TÍNH TOÁN xây DỰNG các đồ THỊ ĐỘNG học, ĐỘNG lực học và và TÍNH TOÁN hệ THỐNG PHÂN PHỐI KHÍ

Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

LỜI NÓI ĐẦU
Từ khi cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật ra đời, thế giới đã thay đổi về mọi
mặt,cuộc sống của con người ngày càng phát triển, đem lại cuộc sống thoải mái về vật
chất và tinh thần. Trong đó có sự phát triển về động cơ đốt trong, mà đặt biệt là sự phát
triển của nghành giao thông vận tải.
Giao thông vận tải đóng vai trò huyết mạch trong nền kinh tế quốc dân, giữ vai
trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc danh như nông nghiệp, giao thông vận tải
đường bộ, đường sắt, đường biển, đường hàng không cũng như trong nhiều ngành công
nghiệp khác .
Trên thế giới, xu hướng phát triển giao thông vận tải ngày càng cấp thiết với cuộc sống
ngày càng hiện đại để phù hợp với các vấn đề mới như môi trường, nhiên liệu, ..nên có rất
nhiều vấn đề đặt ra với ngành GTVT, đối với nước ta đang trên đà phát triển nên càng có ý
nghĩa thiết thực, việc đào tạo đội ngũ kĩ sư có thể tự đảm nhận việc bảo hành , sữa
chữa,thiết kế các thiết bị để tăng tỉ lệ nội địa hóa, vận hành …các phương tiện.
Trong thời gian làm đồ án được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy “Dương Việt Dũng
“ emđã hoàn thành đồ án môn học. Tuy vậy trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi
những sai sót của bản thân rất mong được quí thầy cô chỉ bảo thêm.

Sinh viên thực hiện

SVTH: Lớp:

Trang1


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

MỤC LỤC
PHẦN 1:PHƯƠNG PHÁP ,TÍNH TOÁN XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC,
ĐỘNG LỰC HỌC
Lời nói đầu

Trang 1

1.VẼ ĐỒ THỊ

Trang 2

1.1. Vẽ đồ thị công

Trang 2

1.1.1.Các số liệu chọn trước trong quá trình tính toán

Trang 2

1.1.2.Xây dựng đường cong nén

Trang 2

1.1.3. Xây dựng đường cong gian nở

Trang 2

1.1.4. Tính Va, Vh, Vc

Trang 3

1.1.5. Bảng xác định các điểm trung gian

Trang 3

1.1.6. Vẽ đồ thị công

Trang 4

1.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

Trang 7

1.2.1Tính toán động học

Trang 7

1.2.1.1 Đồ thị biểu diễn hành trình của piston

Trang 7

1.1.2. Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v=f(α)

Trang 7

1.2.1.3. Đồ thị biểu diễn gia tốc j = f ( x )

Trang 9

1.2.2. Tính toán động lực học

Trang 11

1.2.2.1 Đồ thị biểu diễn lực quán tính của
khối lượng chuyển động tịnh tiến Pj =f(x).

Trang11

1..2.2.2.Khai triển đồ thị

Trang 12

1.2.2.3.Vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T = f ( α )
lực pháp tuyến Z = f ( α ) và lực ngang N = f ( α )

Trang 14

1.2.2.4. Vẽ đồ thị tổng T

Trang 18

1.2.2.5. Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Trang 20

1.2.2.6. Đồ thị phụ tải tác dụng lên dầu to thanh truyền

Trang 22

1.2.2.7 Đồ thị khai triển vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Trang 25

SVTH: Lớp:

Trang2


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

1.2.2.8 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Trang 27

PHẦN 2:PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ, ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN HỆ
THỐNG PHỐI KHÍ
1. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI CỦA CƠ CẤU
PHÂN PHỐI KHÍ

Trang 28

1.1. Mục đích

Trang28

1.2. Yêu cầu

Trang 28

1.3. Phân loại

Trang 28

- Cơ cấu phối khí dùng cam –xupáp

Trang28

- Cơ cấu phối khí dùng van trượt

Trang 28

- Cơ cấu phối khí dùng piston đóng mở cửa nạp và cửa thải

Trang 28

2.Phân tích kết cấu của cơ cấu phân phối khí

Trang 29

2.1 Phân tích chọn phương án dẫn động xupap và
dẫn động trục cam trong hệ thống phốikhí 050 DOHC

Trang 29

2.1.1. Phương án dẫn động xupap

Trang 29

2.1.2. Phương án dẫn động trục cam

Trang 29

2.2. Phân tích kết cấu các chi tiết trong hệ thống phối khí 050 DOHC

Trang 30

2.2.1. Kết cấu xupap

Trang 30

2.2.2.Nấm xupáp

Trang 31

2.2.3. Thân xupáp

Trang 32

2.2.4. Đuôi xupáp

Trang 32

2.2.5. Kết cấu đế xupáp

Trang 32

2.2.6. Kết cấu ống dẫn hướng xupáp

Trang 33

2.2.7.Lò xo xupáp

Trang 34

2.2.8.Kết cấu trục cam

Trang 34

2.2.9. Cam thải và cam nạp

Trang 35

2.2.10. Cổ trục và ổ trục cam

Trang 36

2.3. Xác định các thông số cơ bản của cơ cấu phân phối khí

Trang 36

SVTH: Lớp:

Trang3


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

2.3.1.Xác định kích thước của tiết diện lưu thong

Trang 36

.Xác định chiều cao mấu cam

Trang 40

2.3.2. Dựng hình cam lồi

Trang 40

2.2.3.Thiết kế trục cam

Trang 42

2.3.4.Động học của đuôi xupáp

Trang 42

2.3.4.1. Động học của đuôi xupáp trong giai đoạn I

Trang 42

2.3.4.2 Động học của đuôi xupáp trong giai đoạn II

Trang 42

3.Tính bền các chi tiết máy của cơ cấu phân phối khí 050 DOHC

Trang 43

3.1.Quy dẫn khối lượng các chi tiết trong cơ cấu phân phối khí

Trang 44

3.2. Tính toán lò xo xupáp

Trang 46

3.3 . Tính sức bền trục cam

Trang 49

3.4 .Tính sức bền xupáp

Trang 52

Tài liệu tham khảo

Trang 53

SVTH: Lớp:

Trang4

Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Phần I
PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN
VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.
1.1. VẼ ĐỒ THỊ CÔNG.
1.1.1. Các số liệu chọn trước trong quá trình tính toán.
•
•
•
•

p0 = 0,1 (MN/m2) :Áp suất khí trời.
pr = (1,03 ÷ 1,15) p0 :Áp suất khí sót.
→ Chọn pr = 0,113 (MN/m2).
pa = (0,8 ÷ 0,95) p0 :Áp suất cuối quá trình nạp.→ Chọn pa = 0,088 (MN/m2).
n1 = (1,34 ÷ 1,38) :Chỉ số nén đa biến trung bình của động cơ xăng.
→ Chọn n1 = 1,37.

•

n2 = (1,23 ÷ 1,34)

:Chỉ số giãn nở đa biến trung bình của động cơ xăng.
→ Chọn n2 = 1,25.

•

ρ=1

:Tỉ số giản nở sớm đối với động cơ xăng.

1.1.2. Xây dựng đường cong nén.
Phương trình đường nén: p.Vn1 = cosnt

→pc.Vcn = pnx.Vnxn1

Rút ra ta có:
Đặt:.Tacó :.
Trong đó: - pnx và Vnxlà áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường nén.
- I là tỉ số nén tức thời.

Vậy:(MN/m2).
1.1.3. Xây dựng đường cong giãn nở.
Phương trình đường giãn nở: p.Vn2 = cosnt

=> pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2

Rút ra ta có:.
Với : (vì ρ = 1) và đặt :
Ta có:
Trong đó: pgnx và Vgnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường giãn nở.
1.1.4. Tính Va, Vh, Vc.
Va = Vc + Vh1

SVTH: Lớp:

Trang5

Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Cho i tăng từ 1 đến ε ta lập được bảng xác định tọa độ các điểm trên đường nén và
đường giãn nở.
1.1.5. Bảng xác định tọa độ các điểm trung gian.

Đường Nén

Vx
(dm3)

18.28
27.42
36.56
45.70
54.84
63.98
73.12
82.26
91.40
100.5
4
109.6
8
118.8
2

127.9
6
137.1
0
146.2
4
155.3
8
164.5
2
170.0
0

i

0.047
0.070
0.093
0.117
0.140
0.163
0.187
0.210
0.233

1.0
1.5
2.0
2.5
3.0

3.5
4.0
4.5
5.0

0.257

5.5

Đường giản nỡ
Px(mm)

1.000
0.574
0.387
0.285
0.222
0.180
0.150
0.127
0.110

1.868
1.072
0.723
0.532
0.415
0.336
0.280
0.238

0.206

62.27
35.73
24.10
17.73
13.83
11.20
9.33
7.93
6.87

1.00
1.66
2.38
3.14
3.95
4.79
5.66
6.55
7.48

1.000
0.602
0.420
0.318
0.253
0.209
0.177
0.153

0.134

5.700
3.434
2.397
1.813
1.444
1.191
1.008
0.870
0.762

190.00
114.47
79.90
60.43
48.13
39.70
33.60
29.00
25.40

0.097

0.181

6.03

8.42

0.119

0.677

22.57

0.280

6.0 11.64 0.086

0.160

5.33

0.106

0.607

20.23

0.303

6.5 12.99 0.077
14.3
7.0
8
0.070
15.8
7.5
1

0.063

0.144

4.80

9.39
10.3
8

0.096

0.549

18.30

0.130

4.33

11.39 0.088

0.501

16.70

0.118

3.93

12.41 0.081

0.459

15.30

0.108

3.60

13.45 0.074

0.424

14.13

0.397

8.0 17.27 0.058
18.7
8.5
6
0.053

0.100

3.33

14.51 0.069

0.393

13.10

0.420

9.0 20.29 0.049

0.092

3.07

15.59 0.064

0.366

12.20

0.434

9.3 21.22 0.047

0.088

2.93

16.24 0.062

0.351

11.70

0.327
0.350
0.373

SVTH: Lớp:

1.00
1.74
2.58
3.51
4.50
5.56
6.68
7.85
9.07
10.3
3

Px(mm)

Trang6


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

 Xác định các điểm đặc biệt và hiệu chỉnh đồ thị:

- Điểm: r(Vc ; pr)

CóVc=0,047(dm3); pr=0,113(NM/m2)
Vậy: r(0,047[dm3];0,113[NM/m2]).
-

-

Điểm: a(Va ; pa)
Có Va=0,434 (dm3);pa=0,088(NM/m2)
Vậy: a(0,434 [dm3];0,088[NM/m2]).
Điểm: b(Va;pb)
Có Va=0,434 (dm3);
Với ε=9,3; pz=5,7(NM/m2); n2=1,25
 pb=0,351 (NM/m2)
Vậy: b(0,434 [dm3];0,351 [NM/m2]).

-

-

Điểm: c (Vc, pc)
Có Vc=0,047(dm3); pc=1,868 (NM/m2)
Vậy: c(0,047 [dm3];1,868 [NM/m2]).
Điểm: z (Vz, pz)
Có Vz=0,047(dm3); pz=5,7 (NM/m2)
Vậy: z(0,047 [dm3]; 5,7[NM/m2]).

1.1.6. Vẽ đồ thị công.
Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:

+ Chọn tỉ lệ xích: -

µp =

Pz
[ MN /( m 2 .mm)]
Pbd
.

Chọn Pbd =190 (mm). →

µv =
-

Va
(dm 3 / mm)
Va bd

µp =

5,7
= 0,03[ MN /( m 2 .mm)]
190

.

Chọn Va bd =170 (mm). →

µv =

0,434
= 0,00255(dm3 / mm)
170

+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh, trục tung biểu diễn
áp suất khí thể.
+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ. Nối các
tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn nở.

SVTH: Lớp:

Trang7


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng song song
với trục hoành đi qua hai điểm Pa và Pr. Ta có được đồ thị công lý thuyết.
+ Hiệu chỉnh đồ thị công:
- Vẽ đồ thị Brick phía trên đồ thị công. Lấy bán kính cung tròn R bằng một nữa khoảng
cách từ Va đến Vc.
- Tỉ lệ xích đồ thị brick:
- Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng
Với: λ=0,26 ; μs=0,5207(m/mm)
 OO’=9,862 (mm).

- Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:
•

Đánh lửa sớm (c’) ứng với góc θs=120.

•

Mở sớm (r’) xupáp nạp ứng với góc α1=120.

•

Đóng muộn (a’) của xupáp nạp ứng với góc α2=450.

•

Mở sớm (b’) của xupáp thải ứng với góc α3=540.

•

Đóng muộn (r’’) của xupáp thải ứng với góc α4=170.

- Áp suất cực đại của chu trình thực tế thường nhỏ hơn áp suất cực đại trong tính toán:
pz’ = 0,85.pz = 0,85.5,7= 4,845 (MN/m2)
Vẽ đường đẳng áp pz’ = 4,845 (MN/m2) cắt đường giãn nở tại điểm z’.
Lấy điểm y(Vc;0,85Pz). Lấy trung điểm y và z’ ta được điểmhiệu chỉnh của đồ thị có áp
suất cực đại thực tế là điểm z’’.
- Áp suất cuối quá trình nén thực tế p c’’ thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý
thuyết do sự đánh lửa sớm. Ta có áp suất thực tế :
1
pc’’ = pc + 3 .( pz’ - pc )
1
pc’’ = 1,868 + 3 .( 4,845 - 1,868) = 2,8603 (MN/m2)

Nối các điểm c’, c’’, z” lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn nở.

SVTH: Lớp:

Trang8


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

- Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p b’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn
nở lý thuyết do mở sớm xupáp thải.
1
1
Pb’’ = pr + 2 .( pb - pr )= 0,113+ 2 .(0,351-0,113)=0,232(MN/m2).

Được điểm b’’(0,434[dm3];0,232[NM/m2]).
Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx.
Nối điểm r với r’, điểm r’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song
với trục tung cắt đường nạp pax tại điểm r’.
 Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế:

Hình 1.1. Đồ thị công

SVTH: Lớp:

Trang9

Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

1.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC
1.2.1. Tính toán động học:
1.2.1.1. Đồ thị biểu diễn hành trình của piston S = f(α).
+ Chọn tỉ lệ xích:
µα = 2 (độ/mm).
+ Đồ thị Brick có nửa đường tròn tâm O bán kính R = S/2.Lấy bán kính R bằng một

nửa khoảng cách từ Va đến Vc.
+ Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng
+ Từ tâm O’ của đồ thị Brick kẻ các tia ứng với 100 ; 200; …; 1800. Đồng thời đánh số thứ tự
từ trái qua phải 100 ; 200; …; 1800.
+ Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu diễn
khoảng dịch chuyển của piston.

+ Gióng các điểm ứng với 100; 200; …; 1800 đã chia trên cung tròn đồ thị brick xuống
cắt các đường kẻ từ điểm 100; 200; …; 1800 tương ứng ở trục tung của đồ thị

S = f(α) để

xác định chuyển vị tương ứng.
+ Nối các giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình của piston S = f(α).
1.2.1.2. Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v = f(α).
* Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng của Nguyễn Đức Phú.
+ Xác định vận tốc góc của chốt khuỷu:
+ Chọn tỷ lệ xích: µvt =µs .ω =0,5207. 649,26 = 388,06[m/s.(mm)].

→µvt=0,38806[mm/s.(mm)].
Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R1 phía dưới đồ thị x(α) với R1 =75,86 (mm).
+ Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với:

SVTH: Lớp:

Trang10


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

ω.λ
649,26.0,26
R2 = R. 2.µ vt = 0,0395. 2.0,38806 = 8,591 (mm).

+ Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R1 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự từ
0; 1; 2; …; 18.
+ Chia vòng tròn tâm O bán kính R2 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’; 1’;
2’; …; 18’ theo chiều ngược lại.
+ Từ các điểm 0; 1; 2; … kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với
AB kẻ từ các điểm 0’; 1’; 2’;… tương ứng tạo thành các giao điểm. Nối các giao điểm này
lại ta có đường cong giới hạn vận tốc của piston. Khoảng cách từ đường cong này đến nửa
đường tròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc α.

SVTH: Lớp:

Trang11

Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Hình 1.2. Đồ thị chuyển vị

SVTH: Lớp:

Trang12


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Hình 1.3. Đồ thị vận tốc v = f( α )
 Biểu diễn v = f(S):

Để khảo sát mối quan hệ giữa hành trình piston và vận tốc của piston ta đặt chúng cùng
chung hệ trục toạ độ.
Trên đồ thị chuyển vị S = f(α) lấy trục OV ở bên phải đồ thị song song với trục Oα,
trục ngang biểu diễn hành trình của piston.
Từ các điểm 00, 100, 200,...,1800 trên đồ thị Brick ta gióng xuống các đường cắt đường
OS tại các điểm 0, 1, 2,...,18. Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương ứng từ đồ thị vận tốc,
nối các điểm của đầu còn lại của các đoạn ta có đường biểu diễn v = f(S).
1.2.1.3. Đồ thị biểu diễn gia tốc J=f(x):
SVTH: Lớp:

Trang13

Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Để vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp Tole:
+ Chọn hệ trục tọa độ với trục Ox là trục hoành, trục tung là trục biểu diễn giá trị gia
tốc.
+ Trên trụcOx lấyđoạn AB = S=2R.
Tính:




Jmax =R.ω2.(1+λ)=0,0395.649,262 .(1+0,26)= 20979,974 (m/s2)
Jmin= -R.ω2.(1-λ)=- 0,0395.649,262 .(1- 0,26)=- 12321,572(m/s2)
EF = -3.R.λ.ω2 = - 3. 0,0395.0,26.649,262 = - 12987,603(m/s2).

+ Chọntỉ lệ xích: μj =300(m/s2mm).
+ Từ điểm A tương ứng với điểm chết trên lấy lên phía trên mộtđoạn
AC =

J max 20979,974
=
= 69,9(mm)
µj
300

dưới mộtđoạn BD =

. Từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy xuống

J min 12321,572
=
= 41,072( mm)
µj
300

. Nối C với D. Đường thẳng CD cắt

12987,603
= 43,292(mm)
300
trục hoànhOx tại E. Từ E lấy xuống dưới mộtđoạn EF=
. Nối CF

và FD, đẳng phân định hướng CF thành 8 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0;1;2…đẳng
phân định FD thành 8 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’;1’;2’…vẽ các đường bao trong
tiếp tuyến 11’;22’;33’…Ta có đường cong biểu diễn quan hệ J=f(x).

SVTH: Lớp:

Trang14


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Hình 1.4. Đồ thị gia tốc J = f(x)

1.2.2. Tính toán động lực học:
1.2.2.1. Đường biểu diễn lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến - pj = f(s):
Vẽ theo phương pháp Tole với trục hoành đặt trùng với P0 ở đồ thị công, trục tung
biểu diễn giá trị pj.
SVTH: Lớp:

Trang15


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Vẽ đường biểu diễn lực quán tính được tiến hành theo các bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích trùng với tỉ lệ xích đồ thị công:

µ p j = µ p = 0,03[ MN /( m 2 .mm)]

+ Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến:
m = mnpt + m1
Trong đó:

m - Khối lượng chuyển động tịnh tiến (kg).
mnpt = 0,5 (kg) - Khối lượng nhóm piston.
m1-Khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động thẳng (kg).

Theo công thức kinh nghiệm đối với ôtô máy kéo:
m1 = (0,275 ÷ 0,35).mtt. Lấy m1 = 0,28.mtt (kg).

Với mtt = 0,6 (kg) - Khối lượng nhóm thanh truyền.
=> m1 = 0,28.0,6 = 0,168 (kg).
=> m = 0,5 + 0,168 = 0,668 (kg).
Để dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì -Pj phải có cùng thứ
nguyênvà tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của của nó ta vẽ -Pj =f(x) ứng
với một đơn vị diện tích đỉnh Piston tức là thay:
m=

m
Fpt

0,668 × 4
2
= π .0,079 = 136,28 (kg/m2)

Áp dụng công thức tính lực quán tính: pj = - m.j, ta có:
Pjmax = - m.jmax= -0,668 × 20979,974 =2859150,857(N/m2)= -2,859(MN/m2).
Pjmin = - m.jmin =-0,668 × (-12321,572)=1679183,832(N/m2)=1,679(MN/m2).
Đoạn: EF
= - m.jEF= -0,668 × ( -12987,603)=1769950,537(MN/m2)=1,77(MN/m2).
Đổi ra đơn vị trên bản vẽ:
Pj max

Pjmax

=

µ Pj
Pj min

Pjmin

=

µ Pj
EF

EF

=

µ Pj

=

=

=

2,859
0,03
1,679
0,03

1,77
0,03

= 95,3 (mm).

= 55,97 (mm).

= 59(mm).

1.2.2.2. Khai triển các đồ thị.
SVTH: Lớp:

Trang16


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

a) Khai triển đồ thị công trên tọa độ P-V thành Pkt = f(α).
Để biểu diễn áp suất khí thể Pkt theo góc quay của trục khuỷu α ta tiến hành như sau:
+ Vẽ hệ trục tọa độ P - α. Trục hoành đặt ngang với đường biểu diễn p 0 trên đồ thị
công.
+ Chọn tỉ lệ xích:

µα = 2 (độ/mm).
µ p = 0,03

[MN/(m2.mm)]

+ Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị P-V thành P-α.
+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục OP cắt đồ thị
công tại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: Nạp, nén, cháy - giãn nở, xả.
+ Qua các giao điểm này ta kẻ các đường song song với trục hoành gióng sang hệ toạ
độ P-α . Từ các điểm chia tương ứng 0 0, 100, 200,… trên trục hoành của đồ thị P-α ta kẻ
các đường thẳng đứng cắt các đường trên tại các điểm ứng với các góc chia trên đồ thị

Brick và phù hợp với các quá trình làm việc của động cơ. Nối các điểm lại bằng đường
cong thích hợp ta được đồ thị khai triển P-α.
b) Khai triển đồ thị Pj = f(s) thành Pj = f(α)
Đồ thị -Pj = f(s) biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động
cơ.
Khai triển đường Pj = f(s) thành Pj = f(α) cũng thông qua đồ thị Brick để chuyển tọa
độ. Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển P-V thành P=f(α). Nhưng giá trị tìm được
ứng với với α chọn trước lại được lấy đối xứng qua Oα, bởi vì đồ thị trên cùng trục tọa độ
với đồ thị công là -Pj.Sở dĩ triển khai như vậy bởi vì trên cùng trục tọa độ với đồ thị công
nhưng nhưng -Pj được vẽ trên trục có áp suất P0 .
c)Vẽ đồ thị P1=f(α):
Ta có P1=Pkt + Pj và đã xác định được đồ thịPkt = f(α) vàPj = f(α). Vì vậy việc xây
dựng đồ thị P1 = f(α) được tiến hành bằng cách cộng đại số các toạ độ điểm của 2 đồ thị
Pkt = f(α) vàPj = f(α)lại với nhau ta được tọa độ điểm của đồ thịP 1 = f(α) . Dùng một
đường cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta được đồ thị P1 = f(α) .
Ta có hình đồ thị:
SVTH: Lớp:

Trang17


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Hình 1.5. Đồ khai triểnPkt ,Pj ,P1 theo α.
1.2.2.3. Vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T = f(α), lực pháp tuyến Z = f(α), và lực
ngang N = f(α).
Các đồ thị: T = f(α), Z = f(α), N = f(α) được vẽ trên cùng một hệ toạ độ.
Áp dụng các công thức:

T = P1 .

sin ( α + β )
cos( β )

Z = P1 .

cos( α + β )
cos( β )

N = P1 .tg ( β ) .

Quá trình vẽ các đường này được thực hiên theo các bước sau:
+ Chọn tỉ lệ xích: µα = 2 (độ/mm).

SVTH: Lớp:

Trang18


Đồán môn học kết cấuđộng cơ
µ p = 0,03

GVHD: Dương Việt Dũng
[MN/(m2.mm)]

Tra các bảng phụ lục 2p, 7p, 11p trong sách Kết Cấu Và Tính Toán Động Cơ Đốt
Trong - Tập1 ta có các giá trị của:
sin( α + β ) cos( α + β )
cos( β ) ; cos( β ) và tg ( β ) . Dựa vào đồ thị khai triển p= f(α) ta có các giá trị của

p1. Từ đó ta lập được bảng sau:
Bảng 2

φ
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200

λsinφ
0.00
0.05

0.09
0.13
0.17
0.20
0.23
0.24
0.26
0.26
0.26
0.24
0.23
0.20
0.17
0.13
0.09
0.05
0.00
-0.05
-0.09

SVTH: Lớp:

β=acsin(λsinφ
)
0.00
2.59
5.10
7.47
9.62
11.49

13.01
14.14
14.84
15.07
14.84
14.14
13.01
11.49
9.62
7.47
5.10
2.59
0.00
-2.59
-5.10
Trang19

φ+β
0.00
12.59
25.10
37.47
49.62
61.49
73.01
84.14
94.84
105.07
114.84
124.14

133.01
141.49
149.62
157.47
165.10
172.59
180.00
187.41
194.90

P1
-94.20
-92.60
-85.70
-75.40
-61.30
-46.00
-28.00
-12.00
4.00
19.00
30.00
39.00
46.00
50.00
52.00
54.00
55.00
55.20
55.40

55.80
56.00

T
0.00
-20.20
-36.50
-46.26
-47.36
-41.25
-27.48
-12.31
4.12
19.00
28.16
33.29
34.52
31.77
26.67
20.87
14.20
7.13
0.00
-7.21
-14.46

Z
-94.20
-90.47
-77.91

-60.36
-40.28
-22.41
-8.40
-1.26
-0.35
-5.12
-13.04
-22.57
-32.21
-39.92
-45.50
-50.31
-53.36
-54.79
-55.40
-55.39
-54.33

N
0.00
-4.19
-7.65
-9.89
-10.39
-9.35
-6.47
-3.02
1.06
5.12

7.95
9.83
10.63
10.16
8.81
7.08
4.91
2.49
0.00
-2.52
-5.00


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350

360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
SVTH: Lớp:

-0.13
-0.17
-0.20
-0.23
-0.24
-0.26
-0.26
-0.26
-0.24
-0.23

-0.20
-0.17
-0.13
-0.09
-0.05
0.00
0.05
0.09
0.13
0.17
0.20
0.23
0.24
0.26
0.26
0.26
0.24
0.23
0.20
0.17
0.13
0.09
0.05

GVHD: Dương Việt Dũng

-7.47
-9.62
-11.49
-13.01

-14.14
-14.84
-15.07
-14.84
-14.14
-13.01
-11.49
-9.62
-7.47
-5.10
-2.59
0.00
2.59
5.10
7.47
9.62
11.49
13.01
14.14
14.84
15.07
14.84
14.14
13.01
11.49
9.62
7.47
5.10
2.59
Trang20

202.53
210.38
218.51
226.99
235.86
245.16
254.93
265.16
275.86
286.99
298.51
310.38
322.53
334.90
347.41
360.00
372.59
385.10
397.47
409.62
421.49
433.01
444.14
454.84
465.07
474.84
484.14
493.01
501.49

509.62
517.47
525.10
532.59

56.40
54.40
52.40
49.40
42.00
34.60
22.00
10.60
-5.00
-24.00
-32.00
-42.00
-47.00
-48.00
-39.00
-3.00
67.00
27.00
19.00
8.00
4.00
10.00
17.00
28.00
38.00

46.00
53.00
59.00
62.00
63.00
64.00
63.00
62.00

-21.80
-27.90
-33.30
-37.07
-35.85
-32.48
-22.00
-10.93
5.13
23.56
28.69
32.45
28.84
20.44
8.51
0.00
14.62
11.50
11.66
6.18
3.59

9.82
17.44
28.86
38.00
43.19
45.24
44.28
39.39
32.31
24.73
16.26
8.01

-52.54
-47.60
-41.84
-34.59
-24.31
-15.03
-5.92
-0.92
-0.53
-7.20
-15.59
-27.60
-37.62
-43.64
-38.10
-3.00
65.46

24.55
15.21
5.26
1.95
3.00
1.79
-2.44
-10.23
-19.99
-30.68
-41.31
-49.51
-55.13
-59.62
-61.12
-61.54

-7.39
-9.22
-10.65
-11.42
-10.58
-9.16
-5.92
-2.81
1.26
5.55
6.50
7.12
6.16

4.29
1.76
0.00
3.03
2.41
2.49
1.36
0.81
2.31
4.28
7.42
10.23
12.18
13.35
13.63
12.60
10.68
8.39
5.62
2.80


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

540
550
560
570
580
590

600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

0.00
-0.05
-0.09
-0.13
-0.17
-0.20
-0.23
-0.24
-0.26
-0.26
-0.26
-0.24
-0.23
-0.20
-0.17
-0.13

-0.09
-0.05
0.00

GVHD: Dương Việt Dũng

0.00
-2.59
-5.10
-7.47
-9.62
-11.49
-13.01
-14.14
-14.84
-15.07
-14.84
-14.14
-13.01
-11.49
-9.62
-7.47
-5.10
-2.59
0.00

540.00
547.41
554.90
562.53

570.38
578.51
586.99
595.86
605.16
614.93
625.16
635.86
646.99
658.51
670.38
682.53
694.90
707.41
720.00

60.00
59.00
58.00
56.00
54.00
52.00
48.00
41.00
32.00
21.00
8.00
-9.00
-26.00
-43.00

-58.00
-72.00
-83.00
-90.00
-94.00

0.00
-7.62
-14.97
-21.64
-27.70
-33.04
-36.02
-34.99
-30.04
-21.00
-8.25
9.23
25.52
38.56
44.81
44.18
35.35
19.63
0.00

-60.00
-58.57
-56.27
-52.17

-47.25
-41.52
-33.61
-23.73
-13.90
-5.65
-0.70
-0.95
-7.80
-20.95
-38.11
-57.63
-75.46
-87.93
-94.00

0.00
-2.67
-5.18
-7.34
-9.15
-10.57
-11.09
-10.33
-8.48
-5.65
-2.12
2.27
6.01
8.74

9.83
9.44
7.41
4.07
0.00

+ Vẽ hệ trục tọa Decac trong đó trục hoành biểu thị giá trị góc quay trục khuỷu, trục tung
biểu diễn giá trị của T, N, Z. Từ bảng 2 ta xác định được tọa độ các điểm trên hệ trục, nối
các điểm lại bằng các đường cong thích hợp cho ta đồ thị biểu diễn: T = f(α), Z=f(α), N =
f(α).
+ Việc vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T = f(α), lực pháp tuyến Z = f(α) và lực ngang
N = f(α) cho ta mối quan hệ giữa chúng cũng như tạo tiền đề cho việc tính toán và thiết kế
về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc của động cơ, phụ tải tác dụng lên
chốt khuỷu, đầu to thanh truyền… đồng thời là cơ sở thiết kế các hệ thống khác như hệ
thống làm mát, hệ thống bôi trơn…

SVTH: Lớp:

Trang21


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Hình 1.6. Đồ thị T,N,Ztheo α.
1.2.2.4. Vẽ đồ thị ΣT = f(α).
Để vẽ đồ thị tổng T ta thực hiện theo những bước sau:
+ Lập bảng xác định góc α i ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc.
+ Góc lệch khuỷu trục của 2 xi lanh làm việc kế tiếp nhau:

αk =

180 .τ 180 .4
=
= 180 0
i
4
.

+ Thứ tự làm việc của động cơ là: 1- 4 - 3 - 2
Ta có bảng xác định góc lệch công tác và thứ tự làm việc của các khuỷu trục:
Xy lanh
1
2
3
4

00 ÷ 1800
Nạp
Nén
Cháy-giản nở
Thải

1800 ÷3600
Nén
Cháy - giản nở
Thải
Nạp

3600 ÷ 5400

Cháy - giản nở
Thải
Nạp
Nén

5400 ÷ 7200
Thải
Nạp
Nén
Cháy - giản nở

+ Sau khi lập bảng xác định góc α i ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc, dựa vào
bảng tính N, T, Z và lấy tỉ lệ xích μ ΣT = μT = 0,03 [MN/(m2.mm)],ta lập được bảng tính

SVTH: Lớp:

Trang22


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

∑ T = f (α ) . Trị số của T

i

α

GVHD: Dương Việt Dũng

ta đã tính, căn cứ vào đó tra bảng các giá trị Ti đã tịnh tiến theo

. Cộng tất cả các giá trị của Ti ta có
α1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

T1

0.00
-20.20
-36.50
-46.26
-47.36

-41.25
-27.48
-12.31
4.12
19.00
28.16
33.29
34.52
31.77
26.67
20.87
14.20
7.13
0.00

α2
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310

320
330
340
350
360

T2
0.00
-7.21
-14.46
-21.80
-27.90
-33.30
-37.07
-35.85
-32.48
-22.00
-10.93
5.13
23.56
28.69
32.45
28.84
20.44
8.51
0.00

∑ T =T

1

α3
360
370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540

+ T2 + T3 + T4

T3
0.00
-2.52
-5.00
-7.39
-9.22

-10.65
-11.42
-10.58
-9.16
-5.92
-2.81
1.26
5.55
6.50
7.12
6.16
4.29
1.76
0.00

.

α4
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650

660
670
680
690
700
710
720

T4
0.00
3.03
2.41
2.49
1.36
0.81
2.31
4.28
7.42
10.23
12.18
13.35
13.63
12.60
10.68
8.39
5.62
2.80
0.00

∑T

0.00
-26.90
-53.55
-72.96
-83.13
-84.38
-73.66
-54.46
-30.11
1.31
26.61
53.03
77.26
79.57
76.92
64.26
44.55
20.20
0.00

Hình 1.7. Đồ thịT,Z,N
+ Nhận thấy tổng T lặp lại theo chu kỳ 180 0 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 0 0 đến 1800
sau đó suy ra cho các chu kỳ còn lại.
+ Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm
cong thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T.

SVTH: Lớp:

Trang23

(

ai = α i ; ∑ T i

)

bằng một đường


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng
Hình 1.7. Đồ thị ∑ T = f( α )

+ Sau khi đã có đồ thị tổng
Phương pháp xác định

∑T

tb

∑T
=

∑ T = f (α )
tb

ta vẽ

∑T

tb

(đại diện cho mô men cản).

như sau:

∑ Ti
= 9,11(mm)
18

1.2.2.5.Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở
mỗi vị trí của chốt khuỷu. Sau khi có đồ thị này ta tìm được trị số trung bình của phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất, dùng đồ
thị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu tải ít nhất để xác định vị trí lỗ khoan dẫn dầu
bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục.
Các bước tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu được tiến hành như sau:
+ Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’ về phía
phải còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
+ Chọn tỉ lệ xích:

µ T = 0,03 (MN/m2.mm).

µ Z = 0,03 (MN/m2.mm).

+ Dựa vào bảng tính T = f ( α ) Z = f ( α ) . Ta có được toạ độ các điểm ai = ( Ti ; Z i ) ứng
với các góc α = 100 ; 200…7200. Cứ tuần tự như vậy ta xác định được các điểm từ
0 = ( T0 ; Z 0 ) cho đến 72 = ( T72 ; Z 72 ) .

+ Nối các điểm trên hệ trục toạ độ bằng một đường cong thích hợp, ta có đồ thị biểu
diễn phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
+ Trong quá trình vẽ để dễ dàng xác định các toạ độ điểm ta nên đánh dấu các toạ độ
điểm đồng thời ghi các số thứ tự tương ứng kèm theo.
+ Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơn
vị diện tích của piston).
2
Từ công thức: Pko = m2 .R.ω

Với: m2 - Khối lượng đơn vị của thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu.
SVTH: Lớp:

Trang24


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Ta có khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu là:
m2’ = mtt – m1 = 0,9 – 0.27 = 0.63(kg)
m2 =

=>

m' 2
0,63 × 4
=
= 99(kg / m 2 )
F pt π .( 0,09) 2

2
2
Vậy: Pko = 99 × 0.035 × 593.76 = 1.169 MN m

Từ gốc tọa độ O’của đồ thị lấy theo hướng dương của Z một khoảng:

O’O =

Pko 1,169
=
= 38.986 (mm)
µ p 0,03

O là tâm chốt khuỷu, từ tâm chốt khuỷu ta kẻ đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, giá
trị của lực tác dụng lên chốt khuỷu là vectơ có gốc O và ngọn là một điểm bất kỳ nằm trên
đường biểu diễn đồ thị phụ tải.

SVTH: Lớp:

Trang25