Đồ án tốt nghiệp thiết kế động cơ đốt trong

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi được học 2 môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động cơ
đốt trong, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong ) cùng một số môn cơ sơ khác (sức
bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên được giao làm đồ án môn học kết
cấu và tính toán 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 đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế nhóm piston thanh
truyền của động cơ IFE . Đây là một nhóm chi tiết chính, không thể thiếu trong động
cơ đốt trong. Nó dùng để tiếp nhận lực khí thể do khí cháy sinh ra, biến chuyển động
tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, 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 còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể
không có thiếu sót.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền
đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy
Dương Việt Dũng đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trong quá
trình làm đồ án. Em vô cùng mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của thầy.
Sinh viên
Hoàng Thắng
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:1
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
I). PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG
HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.
1. VẼ ĐỒ THỊ CÔNG:
1.1. Các thông số cho trước:
+ Công suất động cơ : Ne= 85 (kW).

+ Số vòng quay: n= 5490 (vòng/ph).
+ Tỷ số nén: ε= 9.4
+ Đường kính xilanh: D= 90(mm)
+ Hành trình piston: S= 84 (mm)
+ Tham số kết cấu: λ=0.26
+ Áp suất cực đại: Pz= 5.8 (MN/m
2
)
+ Khối lượng nhóm piston: m
np
= 0.8 (Kg)
+ Khối lượng nhóm thanh truyền:
1( ).
tt
m kg=
+ Góc phun sớm:
13 .
o
s
φ
=
+ Góc phân phối khí:
1 2 3 4
6 ; 46 ; 42 ; 4 .
α α α α
= = = =
o o o o
+ Thứ tự làm việc của động cơ: 1- 3- 4-2.
1.2. Các thông số chọn:
+ Áp suất môi trường:

)./(098,0
2
0
mMNP =
+ Chỉ số nén đa biến trung bình :
35,1
1
=n
+ Chỉ số giãn nở đa biến trung bình :
2
1,25n =
.
+ Áp suất cuối quá trình nạp : - Động cơ không tăng áp: p
a
= (0,8; 0,9)p
k

)./(
2
mMN
Chọn: p
a
= 0,806p
k .
)./(
2
mMN
Trong đó:
p
k

- áp suất trước xupáp nạp
Chọn p
k
= p
0
= 0,098[MN/m
2
]
Vậy:
0,806*0,098 0,079
a
p = =
. [MN/m
2
]
+ Đối với động cơ Xăng tỷ số giãn nở sớm bằng:
1=
ρ
+ Aïp suất cuối quá trình giãn nở :
2
2
1,25
2
1,25
. 5,8.1
0,3524( / ).
9,4
n
z
b

n
P
P MN m
ρ
ε
= = =
+ Chọn áp suất khí sót : phụ thuộc vào loại động cơ

Như vậy động cơ đang khảo sát là động cơ tốc độ cao, do đó áp suất khí sót p
r
được
xác định [1]:

.
Vì động cơ không tăng áp
Vậy chọn: P
r
= 0,105(MN/m
2
)
+ Thể tích công tác :
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:2
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

2 2
3
. 3,14.90
. *84 534384.9104 0,5344( ).

4 4
0,5344
0,0636( ).
1 9.4 1
0,5344 0,0636 0,598( ).
0,0636( )
h
h
c
a h c
c
D
V S mm l
V
V l
V V V l
Vz V l
π
ε
= = = =
→ = = =
− −
→ = + = + =
= =
1.3. Vẽ đồ thị công:
Để vẽ đồ thị công ta cần xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở.
1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén:
Ta xác định các điểm trên đường nén với chỉ số nén đa biến n
1.
Ta có phương trình đường cong nén đa biến :

1
.
n
PV Const=
Nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì:

1
1
n
nxnx
n
cc
VpVP =
Suy ra :
;
1
.
1
n
c
nx
cnx
V
V
PP







=
Đặt :
.i
V
V
c
nx
=
⇒
.
1
n
c
nx
i
P
P =
1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên giãn nở:
- Ta có phương trình của đường cong giãn nở đa biến :

.
2
ConstPV
n
=
Gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:

2
2

n
gnxgnx
n
zz
VPVP =
- Suy ra :
;
1
.
2
n
z
gnx
zgnx
V
V
PP






=
Với
cz
VV .
ρ
=
; Đặt :

.i
V
V
c
gnx
=

Thì ta có:
.
.
2
2
n
n
z
gnx
i
P
P
ρ
=

1.3.3. Lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở:
Cho i tăng từ
1 9.4
ε
→ =
từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và
đường giãn nỡ.
1.3.4.Xác định các điểm đặc biệt:

Lập bảng:
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:3
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
i
*
x c
V V i=
1
c
nx
n
P
P
i
=
2
z
gnx
n
P
P
i
=
1 0.0636 1.6468 5.8000
1.4 0.0891 1.0456 3.8086
1.8 0.1145 0.7448 2.7819
2.2 0.1400 0.5680 2.1647

2.6 0.1654 0.4533 1.7568
3 0.1909 0.3737 1.4690
3.4 0.2163 0.3156 1.2563
3.8 0.2417 0.2716 1.0932
4.2 0.2672 0.2373 0.9646
4.6 0.2926 0.2099 0.8610
5 0.3181 0.1875 0.7757
5.4 0.3435 0.1690 0.7046
5.8 0.3690 0.1535 0.6444
6.2 0.3944 0.1403 0.5928
6.6 0.4199 0.1289 0.5483
7 0.4453 0.1191 0.5094
7.4 0.4708 0.1105 0.4752
7.8 0.4962 0.1029 0.4449
8.2 0.5217 0.0962 0.4180
8.6 0.5471 0.0902 0.3938
9 0.5726 0.0848 0.3721
9.4 0.5980 0.0800 0.3524
- Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian ta tiến hành vẽ đồ
thị công theo trình tự sau :
- Vẽ hệ trục toạ độ P - V theo tỷ lệ xích :
µ
V
= 0.00299 (l/mm)
µ
P
= 0,029 (MN/m
2
/mm)
- Theo cách chọn tỷ lệ xích như trên toạ độ của các điểm đặc biệt và trung gian là :

+Điểm đặt biệt là:
r(21,3;3,6207) b(200; 5,800)
a(200; 2.75) c(21,3; 56,7859)
z(21,3; 200)
- Nối tất cả các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc
biệt ta được đồ thị công lý thuyết.

2.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH
TRUYỀN:
Động cơ đốt trong kiểu piston thường có tốc độ lớn nên việc nghiên cứu tính toán
động học và động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cần thiết, mục đích
là để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác dụng lên các
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:4
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
chi tiết tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền dùng để tính toán cân bằng các chi
tiết và tính toán mòn động cơ.
2.1.Động học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:
Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thuộc loại giao tâm, là cơ cấu mà đường tâm xylanh
trực giao với đường tâm khuỷu trục tại 1 điểm. (hình
vẽ).
Với : R : bán kính quay của trục khuỷu.
l : chiều dài thanh truyền.
S : hành trình piston.

lR /=
λ
: tham số kết cấu.
ω : vận tốc góc của trục khuỷu (rad/s).

x : độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT
ứng với góc quay α của khuỷu trục.
β : góc lắc của thanh truyền ứng với góc α
O : giao điểm của đường tâm xylanh và
đường tâm khuỷu trục.
B : giao điểm của đường tâm thanh truyền và
đường tâm chốt khuỷu.
A : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt piston.
2.1.1.Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brích:
Chuyển vị x của piston tuỳ thuộc vào vị trí của khuỷu trục, x thay đổi theo góc quay
α của khuỷu trục.
- Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức:
.
( ) ( )






−+−≈
α
λ
α
2cos1.
4
cos1.Rx
.
-Giải x bằng phương pháp đồ thị Brích cho phép ta xác lập được mối quan hệ thuận
nghịch giữa chuyển vị x của piston với góc quay α của trục khuỷu một cách thuận lợi

và khá chính xác.

+ Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau:
- Vẽ nữa vòng tròn tâm 0 bán kính R/
S
µ
,
đường kính
SS
RS
AB
µµ
.2
==
- Chọn tỉ lệ xích µ
S
sao cho
vS
VhS
µµ
=
⇒
*
82*0.00299
0,47
0,5344
v
R S
S
Vh

µ
µ µ
= = = =
[mm/mm].
⇒
82
0,47
AB
= =
178.7234 (mm).
- Lấy về phía bên phải tâm 0 (phía ĐCD) trên AB một đoạn 00’ sao cho:

'
. . 84*0,26
11,617( ).
2. 4. 4*0,47
R S
OO mm
s s
λ λ
µ µ
= = = =

Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:5

O’
R.
λ/2

O'
ÂCD
D
x
S=2R
ÂCT
α
O
α
C
A
B
R
180
α
M
0
X=f(
α)
x
S=2R
(S=Xmax)
90
α
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
- Từ
'
O
kẻ các tia từ trái sang phải ứng với các góc từ
oooo

180, ,20,10,0
, các tia này
cắt nữa vòng tròn Brích tương ứng tại các điểm từ
18, ,2,1,0
.
- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc
S
−
α
phía dưới nữa vòng tròn(O; R/
S
µ
), trục
α
O

thẳng đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị
α
từ
oo
1800 ÷
với tỉ lệ xích:
mm/2
o
=
α
µ
,
trục
OS

nằm ngang biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích: µ
s
=0.47mm/mm).
- Từ các điểm chia
18, ,2,1,0
trên nữa vòng tròn Brích ta dóng các đường thẳng
song song với trục
α
O
. Và từ các điểm chia trên trục
α
O
ứng với các giá trị
oooo
180, ,20,10,0
ta kẻ các đường nằm ngang song song với
OS
. Các đường này tương
ứng với các góc cắt nhau tại các điểm 1’,2’,3’, ,18’.Nối các điểm này lại ta đựơc
đường cong biểu diễn độ dịch chuyển của piston (x) theo α :
( )
.
α
fS =
2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phương pháp đồ thị:
- Theo phương pháp giải tích ta tính gần đúng vận tốc của piston là:








+=
α
λ
αω
2sin.
2
sin Rv
.
+ Các bước tiến hành xây dựng đồ thị:
- Vẽ nữa vòng tròn tâm O bán kính
1
.
( )
R
r mm
ω
ω
µ
=
và 1đường tròn đồng tâm O có bán
kính :
( )
2
. .
2
R
r mm

ω
ω λ
µ
=
.
Với :
( )
. 3,1415*5390
574,9114 /
30 30
n
rad s
π
ω
= = =
.

84
42( )
2 2
S
R mm= = =
.

26,0=
λ
.
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:6

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
- Ta chọn tỷ lệ xích
ω
µ
sao cho giá trị vẽ bán kính nữa vòng tròn
S
µ
2.
AB
r
1
=
.
-Từ đó suy ra:
. 574,9114*0,47 270,2084
S
ω
µ ω µ
= = =
(mm/s.mm).
⇒ bán kính: +
1
. 42*574,9114
89,3617( ).
270,2084
R
r mm
ω
ω
µ

= = =
+
( )
2
. . 42*574,9114*0,26
11,6170
2. 2*270,2084
R
r mm
ω
ω λ
µ
= = =
.
- Chia đều nữa vòng tròn bán kính
1
r
, và vòng tròn bán kính
2
r
ra 18 phần bằng nhau.
Như vậy ứng với góc α ở nữa vòng tròn bán kính
1
r
thì ở vòng tròn bán kính
2
r
sẽ là
α
2

, 18 điểm trên nữa vòng tròn bán kính r
1
mỗi điểm cách nhau
o
10
và trên vòng tròn
bán kính r
2
mỗi điểm cách nhau là
o
20
. Đánh số thứ tự điểm chia trên nữa vòng tròn
1
r

ta đánh số từ 0,1,2, ,18 theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính
2
r
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 1/2 vòng tròn bán kính
1
r
ta dóng các đường thẳng vuông
góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính r
2
ta kẻ các
đường thẳng ngang 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 1 đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ, các đoạn thẳng đứng nằm
giữa đường cong với nữa đường tròn r

1
biểu diễn trị số tốc độ ở các góc α tương ứng ,
phần giới hạn của đường cong này và 1/2 vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của pis
ton.
- Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ trục thẳng đứng 0v trùng với
trục 0αTừ 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 r
1
mà nó biểu
diển tốc độ ở các góc α tương ứng. Nối các điểm 0’’,1’’,2’’, ,18’’ lại với nhau ta có
đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s).

2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê:
- Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công thức
để tính gia tốc của piston :

( )
αλαω
2cos.cos
2
+= Rj
.
+ Giải gia tốc của piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp Tôlê.
Các bước tiến hành như sau :
- Vẽ hệ trục J - s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục 0s, AB = S/
S
µ
= 178,7234 (mm).

- Tại A dựng đoạn thẳng AC về phía trên AB, với:
( )
( )
2 2 2
max
* * 1 42*574,9114 *(1 0,26) 17491286,8 /AC J R mm s
ω λ
= = + = + =
=17491,2868(m/s
2
)
- Từ B dựng đoạn thẳng BD về phía dưới AB, với:
( )
( )
2 2 2
min
* * 1 42*574,9114 *(1 0,26) 10272660,5 /BD J R mm s
ω λ
= = − − = − − = −
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:7
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
=-10272,6605(m/s
2
)
- Nối CD cắt AB tại E, dựng EF về phía dưới AB một đoạn :
( )
2 2 2
3 * * 3*0,26*42*574,9114 10827939,44 /EF R mm s

λ ω
= − = − = −
=-10827,93944(m/s
2
)
-Chọn tỷ lệ xích :
2
218641,0848( / . )
J
mm s mm
µ
=
.
⇒
max
17491286,8
80( )
218641,0848
J
J
AC mm
µ
= = =
.

min
10272660,5
46,9841( )
218641,0848
J

J
BD mm
µ
−
= = = −
.

10827939,44
49,5238( )
218641,0848
J
EF
EF mm
µ
−
= = = −
.
- 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, ,7,F ; trên đoạn
FD: F,1’,2’,3’, ,7’,D’. Nối các điểm chia
, 33,22,11
'''
Đường bao của các đoạn này là
đường cong biểu diễn gia tốc của piston
).(SfJ =

Hình 1.4. Đồ thị Tôlê.
2.2. Động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:
Tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền nhằm mục đích xác định các
lực do hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở

mỗi vị trí của khuỷu trục để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái
mài mòn của các chi tiết máy và tính toán cân bằng động cơ.
Trong quá trình làm việc của động cơ, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền chịu tác dụng
của các lực sau: Lực quán tính do các chi tiết có khối lượng chuyển động ; Lực khí thể
; trọng lực ; Lực ma sát. Trừ trọng lực ra, chiều và trị số của các lực khác đều thay đổi
theo vị trí của piston trong các chu kỳ công tác của động cơ. Trong các lực nói trên
lực quán tính và lực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên trong quá trình tính toán ta chỉ
xét đến hai loại lực này.
2.2.1. Xác định khối lượng:
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:8
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
2.2.1.1. Khối lượng tham gia chuyển động thẳng:
Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động
tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy
dẩn về đầu nhỏ thanh truyền.
Ta có:
.'
1
mmm
np
+=
Trong đó:
np
m
: khối lượng nhóm piston.
0,8( )
pt
m kg=

.

1
m
: khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy dẫn
về đầu nhỏ thanh truyền.
m
1
= (0,275 ÷ 0,35).
tt
m
.
Ta chọn :
1
0,3* 0,3*1 0,3( )
tt
m m kg= = =
.
Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là :

1
' 0,8 0,3 1,1( )
np
m m m kg= + = + =
.
2.2.1.2. Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động quay:
Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gồm
phần khối lượng nhóm thanh truyền quy dẩn về đầu to, khối lượng khuỷu trục gồm có
khối lượng chốt khuỷu và khối lượng má khuỷu quy dẩn về tâm chốtï khuỷu.

kR
mmm +=
2
'
Trong đó :
2
m
: khối lượng chuyển động quay của thanh truyền quy dẫn
về đầu to thanh truyền.

2
0,7* 0,7*1 0,7( )
tt
m m kg= = =

k
m
:khối lượng của khuỷu trục.
Khuỷu trục có kết cấu 2 má khuỷu như nhau

mrckk
mmm 2+=
Trong quá trình tính toán, thiết kế và để xây dựng các đồ thị được tiên lợi thì người
ta thường tính toán khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay
của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston.
- Diện tích đỉnh piston :

( )
2 2
2 2`

3,14*90
6361,7251( ) 0.006361751
4 4
pt
D
S mm m
π
= = = =
.
-Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích
đỉnh piston là:
( )
2
' 1,1
172,9091 /
0.006361751
P
m
m kg m
S
= = =
2.2.2.Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
- Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:

)2cos(cos
2
αλαω
+−=−=
RmJmP
J

.
Suy ra
( )
( )
2
max max
2
* * * 1 *
172,9091*17491,2868 3,0244 /
J
P m R m J
MN m
ω λ
= + =
= =
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:9
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
( )
( )
2
min min
2
* * * 1 *
172,9091*10272,6605 1,7762 /
J
P m R m J
MN m
ω λ

= − − = −
= − = −
Đoạn E’F’
( )
2
' ' * 172,9091*10827,93944 1.8722 /E F m EF MN m= = − = −
.
-Ta vẽ đồ thị -
j
P

theo phương pháp đồ thị Tôlê nhưng với tỷ lệ xích:
2
0,029( / . )
j
P P
MN m mm
µ µ
= =
Đồ thị
j
P
này vẽ chung với đồ thị công p-v nhưng trục ngang lấy bằng p
o
.

max
3,0244
104,2897( )
0,029

J
Pj
P
AC mm
µ
= = =
.

min
1,7762
61,2495( )
0,029
J
Pj
P
BD mm
µ
−
= = = −
.

' ' 1,8722
64,5603( )
0,029
Pj
E F
EF mm
µ
−
= = = −

.
- Cách vẽ tiến hành như đối với đồ thị (j - s).
2.2.3. Khai triển các đồ thị:
2.2.3.1. Khai triển đồ thị p - V thành p -
α
:
- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc p -
α
trục hoành 0
α
lấy bằng giá trị p
o
, trên trục 0
α
ta
chia 10
o
một ứng với tỷ lệ xích:
)/(2
0
mm=
α
µ
.
Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên ta có cách vẽ như sau :
Từ các góc 0, 10
0
, 20
0
, 30

0
, , 180
0
tương ứng với kỳ nạp của động cơ
190
0
, 200
0
, 210
0
, , 360
0
tương ứng với kỳ nén của động cơ
370
0
, 380
0
, 390
0
, , 540
0
tương ứng với kỳ cháy - giãn nở
550
0
, 560
0
, 570
0
, , 720
0

tương ứng với kỳ thải của động cơ
- Từ các điểm chia trên đồ thi Brick dóng các đường thẳng song song với 0p và cắt đồ
thị công tại các điểm trên đường biểu diễn các quá trình nạp, nén, cháy-giản nỡ và
thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ
trục toạ độ p-
α
.
- Từ các điểm chia trên trục 0
α
kẻ các đường song song với trục 0p, 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 -
α
với tỷ lệ xích :
µ
P
=0.029(MN/m
2
.mm).
µ
α
=2(
0
/mm)
2.2.3.2 .Khai triễn đồ thị Pj - V thành Pj -
α
:
Cách khai triễn đồ thị này giống như cách khai triễn đồ thị p -V thành p -
α

nhưng
giá trị của Pj trên đồ thị p - V khi chuyển sang đồ thị p -
α
phải đổi dấu.
2.2.3.3. Cộng đồ thị p -
α
và Pj -
α
được P
1
-
α
:
Cộng các giá trị
kt
p
với
j
P
ở các trị số góc α tương ứng ta vẽ được đường biểu diễn
hợp lực của lực quán tính và lực khí thể
1
P
:
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:10
Pkh
N
P1

Ptt
l
Pk
T
Ptt
P1
Ptt
N
Z
Ptt
O
β
α
α+β
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

jkt
PpP
+=
1
(MN/m
2
).
2.2.4. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N:


- Ta có :
+ Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:
( )
β

βα
cos
sin
1
+
= PT
.
+Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:
( )
β
βα
cos
cos
1
+
= PZ
.
+Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh:

( )
β
tgPN
1
=
.
- Ta lập bảng tính
.,,,
1
NZTP
theo giá trị góc α.

+
1
P
ta xác định được trên đồ thị tương ứng với các giá trị của α.
+ Xác định các giá trị
NZT ,,
:
Ta có các giá trị
( )
β
βα
cos
sin +
,
( )
β
βα
cos
cos +
,
( )
β
tg
phụ thuộc vào giá trị
λα
,
cho trong
bảng phụ lục sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ tập I.
Sau khi lập bảng xác định các giá trị
NZT ,,

. Ta vẽ đồ thị
NZT ,,
theo α trên hệ
trục toạ độ vuông góc chung (
NZT ,,
- α). Với tỷ lệ xích :

2
0,0302( / . )
T Z N P
MN m mm
µ µ µ µ
= = = =
.

2=
α
µ
(độ/mm).
Bảng tính
.,,,
1
NZTP
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:11
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
α0
P
1

(MN/m
2
) tg(β)
N
(MN/m
2
) (α+β) Cos(α+β) Sin(α+β) cos(β) T Z
0 -3.0 0.0000 0.0000 0.0000 1.0000 0.000 1.000 0.0000 -3.0244
10 -3.0 0.0452 -0.1333 0.2197 0.9760 0.218 0.999 -0.6436 -2.8824
20 -2.7 0.0893 -0.2439 0.4381 0.9056 0.424 0.996 -1.1634 -2.4834
30 -2.4 0.1311 -0.3138 0.6540 0.7937 0.608 0.992 -1.4683 -1.9156
40 -1.9 0.1695 -0.3266 0.8660 0.6478 0.762 0.986 -1.4887 -1.2660
50 -1.4 0.2032 -0.2873 1.0732 0.4773 0.879 0.980 -1.2675 -0.6885
60 -0.9 0.2311 -0.2005 1.2743 0.2922 0.956 0.974 -0.8516 -0.2602
70 -0.3 0.2520 -0.0828 1.4685 0.1021 0.995 0.970 -0.3371 -0.0346
80 0.2 0.2649 0.0468 1.6552 -0.0843 0.996 0.967 0.1821 -0.0154
90 0.6 0.2693 0.1671 1.8338 -0.2600 0.966 0.966 0.6208 -0.1671
100 1.0 0.2649 0.2636 2.0043 -0.4200 0.908 0.967 0.9341 -0.4323
110 1.3 0.2520 0.3268 2.1667 -0.5612 0.828 0.970 1.1071 -0.7507
120 1.5 0.2311 0.3480 2.3215 -0.6822 0.731 0.974 1.1302 -1.0544
130 1.6 0.2032 0.3351 2.4694 -0.7825 0.623 0.980 1.0477 -1.3166
140 1.7 0.1695 0.2905 2.6114 -0.8627 0.506 0.986 0.8792 -1.4998
150 1.7 0.1311 0.2277 2.7484 -0.9237 0.383 0.992 0.6713 -1.6181
160 1.8 0.0893 0.1568 2.8816 -0.9664 0.257 0.996 0.4534 -1.7043
170 1.8 0.0452 0.0796 3.0122 -0.9916 0.129 0.999 0.2275 -1.7489
180 1.8 0.0000 0.0000 3.1416 -1.0000 0.000 1.000 0.0000 -1.7582
190 1.8 -0.0452 -0.0793 3.2710 -0.9916 -0.129 0.999 -0.2265 -1.7411
200 1.8 -0.0893 -0.1563 3.4016 -0.9664 -0.257 0.996 -0.4519 -1.6988
210 1.7 -0.1311 -0.2283 3.5348 -0.9237 -0.383 0.992 -0.6728 -1.6219
220 1.7 -0.1695 -0.2912 3.6718 -0.8627 -0.506 0.986 -0.8810 -1.5029

230 1.7 -0.2032 -0.3367 3.8137 -0.7825 -0.623 0.980 -1.0527 -1.3228
240 1.5 -0.2311 -0.3519 3.9617 -0.6822 -0.731 0.974 -1.1428 -1.0661
250 1.3 -0.2520 -0.3337 4.1165 -0.5612 -0.828 0.970 -1.1304 -0.7665
260 1.0 -0.2649 -0.2774 4.2789 -0.4200 -0.908 0.967 -0.9833 -0.4551
270 0.7 -0.2693 -0.1865 4.4494 -0.2600 -0.966 0.966 -0.6927 -0.1865
280 0.3 -0.2649 -0.0741 4.6280 -0.0843 -0.996 0.967 -0.2882 -0.0244
290 -0.2 -0.2520 0.0479 4.8146 0.1021 -0.995 0.970 0.1950 -0.0200
300 -0.7 -0.2311 0.1536 5.0089 0.2922 -0.956 0.974 0.6525 -0.1993
310 -1.1 -0.2032 0.2252 5.2100 0.4773 -0.879 0.980 0.9937 -0.5398
320 -1.5 -0.1695 0.2487 5.4171 0.6478 -0.762 0.986 1.1334 -0.9639
330 -1.7 -0.1311 0.2207 5.6292 0.7937 -0.608 0.992 1.0327 -1.3473
340 -1.7 -0.0893 0.1515 5.8451 0.9056 -0.424 0.996 0.7229 -1.5432
350 -1.4 -0.0452 0.0621 6.0635 0.9760 -0.218 0.999 0.2995 -1.3414
360 -0.1 0.0000 0.0000 6.2832 1.0000 0.000 1.000 0.0000 -0.0836
370 1.9 0.0452 0.0870 6.5029 0.9760 0.218 0.999 0.4200 1.8811
380 1.3 0.0893 0.1132 6.7213 0.9056 0.424 0.996 0.5402 1.1532
390 0.5 0.1311 0.0641 6.9372 0.7937 0.608 0.992 0.2998 0.3911
400 0.1 0.1695 0.0188 7.1492 0.6478 0.762 0.986 0.0855 0.0727
410 0.1 0.2032 0.0136 7.3564 0.4773 0.879 0.980 0.0602 0.0327
420 0.2 0.2311 0.0548 7.5575 0.2922 0.956 0.974 0.2329 0.0711
430 0.5 0.2520 0.1326 7.7517 0.1021 0.995 0.970 0.5398 0.0554
440 0.9 0.2649 0.2293 7.9384 -0.0843 0.996 0.967 0.8922 -0.0755
450 1.2 0.2693 0.3204 8.1170 -0.2600 0.966 0.966 1.1899 -0.3204
460 1.5 0.2649 0.3918 8.2874 -0.4200 0.908 0.967 1.3887 -0.6427
470 1.7 0.2520 0.4303 8.4499 -0.5612 0.828 0.970 1.4578 -0.9885
480 1.9 0.2311 0.4339 8.6047 -0.6822 0.731 0.974 1.4090 -1.3145
490 2.0 0.2032 0.4052 8.7526 -0.7825 0.623 0.980 1.2666 -1.5917
500 2.0 0.1695 0.3363 8.8946 -0.8627 0.506 0.986 1.0178 -1.7362
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B

Trang:12
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
510 2.0 0.1311 0.2655 9.0315 -0.9237 0.383 0.992 0.7826 -1.8865
520 2.0 0.0893 0.1808 9.1648 -0.9664 0.257 0.996 0.5228 -1.9651
530 2.0 0.0452 0.0910 9.2954 -0.9916 0.129 0.999 0.2601 -1.9997
540 2.0 0.0000 0.0000 9.4248 -1.0000 0.000 1.000 0.0000 -1.9726
550 2.0 -0.0452 -0.0902 9.5541 -0.9916 -0.129 0.999 -0.2577 -1.9810
560 1.9 -0.0893 -0.1656 9.6848 -0.9664 -0.257 0.996 -0.4787 -1.7992
570 1.8 -0.1311 -0.2356 9.8180 -0.9237 -0.383 0.992 -0.6945 -1.6741
580 1.8 -0.1695 -0.2999 9.9550 -0.8627 -0.506 0.986 -0.9075 -1.5481
590 1.7 -0.2032 -0.3458 10.0969 -0.7825 -0.623 0.980 -1.0811 -1.3585
600 1.6 -0.2311 -0.3600 10.2449 -0.6822 -0.731 0.974 -1.1690 -1.0906
610 1.3 -0.2520 -0.3372 10.3997 -0.5612 -0.828 0.970 -1.1422 -0.7745
620 1.0 -0.2649 -0.2761 10.5621 -0.4200 -0.908 0.967 -0.9785 -0.4529
630 0.7 -0.2693 -0.1781 10.7326 -0.2600 -0.966 0.966 -0.6616 -0.1781
640 0.2 -0.2649 -0.0506 10.9112 -0.0843 -0.996 0.967 -0.1968 -0.0167
650 -0.3 -0.2520 0.0767 11.0978 0.1021 -0.995 0.970 0.3124 -0.0321
660 -0.9 -0.2311 0.1965 11.2921 0.2922 -0.956 0.974 0.8344 -0.2549
670 -1.4 -0.2032 0.2843 11.4932 0.4773 -0.879 0.980 1.2544 -0.6814
680 -1.9 -0.1695 0.3249 11.7003 0.6478 -0.762 0.986 1.4809 -1.2594
690 -2.4 -0.1311 0.3114 11.9124 0.7937 -0.608 0.992 1.4574 -1.9014
700 -2.7 -0.0893 0.2432 12.1283 0.9056 -0.424 0.996 1.1603 -2.4767
710 -2.9 -0.0452 0.1330 12.3467 0.9760 -0.218 0.999 0.6420 -2.8751
720 -3.0 0.0000 0.0000 12.5664 1.0000 0.000 1.000 0.0000 -3.0174


2.2.5.Tính mômen tổng ΣT :
- Thứ tự làm việc của động cơ 4 xi lanh thẳng hàng là: 1 - 3 - 4 - 2.
- Góc công tác
0

180
4
4.180.180
===
i
ct
τ
δ
.3 - Bảng thứ tự làm việc của động cơ là:
0
0
180
0
360
0
540
0
720
0
Khuỷu
trục1
Hút Nén Cháy nổ Thải
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:13
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Khuỷu
trục2
Nén Cháy nổ Thải Hút
Khuỷu

trục3
Thải Hút Nén Cháy nổ
Khuỷu
trục4
Cháy nổ Thải Hút Nén
+ Khi khuỷu trục của xylanh thứ nhất nằm ở vị trí
0
1
0=
α
.thì:
Khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ở vị trí α
2
= 180
0
Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ở vị trí α
3
= 540
0
.
Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ở vị trí α
4
= 360
0
.
Tính mômen tổng ΣT = T
1
+ T
2
+ T

3
+ T
4
.
* Lập bảng tính tổng
T∑
như sau :
α
1
Τ
1
α
2
Τ
2
α
3
Τ
3
α
4
Τ
4
∑T
0 0.0000 180 0.0000
54
0 0.0000 360 0.0000 0.0000
10 -0.6436 190 -0.2265 550 -0.2577 370 0.4200 -0.7078
20 -1.1634 200 -0.4519 560 -0.4787 380 0.5402 -1.5538
30 -1.4683 210 -0.6728 570 -0.6945 390 0.2998 -2.5358

40 -1.4887 220 -0.8810 580 -0.9075 400 0.0855 -3.1917
50 -1.2675 230 -1.0527 590 -1.0811 410 0.0602 -3.3411
60 -0.8516 240 -1.1428 600 -1.1690 420 0.2329 -2.9305
70 -0.3371 250 -1.1304 610 -1.1422 430 0.5398 -2.0699
80 0.1821 260 -0.9833 620 -0.9785 440 0.8922 -0.8875
90 0.6208 270 -0.6927
63
0 -0.6616 450 1.1899 0.4563
100 0.9341 280 -0.2882
64
0 -0.1968 460 1.3887 1.8378
110 1.1071 290 0.1950 650 0.3124 470 1.4578 3.0722
120 1.1302
30
0 0.6525 660 0.8344 480 1.4090 4.0261
130 1.0477
31
0 0.9937 670 1.2544 490 1.2666 4.5625
140 0.8792 320 1.1334 680 1.4809 500 1.0178 4.5113
150 0.6713
33
0 1.0327 690 1.4574 510 0.7826 3.9439
160 0.4534
34
0 0.7229 700 1.1603 520 0.5228 2.8594
170 0.2275
35
0 0.2995 710 0.6420 530 0.2601 1.4292
180 0.0000
36

0 0.0000 720 0.0000 540 0.0000 0.0000
190 -0.2265
37
0 0.4200 10 -0.6436 550 -0.2577 -0.7078
200 -0.4519
38
0 0.5402 20 -1.1634 560 -0.4787 -1.5538
210 -0.6728
39
0 0.2998 30 -1.4683 570 -0.6945 -2.5358
220 -0.8810
40
0 0.0855 40 -1.4887 580 -0.9075 -3.1917
230 -1.0527
41
0 0.0602 50 -1.2675 590 -1.0811 -3.3411
240 -1.1428 420 0.2329 60 -0.8516 600 -1.1690 -2.9305
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:14
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
250 -1.1304
43
0 0.5398 70 -0.3371 610 -1.1422 -2.0699
260 -0.9833
44
0 0.8922 80 0.1821 620 -0.9785 -0.8875
270 -0.6927
45
0 1.1899 90 0.6208 630 -0.6616 0.4563

280 -0.2882
46
0 1.3887 100 0.9341 640 -0.1968 1.8378
290 0.1950
47
0 1.4578 110 1.1071 650 0.3124 3.0722
300 0.6525
48
0 1.4090 120 1.1302 660 0.8344 4.0261
310 0.9937
49
0 1.2666
13
0 1.0477 670 1.2544 4.5625
320 1.1334 500 1.0178
14
0 0.8792 680 1.4809 4.5113
330 1.0327 510 0.7826 150 0.6713 690 1.4574 3.9439
340 0.7229 520 0.5228 160 0.4534 700 1.1603 2.8594
350 0.2995
53
0 0.2601 170 0.2275 710 0.6420 1.4292
360 0.0000
54
0 0.0000 180 0.0000 720 0.0000 0.0000
370 0.4200 550 -0.2577 190 -0.2265 10 -0.6436 -0.7078
380 0.5402 560 -0.4787 200 -0.4519 20 -1.1634 -1.5538
390 0.2998 570 -0.6945 210 -0.6728 30 -1.4683 -2.5358
400 0.0855 580 -0.9075 220 -0.8810 40 -1.4887 -3.1917
410 0.0602 590 -1.0811 230 -1.0527 50 -1.2675 -3.3411

420 0.2329 600 -1.1690 240 -1.1428 60 -0.8516 -2.9305
430 0.5398 610 -1.1422 250 -1.1304 70 -0.3371 -2.0699
440 0.8922 620 -0.9785 260 -0.9833 80 0.1821 -0.8875
450 1.1899
63
0 -0.6616 270 -0.6927 90 0.6208 0.4563
460 1.3887
64
0 -0.1968 280 -0.2882 100 0.9341 1.8378
470 1.4578 650 0.3124 290 0.1950 110 1.1071 3.0722
480 1.4090 660 0.8344
30
0 0.6525 120 1.1302 4.0261
490 1.2666 670 1.2544
31
0 0.9937 130 1.0477 4.5625
500 1.0178 680 1.4809 320 1.1334 140 0.8792 4.5113
510 0.7826 690 1.4574
33
0 1.0327 150 0.6713 3.9439
520 0.5228 700 1.1603
34
0 0.7229 160 0.4534 2.8594
530 0.2601 710 0.6420
35
0 0.2995 170 0.2275 1.4292
540 0.0000 720 0.0000
36
0 0.0000 180 0.0000 0.0000
550 -0.2577 10 -0.6436

37
0 0.4200 190 -0.2265 -0.7078
560 -0.4787 20 -1.1634
38
0 0.5402 200 -0.4519 -1.5538
570 -0.6945 30 -1.4683
39
0 0.2998 210 -0.6728 -2.5358
580 -0.9075 40 -1.4887
40
0 0.0855 220 -0.8810 -3.1917
590 -1.0811 50 -1.2675
41
0 0.0602 230 -1.0527 -3.3411
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:15
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
600 -1.1690 60 -0.8516 420 0.2329 240 -1.1428 -2.9305
610 -1.1422 70 -0.3371
43
0 0.5398 250 -1.1304 -2.0699
620 -0.9785 80 0.1821
44
0 0.8922 260 -0.9833 -0.8875
630 -0.6616 90 0.6208
45
0 1.1899 270 -0.6927 0.4563
640 -0.1968 100 0.9341
46

0 1.3887 280 -0.2882 1.8378
650 0.3124 110 1.1071
47
0 1.4578 290 0.1950 3.0722
660 0.8344 120 1.1302
48
0 1.4090 300 0.6525 4.0261
670 1.2544
13
0 1.0477
49
0 1.2666 310 0.9937 4.5625
680 1.4809
14
0 0.8792 500 1.0178 320 1.1334 4.5113
690 1.4574 150 0.6713 510 0.7826 330 1.0327 3.9439
700 1.1603 160 0.4534 520 0.5228 340 0.7229 2.8594
710 0.6420 170 0.2275
53
0 0.2601 350 0.2995 1.4292
720 0.0000 180 0.0000
54
0 0.0000 360 0.0000 0.0000
Tính giá trị của
tb
T∑
bằng công thức:
30* 30* *
30*85*0,64
570,46

* * * * * * 3,1415*5490*0,00636173*0,97
i m
tb
pt d pt d
N Ne
T
n S n S
η
π ϕ π ϕ
= = = =
∑

tb
T∑
(bđ)
=570,46*0,057=32,53(MN/m
2
.mm)

2.2.6.Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu :
- Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên
chốt khuỷu ở 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 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 ở trục.
- Khi vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu có thể chưa cần xét đến lực quán tính
chuyển động quay của khối lượng thanh truyền m
2
quy về tâm chốt khuỷu vì phương
và trị số của lực quán tính này không đổi. sau khi vẽ xong ta xét.

- Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ
'0
trục 0’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
- Chọn tỉ lệ xích :µ
T
= µ
N
= µ
Z
= 0,029 (MN/m
2
.mm)
- Đặt giá trị của các cặp (T.Z) theo các góc α tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z. Ứng
với mỗi cặp giá trị (T.Z) ta có một điểm. đánh dấu các điểm từ
72,2,1,0 →
ứng với các
góc α từ
oo
7200 →
nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tải tác dung
lên chốt khuỷu.
- Dịch chuyển gốc toạ độ. Trên trục 0’Z (theo chiều dương) ta lấy điểm 0 với
o
R
P='00
(lực quán tính ly tâm).
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:16
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

+ Lực quán tính ly tâm :
2
2
. .
Ro
Pt
m R
P
S
ω
=
.

2
m
: khối lượng thanh truyền quy dẫn về đầu to;
2
0,7. 0,7( )
tt
m m kg= =
⇒
2
3 2
2
. . 0,7*42.10 *574,9115
1,5274
0,006261725
Ro
Pt
m R

P
S
ω
−
= = =

)(
2
m
MN
Với tỷ lệ xích
Z
µ
ta dời gốc toạ độ 0’ xuống 0 một đoạn 0’0.

1,5274
0'0 52,67( )
0,029
Ro
z
P
mm
µ
= = =
.
+ Đặt lực
0R
P
về phía dưới tâm 0’. ta có tâm 0 đây là tâm chốt khuỷu.
- Từ tâm O vẽ vòng tròn tượng trưng chốt khuỷu.

+ Xác định . giá trị, phương chiều và điểm đặt lực.
Giá trị của lực là độ dài véctơ tính từ gốc 0 đến vị trí bất kì mà ta cần.
Chiều của lực hướng từ tâm 0 ra ngoài.
Điểm đặt của lực là giao của phương kéo dài về phía 0 của véctơ lực và đường
tròn tượng trưng cho chốt khuỷu.
αα
ααα
0'0'00 =+=++= ZTPQ
Ro
.
αα
ttRo
PPQ +=
.
α : là điểm bất kỳ trên đồ thị.
Q
α
: là hợp lực của các lực tác dụng lên chốt khuỷu.
α
T Z
0 0.0000 -3.0244
10 -0.6436 -2.8824
20 -1.1634 -2.4834
30 -1.4683 -1.9156
40 -1.4887 -1.2660
50 -1.2675 -0.6885
60 -0.8516 -0.2602
70 -0.3371 -0.0346
80 0.1821 -0.0154
90 0.6208 -0.1671

100 0.9341 -0.4323
110 1.1071 -0.7507
120 1.1302 -1.0544
130 1.0477 -1.3166
140 0.8792 -1.4998
150 0.6713 -1.6181
160 0.4534 -1.7043
170 0.2275 -1.7489
180 0.0000 -1.7582
190 -0.2265 -1.7411
200 -0.4519 -1.6988
210 -0.6728 -1.6219
220 -0.8810 -1.5029
230 -1.0527 -1.3228
240 -1.1428 -1.0661
250 -1.1304 -0.7665
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:17
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
260 -0.9833 -0.4551
270 -0.6927 -0.1865
280 -0.2882 -0.0244
290 0.1950 -0.0200
300 0.6525 -0.1993
310 0.9937 -0.5398
320 1.1334 -0.9639
330 1.0327 -1.3473
340 0.7229 -1.5432
350 0.2995 -1.3414

360 0.0000 -0.0836
370 0.4200 1.8811
380 0.5402 1.1532
390 0.2998 0.3911
400 0.0855 0.0727
410 0.0602 0.0327
420 0.2329 0.0711
430 0.5398 0.0554
440 0.8922 -0.0755
450 1.1899 -0.3204
460 1.3887 -0.6427
470 1.4578 -0.9885
480 1.4090 -1.3145
490 1.2666 -1.5917
500 1.0178 -1.7362
510 0.7826 -1.8865
520 0.5228 -1.9651
530 0.2601 -1.9997
540 0.0000 -1.9726
550 -0.2577 -1.9810
560 -0.4787 -1.7992
570 -0.6945 -1.6741
580 -0.9075 -1.5481
590 -1.0811 -1.3585
600 -1.1690 -1.0906
610 -1.1422 -0.7745
620 -0.9785 -0.4529
630 -0.6616 -0.1781
640 -0.1968 -0.0167
650 0.3124 -0.0321

660 0.8344 -0.2549
670 1.2544 -0.6814
680 1.4809 -1.2594
690 1.4574 -1.9014
700 1.1603 -2.4767
710 0.6420 -2.8751
720 0.0000 -3.0174
2.2.7.Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q - α :
- Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q -
α
rồi tính phụ tải
trung bình
tb
Q
.
- Vẽ hệ trục Q -
α
. Chọn tỉ lệ xích µ
Q
= 0,029 (MN/m
2
.mm).
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:18
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

)/(2 mm
o
=

α
µ
.
- Trên các điểm chia của trục 0 -
α
. ta lần lượt đặt các véctơ
tt
P
tương ứng với các
góc α từ
oooo
720, ,20,10,0
. Với
ZTP
tt
+=
và trị số của
tt
P
được lấy ở đồ thị véctơ
phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Nối các đầu nút véctơ lại ta sẽ có đường cong
biểu diển đồ thị khai triển
)(
α
fQ =
.
- Bảng 1.3. Bảng tính xây dựng đồ thị Q-α

α
0

Z (thực) T (thực) P
R0
Z-P
R0
Q
0 -3.0244 0.0000 1.5275 -4.5519 4.5519
10 -2.8824 -0.6436 1.5275 -4.4099 4.4566
20 -2.4834 -1.1634 1.5275 -4.0109 4.1762
30 -1.9156 -1.4683 1.5275 -3.4431 3.7431
40 -1.2660 -1.4887 1.5275 -2.7935 3.1654
50 -0.6885 -1.2675 1.5275 -2.2160 2.5529
60 -0.2602 -0.8516 1.5275 -1.7876 1.9801
70 -0.0346 -0.3371 1.5275 -1.5621 1.5980
80 -0.0154 0.1821 1.5275 -1.5429 1.5536
90 -0.1671 0.6208 1.5275 -1.6946 1.8047
100 -0.4323 0.9341 1.5275 -1.9598 2.1711
110 -0.7507 1.1071 1.5275 -2.2782 2.5329
120 -1.0544 1.1302 1.5275 -2.5818 2.8184
13
0 -1.3166 1.0477 1.5275 -2.8441 3.0309
14
0 -1.4998 0.8792 1.5275 -3.0273 3.1523
150 -1.6181 0.6713 1.5275 -3.1456 3.2164
160 -1.7043 0.4534 1.5275 -3.2318 3.2634
170 -1.7489 0.2275 1.5275 -3.2764 3.2843
180 -1.7582 0.0000 1.5275 -3.2856 3.2856
190 -1.7411 -0.2265 1.5275 -3.2686 3.2764
200 -1.6988 -0.4519 1.5275 -3.2262 3.2577
210 -1.6219 -0.6728 1.5275 -3.1494 3.2205
220 -1.5029 -0.8810 1.5275 -3.0304 3.1559

230 -1.3228 -1.0527 1.5275 -2.8503 3.0385
240 -1.0661 -1.1428 1.5275 -2.5936 2.8342
250 -0.7665 -1.1304 1.5275 -2.2940 2.5574
260 -0.4551 -0.9833 1.5275 -1.9826 2.2130
270 -0.1865 -0.6927 1.5275 -1.7140 1.8487
280 -0.0244 -0.2882 1.5275 -1.5519 1.5784
290 -0.0200 0.1950 1.5275 -1.5475 1.5597
30
0 -0.1993 0.6525 1.5275 -1.7268 1.8460
31
0 -0.5398 0.9937 1.5275 -2.0673 2.2937
320 -0.9639 1.1334 1.5275 -2.4914 2.7371
33
0 -1.3473 1.0327 1.5275 -2.8748 3.0546
34
0 -1.5432 0.7229 1.5275 -3.0706 3.1546
35
0 -1.3414 0.2995 1.5275 -2.8688 2.8844
36
0 -0.0836 0.0000 1.5275 -1.6111 1.6111
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:19
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
37
0 1.8811 0.4200 1.5275 0.3536 0.5491
38
0 1.1532 0.5402 1.5275 -0.3743 0.6572
39
0 0.3911 0.2998 1.5275 -1.1364 1.1752

40
0 0.0727 0.0855 1.5275 -1.4548 1.4573
41
0 0.0327 0.0602 1.5275 -1.4948 1.4960
420 0.0711 0.2329 1.5275 -1.4563 1.4748
43
0 0.0554 0.5398 1.5275 -1.4721 1.5679
44
0 -0.0755 0.8922 1.5275 -1.6030 1.8346
45
0 -0.3204 1.1899 1.5275 -1.8479 2.1978
46
0 -0.6427 1.3887 1.5275 -2.1702 2.5765
47
0 -0.9885 1.4578 1.5275 -2.5160 2.9078
48
0 -1.3145 1.4090 1.5275 -2.8420 3.1721
49
0 -1.5917 1.2666 1.5275 -3.1192 3.3666
500 -1.7362 1.0178 1.5275 -3.2637 3.4187
510 -1.8865 0.7826 1.5275 -3.4140 3.5025
520 -1.9651 0.5228 1.5275 -3.4926 3.5315
53
0 -1.9997 0.2601 1.5275 -3.5271 3.5367
54
0 -1.9726 0.0000 1.5275 -3.5001 3.5001
550 -1.9810 -0.2577 1.5275 -3.5085 3.5179
560 -1.7992 -0.4787 1.5275 -3.3267 3.3609
570 -1.6741 -0.6945 1.5275 -3.2015 3.2760
580 -1.5481 -0.9075 1.5275 -3.0756 3.2067

590 -1.3585 -1.0811 1.5275 -2.8860 3.0818
600 -1.0906 -1.1690 1.5275 -2.6181 2.8672
610 -0.7745 -1.1422 1.5275 -2.3020 2.5698
620 -0.4529 -0.9785 1.5275 -1.9803 2.2089
63
0 -0.1781 -0.6616 1.5275 -1.7056 1.8294
64
0 -0.0167 -0.1968 1.5275 -1.5441 1.5566
650 -0.0321 0.3124 1.5275 -1.5595 1.5905
660 -0.2549 0.8344 1.5275 -1.7824 1.9681
670 -0.6814 1.2544 1.5275 -2.2089 2.5402
680 -1.2594 1.4809 1.5275 -2.7869 3.1559
690 -1.9014 1.4574 1.5275 -3.4289 3.7257
700 -2.4767 1.1603 1.5275 -4.0042 4.1689
710 -2.8751 0.6420 1.5275 -4.4026 4.4492
720 -3.0174 0.0000 1.5275 -4.5449 4.5449
-
- Để tính
minmax
,QQ
và
tb
Q
. Xác định trị số đơn vị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu
(hoặc ổ trục) theo các công thức sau :
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:20
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Phụ tải cực đại

max
max
2
.
.
Pt
c c
Q
MN
K S
d l m
 
=
 ÷
 
.
Phụ tải bé nhất
min
min
2
.
.
Pt
c c
Q MN
K S
d l m
 
=
 ÷

 
.
Phụ tải trung bình






=
2
.
.
m
MN
F
ld
Q
K
P
cc
tb
tb
.
Trong đó :
minmax
,QQ
và
tb
Q

là phụ tải cực đại, cực tiểu và trung bình được xác định
trên đồ thị Q -
α
. đơn vị là
2
/ mMN
.
Q
max
= 4,549
)(
2
m
MN
.
Q
min
= 0.5491
)(
2
m
MN
.
Tải trọng trung bình tác dụng lên chốt khuỷu:
Q
tb
= 2,7123
)(
2
m

MN
.
- Hệ số va đập biểu thị mức độ va đập của phụ tải:
max max
4,549
1,678
2,7123
tb tb
K Q
K Q
χ
= = = =
; hệ số
4<
χ
thoả mãn.
2.2.8.Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền:
Dựa trên nguyên lý lực và phản lực tác dụng tại một điểm bất kỳ trên chốt khuỷu và
đầu to thanh truyền và xét đến sự chuyển động tương đối giữa chúng. ta có thể xây
dựng được đồ thị phụ tải tác dụng lên trục khuỷu. Sau khi vẽ được đồ thị phụ tải tác
dụng lên chốt khuỷu ta căn cứ vào đó để vẽ đồ thị phụ tải của ổ trượt ở đầu to thanh
truyền.
Cách vẽ như sau :
- Chiều của lực tác dụng lên chốt khuỷu. ngược chiều với lực tác dụng lên đầu to
thanh truyền nhưng trị số của chúng bằng nhau.
Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là
O.
Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh
truyền với vòng tâm O là điểm 0
0

.
Từ điểm 0
0
, ghi trên vòng tròn các điểm 1, 2, 3, , 72 theo chiều quay trục khuỷu
và tương ứng với các góc α
10
0
+ β
10
0
, α
20
0
+ β
20
0
, α
30
0
+ β
30
0
, , α
720
0
+ β
720
0
.
Đem tờ giấy bóng này 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 0, 1, 2, 3, , 72 trùng với trục (+Z) của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu.
Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véctơ Q
0
, Q
1
, Q
2
, , Q
72
của đồ thị
phụ tải chốt khuỷu hiện trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0, 1, 2, 3, , 72.
Nối lần lượt các điểm vừa đánh dấu trên tờ giấy bóng theo đúng thứ tự ta được đồ thị
phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.
- Xác định giá trị . phương chiều. và điểm đặt lực :
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:21
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
+ Giá trị là độ dài của véctơ tính từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào ta cần xác định trên
đồ thị.
+ Chiều của lực từ tâm O đi ra.
+ Điểm đặt là giao điểm của véctơ và vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh
truyền.
αđộ β độ α+β αđộ β độ α+β
0 0.0000 0.0000 370 2.5877 372.5877
10 2.5877 12.5877 380 5.1018 385.1018
20 5.1018 25.1018 390 7.4696 397.4696
30 7.4696 37.4696 400 9.6207 409.6207
40 9.6207 49.6207 410 11.4885 421.4885

50 11.4885 61.4885 420 13.0127 433.0127
60 13.0127 73.0127 430 14.1417 444.1417
70 14.1417 84.1417 440 14.8358 454.8358
80 14.8358 94.8358 450 15.0701 465.0701
90 15.0701 105.0701 460 14.8358 474.8358
100 14.8358
114.835
8 470 14.1417 484.1417
110 14.1417
124.141
7 480 13.0127 493.0127
120 13.0127
133.012
7 490 11.4885 501.4885
130 11.4885
141.488
5 500 9.6207 509.6207
140 9.6207 149.6207 510 7.4696 517.4696
150 7.4696
157.469
6 520 5.1018 525.1018
160 5.1018 165.1018 530 2.5877 532.5877
170 2.5877 172.5877 540 0.0000 540.0000
180 0.0000 180.0000 550 -2.5877 547.4123
190 -2.5877
187.412
3 560 -5.1018 554.8982
200 -5.1018 194.8982 570 -7.4696 562.5304
210 -7.4696 202.5304 580 -9.6207 570.3793
220 -9.6207

210.379
3 590 -11.4885 578.5115
230 -11.4885 218.5115 600 -13.0127 586.9873
240 -13.0127 226.9873 610 -14.1417 595.8583
250 -14.1417
235.858
3 620 -14.8358 605.1642
260 -14.8358 245.1642 630 -15.0701 614.9299
270 -15.0701 254.9299 640 -14.8358 625.1642
280 -14.8358 265.1642 650 -14.1417 635.8583
290 -14.1417 275.8583 660 -13.0127 646.9873
300 -13.0127 286.9873 670 -11.4885 658.5115
310 -11.4885 298.5115 680 -9.6207 670.3793
320 -9.6207
310.379
3 690 -7.4696 682.5304
330 -7.4696
322.530
4 700 -5.1018 694.8982
340 -5.1018
334.898
2 710 -2.5877 707.4123
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:22
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
350 -2.5877
347.412
3 720 0.0000 720.0000
360 0.0000

360.000
0
2.2.9.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu :
Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu ( hoặc cổ trục khuỷu ) thể hiện trạng thái chịu tải
của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết
của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc
đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn
nhất. Aïp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng.
Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây :
+ Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất N
e
và tốc độ n
định mức.
+ Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 120
0
.
+ Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải.
+ Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép
+ Các bước tiến hành vẽ như sau :
- Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tròn bất kỳ và chia thành 24
phần bằng nhau tức là chia theo 15
o
. theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. bắt đầu tại
điểm 0 tai giao điểm của vòng tròn với trục OZ (theo chiều dương) tiếp tục đánh số
thứ tự 0.1.2 23.
- Từ các điểm chia vòng tròn này. ta kẻ các tia qua tâm O và kéo dài, các tia này sẽ
cắt đồ thị phụ tải phụ tải tai nhiều điểm, có bao nhiêu điểm cắt đồ thị thì sẽ có bấy
nhiêu lực tác dụng tại vị trí đó. Do đó ta có :

23

'
1
'
0
''

iiii
QQQQ +++=∑
Lập bảng ghi kết quả
i
Q
'
∑
vào bảng.
- Tính
i
Q∑
theo các dòng:

231
'
0
'
QQQQQ
i
∑++∑+∑=∑=∑
.
- Chọn tỉ lệ xích :
2
2.966( / . )MN m mm

µ
=
- Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho chốt khuỷu. vẽ các tia ứng với số lần chia. lần
lượt đặt các giá trị
.2310
, ,, QQQ ∑∑∑
lên các tía tương ứng theo chiều từ ngoài vào tâm
vòng tròn. Nối các đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu.
- Các hợp lực
.2310
, ,, QQQ ∑∑∑
được tính theo bảng sau :
Điểm
ΣQi
ΣQ0 838 838 838 838 838
838 838 838 838
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:23
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
ΣQ1 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4 537,4
ΣQ2 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ3 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ4 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ5 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ6 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ7 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ8 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ9 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ10 0 0 0 0 0 0 0 0 0

ΣQ11 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ12 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ13 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ14 0 0 0 0 0 0 0 0 0
ΣQ15 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5
ΣQ16 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5
ΣQ17 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2
ΣQ18 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7
ΣQ19 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8 25,8
ΣQ20 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7 28,7
ΣQ21 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8 33,8
ΣQ22 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5 207,5
ΣQ23 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6 654,6
ΣQ 2300 2271,3 2237,5 2030 1375,4 537,4 0 0 0 0 0 32,5 60 85,2 110 135,8 164,5 198,2405,8 1060,4 1865,9 2375,8 2350,5 2325,8
ΣQ
th
ực
[m
m]
66,
7
65,
9
64,9 58,
9
39,
9
15,6 0 0 0 0 0 0,9 1
,
7

2
,
5
3,
2
3,
9
4,
8
5
,
7
1
1
,
8
30,
8
54,
1
68,
9
68,2 67,4
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B
Trang:24
Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Đồ thị mài mòn chốt khuỷu
Sv thực hiện : Hoàng Thắng
Lớp : 06C4B

Trang:25