BÀI THUYẾT MINH MÔN: ĐỒ ÁN CDIO 3 Đề tài THIẾT KẾ ĐÔNG CƠ ĐÔT TRONG

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.57 MB, 48 trang )

Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

MUC LUC

LỜI NOI ĐÂU...3

PHÂN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG LỰC, ĐỘNG LỰC

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

1.1.12. Đồ thị mài mịn chốt khuỷu...25

PHÂN 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO...31

2.1. THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO...31

2.2. GIỚI THIỆU CHUNG ĐỘNG CƠ THAM KHẢO...31

2.2.1 Cơ cấu piston thanh truyền trục khuỷu... 31

2.2.2 Thanh truyền... 33

2.2.3 Trục khuỷu... 33

2.2.4 Cơ cấu phân phối khí...34

2.3. CÁC HỆ THỐNG TRÊN ĐỘNG CƠ 7M-GE... 35

2.3.1 Hệ thống nhiên liệu...35

2.3.2 Hệ thống bôi trơn...36

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

2.3.3 Hệ thống làm mát...37

2.3.4 Hệ thống đánh lửa...38

2.3.5 Hệ thống nap và thải...39

PHÂN 3: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ, ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TÍNH TỐN NHOM TRỤC KHUỶU- BẠC LOT- BÁNH ĐÀ...41

3.1. NHIỆM VỤ- YÊU CÂU... 41

3.2. KẾT CẤU TRỤC KHUỶU- BẠC LOT- BÁNH ĐÀ...41

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI NOI ĐÂU

Ngày nay, trong thời đai công nghiệp hiện đai, khơng ai có thể phủ nhận vai trị quan trọng của động cơ đốt trong. Động cơ đốt trong ngày càng xuất hiện nhiều trong hầu hết các lĩnh vực thiết yếu của cuộc sống như: sản xuất công nghiệp, nơng nghiệp hay giao thơng vận tải.

Việt Nam có nền khoa học công nghệ đang phát triển nhưng hiện tai vẫn chưa sản xuất được những động cơ đốt trong tốt, công suất lớn. Hiện nay, nhờ sự tập trung nghiên cứu cũng như chuyển giao công nghệ, chúng ta đã có thể sản suất được các động cơ cơ nhỏ và tương lai sẽ ngày càng hoàn thiện hơn.

Trong chương trình đào tao kỹ sư ơ tơ của Khoa Cơ Khí, Đai Học Duy Tân, đồ án mơn học “Đồ Án CDIO” là một mơn mang tính tổng hợp và vận dụng kiến thức về nguyên lý, kết cấu động cơ trên nền tảng phương pháp luận về thiết kế, để giúp sinh viên nắm vững kiến thức đã học cũng như làm quen với trình tự thiết kế động cơ.

Trong mơn học này, chủ yếu tính tốn cơ cấu phân phối khí dựa trên cơ sơ tính tốn bền của các chi tiết bằng các cơng thức lý thuyết và phù hợp bố trí của động cơ. Do đó khơng thể tránh khỏi những sai sót và khác biệt so với thực tế. Rất mong được sự đóng góp ý kiến của Giảng viên hướng dẫn và các cán bộ giảng day để hoàn thiện hơn

Cuối cùng, nhóm em xin gửi lời cảm ơn đến thầyTrương Đình Phong đã quan tâm,

nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm đồ án. Nhóm em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để nhóm em ngày càng hồn thiện kiến thức của mình.

Nhóm em xin chân thành cảm ơn!

Đà Năng, ngày 10 tháng 6 năm 2023 Sinh viên thực hiện

Nhom 4

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

PHÂN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐÔNG LỰC,ĐÔNG LỰC HỌC CỦA ĐƠNG CƠ DD6-0119

1.1. Tính tốn xây dựng bản vẽ đồ thị1.1.1. Các thông số động cơ

Bảng 1.1: Các thông số cho trước của động cơ

Hệ thống phân phối khí 12 valve, SOHC 1.1.2. Các thơng số tính

+ Xác định tốc độ trung bình của động cơ: Cm=S×n30 [m/s] Trong đó:

S [m]: hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh. n [vòng/ phút]: tốc độ quay của động cơ.

Khi đó: Cm=85 ×1030-3× 4800= 13,6 [m/s] (1.1)

Cm= 13,6 m/s > 9 m/s: động cơ tốc độ cao hay động cơ cao tốc + Chọn trước chỉ số nén đa biến trung bình : � = 1,39

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

+ Chọn trước chỉ số giãn nơ đa biến trung bình : �2 = 1,29 + Áp suất khí cuối kì nap: + Chọn tỷ số dãn nơ sớm: động cơ xăng ρ = 1

+ Áp suất cuối quá trình giãn nơ:

Gọi Pnx, Vnxlà áp suất, thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ. Vì quá tình nén của động cơ là quá trình nén đa biến nên:

Pnx× Vnxn = const

 Pnx× Vnxn1 = Pc× Vcn1

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , khi đó i = 1, 2 , 3, . Xây dựng đường giãn nơ:

Gọi Pgnx, Vgnxlà áp suất và thể tích biến thiên theo q trình giãn nơ của động cơ.Vì quá trình giãn nơ là q trình đa biến nên ta có: Pnx × Vnxn = const

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

+ 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= 130[mm] Bảng 1.2: Bảng giá trị đồ thị công động cơ xăng

Đường nénĐường gian nơ

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Đồ thị công động cơ xăng 4 kỳ có tăng áp

+ Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nơ. + Vẽ vòng tròn của đồ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:

- Điểm bắt đầu quá trình nap: r( Vc; Pr) = (0,085; 0,184) => rbd(20; 8,15) - Điểm mơ sớm của xupáp nap: 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 nap: a’ xác định từ đồ thị Brick ứng với α2 - Điểm mơ sớm của xupáp thải : b’ xác định từ đò thị Brick ứng với α3 - Điểm y (Vc; Pz) = (0,085; 4,5)

=> ybd(20; 170)

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

- Điểm áp suất cực đai lý thuyết: z (Vc; Pz) = (0,085; 4,5)

+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nap, tiến hành hiệu chỉnh bo tròn ơ hai điểm z’’ và b’’.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

+ Từ O’ kẻ đoan O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , ha M’C thẳng góc với AD . Theo Brick đoan AC = x . Điều đó được chứng minh như sau: + Ta có : AC = AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’×cos +R2

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

+ Muốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là α =100, 200, 300, ... ta làm như sau : từ O’ kẻ đoan O’M song song với đường tâm má khuỷu OB. Ha MC vng góc với AD. Điểm A ứng với góc quay  = 00 và điểm D ứng với khi  = 1800. Theo Brick đoan 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 tai các điểm. Nối các điểm này lai ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x của piston theo .

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

+ Chia đều nửa đường trịn bán kính R1, và đường trịn bán kính R2 ra 18 phần bằng nhau. Như vậy, ứng với góc  ơ nửa đường trịn bán kính R1thì ơ đường trịn bán kính R2 sẽ là 2, 18 điểm trên nửa đường trịn bán kính R1 mỗi điểm cách nhau 100và trên đường trịn 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, còn trên đường trịn bán kính R2 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 vòng trịn bán kính R1, ta dóng các đường thẳng vng góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vịng trịn bán kính R2 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’ tai các điểm lần lượt là 0, a, b, c, ... Nối các điểm này lai bằng một đường cong và cùng với nửa vịng trịn bán kính R1 biểu diễn trị số vận tốc v bằng các đoan A0, a,2b,3c, ..., 0 ứng với các góc 0, 1,2, 3...18. Phần giới han của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là giới han vận tốc của piston.

+ Vẽ hệ toa độ vng góc OvS trùng với hệ toa 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 tai các điểm 0, 1, 2, 3, .., 18. Từ các điểm này, ta đặt các đoan thẳng A0, 1a, 2b, 3c, ... song song với trục Ov và có

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

khoảng cách bằng khoảng cách các đoan A0, a,2b,3c, ..., 0. Nối các điểm A, a ,b c, ... lai với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc của piston v=f(S).

+ Theo phương pháp giải tích lấy đao hàm vận tốc theo thời gian ta có cơng thức để tính gia tốc của piston như sau:

j = ����=�������� = Rω2(Cosα + λCos2α) (m/s2) (1.11)

+ Giải gia tốc của Piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp TôLê. Cách tiến hành cụ thể như sau:

Lấy đoan thẳng AB = S = 2R = 85 [mm] .

Từ A dựng đoan thẳng : AC = Jmax= R×2×(1+). Từ B dựng đoan thẳng: BD = Jmin= - R×2×(1-). Nối CD cắt AB tai E.

Lấy EF = -3R2. Nối CF và DF . Phân đoan CF và DF thành những đoan 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 đoan thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số: j = f(x).

Đồ thị gia tốc j = f(x)

+ Ta có :

Jmax= R×2×(1+) = 13301,78355 [m/s2]

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

+ Nối C với D cắt AB tai E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một đoan: Giá trị biểu diễn EFbd=EFμ

j = − 7723,616256166,2722944 =− 46,45 [mm]

+ Nối đoan CF và DF, ta phân chia các đoan CF và DF thành 8 đoan nhỏ bằng nhau và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng han như trên đoan CF: C, 1, 2, 3, 4, F; trên đoan FD: F, 1’, 2’, 3’,4’,D. Nối các điểm chia 11',22',33',... Đường bao của các đoan 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: Hình 1.4. Đồ thị gia tốc j = f(x)

1.1.7. Vẽ đồ thị lực quán tính

Phương pháp

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

+ Ta có lực qn tính : Pj = -m × j  -Pj = m × j . Do đó thay vì vẽ Pj ta vẽ -Pj lấy trục hồnh đi qua po của đồ thị cơng vì đồ thị -Pj là đồ thị j = f(x) có tỷ lệ xích khác mà thơi. Vì vậy ta có thể áp dụng phương pháp TôLê để vẽ đồ thị -Pj = f(x).

+ Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị cơng thì -Pj 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’: khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến mnpt = 1 [Kg]: khối lượng nhóm Piston

mtt= 1,3 [Kg]: khối lượng nhóm thanh truyền

chọn khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu nhỏ:

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Hình 1.5. Đồ thị lực quán tính Pj

1.1.8. Đồ thị khai triển: Pkt, Pj, P1-

Vẽ Pkt-

+ 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 toa độ vng góc OP, trục hồnh 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 p0ơ đồ thị công . Làm như vậy bơi vì áp suất khí thể : pkt= p - p0.

+ Trên trục O ta chia 10omột, ứng với tỷ lệ xích = 2 [0/mm].

+ Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ơ 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 tai các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nap, nén, cháy - giãn nơ và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ trục toa độ OPα.

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Từ các điểm chia trên trục Oα, kẻ các đường song song với trục OP, những đường này cắt các đường dóng ngang tai 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 lai ta có đường cong khai triển đồ thị Pkt - α với tỷ lệ xích : p = 0,0629

+ Cách vẽ giống cách khai triển đồ thị cơng nhưng giá trị của điểm tìm được ứng với  chọn trước lai được lấy đối xứng qua trục O , bơi vì đồ thị trên cùng trục tọa độ với đồ thị công là đồ thị -Pj .

+ Sơ dĩ khai triển như vậy bơi vì trên cùng trục toa độ với đồ thị công nhưng -Pjđược vẽ trên trục có áp suất p0.

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền

Hình 1.8. Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

+ Lực tác dụng trên chốt piston P1là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể. Nó tác dụng lên chốt piston và đẩy thanh truyền.

P1= Pkt+ Pj[MN] (1.12)

+ Nhưng trong quá trình tính tốn động lực học các lực này thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston nên sau khi chia hai vế của đẳng thức trên cho ptt: tác dụng trên đường tâm thanh truyền

N: tác dụng trên phương thẳng góc với đường tâm xy lanh.

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

+ Từ đồ thị P1 -  tiến hành đo giá trị biểu diễn của p1theo  = 00, 100, 200, 300, 7200. Sau đó xác định  theo quan hệ:

sin = ×sin

= arcsin(×sin)

+ Do đó ứng với mổi giá trị của  ta có giá trị của  tương ứng . Từ quan hệ ơ các công thức ta lập được bảng giá trị của đồ thị T , Z , N -  như sau:

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

+ Khi trục khuỷu của xylanh thứ 1 nằm ơ vị trí α1= 00thì: Khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ơ vị trí α2= 2400

Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ơ vị trí α3= 6000 Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ơ vị trí α4= 3600 Khuỷu trục của xylanh thứ 5 nằm ơ vị trí α5= 1200 Khuỷu trục của xylanh thứ 6 nằm ơ vị trí α6= 4800 + Tính mơmen tổng T = T1+ T2 + T3+ T4 + T5+ T6

Dựa vào bảng tính T ơ trên, tra các giá trị tương ứng mà Ti đã tịnh tiến theo α. Sau đó, cộng tất cả các giá trị Ti lai ta có các giá trị của T. R: là bán kính quay của trục khuỷu, R = 0,0425 [mm] = 1 (khi vẽ đã hiệu chỉnh đồ thị công)

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

Ttbbd = Ttb

µ� =0,02251,123 = 49,93 [mm] Vậy sai số của phương pháp vẽ là : 48,19%

Hình 1.10. Đồ thị ∑T – α

1.1.10. Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Hình 1.11: Đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu

+ Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ơ mỗi vị trí của trục khuỷu. Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và lực bé nhất. Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định khu

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

vực chịu lực ít nhất để xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ơ trục.

+ Từ bảng giá trị T , Z , chọn hệ trục toa độ OTZ có chiều dương của trục Z là chiều hướng xuống dưới.

+ Đặt giá trị của các cặp (T,Z) theo các góc  tương ứng lên hệ trục toa độ T - Z. Ứng với mỗi cặp giá trị (T,Z) ta có một điểm, đánh dấu các điểm từ 0  72 ứng với các góc  từ 00 7200. Nối các điểm lai ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.

+ Sau đó dời gốc toa độ O theo phương chiều của trục Z đoan bằng giá trị biểu diễn của PR0bd

1.1.11. Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền

Hình 1.12: Đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền

+ Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền được xây dựng bằng cách :

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các điểm (α1+ β1 )0, (α2+ β2 )0, (α3+ β3 )0 ,  trùng với trục +Z của đồ thị phụ tải chốt khuỷu. Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véc tơ Q0 ,

Q ,Q20 , của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0 , 10 , 20 , 30, 

Nối các điểm 0 , 10 , 20 ,  bằng một đường cong , ta có đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền.

1.1.12. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu có hai phương pháp vẽ . Do cách thứ nhất phức tap hơn nên ta chọn cách thứ hai. Cách vẽ tiến hành các bước sau :

+ Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho vòng tròn chốt khuỷu , rồi chia vòng tròn trên thành 24 phần bằng nhau.

+ Tính hợp lực Q’ của các lực tác dụng trên các điểm 0 ,1 , 2 , 3 ,, 23 . Rồi ghi trị số của các lực ấy trong pham vi tác dụng lực giả thiết là 1200.

+ Cộng trị số của Q . Dùng một tỷ lệ xích thích đáng (m) đặt các đoan đai biểu cho Q ơ các điểm 0 , 1 , 2 , 3,, 23 lên vòng tròn rồi dùng đường cong nối các điểm đó lai , ta được đường thể hiện mức độ mòn của chốt khuỷu.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

+ Từ đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu nhỏ thanh truyền tiến hành đo giá trị của các véc tơ lực Q0 ,Q10 ,Q20 ,Q30 ,,Q720 sau đó khai triển theo hệ trục toa độ mới Q- .

+ Ta có đồ thị như hình vẽ 1.16

+ Chọn tỉ lệ xích: Q= P= 0,0225 [MN/(m2.mm)] + Lập bảng tính xây dựng đồ thị Q - α:

Tiến hành đo các khoảng cách từ tâm O đến các điểm ai (Ti,Zi) trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, ta nhận được các giá trị Qitương ứng. Sau đó lập

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">