tính toán động học và động lực học cho động cơ 4g54 mitsubishi pajero

Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
Lời nói đầu
Động cơ đốt trong là loại máy móc phức tạp ,làm việc trong những điều kiện nặng
nhọc , chịu nhiệt độ cao, mài mòn lớn và chịu áp lực khí cháy rất lớn .Vì vậy việc
nghiên cứu động cơ là rất cần thiết nhằm mục đích đảm bảo cho động cơ có đủ độ bền
trớc các tác nhân trên.Mỗi loại động cơ có một đặc điểm riêng nhng chúng đều tuân
theo những quy luật chung đó là động học và động lực học của động cơ đốt trong.
Bài tập này nghiên cứu hành trình ,vận tốc ,gia tốc của piston .Từ đó nghiên cứu lực
tác dụng lên các bộ phận của động cơ ,tìm ra quy luật mài mòn của chúng nhằm mục
đích làm hoàn chỉnh kết cấu cho động cơ .
Do trình độ và thời gian có hạn nên chắc chắn không tránh khỏi có những sai sót.
Vì vậy em kính mong các thầy cô góp ý cho em để em kịp thời sửa chữa, rút kinh
nghiệm để bài thiết kế đợc hoàn thiện hơn.
Sinh viên thực hiện :
Phạm Diệu Bang
Tính toán động học và động lực học cho động cơ
4G54 Mitsubishi pajero

Các thông số :
- Đờng kính xi lanh : D = 91,1 (mm)
- Hành trình piston : S = 98 (mm)
- Số xi lanh : i = 4
- Tỉ số nén : = 8,2
- Công suất cực đại : Ne = 125 (ml)
- Khối lợng nhóm piston : M
pt
=0,68 (Kg)

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
1
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2

- Khối lợng nhóm thanh truyền : M
tt
= 0,79 (Kg)
- Số vòng quay : n
e
= 5000 (vg/ph)
- Góc đánh lửa sớm :
s
= 7
0

- Góc mở sớm xupáp nạp :
1
= 25
0

- Góc đóng muộn xupáp nạp :
2
= 59
0

- Góc mở sớm xupáp thải :
3
= 64
0
- Góc đóng muộn xupáp thải :
4
= 20
0
I. cơ sở tính toán

Để tính toán động học và động lực học cho động cơ ,ta dựa vào các thông số :
1. Lực khí thể :
Do kết quả tính nhiệt động cơ ta xác định đợc các thông số của lực khí thể :
- áp suất cuối hành trình nạp : P
a
= 0,088 (Mpa)
- áp suất khí sót : P
r
= 0,12 (Mpa)
- áp suất cuối hành trình nén : P
c
= 1,57 (Mpa)
- áp suất cuối hành trình cháy : P
z
= 6,06 (Mpa)
- áp suất cuối hành trình dãn nở : P
b
= 0,35 (Mpa)
2. Bán kính quay của trục khuỷu :
+ R =
2
S
=
98
2
= 47 mm
3. Chiều dài thanh truyền :
+ L =

R

; : tham số kết cấu , chọn = 1/4
L =
47.4
1
= 188 mm

4. Vận tốc góc trục khuỷu :
= .n
e
/30
n
e
: số vòng quay trục khuỷu ứng với công suất cực đại
= 3,14.6000/30 = 628 (rad/s).
5. Khối lợng nhóm piston :
Bao gồm :
- Khối lợng piston.
- Khối lợng chốt piston.
- Khối lợng sécmăng.
- Khối lợng vòng hãm chốt piston.
Tổng khối lợng nhóm piston , tra bảng ta đợc : m
np
= 0,60 (kg).
6. Khối lợng nhóm thanh truyền :
Bao gồm :
- Khối lợng thanh truyền.
- Khối lợng bạc lót.

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
2

Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
- Khối lợng bu lông thanh truyền.
Tổng khối lợng nhóm thanh truyền , tra bảng : m
tt
= 0,78 (kg)
7. Khối lợng nhóm tham gia chuyển động tịnh tiến :
Bao gồm :
- khối lợng đầu nhỏ thanh truyền
- khối lợng nhóm piston
Tra bảng ta đợc khối lợng đầu nhỏ thanh truyền : m
n
= 0,234 (kg)
Tổng khối lợng nhóm tham gia chuyển động tịnh tiến là :
M
1
= m
np
+ m
1
= 0,60 + 0,234 = 0,834 (kg)
Tổng khối lợng nhóm tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị đỉnh piston là:
m = M
1
/F
p
; F
p
: diện tích đỉnh piston
F
p

= D
2
/4 = 3,14.7,8
2
/4 = 47,7594 cm
2
m = 0,834/47,7594 = 0,01746 (kg/ cm
2
)
8. Khối lợng tham gia chuyển động quay :
Bao gồm khối lợng đầu to thanh truyền và các bu lông , tra bảng ta đợc:
M
2
= 0,546 (kg)
Khối lợng tham gia chuyển động quay tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston:
m
2
= M
2
/F
p
= 0,546 /47,7594 = 0,011432 (kg/ cm
2
).
II. động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
1. Hành trình piston
Hành trình piston đợc tính theo công thức :
x = R [ (1-cos)+
4

(1-cos2)]
Trong đó : x - hành trình piston (mm)
R -bán kính trục khuỷu (mm)
- góc quay của trục khuỷu (Độ)
- tham số kết cấu

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
3
ThiÕt kÕ m«n häc: §éng C¬ §èt Trong_F2
Ta cã b¶ng kÕt qu¶ :
ϕ
1−cosϕ x1 1−cos2ϕ x2 x
0 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
10 0.0152 0.6214 0.0603 0.1542 0.7755
20 0.0603 2.4666 0.2340 0.5980 3.0646
30 0.1340 5.4796 0.5000 1.2781 6.7577
40 0.2340 9.5688 0.8264 2.1124 11.6811
50 0.3572 14.6100 1.1736 3.0001 17.6101
60 0.5000 20.4500 1.5000 3.8344 24.2844
70 0.6580 26.9114 1.7660 4.5145 31.4258
80 0.8264 33.7978 1.9397 4.9583 38.7561
90 1.0000 40.9000 2.0000 5.1125 46.0125
100 1.1736 48.0022 1.9397 4.9583 52.9605
110 1.3420 54.8886 1.7660 4.5145 59.4031
120 1.5000 61.3500 1.5000 3.8344 65.1844
130 1.6428 67.1900 1.1736 3.0001 70.1902
140 1.7660 72.2312 0.8264 2.1124 74.3436
150 1.8660 76.3204 0.5000 1.2781 77.5986
160 1.9397 79.3334 0.2340 0.5980 79.9315
170 1.9848 81.1786 0.0603 0.1542 81.3328

180 2.0000 81.8000 0.0000 0.0000 81.8000
190 1.9848 81.1786 0.0603 0.1542 81.3328
200 1.9397 79.3334 0.2340 0.5980 79.9315
210 1.8660 76.3204 0.5000 1.2781 77.5986
220 1.7660 72.2312 0.8264 2.1124 74.3436
230 1.6428 67.1900 1.1736 3.0001 70.1902
240 1.5000 61.3500 1.5000 3.8344 65.1844
250 1.3420 54.8886 1.7660 4.5145 59.4031
260 1.1736 48.0022 1.9397 4.9583 52.9605
270 1.0000 40.9000 2.0000 5.1125 46.0125
280 0.8264 33.7978 1.9397 4.9583 38.7561
290 0.6580 26.9114 1.7660 4.5145 31.4258
300 0.5000 20.4500 1.5000 3.8344 24.2844
310 0.3572 14.6100 1.1736 3.0001 17.6101

Ph¹m DiÖu Bang T§HTK C¬ KhÝ_K45
4
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
320 0.2340 9.5688 0.8264 2.1124 11.6811
330 0.1340 5.4796 0.5000 1.2781 6.7577
340 0.0603 2.4666 0.2340 0.5980 3.0646
350 0.0152 0.6214 0.0603 0.1542 0.7755
360 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Trong đó : - x
1
: Chuyển vị cấp 1 (mm) , x
1
= R(1-cos).
- x
2

: Chuyển vị cấp 2 (mm) , x
2
= R
4

(1-cos2).
Từ bảng kết quả ta có đồ thị chuyển vị piston :
2. Vận tốc piston
Ta có :
v = R [sin+
2

(sin2)]
Trong đó : v - vận tốc piston (m/s)
R - bán kính trục khuỷu (m)
- vận tốc góc trục khuỷu (rad/s)
- góc quay của trục khuỷu ( Độ )
- tham số kết cấu
Ta có bảng kết quả :

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
5
ThiÕt kÕ m«n häc: §éng C¬ §èt Trong_F2
ϕ
sinϕ v1 sin2ϕ v2 v
0 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
10
0.1736 4.4602 0.3420 1.0981 5.5583
20
0.3420 8.7849 0.6428 2.0638 10.8486

30
0.5000 12.8426 0.8660 2.7805 15.6231
40
0.6428 16.5101 0.9848 3.1619 19.6720
50
0.7660 19.6760 0.9848 3.1619 22.8379
60
0.8660 22.2440 0.8660 2.7805 25.0245
70
0.9397 24.1362 0.6428 2.0638 26.2000
80
0.9848 25.2950 0.3420 1.0981 26.3931
90
1.0000 25.6852 0.0000 0.0000 25.6852
100
0.9848 25.2950 -0.3420 -1.0981 24.1969
110
0.9397 24.1362 -0.6428 -2.0638 22.0724
120
0.8660 22.2440 -0.8660 -2.7805 19.4635
130
0.7660 19.6760 -0.9848 -3.1619 16.5141
140
0.6428 16.5101 -0.9848 -3.1619 13.3483
150
0.5000 12.8426 -0.8660 -2.7805 10.0621
160
0.3420 8.7849 -0.6428 -2.0638 6.7211
170
0.1736 4.4602 -0.3420 -1.0981 3.3621

180
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
190
-0.1736 -4.4602 0.3420 1.0981 -3.3621
200
-0.3420 -8.7849 0.6428 2.0638 -6.7211
210
-0.5000 -12.8426 0.8660 2.7805 -10.0621
220
-0.6428 -16.5101 0.9848 3.1619 -13.3483
230
-0.7660 -19.6760 0.9848 3.1619 -16.5141
240
-0.8660 -22.2440 0.8660 2.7805 -19.4635
250
-0.9397 -24.1362 0.6428 2.0638 -22.0724
260
-0.9848 -25.2950 0.3420 1.0981 -24.1969
270
-1.0000 -25.6852 0.0000 0.0000 -25.6852
280
-0.9848 -25.2950 -0.3420 -1.0981 -26.3931
290
-0.9397 -24.1362 -0.6428 -2.0638 -26.2000
300
-0.8660 -22.2440 -0.8660 -2.7805 -25.0245
310
-0.7660 -19.6760 -0.9848 -3.1619 -22.8379
320
-0.6428 -16.5101 -0.9848 -3.1619 -19.6720

330
-0.5000 -12.8426 -0.8660 -2.7805 -15.6231
340
-0.3420 -8.7849 -0.6428 -2.0638 -10.8486
350
-0.1736 -4.4602 -0.3420 -1.0981 -5.5583

Ph¹m DiÖu Bang T§HTK C¬ KhÝ_K45
6
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
360
0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000
Trong đó : - v
1
: Vận tốc cấp 1 ; v
1
= Rsin (m/s)
- v
2
: Vận tốc cấp 2 ; v
2
= R
2

(sin2) (m/s)
Từ bảng kết quả ta có đồ thị vận tốc piston :
3. Gia tốc piston
Ta có :
j = R
2

(cos + cos2)
Trong đó :
J - gia tốc piston (m/s
2
)
R - bán kính trục khuỷu (m)
- vận tốc góc trục khuỷu (rad/s)
- góc quay của trục khuỷu ( Độ )
- tham số kết cấu
Ta có bảng kết quả :

cos
j1
cos2
j2 j
0 1.0000 16130.3056 1.0000 4032.5764 20162.8820
10 0.9848 15885.2500 0.9397 3789.3823 19674.6323

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
7
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
20 0.9397 15157.5291 0.7660 3089.1327 18246.6619
30 0.8660 13969.2544 0.5000 2016.2882 15985.5426
40 0.7660 12356.5310 0.1736 700.2495 13056.7805
50 0.6428 10368.3606 -0.1736 -700.2495 9668.1110
60 0.5000 8065.1528 -0.5000 -2016.2882 6048.8646
70 0.3420 5516.8894 -0.7660 -3089.1327 2427.7567
80 0.1736 2800.9982 -0.9397 -3789.3823 -988.3841
90 0.0000 0.0000 -1.0000 -4032.5764 -4032.5764
100 -0.1736 -2800.9982 -0.9397 -3789.3823 -6590.3805

110 -0.3420 -5516.8894 -0.7660 -3089.1327 -8606.0222
120 -0.5000 -8065.1528 -0.5000 -2016.2882 -10081.4410
130 -0.6428 -10368.3606 -0.1736 -700.2495 -11068.6101
140 -0.7660 -12356.5310 0.1736 700.2495 -11656.2814
150 -0.8660 -13969.2544 0.5000 2016.2882 -11952.9662
160 -0.9397 -15157.5291 0.7660 3089.1327 -12068.3964
170 -0.9848 -15885.2500 0.9397 3789.3823 -12095.8677
180 -1.0000 -16130.3056 1.0000 4032.5764 -12097.7292
190 -0.9848 -15885.2500 0.9397 3789.3823 -12095.8677
200 -0.9397 -15157.5291 0.7660 3089.1327 -12068.3964
210 -0.8660 -13969.2544 0.5000 2016.2882 -11952.9662
220 -0.7660 -12356.5310 0.1736 700.2495 -11656.2814
230 -0.6428 -10368.3606 -0.1736 -700.2495 -11068.6101
240 -0.5000 -8065.1528 -0.5000 -2016.2882 -10081.4410
250 -0.3420 -5516.8894 -0.7660 -3089.1327 -8606.0222
260 -0.1736 -2800.9982 -0.9397 -3789.3823 -6590.3805
270 0.0000 0.0000 -1.0000 -4032.5764 -4032.5764
280 0.1736 2800.9982 -0.9397 -3789.3823 -988.3841
290 0.3420 5516.8894 -0.7660 -3089.1327 2427.7567
300 0.5000 8065.1528 -0.5000 -2016.2882 6048.8646
310 0.6428 10368.3606 -0.1736 -700.2495 9668.1110
320 0.7660 12356.5310 0.1736 700.2495 13056.7805
330 0.8660 13969.2544 0.5000 2016.2882 15985.5426
340 0.9397 15157.5291 0.7660 3089.1327 18246.6619
350 0.9848 15885.2500 0.9397 3789.3823 19674.6323
360 1.0000 16130.3056 1.0000 4032.5764 20162.8820
Trong đó : - j
1
: Gia tốc cấp 1 ; j
1

= R
2
cos (m/s
2
)
- j
2
: Gia tốc cấp 2 ; j
2
= R
2

cos2 (m/s
2
)
Từ kết quả tính toán ta có đồ thị gia tốc piston:

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
8
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
III. động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
1. Lực quán tính chuuyển động tịnh tiến p
j
Ta có :
Pj = -m.R.
2
.(cos + cos2) (KG/cm
2
)
Trong đó : m - khối lợng chuyển động tịnh tiến

Chuyển đổi đơn vị :
Pj = -mj
(kg/cm
2
).(m/s
2
) = N/cm
2
= 0,1.KG/cm
2
Ta có bảng kết quả :

cos Pj1 cos2 Pj2 Pj
0 1.0000 -28.16 1.0000 -7.04 -35.20
10 0.9848 -27.74 0.9397 -6.62 -34.35
20 0.9397 -26.47 0.7660 -5.39 -31.86
30 0.8660 -24.39 0.5000 -3.52 -27.91
40 0.7660 -21.57 0.1736 -1.22 -22.80
50 0.6428 -18.10 -0.1736 1.22 -16.88
60 0.5000 -14.08 -0.5000 3.52 -10.56
70 0.3420 -9.63 -0.7660 5.39 -4.24
80 0.1736 -4.89 -0.9397 6.62 1.73
90 0.0000 0.00 -1.0000 7.04 7.04
100 -0.1736 4.89 -0.9397 6.62 11.51

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
9
ThiÕt kÕ m«n häc: §éng C¬ §èt Trong_F2
110 -0.3420 9.63 -0.7660 5.39 15.03
120 -0.5000 14.08 -0.5000 3.52 17.60

130 -0.6428 18.10 -0.1736 1.22 19.33
140 -0.7660 21.57 0.1736 -1.22 20.35
150 -0.8660 24.39 0.5000 -3.52 20.87
160 -0.9397 26.47 0.7660 -5.39 21.07
170 -0.9848 27.74 0.9397 -6.62 21.12
180 -1.0000 28.16 1.0000 -7.04 21.12
190 -0.9848 27.74 0.9397 -6.62 21.12
200 -0.9397 26.47 0.7660 -5.39 21.07
210 -0.8660 24.39 0.5000 -3.52 20.87
220 -0.7660 21.57 0.1736 -1.22 20.35
230 -0.6428 18.10 -0.1736 1.22 19.33
240 -0.5000 14.08 -0.5000 3.52 17.60
250 -0.3420 9.63 -0.7660 5.39 15.03
260 -0.1736 4.89 -0.9397 6.62 11.51
270 0.0000 0.00 -1.0000 7.04 7.04
280 0.1736 -4.89 -0.9397 6.62 1.73
290 0.3420 -9.63 -0.7660 5.39 -4.24
300 0.5000 -14.08 -0.5000 3.52 -10.56
310 0.6428 -18.10 -0.1736 1.22 -16.88
320 0.7660 -21.57 0.1736 -1.22 -22.80
330 0.8660 -24.39 0.5000 -3.52 -27.91
340 0.9397 -26.47 0.7660 -5.39 -31.86
350 0.9848 -27.74 0.9397 -6.62 -34.35
360 1.0000 -28.16 1.0000 -7.04 -35.20
370 0.9848 -27.74 0.9397 -6.62 -34.35
380 0.9397 -26.47 0.7660 -5.39 -31.86
390 0.8660 -24.39 0.5000 -3.52 -27.91
400 0.7660 -21.57 0.1736 -1.22 -22.80
410 0.6428 -18.10 -0.1736 1.22 -16.88
420 0.5000 -14.08 -0.5000 3.52 -10.56

430 0.3420 -9.63 -0.7660 5.39 -4.24
440 0.1736 -4.89 -0.9397 6.62 1.73
450 0.0000 0.00 -1.0000 7.04 7.04
460 -0.1736 4.89 -0.9397 6.62 11.51
470 -0.3420 9.63 -0.7660 5.39 15.03
480 -0.5000 14.08 -0.5000 3.52 17.60
490 -0.6428 18.10 -0.1736 1.22 19.33
500 -0.7660 21.57 0.1736 -1.22 20.35
510 -0.8660 24.39 0.5000 -3.52 20.87
520 -0.9397 26.47 0.7660 -5.39 21.07
530 -0.9848 27.74 0.9397 -6.62 21.12
540 -1.0000 28.16 1.0000 -7.04 21.12
550 -0.9848 27.74 0.9397 -6.62 21.12
560 -0.9397 26.47 0.7660 -5.39 21.07
570 -0.8660 24.39 0.5000 -3.52 20.87
580 -0.7660 21.57 0.1736 -1.22 20.35

Ph¹m DiÖu Bang T§HTK C¬ KhÝ_K45
10
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
590 -0.6428 18.10 -0.1736 1.22 19.33
600 -0.5000 14.08 -0.5000 3.52 17.60
610 -0.3420 9.63 -0.7660 5.39 15.03
620 -0.1736 4.89 -0.9397 6.62 11.51
630 0.0000 0.00 -1.0000 7.04 7.04
640 0.1736 -4.89 -0.9397 6.62 1.73
650 0.3420 -9.63 -0.7660 5.39 -4.24
660 0.5000 -14.08 -0.5000 3.52 -10.56
670 0.6428 -18.10 -0.1736 1.22 -16.88
680 0.7660 -21.57 0.1736 -1.22 -22.80

690 0.8660 -24.39 0.5000 -3.52 -27.91
700 0.9397 -26.47 0.7660 -5.39 -31.86
710 0.9848 -27.74 0.9397 -6.62 -34.35
720 1.0000 -28.16 1.0000 -7.04 -35.20
Trong đó : - Pj
1
: Lực quán tính cấp 1 ; Pj
1
= -mR
2
cos (KG/cm
2
)
- Pj
2
: Lực quán tính cấp 2 ; Pj
2
= -mR
2

cos2 (KG/cm
2
)
Từ kết quả tính toán ta có đồ thị lực quán tính chuyển động tịnh tiến
2. Đồ thị lực khí thể P
KT

Từ kết quả tính nhiệt động cơ ,ta vẽ đồ thị công trên trục toạ độ P-V ,sau đó khai
triển đồ thị công P-V thành đồ thị P
KT

- ta sẽ có các giá trị của lực khí thể .
* Vẽ đồ thị công P-V:
- Ta có bảng giá trị :
Pa Pr Pc Pz Pb
0,90 1,12 20,06 70,20 3,87 KG/cm
2
-Chỉ số nén đa biến :
n
1
= 1,38 - 0,03.6000/6000 = 1,35
- Chỉ số dãn nở đa biến :
n
2
= 1,2 + 0,05.6000/6000 = 1,25
Các điểm trung gian :
- Đoạn a-c : các điểm có Px

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
11
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
Px = Pc.(lc/lx)
n
1

- Đoạn z-b : các điểm có Px
Px = Pz.(lz/lx)
n
2

Lấy lc = lz = 1 đơn vị ( trên đồ thị - trục OV)

- Ta có bảng kết quả :
lx , lx 2 3 4 5 6 7 8 9 Đơn vị
Px 7,87 4,55 3,09 2,28 1,79 1,45 1,21 1,03
KG/cm
2
Px 29,52 17,78 12,41 9,39 7,48 6,17 5,22 4,5
Hiệu chỉnh đồ thị :
+ Pz = 0,85. Pz = 0,85. 70,20 = 59,67 (KG/cm
2
)
+ Pc = 1,25. Pc = 1,25. 20,06 = 25,075 (KG/cm
2
)
3. Tổng hợp lực- Đồ thị P

-
Từ đồ thị đồ thị P
KT
- và đồ thị Pj- ta cộng hai đồ thị này đợc đồ thị P

-
Ta có bảng giá trị sau đây:

PKT Pj P
0 0.120 -35.20 -35.08
30 -0.100 -27.91 -28.01
60 -0.100 -10.56 -10.66
90 -0.100 7.04 6.94
120 -0.100 17.60 17.50
150 -0.100 20.87 20.77

180 -0.100 21.12 21.02
210 -0.050 20.87 20.82
240 0.200 17.60 17.80
270 0.800 7.04 7.84
300 2.700 -10.56 -7.86
330 8.000 -27.91 -19.91
360 24.100 -35.20 -11.10
390 32.800 -27.91 4.89
420
14.700
-10.56 4.14
450 6.600 7.04 13.64
480 4.200 17.60 21.80
510 2.800 20.87 23.67
540 1.400 21.12 22.52
570 0.200 20.87 21.07
600 0.195 17.60 17.80

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
12
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
630 0.190 7.04 7.23
660 0.185 -10.56 -10.38
690 0.180 -27.91 -27.73
720 0.175 -35.20 -35.03
Ta có đồ thị P
KT
, Pj, P

-

4. Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
Ta có lực tác dụng lên chốt khuỷu:

Q = PK2 + Ptt
Trong đó : Ptt : Lực tác dụng theo tâm thanh truyền

PK2 : Lực quán tính ly tâm do khối lợng thanh truyền quy dẫn về đầu to
PK2 = -mR
2
: có giá trị không đổi, phơng chiều theo phơng má khuỷu. Khi vẽ cha
quan tâm, dùng nó để xác định tâm đồ thị sau khi vẽ xong.
Ta có: Ptt = T + Z , trong đó : T : Lực tác dụng theo phơng tiếp tuyến
Z : Lực tác dụng theo phơng pháp tuyến
T = P

.sin(+)/cos (KG/cm
2
)
Z = P

.cos(+)/cos (KG/cm
2
)

Vậy : Q = PK2 + T + Z

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
13
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2

Ta có bảng giá trị:

T(KG/cm
2
) Z(KG/cm
2
) Điểm
0 0.00 -35.08 0
30 -17.06 -22.49 1
60 -10.41 -3.28 2
90 6.94 -1.79 3
120 13.21 -12.11 4
150 8.12 -19.30 5
180 0.00 -21.02 6
210 -8.14 -19.34 7
240 -13.44 -12.32 8
270 -7.84 -2.02 9
300 7.68 -2.42 10
330 12.13 -15.99 11
360 0.00 -13.80 12
375 10.8 28.2 13
390 18.00 24.48 14
420 4.04 1.28 15
450 13.64 -3.52 16
480 16.46 -15.09 17
510 9.25 -21.99 18
540 0.00 -22.52 19
570 -8.24 -19.57 20
600 -13.44 -12.32 21
630 -7.23 -1.87 22

660 10.14 -3.20 23
690 16.89 -22.27 24
720 0.00 -35.03 25
Sau khi tính đợc các giá trị T và Z ta tiến hành xây dựng đồ thị :
Vẽ trục toạ độ T-Z , trục tung biểu thị lực Z trục hoành biểu thị lực T . Chiều dơng
của trục T hớng sang phải , chiều dơng của trục Z hớng xuống dới .
Lần lợt xác định các trị số của T và Z ở các góc độ từ 0
0
đến 720
0
. Sau đó dùng đ-
ờng cong nối các điểm đó lại .
Ta có đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu :

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
14
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
Từ gốc toạ độ ta dịch xuống phía dới một đoạn :
PK2 = m
2
.
2
.R = 0,011432. 628
2
.0,0409. 10
-1
= 18,44 (KG/cm
2
)
Từ đồ thị T-Z ta tiến hành triển khai đồ thị Q- :

Ta có bảng giá trị :
(Độ) Q (KG/cm
2
) Điểm
0 53.6 0
30 44.8 1
60 24.2 2
90 21.2 3

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
15
ThiÕt kÕ m«n häc: §éng C¬ §èt Trong_F2
120 33.6 4
150 38.8 5
180 39.6 6
210 38.8 7
240 33.6 8
270 22 9
300 22.4 10
330 36.6 11
360 32.4 12
375 16.2 13
390 19.6 14
420 20.2 15
450 26 16
480 37.6 17
510 41.6 18
540 41.2 19
570 39 20
600 33.6 21

630 21.6 22
660 24 23
690 44.2 24
720 53.6 25
§å thÞ Q-ϕ :

Ph¹m DiÖu Bang T§HTK C¬ KhÝ_K45
16
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
Ta có Qtb = 32,56 (KG/cm
2
)
Hệ số va đập : = Qmax/Qtb = 53,6/32,56 = 1,65 < []
ở đây với động cơ 1 hàng xy lanh : [] = 4
động cơ nhiều hàng xy lanh : [] = 2
5. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu
Để xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta chú ý hai giả thiết :
- Độ mài mòn tỉ lệ thuận với lực tác dụng.
- Phạm vi tác dụng của lực là 120
0
.
- Không xét đến các điều kiện làm việc thực tế nh vật liệu chế tạo, điều
kiện bôi trơn.
Trớc hết ta tính hợp lực Q của các lực tác dụng lên các điểm của bề mặt chốt
khuỷu sau đó thống kê phạm vi tác dụng của lực ta có bảng :
Sau khi tính đợc hợp lực Q ta tiến hành xây dựng đồ thị :
Chọn tỉ lệ mòn a = 0,5mm/28.2 KG/cm
2

Độ mòn

i = a. Qtổng

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
17
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
Đặt các đoạn thẳng

i lên vòng tròn tợng trng chốt khuỷu sau đó ta nối lại đợc
đờng mài mòn. Từ đó xác định đợc vị trí khoan lỗ dầu ( là chỗ ít bị mài mòn nhất )
IV. Vẽ và tính bền piston
1. Vật liệu chế tạo
- Gang ( Gang cầu ), đỉnh có gân tăng bền [u] = 190 MN/m
2
2. Tính bền đỉnh Piston theo phơng pháp Back
Phơng pháp Back dựa trên hai giả thiết:
- Coi đỉnh Piston là đĩa có chiều dày đồng đều, đặt tự do trên gối đỡ hình trụ.
- áp suất khí thể phân bố đều.
Sơ đồ tính nh hình vẽ:
Lực khí thể Pz = pz. Fp và phản lực của nó gây uốn trên tiết diện x-x. Lực khí
thể:
Pz
DPz
4
.
2
1
2
2

=
, MN
Lực này tác dụng lên trọng tâm nửa hình tròn, cách trục x-x một đoạn:

D
y .
3
2
1 =
Phản lực
2
Pz
phân bố trên nửa đờng tròn đờng kính Di (Đờng kính trung bình)
tác dụng lên trục tâm của nửa đờng tròn, cách trục x-x một đoạn:

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
18
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2

i
D
y =2
Do đó mô men uốn đỉnh:
)
3
2
(
2
)(

2
12

D
D
Pz
yy
Pz
Mu
i
==
Coi D

Di thì:
3
24
1
6
iz
i
Dp
D
PzMu ==

, MNm
Mô đun chống uốn của tiết diện x-x:
Wu =
6
.
2

i
D
, m
3
Do đó ứng suất đỉnh Piston:
umax = Pz.
2
i
D
/4.
2


umax = Pz. D
2
/4.
2
, MN/m
2
Trong đó: Pz = 70,20 KG/cm
2
= 70,20. 10
-5
. 10
4
MN/m
2
= 7,02 MN/m
2

D = 79,3 mm = 0,0793 m
bằng 8 mm = 8. 10
-3
m
Vậy umax = Pz. D
2
/4.
2
= 7,02. 0,0793
2
/4.8
2
.10
-6
= 172.44 MN/m
2
< [u]
Vậy Piston đủ điều kiện bền
3. Vẽ Piston

Mục lục
Lời nói đầu
I. Cơ sở tính toán (2)
1. Lực khí thể (2)
2. Bán kính quay trục khuỷu (2)
3. Chiều dài thanh truyền (2)
4. Vận tốc góc trục khuỷu (3)
5. Khối lợng nhóm Piston (3)
6. Khối lợng nhóm thanh truyền (3)
7. Khối lợng tham gia chuyển động tịnh tiến (3)

8. Khối lợng tham gia chuyển động quay (3)
II. Động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền(4)
1. Hành trình Piston (4)
2. Vận tốc Piston (6)
3. Gia tốc Piston (8)

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
19
Thiết kế môn học: Động Cơ Đốt Trong_F2
III. Động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
1. Lực quán tính chuyển động tịnh tiến (10)
2. Đồ thị lực khí thể PKT (13)
3. Tổng hợp lực- Đồ thị P

- (14)
4. Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu (15)
5. Đồ thị mài mòn chốt khuỷu (19)
IV. vẽ và tính bền Piston (20)
1. Vật liệu chế tạo (20)
2. Tính bền đỉnh Piston theo phơng pháp Back (20)
3. Vẽ Piston (21)

Tài liệu tham khảo
I. Bài giảng động cơ đốt trong tập I , II
(TS Nguyễn Duy Tiến - ĐHGTVT)
II. Động cơ đốt trong tập II,III
(Nhà xuất bản KHKT)

Phạm Diệu Bang TĐHTK Cơ Khí_K45
20