Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong

Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
* Đề bài: Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
1. Các thông số cho trước.
STT
n
(vg/ph)
S
(mm)
λ= r/ l
D
(mm)
δ
44 2800 175 1/ 4 152 1/85
Trong do n:vòng quay trục khuỷu
D: đường kính xilanh.
S: hành trình pittong.
θ
max
: gia tốc lớn nhất của biên
δ: hệ số không đề cho phép vận tốc khâu dẫn.
R: bán kính tay quay.
L: chiều dài tay quay.
2. Lược đồ chung của cơ cấu tay quay con trượt.
B
A
O
1
2
3
§CT §CD
s

p
p
max
3. Các gia trị của khâu.
2 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
- Trọng lượng khâu 2: G
2
= 90 (KG/m) x l (m)
- Trọng lượng khâu 3: G
3
= 0,35G
2
- Trọng tâm khâu 2 (S
2
): l
AS
= 0,35l
AB
- Bán kính quán tính khâu 2: ρ
2
2
= 0,17. l
AB
2
- Áp suất lớn nhất: p
max
= 50 KG/cm
2

3 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
PHẦN I : PHÂN TÍCH CẤU TRÚC
1.Tính bậc tự do, xếp loại cơ cấu:
Công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng
W = 3n- 2p
5
- p
4
+ r +r
th
- w
th
Trong đó:
• n _ số khâu động. Trong động cơ đốt trong hai kì thì thực chất
áp lực của khí đốt cháy sinh công đẩy pít tông (khâu 3) trượt
thông qua tay biên (khâu 2). Khiến trục khuỷu (tay quay- khâu
1) quay, cơ cấu có ba khâu động nên n = 3.
• P
5
_ Số khớp loại 5
Khâu 1 nối với giá bằmg khớp quay
Khâu 2 nối với khâu 1 bằng khớp quay
Khâu 2 nối với khâu 3 bằng khớp quay
Khâu 3 nối với giá bằng khớp trượt
⇒ Cả bốn khớp đều là khớp thấp loại 5 nên có p
5
= 4.
• p
4

_ Số khớp loại 4. Cơ cấu không có khớp loại 4 nên p
4
= 0.
• r_ Số ràng buộc trùng, r = 0.
• r
th
_ Số ràng buộc thừa, r
th
= 0.
4 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
• W
th
_ Số bậc tự do thừa, trong tất cả các khâu khi tham gia
chuyển động đều làm thay đổi cấu hình của cơ cấu nên không
có chuyển động thừa.
⇒ Vậy số bậc tự do: W = 3 3 - 2 4 - 0 + 0 + 0 - 0 = 1.
* Tách nhóm :
- Tách nhóm gồm khâu ( 2 và 3 ): nhóm tách ra có hai khớp chờ là
A và khớp trượt ở B . Cả hai khớp A, B có vị trí xác định khi cơ cấu
chuyển động. Khớp trong là khớp quay tại B, bậc tự do của nhóm tách là
W = 3n -2p
5
= 3. 2- 2 .3 = 0
3
B
2
A
⇒ Nhóm tách ra là nhóm Axua loại 2
- Cơ cấu còn lại là khâu dẫn 1 nối với giá bằng khớp quay:

1
O
KL: Cơ cấu động cơ đốt trong gồm một nhóm Axua loại 2 và một
khâu dẫn hợp thành nên cơ cấu thuộc loại 2.
2. Tính kích thước thực của cơ cấu:
Ta có OA = r
5 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
S: hành trình của pittông, do S = 2r nên
)(5,87
2
175
2
mm
S
r
===
Có λ = r/l = 1/4 ⇒ l = 4r = 4.87,5 = 350 (mm)
* Tính vận tốc góc khâu 1:
Ta lại có:
)(07,293
30
2800.14,3
30
.
1
1
−
===
s

n
π
ω
PHẦN II : PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC
1. Bài toán vị trí:
* Trình tự giải:
- Chọn tỉ lệ xích hoạ đồ vị trí
75,1
50
5,87
===
OA
r
l
µ
(mm/mm).
- Vẽ vòng tròn tâm O bán kính OA = 50 mm, chia vòng tròn thành
tám phần bằng nhau, được xác định bởi mỗi điểm chia nên dược các điểm
tương ứng la: A
0
, A
1
, A
2
, A
3
, A
4
, A
5

, A
6
, A
7
.
- Từ các điểm A
i
làm tâm quay các cung tròn có bán kính là AB

)(200
75,1
350
mm
l
AB
l
AB
===
µ
- Các cung này cắt theo phương trượt của piston yy tại các điểm
tương ứng là B
i
. Tương ứng mỗi điểm A
i
ta xác định các điểm B
i
tương
6 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
ứng. Nối các điểm A

i
với B
i
ta được vị trí của cơ cấu tại các góc quay
OA
i
B
i
.
- Vị trí trọng tâm của khâu 2 là S
2
i

được xác định:
A
i
S
2
i
= 0,35.AB = 0,35.200 = 70 (mm)
- Nối các S
2
i
bằng đường cong trơn ta được quỹ đạo của S
2
trong chu
kì chuyển động của cơ cấu.
Bài toán vị trí cơ cấu của động cơ hai kì được xác định bởi tám vị
trí của khâu dẫn sau những khoảng góc quay /4 trong một chu kì
chuyển vị (một vòng quay của khâu dẫn φ = 2π). Xác định quỹ đạo của

các điểm S
2
trong chu kì chuyển động của cơ cấu. Ta được hoạ đồ vị trí
cơ cấu của động cơ hai kì như hình vẽ.
2. Bài toán vận tốc.
Ta giải bài toán vận tốc theo phương pháp vẽ hoạ đồ và vẽ tám hoạ
đồ ứng tám vị trí của cơ cấu:
Nhận xét: Cơ cấu có một bậc tự do loại 2 dạng 2.
* Giải bài toán vận tốc :
Tại các điểm A
i
trên chu kì chuyển động của khâu dẫn ta có vận tốc
của chúng được xác định như nhau, nhưng khi vẽ trên hoạ đồ chúng được
xác định bởi các điểm A
i
tương ứng.
Giải phương trình véc tơ.
7 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong

1A
V

có:
- V
A1
= ω
1
.l
OA

= 293,07.87,5= 25644(mm/s)=25,644(m/s)
- Phương vuông góc với OA.
- Chiều theo ω
1
, quay cùng chiều kim đồng hồ.
Xét tại A:
12 AA
VV

=
.
Xét khâu 2: ta có
2222 ABAB
VVV

+=
(1)
- = -
22 AB
V

: Biết phương của nó vuông góc với AB
Tại khâu 3: Do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên
32 BB
VV

=
Giải phương trình (1) bằng phương pháp vẽ hoạ đồ:
- Chọn cực p
i

.
- Chọn tỉ lệ xích
)/(513,0
50
644,25
1
1
1
mmms
pb
V
A
v
−
===
µ
- Vẽ
1
pa
biểu thị
1A
V

.
- Từ các điểm a
1i
vẽ đường thẳng ∆
1
⊥ AB biểu diễn phương của
22 AB

V


- Từ các điểm p
i
vẽ đường thẳng ∆
2
// yy biểu diễn phương
3B
V


⇒ Giao điểm của ∆
1
và ∆
2
là b = b
2
= b
3
.
8 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
Kết quả là : V
B3
= µ
v
. p
i
b

V
B2A2
= µ
v
. a
i
b

⇒ Vận tốc góc của khâu 2 là:
AB
BA
l
V
22
2
=
ω
(s
-1
)
Như ở bài toán vị trí ta xác định S theo công thức A
i
S = 0,35.A
i
B
i
nhưng do kích thước thực và kích thước trên hoạ đồ vận tốc tỉ lệ với nhau
(người ta đã chứng minh được kích thước thực và kích thước trên hoạ đồ
đồng dạng với nhau). Nên ta cũng có: as = 0,35. ab (mm)
Ta tìm được điểm s trên hoạ đồ vận tốc, nối p

i
với s ta có véc tơ p
i
s. Ta xác định
v
S
theo công thức sau: V
S
= µ
v
. p
i
s.
Dựa vào hoạ đồ vận tốc và các công thức tính ở trên ta tìm được các
đại lượng, tổng hợp thành bảng kết quả như sau:
8 = 0
Vị trí
Các
đại
lượng
0 1 2 3 4 5 6 7

8

50 V
A
pa(mm) 50 50 50 50 50 50 50 50
25,644 V
A
(m/s)

25,644 25,644 25,644 25,644 25,644 25,644 25,644 25,644
0 V
B
pb(mm) 0 28,39 50 41,12 0 41,12 50 28,39
0 V
B
(m/s) 0 14,564 25,644 21,094 0 21,094 25,644 14,564
32,5 V
S
ps(mm) 32,5 40,29 50 44,12 32,5 44,12 50 40,29
9 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
16,673 V
S
(m/s) 16,673 20,669 25,644 22,634 16,673 22,634 25,644 20,669
50 V
BA
ab(mm) 50 35,98 0 36 50 36 0 35,98
25,644 V
AB
(m/s) 25,644 18,458 0 18,468 25,644 18,468 0 18,458
73,268
ω
2
(s
-
1
)
73,268 73,268 52,737 0 52,765 73,268 52,737 0
52,737

3. Bài toán gia tốc
Lập phương trình gia tốc:
Ta có:
n
AA
aa
11

=
. Có độ lớn ω
1
2
. l
OA
= 293,07
2
. 0,0875 = 7515,38 (m/s
2
)
Phương song song với OA. Chiều hướng từ A về O
Tại A:
A12
aa
A

=
Xét khâu 2:
2222
A22
AB

t
AB
n
B
aaaa

++=
.
22 AB
n
a

có độ lớn: ω
2
2
. l
AB
, phương song song với AB. Chiều hướng
từ B về A
22 AB
t
a

biết phương vuông góc với AB.
Tại B:
32 BB
aa

=
. Do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên gia tốc mọi

điểm bằng nhau và có phương song song yy.
Vậy phương trình trên giải được bằng phương pháp hoạ đồ:
- Chọn cực p
'
.
- Chọn tỉ xích
308,150
50
38,7515
50
A2
===
a
a
µ
(m/s
2
/mm)
10 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
- Ta vẽ p
'
a
i
biểu diễn
2A
a

có p
'

a
i
= 50 (mm),
- Từ a
i
vẽ a
i
n biểu diễn
22 AB
n
a

;

a
AB
n
i
a
na
µ
22
=
, có phương song song AB, có chiều hướng từ B về
A.
- Từ n vẽ ∆
1
⊥ AB biểu diễn phương của
22 AB
t

a

- Từ p
'
vẽ ∆
2
// yy biểu diễn phương của
3B
a

⇒ ∆
1
×∆2 = b = b
2
= b
3
⇒
22 AB
t
a

=ε
2
.l
AB
→
AB
AB
t
l

a
22
2
=
ε
- Khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên ε
3
= 0.
Như bài toán vận tốc ta cũng có : as = 0,35.ab, dựa vào hoạ đồ ta
có :
Vị trí
Các
đai lượng
0 1 2 3 4 5 6 7 8=0
a
A
p
'
a (mm) 50 50 50 50 50 50 50 50 50
a
A1
(m/s
2
)
7515,
38
7515,3
8
7515,3
8

7515,3
8
7515,3
8
7515,
38
7515,3
8
7515,
38
7515,3
8
a
n
BA
an (mm) 12,5 6,24 0 6,24 12,5 6,24 0 6,24 12,5
11 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
a
n
BA
(m/s
2
)
1878,
85
937,92 0 937,92
1878,
85
937,9

2
0
937,9
2
1878,8
5
a
t
BA
nb (mm) 0 34,36 52,7 34,36 0 34,36 52,7 34,36 0
a
t
BA
(m/s
2
)
0
5164,5
8
7921,2
3
5164,5
8
0
5164,
58
7921,2
3
5164,
58

0
a
B
p
'
b
(mm)
37,47 35,4 12,91 35,4 62,5 35,4 12,91 35,4 37,47
a
B
(m/s
2
) 5632 5321
1904,4
7
5321
9394,2
5
5321
1904,4
7
5321 5632
a
S
p
'
s(mm) 45,66 42,19 32,81 42,19 54,38 42,19 32,81 42,19 45,66
a
S
(m/s

2
)
6863,
06
6341,4
9
4931,6
1
6341,4
9
8173,7
5
6341,
49
4931,6
1
6341,
49
6863,0
6
ε
2
(s
-2
)
0
14755,
94
22632,
1

14755,
94
0
14755
,94
22632,
1
14755
,94
0
PHẦN III : PHÂN TÍCH LỰC CƠ CẤU
* Nhiệm vụ: Ta xác định các áp lực tại các khớp động (khớp A, B,
O) và mô men cân bằng đặt trên khâu dẫn.
I. Xác định các ngoại lực tác dụng.
1. Trọng lượng các khâu:
12 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
G
1
= 0.
G
2
= m
2
.g = 90l
AB
= 90.0,35 = 31,5 (N) → m
2
= 3,15 (kg)
G

3
= m
3
. g = 0,35G
2
= 0,35.31,5 = 11,025 ( N ) → m
3
=
1,1025 (kg)
2. Xác định áp lực khí cháy:
P
i
p
i
D
Lực khí cháy là ngoại lực chủ yếu được coi là lực phát động chính
của động cơ. Loại lực này thường xác định từ đồ thị công là đồ thị phụ
thuộc giữa áp suất trong buồng đốt theo hành trình piston , để giải bài
toán lực theo góc quay khâu dẫn ta phải xác định được áp suất tác dụng
lên piston ứng với các góc quay ta đã chọn. Cơ sở chuyển từ áp suất hành
trình sang áp suất góc quay có liên hệ từ hoạ đồ vị trí cơ cấu tức là ta có
quan hệ góc quay-hành trình.
* Các bước thực hiện tiến hành như sau :
13 Nguyễn Thi Nhung
p
s
§CD§CT
y
max
B

4
B
3
=B
5
B
2
=B
6
B
1
=B
7
4
3 2
1
3'
2'
1'
4'
5'
6'
7'
B
o
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
- Vẽ đồ thị áp suất hành trình lấy điểm chết dưới làm mốc đặt hành
trình của piston theo góc quay đã chọn (ở bài toán vị trí ) nghiêng một
góc bất kì so với hành trình đồ thị . Nối B
4

với điểm chết trên , từ các B
i
vẽ các tia song song với đường nối vừa vẽ được các điểm 1 , 2, 3
,
4 .Từ
các điểm i vẽ các tia song song với trục tung cắt đường cong tại các điểm
i’.
Từ 1 đến 4 lấy hành trình nén còn từ 4 đến
8 lấy là hành tình nổ giãn nở.
Từ các B
i
vẽ các tia song song với
trục hoành ta được những mức áp suất
khác nhau. Ứng với các hành trình piston,
áp suất tác dụng ứng với các góc quay ϕ
i
.
p
(
ϕ
i)
= ii’.µ
P
với ii’ (mm)
4
125
500
max
max
===

y
p
P
µ
( N/cm
2
/mm )
p
max
= 500 (N/cm
2
) : Là áp suất lớn nhất. y
max
= 125 (mm) : Đo được trên
đồ thị.
Công thức tính áp lực:
4
.
.
2
D
pP
ii
π
=
với D = 152 (mm) , P
i
(N)
Ta có bảng kết quả sau :
14 Nguyễn Thi Nhung

Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
0 1 2 3 4 5 6 7 8
ii’ (mm) 7 15,6 19,27 38,19 125 81,03 30,89 18,52 7
p
i
(N/cm
2
) 28 62,4 77,08 152,76 500 324,12 155,56 74 28
4
.
2
D
π
(cm
2
)
181,366
P
i
(N) 5081 11323 13987 27720 90730 58815 28228
1342
8
5081
3. Lực quán tính của các khâu:
- Khâu 1: Có S
1
≡ O nên F
qt1
= 0 , M
qt1

= 0.
- Khâu 3: Có S
3
≡ B , do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên ε
3
= 0
suy ra M
qt3
= 0 ,
Bqt
amF


.
33
−=
.
- Khâu 2: Là khâu chuyển động song phẳng, lực quán tính khâu 2
bao gồm một lực
222
.
Sqt
amF


−=
đặt tại trọng tâm S
2
và một mô men
222

.
Sqt
JM

ε
−=
với J
S2
= m
2
. ρ
2
2
= m
2
. 0,17. l
AB
2
= 3,15.0,17.0,35
2
= 0,066 (kgm
2-
)
Tuy nhiên các bài toán được chọn giải theo hướng tìm vị trí đặt lực
quán tính gọi là tâm quán tính T để lực quán tính đặt tại đó tương đương
với hệ lực
2qt
F

đặt tại S

2
và
2qt
M

.
15 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
* Tìm tâm quán tính khâu 2 :
a. Tâm quán tính của một khâu chuyển động quay
quanh một điểm không qua trọng tâm.
ASii
Si
ASiAKi
lm
J
ll
.
+=
.
Nên nếu dời
qt
F

đến K thì ta không phải quên tâm đến
qt
M

(K là tâm
va đập)

Khoảng cách từ S
i
đến K là h :
qt
qt
F
M
h =
.
b. Tâm quán tính của khâu chuyển động song phẳng .
Chuyển động song phẳng được coi như là chuyển động tịnh tiến theo
cực và chuyển động quay quanh trục đi qua điểm cực. Hợp lực quán
tính là hợp của lực quán tính và mômen quán tính.
Ta có quan hệ gia tốc sau:
2222 ASAS
aaa

+=
→
2222222
).(
BSBS
amamam

−+−=−
Vậy
2
''
2
'

2
qtqt
qt
FFF

+=
2
'
qt
F

: lực quán tính trong chuyển động theo cùng với điểm cực.
2
''
qt
F

: lực quán tính trong chuyển động quay của khâu quanh điểm
cực. Tóm lại :
Hợp lực quán tính sẽ là tổng của hai lực quán tính thành phần này
nên quy tắc xác định hợp lực quán tính như sau :
16 Nguyễn Thi Nhung
O
K
h
F
qt
a
S2
F

'
qt
h
M
qt
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
- Vẽ vị trí khâu 2.
- Chọn B làm điểm cực và xác định vị trí tâm va đập K theo cực
bằng khoảng cách l
BK

- Qua S
2
vẽ phương của F
’
qt2
: ∆
1
// p
’
b
2
.
- Qua K ( K
B
) vẽ ∆
2
// b
2
s

2
biểu thị phương của F
’’
qt2
.
538,91
5,227
)350.(17,0.17,0
.
222
=====
BS
AB
BSBS
S
SK
l
l
llm
J
l
B
ρ
(mm)
⇒ T giao của ∆
1
và ∆
2
.
Tại T vẽ

2qt
F

song song và ngược chiều vớivéc tơ p
’
s
2
.
Ta có bảng trị số các lực quán tính : Với m
2
= 3,15 (kg), m
3
=
1,1025 (kg)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
a
B
3
(m/s
2
)
5632 5321 1904,47 5321 9394,25 5321 1904,47 5321 5632
F
qt3
(N) 6209,28 5866,4 2099,68 5866,4 10337,16 5866,4 2099,47 5866,4 6209,28
a
S2
(m/s
2
)

6863,0
6
6341,49 4931,61 6341,49 8187,75 6341,49 4931,61 6341,49 6863,06
F
qt2
(N) 21618 19975,7 15534,6 19975,7 25747,3 19975,7 15534,6 19975,7 21618
17 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
II. Xác định áp lực khớp động.
1. Lập phương trình xác định các áp lực khớp động.
+ Tách nhóm gồm khâu (2,3), áp lực khớp động tại các khớp chờ
trở thành ngoại lực tác dụng vào nhóm.
A
2
3
B
P
G
3
F
qt3
N
12
N
12
t
N
12
n
G

2
S
F
qt2
T
Ứng với mỗi vị trí bất kì ta có lực tác dụng lên nhóm gồm: N
03
, N
12
,
F
qt2
, G
2
, G
3
, F
qt3
, P.
+ Viết phương trình cân bằng lực cho nhóm:
0
03332212
=++++++ NPFGFGN
qtqt






0
03212
=+++→ NQFN
qt



Có:
233
GPFGQ
qt



+++=
18 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong

03
N

ta đã biết phương vuông góc với phương trượt OB.
+ Giải phương trình:
Chia
1212
12
nt
NNN

+=

sau đó ta xác định N
t
12
.
Xét riêng cho khâu 2 ta có : ∑m
B
(F) = F
qt2
. h
qt2
– G
2
. h
2
- N
t
12
. AB
= 0 .
⇒
AB
hGhF
N
qtqt
t
2222
12
−
=
(N) với G

2
= 31,5 (N)
h
qt2
_ đo trên hoạ đồ, là khoảng cách từ F
qt2
đến điểm B.
h
2
_ đo trên hoạ đồ, là khoảng cách từ G
2
đến B.
AB_ độ dài thanh truyền AB trên hình vẽ.
+ Chọn tỉ xích µ
N
= 300 (N/mm)
Vẽ ∆
1
biểu diễn phương N
n
12
(∆
1
// AB). Lấy a bất kì trên ∆
1
, vẽ ab
⊥ AB biểu diễn
12
t
N


. Từ b vẽ bc biểu diễn F
qt2
, từ c vẽ cd biểu diễn Q từ d
vẽ ∆
2
vuông góc với yy biểu thị phương của N
03
, ∆
2
cắt ∆
1
tại e.
Từ hoạ đồ đo các đoạn eb, de, ea.
=>N
12
= µ
n
. eb, N
43
= µ
n
. de, N
n
12
= µ
n
. ea
Tách riêng khâu 3 :
19 Nguyễn Thi Nhung

Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
Lập phương trình cân bằng :
0
2303
=++ NNQ



Từ hoạ đồ đo đoạn ec ⇒ N
23
= µ
n
. ec
Kết quả các nội lực:
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Q (N) 3613 4937,9 11204 20862
45286,
8
37133 17782 8053 3613
eb 53 96 98 73 76 141 59 89 53
N
12
(N) 15900 28800 29400 21900 22800 42300 17700 26700 15900
ec 38,3 40 111 93 120 103 80 82 38,3
N
23
(N) 11490 12000 33300 27900 36000 30900 24000 24600 11490
de 0 22 19 9 0 17 11 12 0
N
03

(N) 0 6600 5700 2700 0 5100 3300 3600 0

III. Xác định mô men cân bằng :
* Mô men cân bằng là mômen ngoại lực đặt lên khâu dẫn để cân
bằng với các ngoại lực khác tác dụng vào cơ cấu để động cơ làm việc ở
chế độ cân bằng. Ta phải tìm tám vị trí ứng với tám vị trí khác nhau của
khâu dẫn.
Xác định mômen cân bằng bằng phương pháp phân tích áp lực
khớp động:
20 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
- Vẽ vị trí khâu dẫn (có tám vị trí) chung một gốc O, có tỉ lệ xích µ
l
= 1,5 (mm/mm). Ta dời lực N
21
về các điểm A
i
tương ứng .
- Từ O vẽ các đường vuông góc với các N
21
, xác định h
21
, h
21
được
đo trên hình vẽ sau đó nhân với tỉ lệ xích.
⇒ M
i
cb
= N

i
21
. h
i
21
. µ
l
- Khi đó ứng với 8 vị trí ta sẽ có 8 giá trị của M
cb
.
Bảng kết quả :
0 1 2 3 4 5 6 7 8
N
21
(N) 15900 28800 29400 21900
2280
0
42300
1770
0
26700 15900
h
i
21
(mm)
0 14 46 42 0 42 49 28 0
M
i
cb
(Nm) 0 604,8

2028,
6
1379,7 0 2664,9 1301 1121,4 0

PHẦN IV: TÍNH MÔMEN QUÁN TÍNH BÁNH ĐÀ
1. Xây dựng đường cong J(ϕ).
Ta thay thế khối lượng, mômen quán tính các khâu về khâu 1:

2
1
2
3
2
1
2
2
2
1
2
2
).().().(
ωω
ω
ω
B
S
tt
v
mJ
v

mJ ++=
21 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
Để xác định cho cả chu kỳ động lực học ta lập bảng tính : 157
Vtrí 0 1 2 3 4 5 6 7 8
m
2
3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15 3,15
1
2
ω
S
v
0,048
7
0,061
2
0,075
0,064
5
0,048
7
0,0645 0,075
0,061
2
0,0487
Tích 1
0,005
7
0,009

1
0,013
7
0,01
0,005
7
0,01
0,013
7
0,009
1
0,0057
J
2
0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03
1
2
ω
ω
0,2777 0,2 0 0,2 0,2777 0,2 0 0,2 0,2777
Tích 2
0,002
3
0,001
2
0
0,001
2
0,002
3

0,0012 0
0,001
2
0,0023
m
3
1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025 1,1025
1
ω
B
v
0 0,0595 0,075
0,061
5
0 0,0615 0,075 0,0595 0
Tich 3 0 0,003
0,004
8
0,003
2
0 0,0032
0,004
8
0,003 0
J
tt
0,008
0,013
3
0,018

5
0,014
4
0,008 0,0144
0,018
5
0,013
3
0,008
2. Xây dựng đường cong M
đ
(ϕ).
Cơ cấu ta xét là một động cơ có một mômen cản đặt tại khâu dẫn coi
như không đổi, tất cả các lực khác gọi là lực động bao gồm áp lực khí
cháy , trọng lượng các khâu được thay thế bằng một mômen động đặt tại
22 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
khâu dẫn có trị số xác định theo góc quay theo cách xác định mômen thay
thế:

),cos(.),cos(.),cos(.
22
1
2
23
1
3
1
S
S

B
B
B
B
tt
vG
v
GvG
v
GvP
v
PM
ωωω
++=




M
đ
thay đổi theo góc quay ϕ , để tính M
đ
cho cả chu kỳ ta lập bảng:
0 1 2 3 4 5 6 7 8
P
2423 3808 10731 19732 43273 36003 17309 6923 2423
1
ω
B
v

0 0,0595 0,075 0,0615 0 0,0615 0,075 0,0595 0
),cos( Pv
B


0 -1 -1 -1 0 1 1 1 0
Tích 1 0 -226,5 -804,8 -1213,5 0 2214 1298 412 0
G
3
11,025 11,025 11,025 11,025 11,025 11,025 11,025 11,025 11,025
),cos(
3 B
vG


0 -1 -1 -1 0 1 1 1 0
Tích 2 0 -0,506 -0,64 -0,52 0 0,52 0,64 0,506 0
G
2
31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5
1
2
ω
S
v
0,048
7
0,061
2
0,075 0,0645

0,048
7
0,0645 0,075
0,061
2
0,0487
),cos(
22 S
vG


0 -0,82 1 -0,83 0 0,83 1 0,82 0
Tích 3 0 -1,219 -1,822 -1,3 0 1,3 1,822 1,219 0
M
tt
(Nm) 0 -228,2 -807,2 -1215,3 0 2215,8
1300,
4
413,7 0
23 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
3. Vẽ đồ thị M
đ
(ϕ) theo số liệu trong bảng tính.
Ta lập hệ trục: M
đ
thẳng đứng, ϕ nằm ngang
Chọn tỉ xích
316,44
150

2215,8
150
max
===
M
M
µ
(Nm/mm)

µ
ϕ
= 2π/150 = 0,042 (rad/mm)
4. Tích phân đường cong M
đ
(ϕ)để được A
đ
(ϕ) bằng phương pháp đồ
thị.
Cơ sở của tích phân đồ thị là đơn giản hoá đường cong M ,nếu M
là hằng số thì A
đ
là đường bậc nhất nên người ta tiến hành tích phân
gần đúng như sau:
Chia trục ϕ làm nhiều đoạn bằng nhau: 16 khoảng, đánh dấu
khoảng chia từ 0 ,1 . . . 16
Trong mỗi đoạn này M là hằng số và là trị số trung bình của M
trong khoảng, kết quả là ta được M là dạng bậc thang . Từ các giá trị
trung bình này vẽ các tia song song trục hoành cắt trục tung tại các
điểm i
’

. Lấy về phía trái của góc O điểm P cách O một khoảng H, gọi
P là cực tích phân nối P với các điểm i
’
.
Lập hệ trục A
đ
(ϕ) có trục A ≡ M ,ϕ // ϕ ở trên và giữ các khoảng
chia góc ϕ như đã chia ở đồ thị M(ϕ). Bắt đầu từ O vẽ các tia O1
’’
//
P1
’
, . . . i
’’
(i+1)
’’
// P(i+1)
’
.
24 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
µ
A
= H.µ
M
.µ
ϕ
= 30.44,316.0,042= 55,838 (radNm/mm)
5. Vẽ đường A
c

(ϕ).
Vì M
C
là một hằng số nên A
C
là một đường bậc nhất cần hai điểm
để vẽ , điểm đầu O , điểm cuối như A
đ
.
6. Vẽ đường ∆
E
= A
đ
– A
C
.
7. Vẽ đường cong J(ϕ).
4
max
10.2333,1
150
0,0185
150
−
===
J
J
µ
(kgm
2

/mm)
µ
ϕ
= 0,042 (rad/mm)
8. Xây dựng đường cong ∆
E
(J).
* Lập hệ trục ∆E-J.
Có trục ϕ trên đồ thị J-ϕ, trục J // J trên đồ thị J-ϕ.
Tại một góc quay nào đó ta có trị số của J tương ứng trên đồ thị J-
ϕ giống tia song song trục tung và trị số ∆
E
tương ứng góc ϕ đã chọn
trên đồ thị ∆
E
(ϕ) giống tia nằm ngang (là giao ∆
E
với J của hai đồ thị).
Đường cong ∆
E
-J xây dựng được cũng là đường cong E-J, khác là
trục toạ độ là trục J dời xuống một khoảng E
0
.
Với hệ trục O
1
ta tính được ω
max
,ω
min

theo góc ψ
Kmax
, ψ
Kmin
.
Vận tốc góc này không thoả mãn điều kiện làm đều.
25 Nguyễn Thi Nhung
Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong
[ ]
δ
ω
ωω
δ
>
−
=
tb
minmax
Để máy chuyển động đều theo yêu cầu người ta phải lắp bánh đà
để :
ω
min
= [ω
min
], ω
max
= [ ω
max
].
Khi đó gốc toạ độ của hệ trục E

’
(J
’
) là O
’
là hệ trục E-J sau khi đã
lắp bánh đà.
J
đ
có thể tính được khi ta biết [ ψ
Kmin
], [ ψ
Kmax
].
[ψ
Kmin
] tính theo
[ ] [ ]
0269,0)01111,01(157
838,55.2
10.2333,1
)1(.
2
2
4
2
min
=−=−=
−
δω

µ
µ
ψ
tb
E
J
K
tg
[ψ
Kmax
] tính theo
[ ] [ ]
0275,0)01111,01(157
838,55.2
10.2333,1
))1(.
2
2
4
2
max
=+=+=
−
δω
µ
µ
ψ
tb
E
J

K
tg
• Các bước vẽ :
- Vẽ tiếp tuýên dưới của đường cong , của ∆
E
(J) tạo với trục hoành
[ψ
min
]
- Vẽ tiếp tuýên dưới của đường cong , của ∆
E
(J) tạo với trục hoành
[ψ
max
] Giao của hai tiếp tuyến này chính là O
’

26 Nguyễn Thi Nhung