ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

đề bài thiết kế môn học môn ĐCĐT
đề 9
Kiểu động cơ

Ford Mondeo

Đờng kính xilanh (mm) D

87,5

Hành trình Piston

83,1

Số xylanh i
Công suất Ne
Tỷ số nén
Số vòng quay n
Suất tiêu hao nhiên liệu ge ( g/ml.h)

4
145,48 mã lực
10,8
6000 vòng/phút
-

Xupap nạp mở sớm 1

120

Xupap thải mở sớm 2

46o

Xupap thải mở sớm 3

40O

Xupap thải đóng muộn 4

16o

Góc đánh lửa sớm s

10o

áp suất cuối hành trình nạp pa

0,098 Mpa

áp suất khí sót pr

0,12Mpa

áp suất cuối hành trình nén pc

2,571Mpa

áp suất cuối hành trình cháy pz

9,307Mpa

áp suất cuối hành trình giãn nở pb

0,493 Mpa

Khối lợng nhóm piston mnp
Khối lợng nhóm thanh truyền mtt

0,3 kg
0,369 kg

Yêu cầu : Vẽ thanh truyền và tính bền đầu nhỏ

Phần I . động học cơ cấu kttt
1.1. Chuyển vị của Piston

Chuyển vị của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng





X = R.(1 cos ) + .(1 cos 2 ) (mm)
4


(
)
X = R. 1 cos

X = R. .(1 cos 2 )
4

Trong đó:
R=

S 83,1
=
= 41,55 (mm )
2
2

;

=

1
4

Tính toán theo từng 10O ta có bảng thống kê sau

0
10
20
30
40
50
60
70
80

90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

1
cos
0.000
0.015
0.060
0.134
0.234
0.357
0.500
0.658
0.826
1.000
1.174
1.342
1.500
1.643
1.766
1.866
1.940

1.985
2.000

X1
0.000
0.631
2.506
5.567
9.721
14.842
20.775
27.339
34.335
41.550
48.765
55.761
62.325
68.258
73.379
77.533
80.594
82.469
83.100

1
cos(2)
0.000

X2
0.000

0.157
0.608
1.298
2.146
3.048
3.895
4.586
5.037
5.194
5.037
4.586
3.895
3.048
2.146
1.298
0.608
0.157
0.000

0.060

0.234
0.500
0.826
1.174
1.500
1.766
1.940
2.000
1.940

1.766
1.500
1.174
0.826
0.500
0.234
0.060
0.000

1.2. Vận tốc của piston

X
0.000
0.788
3.113
6.865
11.867
17.890
24.670
31.925
39.372
46.744
53.802
60.347
66.220
71.306
75.525
78.832
81.202
82.625

83.100

Vận tốc của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng
V=

dx



= R.. sin + . sin 2
dt
2


V = R.. sin

(m/s)


V = R.. . sin 2
2

2


360
350
340
330
320

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


Trong ®ã :

ω=

π .n 3,14.6000
=
= 628 (1/s )
30
30

TÝnh to¸n theo tõng 10O ta cã b¶ng thèng kª sau
α
0
10

20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310

320
330
340

sinα
0.000
0.174
0.342
0.500
0.643
0.766
0.866
0.940
0.985
1.000
0.985
0.940
0.866
0.766
0.643
0.500
0.342
0.174
0.000
-0.174
-0.342
-0.500
-0.643
-0.766
-0.866

-0.940
-0.985
-1.000
-0.985
-0.940
-0.866
-0.766
-0.643
-0.500
-0.342

V1
0.000
4.531
8.924
13.047
16.773
19.989
22.598
24.520
25.697
26.093
25.697
24.520
22.598
19.989
16.773
13.047
8.924
4.531

0.000
-4.531
-8.924
-13.047
-16.773
-19.989
-22.598
-24.520
-25.697
-26.093
-25.697
-24.520
-22.598
-19.989
-16.773
-13.047
-8.924

sin2α
0.000
0.342
0.643
0.866
0.985
0.985
0.866
0.643
0.342
0.000
-0.342

-0.643
-0.866
-0.985
-0.985
-0.866
-0.643
-0.342
0.000
0.342
0.643
0.866
0.985
0.985
0.866
0.643
0.342
0.000
-0.342
-0.643
-0.866
-0.985
-0.985
-0.866
-0.643
3

V2
0.000
1.116
2.097

2.825
3.212
3.212
2.825
2.097
1.116
0.000
-1.116
-2.097
-2.825
-3.212
-3.212
-2.825
-2.097
-1.116
0.000
1.116
2.097
2.825
3.212
3.212
2.825
2.097
1.116
0.000
-1.116
-2.097
-2.825
-3.212
-3.212

-2.825
-2.097

V
0.000
5.647
11.021
15.871
19.985
23.201
25.422
26.616
26.813
26.093
24.581
22.423
19.773
16.777
13.560
10.222
6.828
3.416
0.000
-3.416
-6.828
-10.222
-13.560
-16.777
-19.773
-22.423

-24.581
-26.093
-26.813
-26.616
-25.422
-23.201
-19.985
-15.871
-11.021


350
360

-0.174
0.000

-4.531
0.000

-0.342
0.000

-1.116
0.000

-5.647
0.000

1.3. Gia tốc chuyển động của Piston

_ Gia tốc chuyển động của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng
dv
J=
= R. 2 .( cos + cos 2 ) (m/s2)
dt
J = R. 2 . cos

(mm/s2)

J = R. 2 .. cos 2

Tính toán theo từng 10O một ta có bảng thống kê sau

0
10
20
30
40
50

cos
1.000
0.985
0.940
0.866
0.766
0.643

J1

16386.655
16137.705
15398.419
14191.260
12552.906
10533.139

cos
2
0.250
0.235
0.192
0.125
0.043
-0.043
4

J2
4096.664
3849.605
3138.227
2048.332
711.378
-711.378

J
20483.319
19987.310
18536.646
16239.592

13264.284
9821.761


360
350
340
330
320
310


60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

0.500
0.342
0.174
0.000

-0.174
-0.342
-0.500
-0.643
-0.766
-0.866
-0.940
-0.985
-1.000

8193.328
5604.566
2845.513
0.000
-2845.513
-5604.566
-8193.328
-10533.139
-12552.906
-14191.260
-15398.419
-16137.705
-16386.655

-0.125
-0.192
-0.235
-0.250
-0.235
-0.192

-0.125
-0.043
0.043
0.125
0.192
0.235
0.250

-2048.332
-3138.227
-3849.605
-4096.664
-3849.605
-3138.227
-2048.332
-711.378
711.378
2048.332
3138.227
3849.605
4096.664

6144.996
2466.340
-1004.092
-4096.664
-6695.118
-8742.793
-10241.660
-11244.517

-11841.528
-12142.928
-12260.192
-12288.100
-12289.991

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

Phần II. Động lực học
2.1. Khái quát
Khi động cơ làm việc, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền (CCKTTT) nói
riêng và động cơ nói chung chịu tác dụng của các lực nh : lực khí thể, lực
quán tính, trọng lực và lực ma sát. Khi tính toán động lực học, ta chỉ xét các
lực có giá trị lớn là lực khí thể và lực quán tính.
Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợp
lực của hai loại lực trên đây tác dụng lên CCKTTT và mô men do chính
chúng sinh ra, để làm cơ sở cho việc tính toán cân bằng động cơ, tính toán sức
bền của các chi tiết, nghiên cứu trạng thái mài mòn và tính toán dao động

xoắn của hệ trục khuỷu.
Việc khảo sát động lực học đợc dựa trên phơng pháp và quan điểm của
cơ học lý thuyết. Các lực và mô men trong tính toán động lực học đợc biểu
diễn dới dạng hàm số của góc quay trục khuỷu và quy ớc là piston ở ĐCT
thì = 00. Ngoài ra, các lực này thờng đợc tính với một đơn vị diện tích đỉnh
piston. Về sau khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất
với diện tích tiết diện ngang của đỉnh piston.
5


2.2. Dựng các đồ thị véctơ phụ tải
_ Đồ thị véctơ phụ tải là đồ thị biểu diễn sự tác dụng của các lực lên bề mặt
làm việc ở các vị trí khác nhau trên trục khuỷu. Các bề mặt làm việc quan
trọng của động cơ gồm bề mặt chốt khuỷu, cổ trục, bạc, lót đầu to thanh
truyền và bạc lót ổ trục.
_ Đồ thị vectơ phụ tải dùng để:
+ Xác định phụ tải nhằm xem xét quy luật mài mòn bề mặt làm việc.
+ Xác định khu vực chịu lực bé nhất và trung bình để đánh giá nhằm chọn
vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn.
+ Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình để đánh giá mức độ va
đập.
_ Để dựng đồ thị ấy, trớc tiên ta phải xác định các lực tác dụng: lực tiếp
tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực li tâm Pk 0 do khối lợng m2 gây ra.
+ Sau khi có đồ thị lực khí thể P kt = pkt.Fp = (p-po). .D , theo góc quay
2

4

sẽ xác định đợc sự biến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
Pj = - mj . R . 2 . (cos + cos2)

Cộng hai đồ thị đó lại sẽ đợc sự biến thiên của lực P theo .
+ Tiếp theo sẽ xác định đợc sự biến thiên của lực tiếp tuyến:
T=

P sin( + )
P cos( + )
và lực pháp tuyến Z =
cos
cos

+ Lực quán tính của khối lợng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to thanh
truyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu:

PR2 = m2. R . 2.

_ Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên bề mặt chốt khuỷu đợc vẽ với giả thiết
rằng trục khuỷu đứng yên còn xi lanh quay với vận tốc trục khuỷu nhng theo
chiều ngợc lại. Hợp lực Q của các lực tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu:
= ++
_ Từ đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu ta có thể triển khai
thành đồ thị Qck - sau đó tính giá trị trung bình Q tb trên cơ sở đó có thể xác
định đợc hệ số va đập của bề mặt tơng tác.
6


2.2.1. đồ thị công :
_ Thể tích làm việc của xilanh :
2
2
Vh = .D .S = 3,14.0,0875 .0,0831 =4,99.10-4 (m3) = 0,499 (l)

4

4

_ Dung tích buồng cháy:
Vc =

Vh
4,99.10 4
=
= 0,51. 10-4 (m3) = 0,051 (l)
10,8 1
1

_Thể tích của xilanh:
Va = Vh + Vc = (4,99 + 0,51) . 10-4 = 5,5. 10-4 (m3) = 0,55 (l)
_Với các giá trị áp suất đã cho :
Po = 0,0981 (MPa) = 1 (kG/cm2)
Pa = 0,098 (MPa) = 0,99 (kG/cm2)
Pc = 2,571 (MPa) = 26,2 (kG/cm2)
Pb = 0,493 (MPa) = 5,03 (kG/cm2)
Pz = 9,307 (MPa) = 98,87 (kG/cm2)
Pr = 0,12
(MPa) = 1,22 (kG/cm2)
_ Chỉ số nén đa biến trung bình n1:
Pc = Pa. n 1

Pc
2,571

ln
n1 =
0,098 = 1,37
Pa =
ln 10,8
ln
ln

_Chỉ số giãn nở đa biến trung bình n2:
9,307
p
ln
ln z
pz
Pb = n2 n2 = pb = 0,493 = 1,23

ln 10,8
ln

Chọn = 1,5

_Lập bảng: i =

Quá trình nén
i
1
1.5
2
3
4

5
6
7
8

in1
1.00
1.74
2.58
4.50
6.68
9.07
11.64
14.38
17.27

Quá trình giãn nở

Px =Pc/in1
26.20
15.03
10.14
5.82
3.92
2.89
2.25
1.82
1.52

in2

1.00
1.65
2.35
3.86
5.50
7.24
9.06
10.95
12.91

7

Px =Pz/in2
98.87
60.04
42.15
25.60
17.97
13.66
10.91
9.03
7.66


9
10
10.8

20.29
23.44

26.05

1.29
1.12
1.01

14.92
16.98
18.67

6.63
5.82
5.30

_ Chọn hệ trục toạ độ P - V nh bản vẽ với gốc toạ độ 0, tỷ lệ xích
p= 0,4

l
kG / cm 2
và v = 0,0022
với các thông số trên .
mm
mm

_ Hiệu chỉnh đồ thị công :
Bán kính vòng tròn brick : R = (la-lc) / 2
1
4

Tham số kết cấu:

=

Khoảng di chuyển :

OO= R.

Hiệu chỉnh điểm

c : ứng với góc phun sớm s = 100
c : Pc = (1,2 ữ 1,25).Pc
= 1,25 . 26,2 = 32,75 (kG/cm2)
r : ứng với góc mở sớm van nạp : 1 = 120
a : ứng với góc đóng muộn van nạp : 2 = 460
b : ứng với góc mở sớm van thải : 3 = 400
r : ứng với góc đóng muộn van thải : 4 = 160
z : ứng với áp suất cực đại của động cơ
Pz = 0,85.Pz

2.2.2. Khai triển đồ thị công P-V sang đồ thị Pkt- :
Do pkt = p - po ,với p là áp suất đã xác định ở đồ thị công . Vì vậy ta xác
định áp suất khí thể nh sau:
_ Theo phơng pháp Brich ta khai triển đồ thị P-V sang đồ thị P-
_ Dựng đờng tròn Brich có bán kính 2R=la-lc, đờng tròn (O,R). Từ O lấy một
đoạn OO về phía điểm chết trên một khoảng OO=R. /2=R/8.
_ Từ O chia nửa đờng tròn thành từng khoảng 30 o một ,từ 0 đến 720 o tơng
ứng với 24 khoảng.Nối O1,O2,O24. Từ O kẻ O1,O2O24 tơng ứng
song song với O1,O2O24. Từ 1,2,24 dóng lên song song với trục Pz cắt
đồ thị công tại 24 vị trí trên đồ thị vừa vẽ trớc.
_ Dựng đồ thị P- bằng cách lấy gốc sao cho trục hoành trùng phơng với đờng P 0 của đồ thị P-V

Chia trục hoành thành 72 phần bằng nhau tơng ứng với mỗi phần là 10 o
8


Từ mỗi điểm trên trục hoành dóng lên và mỗi điểm trên đồ thị P-V tơng
ứng dóng sang ta đợc một điểm tơng ứng trên đồ thị Pkt- .

2.2.3. Lực quán tính Pj :
Pj = - mj.jp = - mj.R..(cos + .cos2)
_Trong đó : mj là khối lợng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích
của piston.
Ta có : mj = mnp + m1 = mnp + 0,35.mtt = 0,3 + 0,35.0,369 = 0,429 (kg)
mnp :khối lợng nhóm piston
m1 : khối lợng tập trung đầu nhỏ thanh truyền, với
m1 =0,35.mtt
_ Diện tích đỉnh piston : Fp = .D = 3,14.0,0875 = 6.10-3 (m 2 )
2

2

4

4

Khối lợng trên một dơn vị diện tích đỉnh piston :

mj=

m
Fp

j

=

0,429
6.10 3

_ Bán kính quay trục khuỷu : R =

= 71,5 (kg/m 2 )
0,0831
S
=
= 0,04155 (m)
2
2

_ Vận tốc góc trục khuỷu ứng với số vòng quay lớn nhất : = 628 (rad/s)
_ Quy đổi đơn vị Pj :

kg m
1 kg.m
N
. 2 = 2 . 2 = 2 = 10-6 MPa = 1,02.10-5 kG/cm2
2
m s
m
s
m

_ Từ đó ta có bảng tính Pj :

0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180

cos
1.000
0.966
0.866
0.707
0.500
0.259
0.000
-0.259
-0.500
-0.707
-0.866
-0.966

-1.000

cos2

0.250
0.217
0.125
0.000
-0.125
-0.217
-0.250
-0.217
-0.125
0.000
0.125
0.217
0.250

Pj
-14.938
-14.131
-11.844
-8.450
-4.482
-0.506
2.988
5.681
7.469
8.450
8.856

8.956
8.963

9


360
345
330
315
300
285
270
255
240
225
210
195
180


2.2.4. Lực tổng hợp P
Từ đồ thị công khai triển theo phơng pháp sử dụng vòng tròn Brick, đợc đồ
thị lực khí thể P kt theo góc và từ đồ thị Pj theo góc , cộng hai đồ thị lại ta
đợc đồ thị lực tổng hợp P = P kt + Pj

2.2.5. Phân tích lực và mô men lực tác dụng lên CCKTTT
P kt

N

P tt

A

P

Pk

P tt

Z R
T

O N



P tt
P
P tt

Lực tác dụng trên chốt piston : P = Pkt + Pj
Trong đó P đợc phân thành hai thành phần:
Ptt - Tác dụng trên đờng tâm thanh truyền.
N - Tác dụng trên phơng thẳng góc với đờng tâm xylanh.

= tt +
Rời Ptt xuống tâm chốt khuỷu rồi phân thành hai thành phần: Lực tiếp

tuyến T và lực pháp tuyến Z.
T = Pttsin( + ) = P .

sin( + )
cos( )

Z = Ptt cos( + ) = P .

cos( + )
cos( )

2.2.6. Xây dựng đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu
10


a/ Đồ thị T-Z
_ Từ đồ thị P , đo các giá trị P ứng với các góc sau đó chia cho tỉ lệ xích
p= 0,4

kG / cm 2
ta đợc bảng các giá trị P ứng với các góc
mm

T = P

sin( + )
cos( + )
và Z = P
cos( )
cos( )

với góc : = arcsin( .sin )
Ta có bảng các thông số:

0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
300
315
330
345
360
375

390

Pj
-14.94
-14.13
-11.84
-8.45
-4.482
-0.506
2.988
5.681
7.469
8.45
8.856
8.956
8.963
8.956
8.856
8.45
7.469
5.681
2.988
-0.506
-4.482
-8.45
-11.84
-14.13
-14.94
-14.13
-11.84

Pkt
-0.4
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.8
-0.4
-0.2
0.2
0.4
0.6
1.6
3.2
7.2
12.8
18.4
25.2
79.2
51.6

P
-15.3
-14.9
-12.6
-9.25
-5.28
-1.31
2.19
4.88
6.67
7.65
8.06
8.16
8.16
8.16
8.46
8.25
7.67
6.08
3.59
1.09
-1.28
-1.25
0.96
4.27
10.3
65.1
39.8

sin(+ )/cos

0.000
0.321
0.609
0.834
0.977
1.030
1.000
0.902
0.755
0.580
0.391
0.196
0.000
-0.196
-0.391
-0.580
-0.755
-0.902
-1.000
-1.030
-0.977
-0.834
-0.609
-0.321
0.000
0.321
0.609

11

cos(+ )/cos

1.000
0.949
0.803
0.580
0.308
0.018
-0.258
-0.499
-0.692
-0.834
-0.929
-0.983
-1.000
-0.983
-0.929
-0.834
-0.692
-0.499
-0.258
0.018
0.308
0.580
0.803
0.949
1.000
0.949
0.803

0.000 -15.338
-4.800 -14.172
-7.702 -10.154
-7.715 -5.366
-5.160 -1.627
-1.346 -0.024
2.188 -0.565
4.400 -2.437
5.036
-4.615
4.438 -6.381
3.149 -7.484
1.600 -8.015
0.000
-8.163
-1.600 -8.015
-3.305 -7.856
-4.786 -6.881
-5.791 -5.307
-5.482 -3.036
-3.588 -0.926
-1.127 0.020
1.252 -0.395
1.043
-0.725
-0.582 0.768
-1.372 4.052

0.000 10.262
20.916 61.760
24.216 31.925


405
420
435
450
465
480
495
510
525
540
555
570
585
600
615
630
645
660
675
690
705
720

-8.45
-4.482

-0.506
2.988
5.681
7.469
8.45
8.856
8.956
8.963
8.956
8.856
8.45
7.469
5.681
2.988
-0.506
-4.482
-8.45
-11.84
-14.13
-14.94

30.4
15.2
11.6
8.8
6.4
5.2
4
3.2
3

1.6
0.8
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6
0.6

22
10.7
11.1
11.8
12.1
12.7
12.5
12.1
12
10.6
9.76
9.46
9.05
8.07
6.28
3.59

0.09
-3.88
-7.85
-11.2
-13.5
-14.3

0.834
0.977
1.030
1.000
0.902
0.755
0.580
0.391
0.196
0.000
-0.196
-0.391
-0.580
-0.755
-0.902
-1.000
-1.030
-0.977
-0.834
-0.609
-0.321
0.000

0.580
0.308
0.018
-0.258
-0.499
-0.692
-0.834
-0.929
-0.983
-1.000
-0.983
-0.929
-0.834
-0.692
-0.499
-0.258
0.018
0.308
0.580
0.803
0.949
1.000

18.309
10.471
11.431
11.788
10.891
9.567
7.222

4.713
2.346
0.000
-1.914
-3.696
-5.250
-6.093
-5.662
-3.588
-0.097
3.792
6.548
6.849
4.350
0.000

12.733
3.301
0.205
-3.044
-6.031
-8.768
-10.385
-11.200
-11.749
-10.563
-9.587
-8.785
-7.549
-5.584

-3.135
-0.926
0.002
-1.195
-4.554
-9.029
-12.843
-14.338

_ Dựng hệ trục toạ độ OTZ (OT hớng sang phải, OZ hớng xuống dới )
_ Từ gốc toạ độ O vẽ xuống (theo chiều dơng của trục O Z ) một đoạn OO=
PR2
Với :

PR2 =- m2..R

Trong đó : +) m2 =

0,65.mtt
0,65.0,369
=
= 39,98 (kg/m2) : là khối lợng
FD
6.10 3

thanh truyền quy dẫn về đầu to. (Tính trên đơn vị diện tích piston )
+) R = 0,04155 (m) : là bán kính quay của trục khuỷu
+) = 628 (rad/s): là vận tốc góc
=> PR2 = - 39,98. 6282. 0,04155. 10-6 = 0,655 (MPa) = 6,681 (kG/cm2)
12

Lấy z = T =p/ 1,35 = 0,4 / 1,35 = 0,296
=> Dịch gốc 1 đoạn : l = PR2 / 0,296 = 6,681/ 0,296 = 22,6 (mm)
Điểm O vừa xác định chính là tâm chốt khuỷu.
_ Trên OTZ , nối các điểm có toạ độ T,Z tơng ứng ta đợc đồ thị véctơ phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu

b/ Khai triển đồ thị vectơ phụ tải sang đồ thị Q-
Căn cứ vào đồ thị phụ tải, lập bảng quan hệ Q-

0
15
30
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180

Q(mm)
7.4
7.1
6.3
4.8

3.3
2.2
2.4
3.4
4.3
4.6
4.9
5
5.1


195
210
225
240
255
270
285
300
315
330
345
360
375

Q(mm)
4.9
4.9
4.8
4.4

3.8
2.8
2.2
2.4
2.6
1.9
1
1.2
19.7


390
405
420
435
450
465
480
495
510
525
540
555
570

Q(mm)
11.2
6.5
3.8
4.4

5.2
5.3
6.1
6.2
6.3
6.2
5.8
5.5
5.3


585
600
615
630
645
660
675
690
705
720

Q(mm)
5.1
4.6
3.8
2.8
2.2
2.9
4.3

5.8
6.8
7.3

_ Ta xác định Qtb bằng công thức sau:
Ftb
LQcb

x = Qtb =

Trong đó : Ftb : là diện tích của một hình chữ nhật bằng diện tích
phần giới hạn bởi đồ thị Qcb trên hình vẽ
LQcb : là chiều dài của đồ thị Qcb trên trục hoành
Ta có :
Ftb = 18006 mm
LQcb = 360 mm


Qtb = 50 mm

_ Ta có công thức tính hệ số va đập nh sau :
=

K max
K tb

Đơn vị phụ tải cực đại : K max = Qmax .

Fp
d c .l c

13


Đơn vị phụ tải trung bình : K tb = Qtb .
=

Fp
d c .l c

Qmax 197
=
= 3,81 < 4
Qtb
50

Ta thấy hệ số va đập đảm bảo điều kiện cho phép.

2.3. Xây dựng đồ thị mài mòn.
_ Vẽ một đờng tròn bất kỳ tợng trng cho mặt cắt cổ trục khuỷusau đó chia
đờng tròn này thành 24 phần . Đánh số thứ tự các phần đó.
_ Tính hợp lực Q của các lực tác dụng trên các điểm 1,2,3..vv. Ta lập đợc
bảng giá trị hợp lực tác dụng trên mặt chốt khuỷu

0

1

2

Q0

270

270

270

Q1

90

90

90

90

Q2

5

5

5

5

5

4

4

4

4

4

3.8

3.8

3.8

3.8

3.8

5.1

5.1

5.1

5.1

5.1

12

12

12

12

12

178

178

178

178

178

80

80

80

80

80

47

47

47

47

47

45

45

45

45

69

60

60

Q3
Q4
Q5
Q6
Q7

3

4

5

Q9
45

Q11

60

7

8

9

10

11

270

270
90

Q8

Q10

6

60

14


Qi
i

470

429 372. 107. 29.9 202. 278. 322. 362
8
9
9
9
1

410

502

512

13.9 12.6 11.0 3.19 0.88 6.00 8.25 9.53 10.7 12.1 14.8 15.1
12
98

35
4
5
6
5
4
15
36
3
55

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái hao mòn của trục và vị trí chịu
tải ít để khoan lỗ dầu. Để vẽ đồ thị mài mòn, ta tiến hành vẽ vòng tròn có bán
kính R (chọn R= 100 (mm) tợng trng cho chốt khuỷu, sau đó chia vòng tròn
thành 12 phần đều nhau và đợc đánh số thứ tự nh bản vẽ. Tiến hành lập bảng
tính tại mỗi điểm với giả thiết phạm vi ảnh hởng của lực tại mỗi điểm là 120 0
sang 2 phía, ta xác định đợc độ dài các đoạn thẳng biểu diễn giá trị Q tại các
điểm chia. Sau khi xác định đợc tất cả các điểm trên ta tiến hành nối các điểm
đó lại sẽ đợc đồ thị mài mòn chốt khuỷu.
Từ đồ thị mài mòn cho thấy cung chịu tải nhỏ nhất của chốt khuỷu, nh
vậy ta có thể chọn một điểm trong cung này để làm vị trí khoan lỗ đầu.

Phần III. Tính bền đầu nhỏ thanh truyền

15


Xét tỷ số:

d2

52
=
= 1,53 > 1,5 loại đầu nhỏ dầy. Lực gây phá hủy đầu nhỏ
d1
34

thanh truyền là lực quán tính chuyển động tịnh tiến cực đại PJmax .
Thanh truyền phần đầu nhỏ bị phá hủy chủ yếu do lực kéo gây ra :
K =PJmax/F
16


Trong đó : F =2.lđn.s
Theo bài ra ta có lực quán tính chuyển động tịnh tiến xét trên 1 dơn vị diện
tích đỉnh pittong là : PJmax 14,938 (KG/cm2) .Vậy lực quán tính chuyển
động tịnh tiến (của nhóm pittong và của thanh truyền quy dẫn về đầu nhỏ )
xét trên toàn diện tích đỉnh piston là :
PJmax =14,938 . 60 = 896,28(KG) .
Để đảm bảo điều kiện bền cho đầu nhỏ thanh truyền thì :
K =PJmax/F < []K .
Với :

- Thép các bon []K =250 ữ 300 KG/cm2.
- Thép hợp kim []K =300 ữ 450 KG/cm2.

ở đây ta chọn :
-Vật liệu là thép các bon []K =250 KG/cm2
- d1=34mm , từ công thức d2/d1 >1,5 (đầu nhỏ thanh truyền
dầy) ta chọn d2=52 mm .
s

Vậy

=(d2-d1)/2 = 9 mm = 0,9 cm.

lđn> PJmax / (2.s. []K)= 896,28 / (2.0.9.250) = 2(cm) = 20mm.
Chọn lđn=34 mm .

17