng với  chọn trước lại được lấy đối xứng qua trục O , bởi vì đồ thị trên
cùng trục tọa độ với đồ thị công là đồ thị -Pj .
+ Sở dĩ khai triển như vậy bởi vì trên cùng trục toạ độ với đồ thị công nhưng Pj được vẽ trên trục có áp suất p0 .

SVTH: ................

GVHD:....................

1
6


Đồ án tính tốn thiết kế động cơ đốt trong
1.1.8.3 Vẽ P1 - 
+ P1 được xác định : P1 = Pkt + Pj
+ Do đó P1 được vẽ bằng phương pháp cộng đồ thị
+ Để có thể tiến hành cộng đồ thị thì P 1 , Pkt và Pj phải cùng thứ nguyên và
cùng tỷ lệ xích.
1.1.8.4 Đồ thị khai triển Pkt , Pj , P1 - 

Hình 1.7: Đồ thị khai triển Pkt, Pj, P1 – α
1.1.9. Xây dựng đồ thị T , Z , N - 
1.1.9.1 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

SVTH: ................

GVHD:....................

1
7