ĐỀ BAI THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Thit K Mụn Hc ng C t Trong

Kiểu động cơ

MEKONG STAR 4WD-2230

Đờng kính xylanh (mm) S
Hành trình piston (mm) D
Số xylanh i
Công suất Ne
Tỷ số nén
Số vòng quay n
Suất tiêu hao nhiên liệu ge(g/ml.h)
Xupáp nạp mở sớm 1
Xupáp nạp đóng muộn 2
Xupáp thải mở sớm 3
Xupáp thải đóng muộn 4
Góc phun sớm nhiên liệu s
áp suất cuối hành trình nạp pa
áp suất khí sót pr
áp suất cuối hành trình nén pc
áp suất cuối hành trình cháy pz
áp suất cuối hành trình giãn nở pb
Khối lợng nhóm piston Mpt
Khối lợng nhóm thanh truyền Mtt

92
88
4
78 mã lực
21

4300 vòng/phút
180
250
300
480
300
160
0,08 Mpa
0,115 Mpa
5,315 Mpa
8,01 Mpa
0,46 Mpa
1,5 kg
1,3 kg

BAI THIT K MÔN HC
NG C T TRONG
: 8

I.Tính động học nhóm Piston
Nghiên cứu quy luật chuyển động của Piston là nhiệm vụ chủ yếu của
động học. Để tiện cho việc nghiên cứu, ta giả thiết trong quá trìng làm việc
trục khuỷu quay với tốc độ không đổi.

SVTH:

Nguyễn Giang Nam

1

Thit K Mụn Hc ng C t Trong

Tính các giá trị liên quan đến tính độnh học nhóm Piston
Vận tốc góc của động cơ

2. .n
Với n = 4300 (v/p)
60
2. .4300
=
= 450,3(rad/s)
60

=

Bán kính quay của trục khuỷu
R=

S 92
= =46 (mm) = 0,046 (m)
2
2

Tham số kết cấu Chọn =

1
=0,25
4

Chiều dài thanh truyền
R


L= =

0,046
=0,184 (m)
0,25

1. Chuyển vị của piston (P)

X =R (1 cos ) + (1 cos 2 ) =x1+x2




4

Trong đó : X là chuyển vị của Piston
R là bán kính quay của truc khuỷu
là tham số kết cấu
là góc quay của trục khuỷu
x1là Chuyển vị cấp I của Piston
x2là Chuyển vị cấp II của Piston
x1= R (1-cos )

Và

x2 = R

Lập bảng tính chuyển vị của Piston
X1

1-cos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110

SVTH:

0
0.02
0.06
0.13
0.23
0.36
0.5
0.66
0.83
1

1.17
1.34

Nguyễn Giang Nam

1-cos2

0
0.92
2.76
5.98
10.58
16.56
23
30.36
38.18
46
53.82
61.64

0
0.06
0.23
0.5
0.83
1.17
1.5
1.77
1.94
2

1.94
1.77

2


(1- cos2 )
4

X2

X
0.00
0.17
0.66
1.44
2.39
3.36
4.31
5.09
5.58
5.75
5.58
5.09

0.00
1.09
3.42
7.42
12.97

19.92
27.31
35.45
43.76
51.75
59.40
66.73


Thiết Kế Môn Học Động Cơ Đốt Trong
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310

320
330
340
350
360

1.5
1.64
1.77
1.87
1.94
1.98
2
1.99
1.94
1.87
1.77
1.64
1.5
1.34
1.18
1
0.83
0.66
0.5
0.36
0.24
0.14
0.06
0.02

0

69
75.44
81.42
86.02
89.24
91.08
92
91.54
89.24
86.02
81.42
75.44
69
61.64
54.28
46
38.18
30.36
23
16.56
11.04
6.44
2.76
0.92
0

1.5
1.18

0.83
0.5
0.24
0.06
0
0.06
0.23
0.5
0.82
1.17
1.5
1.76
1.94
2
1.94
1.77
1.5
1.18
0.83
0.51
0.24
0.06
0

Tõ B¶ng gi¸ trÞ ta vÏ ®å thÞ

SVTH:

NguyÔn Giang Nam

3

4.31
3.39
2.39
1.44
0.69
0.17
0.00
0.17
0.66
1.44
2.36
3.36
4.31
5.06
5.58
5.75
5.58
5.09
4.31
3.39
2.39
1.47
0.69
0.17
0.00

73.31
78.83

83.81
87.46
89.93
91.25
92.00
91.71
89.90
87.46
83.78
78.80
73.31
66.70
59.86
51.75
43.76
35.45
27.31
19.95
13.43
7.91
3.45
1.09
0.00


Thit K Mụn Hc ng C t Trong

Hình 1:Đồ thị chuyển vị của piston
Trục tung biểu thị độ dịch chuyển S (mm)
Trục hoành biểu thị góc quay (o)

2. Vận tốc của Piston

2

V= R. .(sin + sin2 ) (m/s)
Trong đó : V là vận tốc của Piston (m/s)
R, , đã biết



SVTH:

0
10
20
30
40
50
60
70
80

Sin


2

V= R. .(sin + sin2 ) (m/s)

Bảng giá trị của biểu thức

V1
0
0.17
0.34
0.5
0.64
0.77
0.87
0.94
0.98

Nguyễn Giang Nam

Sin2

0
3.52
7.04
10.36
13.26
15.95
18.02
19.47
20.3

4

V2
0
0.34

0.64
0.87
0.98
0.98
0.87
0.64
0.34

V
0
0.88
1.66
2.25
2.54
2.54
2.25
1.66
0.88

0
4.4
8.7
12.61
15.8
18.49
20.27
21.13
21.18

Thiết Kế Môn Học Động Cơ Đốt Trong
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
350
360

1
0.98
0.94
0.87
0.77
0.64
0.5
0.34
0.18
0
-0.17
-0.34
-0.5
-0.64
-0.76
-0.86
-0.94
-0.98
-1
-0.99
-0.94
-0.87
-0.77
-0.64
-0.5
-0.34
-0.18
0

20.71

20.3
19.47
18.02
15.95
13.26
10.36
7.04
3.73
0
-3.52
-7.04
-10.36
-13.26
-15.74
-17.81
-19.47
-20.3
-20.71
-20.51
-19.47
-18.02
-15.95
-13.26
-10.36
-7.04
-3073
0

0
-0.34

-0.64
-0.86
-0.98
-0.99
-0.87
-0.64
-0.34
0
0.34
0.64
0.86
0.98
0.99
0.87
0.65
0.35
0
-0.34
-0.64
-0.86
-0.98
-0.99
-0.87
-0.65
-0.35
-0.01

Tõ B¶ng gi¸ trÞ ta vÏ ®îc ®å thÞ

SVTH:

NguyÔn Giang Nam

5

0
-0.88
-1.66
-2.23
-2.54
-2.56
-2.25
-1.66
-0.88
0
0.88
1.66
2.23
2.54
2.56
2.25
1.68
0.91
0
-0.88
-1.66
-2.23
-2.54
-2.56
-2.25

-1.68
-0.91
-0.03

20.71
19.42
17.81
15.79
13.41
10.7
8.11
5.38
2.85
0
-2.64
-5.38
-8.13
-10.72
-13.18
-15.56
-17.79
-19.39
-20.71
-21.39
-21.13
-20.25
-18.49
-15.82
-12.61
-8.72

-3073.91
-0.03


Thit K Mụn Hc ng C t Trong

Hình 2: Đồ thị vận tốc piston
Trục tung biểu thị vận tốc piston (m/s)
Trục hoành biểu thị góc quay (o)

3. Gia tốc piston
Lấy đạo hàm của vận tốc piston ta đợc gia tốc của Piston
J= R. 2 ( cos + . cos 2 ) (m/s 2 )
Trong đó : J là gia tốc của Piston
R là bán kính quay của trục khuỷu
là tham số kết cấu
là góc quay của trục khuỷu
là tốc độ góc trục khuỷu

Lập bảng tính giá trị của gia tốc Piston


SVTH:

0
30

Cos

J1

1
0.87

Nguyễn Giang Nam

Cos2

9327.42
8114.86

6

J2
1
0.5

J
2331.86
1165.93

11659.28
9280.79


Thit K Mụn Hc ng C t Trong
60
90
120
150

180
210
240
270
300
330
360

0.5
0
-0.5
-0.87
-1
-0.87
-0.5
0
0.5
0.86
1

4663.71
0
-4663.71
-8114.86
-9327.42
-8114.86
-4663.71
0
4663.71
8021.58

9327.42

-0.5
-1
-0.5
0.5
1
0.5
-0.5
-1
-0.5
0.49
1

-1165.93
-2331.86
-1165.93
1165.93
2331.86
1165.93
-1165.93
-2331.86
-1165.93
1142.61
2331.86

3497.78
-2331.86
-5829.64
-6948.93

-6995.56
-6948.93
-5829.64
-2331.86
3497.78
9164.19
11659.28

Từ Bảng giá trị ta vẽ đợc đồ thị

Hình 3: Đồ thị gia tốc piston
Trục tung biểu thị gia tốc piston (m/s2)
Trục hoành biểu thị góc quay (o)

ChơngII
Động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
2.1. Giới thiệu chung
Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu thanh truyền nói riêng và động
cơ nói chung chịu tác động của các lực khí thể,lực quán tính,trọng lực và lực
ma sát.Khi tính toán động lực học ta chỉ xét những 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 2 loại trên tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền và mô men do
SVTH:

Nguyễn Giang Nam

7

Thit K Mụn Hc ng C t Trong

chính chúng sinh ra để làm cơ sở cho việc tính toán cân bằng động cơ,tính
toán sức bền các chi tiết,nghiên cứu trạng thái mài mòn và tính toán dao
động xoắn của hệ trục khuỷu giá trị của áp suất với diện tích tiết diện ngang
của đỉnh piston.
2.2. Xác định lực khí thể
a.Xây dựng đồ thị công
Ta có:
p a = 0.08MPa = 0.8 KG / cm 2

p r = 0,115MPa = 1,15 KG / cm 2

p c = 5,315MPa = 53,15 KG / cm 2

p z = 8,01MPa = 80,1KG / cm 2

p b = 0,46 MPa = 4.6 KG / cm 2
Thể tích làm việc của xilanh Vh :
Vh =

D 2
3,14.0,092 2
S=
0,088 0,585.10 3 (m 3 ) = 0,585
4
4

[l ]

Dung tích buồng cháy:
Vc =

Thể tích xilanh:

Vh
0.585
=
0,02925
1 21 1

[l ]

V a = V h + Vc = 0,585 + 0,02925 = 0,6143

[l ]

Chỉ số nén đa biến trung bình n1:
p c = p a .

pc
5,315
ln
pa
0,08
n1 =
=
= 1.38
ln
21

ln

n1

Chỉ số giãn nở đa biến n2:


pb = p z .( ) n2


Với là tỉ số dãn nở ban đầu( chọn = 1,7 )

pb
0,46
ln
pz
8,01
n2 =
=
= 1,14

1,7
ln
ln

21
ln

Chọn hệ trục toạ độ p-V gốc toạ độ O,với tỷ lệ xích àV = 0,0031[l / mm] ,
KG / cm 2

à p = 0,28[
]
mm

Để xây dựng đồ thị công đợc chính xác hơn ta lấy thêm một số điểm trung
gian sau:
Qúa trình nén
Qúa trình giãn nở
i

SVTH:

1
2

I^n1

1
2.6

Pc/(i^n1)
(/i)^n2
53.15
20.44
0.83

Nguyễn Giang Nam

8

Pz*(/i)^n2
66.48


Thit K Mụn Hc ng C t Trong

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

4.55
6.77
9.22
11.85

14.66
17.63
20.74
23.99
27.36
30.85
34.45
38.16
41.98
45.89
49.89
53.99
58.17
62.43
66.78

11.68
7.85
5.76
4.49
3.63
3.01
2.56
2.22
1.94
1.72
1.54
1.39
1.27
1.16

1.07
0.98
0.91
0.85
0.8

0.52
0.38
0.29
0.24
0.2
0.17
0.15
0.13
0.12
0.11
0.1
0.09
0.08
0.08
0.07
0.07
0.06
0.06
0.06

41.65
30.44
23.23
19.22

16.02
13.62
12.02
10.41
9.61
8.81
8.01
7.21
6.41
6.41
5.61
5.61
4.81
4.81
4.81

Từ các dữ kiện cho trên ta dựng đợc đồ thị công của động cơ.Đây là đờng
biểu diễn lý thuyết của áp suất khí thể trong xilanh theo thể tích.Nhng trên
thực tế do diễn biến của quá trình cháy không hoàn toàn phù hợp với giả
thiết nhiệt đẳng tích và đẳng áp khi tính toán,cũng nh do ảnh hởng của góc
mở sớm xupáp thải , đóng muộn xupáp nạp , góc đánh lửa sớm gây ra sự sai
lệch giữa lý thuyết và thực tế.Do đó để đồ thị công sát thực tế hơn ta tiến
hành hiệu đính đồ thị bằng phơng pháp hiệu chỉnh Brick:
p z ' = p z = 80,1 [ KG / cm 2 ]
p c '' = 1,25 p c = 1,25.53,15 = 66,44 [ KG / cm 2 ]
V z = V z ' = 1,7V z ' = 1,7Vc = 1,7.0,02925 = 0,0497

SVTH:

Nguyễn Giang Nam

9

[l ]


Thit K Mụn Hc ng C t Trong
p b '' = p r + 0,5( p b p r ) = 1,15 + 0,5(4,6 1,15) = 2,875 [ KG / cm 2 ]
V
S
0,585
= h =
= 117 [mm]
Dựng đờng tròn Brick tâm O bán kính: R =
2 à V 2 à V 2.0,0025
R 117
Khoảng dịch chuyển Brick: OO' =
=
= 14,625 [mm]
2
2.4

Hiệu chỉnh điểm:
c-góc phun sớm nhiên liệu
s = 16 0
r-góc xupap nạp mở sớm
1 = 25 0
a-góc xupap nạp đóng muộn 2 = 30 0
b-góc xupap xả mở sớm
3 = 48 0

r-Góc xupap xả đóng muộn 4 = 30 0
b. Khai triển đồ thị công p-V sang đồ thị p
Theo phơng pháp Brick ta khai chiếu đồ thị p-V sang đồ thị p nh sau:
Lấy tâm O làm chuẩn ,chia vòng tròn thành 6 phần bằng nhau và đánh dấu
lần
lợt 1,2,3,4,5,6 nối O1,O2,O3,O4,O5,O6 rồi từ Okẻ lần lợt các đoạn
thẳng tơng ứng song song với O1,...,O6 cắt vòng tròn Brick tại các điểm tơng
ứng
1,2,3,4,5,6 từ các điểm này dóng song song trục tung Op cắt đồ thị công
tại 24 điểm .Từ các giao điểm này dựng các đờng thẳng song song với trục
hoành OV.
Vì cacte thông với khí trời nên p kt = p p0 do đó hệ trục p đợc dựng sao
cho trục O cùng nằm trên một đờng thẳng với đờng p0 .Từ các góc tơng
ứng trên trục O kẻ các đờng song song với trục tung Op ta đợc các giao
điểm tơng ứng.Nối tất cả các điểm lại với nhau ta đợc đồ thị lực khí thể lên
một diện tích đỉnh piston.
2.3. Xác định lực quán tính p j
p j = m j J p = m j R 2 (cos + cos 2 )

Trong đó:
tịnh

[ N / cm 2 ]

p j1 = m j R 2 cos : lực quán tính của các khối lợng chuyển động

tiến cấp 1
p j 2 = m j R 2 cos 2 : lực quán tính của các khối lợng chuyển động

tịnh tiến cấp 1

mj =

diện

truyền

Fp

: khối lợng trên chuyển động tịnh tiến trên 1 đơn vị

tích của đỉnh piston
m p = 1,5kg : khối lợng nhóm piston
m1 = 0,3.mtt = 0,3.1,3 = 0,39(kg ) : khối lợng tập trung đầu nhỏ thanh
Fp =

SVTH:

m p + m1

D 2 .9,2 2
=
66,44(cm 2 ) : diện tích đỉnh piston
4
4

Nguyễn Giang Nam

10

Thit K Mụn Hc ng C t Trong
1,5 + 0,39
284,5(kg / m 2 )
=2
0,6644.10
S 0,088
R= =
= 0,044(m) : bán kính quay của trục khuỷu
2
2
n .4300
=
=
450,3(rad / s ) : vận tốc góc của trục khuỷu ứng với
30
30
mj =

số

vòng quay lớn nhất.

Bảng tính Pj


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

SVTH:

cos

1
0.98
0.94
0.87
0.77
0.64
0.5
0.34
0.17
0
-0.17
-0.34
-0.5
-0.64
-0.77
-0.87
-0.94
-0.98
-1
-0.99
-0.94
-0.87
-0.77
-0.64
-0.5

-0.34
-0.18
0
0.17
0.34
0.5
0.64
0.76
0.86
0.94

*cos2 Jp(m/s^2) Pj(Mpa)
P(mm)
0.25
11152.35
-3.17
-113.21
0.23 10795.48
-3.07
-109.64
0.19 10081.73
-2.87
-102.5
0.13 8921.884
-2.54
-90.71
0.04 7226.726
-2.06
-73.57
-0.04

5353.13
-1.52
-54.29
-0.12 3390.316
-0.96
-34.29
-0.19 1338.283
-0.38
-13.57
-0.23
-535.313
0.15
5.36
-0.25
-2230.47
0.63
22.5
-0.24
-3657.97
1.04
37.14
-0.19
-4728.6
1.35
49.21
-0.13
-5620.79
1.6
57.14
-0.04

-6066.88
1.73
61.79
0.04
-6512.98
1.85
66.07
0.12
-6691.41
1.9
67.86
0.19
-6691.41
1.9
67.86
0.23
-6691.41
1.9
67.86
0.25
-6691.41
1.9
67.86
0.24
-6691.41
1.9
67.86
0.19
-6691.41
1.9

67.86
0.13
-6602.19
1.88
67.14
0.04
-6512.98
1.85
66.07
-0.04
-6066.88
1.73
61.79
-0.12
-5531.57
1.57
56.07
-0.19
-4728.6
1.35
48.21
-0.23
-3657.97
1.04
37.14
-0.25
-2230.47
0.63
22.5
-0.24

-624.532
0.18
6.43
-0.19 1338.283
-0.38
-13.57
-0.13 3301.097
-0.94
-33.57
-0.04
5353.13
-1.52
-54.29
0.04 7137.507
-2.03
-72.5
0.12 8743.446
-2.49
-88.93
0.19 10081.73
-2.87
-102.5

Nguyễn Giang Nam

11


Thit K Mụn Hc ng C t Trong

350
360

0.98
1

0.23
0.25

10795.48
11152.35

-3.07
-3.17

-109.64
-113.21

2.4. Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính
p = p kt + p j

[ KG / cm 2 ]

Dựa vào đồ thị khai triển p ta đo lấy đợc các giá trị của lực khí thể p kt
từ các góc quay khác nhau của trục khuỷu.Lực khí thể và lực quán tính lấy
cùng tỷ xích ở trục tung.
Ta có bảng giá trị của lực tổng hợp:
P(mm P(m

Pj(Mpa) Pj(mm) Pkt(mm) Pkt(Mpa) )

m)
0
-3.17 -113.21
0.54
0.02 -112.67
-3.15
30
-2.54
-90.71
-0.72
-0.02
-91.43
-2.56
60
-0.96
-34.29
-0.72
-0.02
-35.01
-0.98
90
0.63
22.50
-0.72
-0.02
21.78
0.61
120
1.6
57.14

-0.72
-0.02
56.42
1.58
150
1.9
67.86
-0.72
-0.02
67.14
1.88
180
1.9
67.86
-0.72
-0.02
67.14
1.88
210
1.88
67.14
0
0.00
67.14
1.88
240
1.57
56.07
1.5
0.04

57.57
1.61
270
0.63
22.50
4
0.11
26.50
0.74
300
-0.94
-33.57
16
0.45
-17.57
-0.49
330
-2.49
-88.93
54
1.51
-34.93
-0.98
360
-3.17 -113.21
186
5.21
72.79
2.04
390

-2.49
-88.93
161
4.51
72.07
2.02
420
-0.94
-33.57
58
1.62
24.43
0.68
450
0.63
22.50
27
0.76
49.50
1.39
480
1.57
56.07
16
0.45
72.07
2.02
510
1.88
67.14

11
0.31
78.14
2.19
540
1.9
67.86
6
0.17
73.86
2.07
570
1.9
67.86
3
0.08
70.86
1.98
600
1.6
57.14
1.8
0.05
58.94
1.65
630
0.63
22.50
1.5
0.04

24.00
0.67
660
-0.96
-34.29
0.8
0.02
-33.49
-0.94
690
-2.54
-90.71
0.56
0.02
-90.15
-2.52
720
-3.17 -113.21
0.54
0.02 -112.67
-3.15

2.5. Dựng đồ thị véc tơ phụ tải T-Z
Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu để xác định lực tác dụng lên
chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu.Ta dễ dàng xác định lực tác dụng lớn
nhất và bé nhất, phạm vi chịu lực ít nhất để xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu
bôi trơn.
SVTH:

Nguyễn Giang Nam

12


Thit K Mụn Hc ng C t Trong

Lực tác dụng lên chốt khuỷu:
Q = p k 2 + ptt = p k 2 + T + Z
[ KG / cm 2 ]

Trong đó:

p k 2 = const : lực quán tính li tâm của khối lợng vận động quay có

phơng nằm trên tâm má khuỷu.
p k 2 = m r R 2

[ N / cm 2 ]
1,3
0,72.
Trong đó: m2 = 0,72.mtt
66,44.10 4
=
14,38
g
9,8

kg / m 2

2

m/s


;


MPa
m2 =0,0001438
2
m/s

=> Pk0 = -0,0001438. 0,044 . 450,32 =-1.28 (MPa)

Phơng pháp vẽ:
Chọn hệ trục TOZ, chiều dơng trục Z hớng vào tâm trục khuỷu, chiều dơng
trục T thuận chiều quay của trục khuỷu.
2

Chọn tỷ lệ xích à T = 0,5[ KG / cm ]
mm
KG / cm 2
à Z = 0,4[
]
mm

Từ bảng giá trị T-Z ta xác định toạ độ và đánh số thứ tự các điểm 1,2,3....Sau
đó nối các điểm lại ta đợc đờng cong biểu diễn đồ thị vectơ phụ tải tác dụng
lên chốt khuỷu. Tâm của đồ thị vectơ là điểm Oc nằm trên trục dơng OZ và
cách tâm O của hệ trục TOZ một đoạn bằng giá trị của lực quán tính li tâm
OOc =

p k 2 1,28.10
=
32
àZ
0,4

[mm]

Dựa vào công thức tính T và Z :
sin( + )
cos
cos( + )
Z = p
cos

T = p

[ KG / cm 2 ]
[ KG / cm 2 ]

Ta có bảng giá trị T-Z :
P(Mpa) T(Mpa) T(mm)
Z(Mpa) Z(mm)


0
0
-3.15
0.00

0.00
-3.15
-78.75
30 0.125
-2.56
-1.56
-31.23
-2.05
-51.25
60 0.218
-0.98
-0.96
-19.21
-0.3
-7.5
SVTH:

Nguyễn Giang Nam

13


Thit K Mụn Hc ng C t Trong

90
120
150
180
210
240

270
300
330
360
375
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
720

0.253
0.218
0.125
0
-0.13
-0.22
-0.25
-0.22
-0.13
0
0.065
0.125

0.218
0.253
0.218
0.125
0
-0.13
-0.22
-0.25
-0.22
-0.13
0.00

0.61
1.58
1.88
1.88
1.88
1.61
0.74
-0.49
-0.98
2.04
5.10
2.02
0.68
1.39
2.02
2.19
2.07
1.98

1.65
0.67
-0.94
-2.52
-3.15

0.61
1.20
0.73
0.00
-0.73
-1.21
-0.74
0.48
0.61
0.00
1.63
1.23
0.67
1.39
1.53
0.88
0.00
-0.75
-1.24
-0.67
0.92
1.57
0.00

12.20
24.01
14.66
0.00
-14.66
-24.18
-14.84
9.64
12.13
0.00
32.64
24.62
13.41
27.72
30.67
17.50
0.00
-15.08
-24.76
-13.44
18.38
31.30
0.00

-0.16
-1.09
-1.75
-1.88
-1.75
-1.13

-0.19
-0.15
-0.78
2.04
4.85
1.63
0.21
-0.35
-1.39
-2.03
-2.07
-1.85
-1.16
-0.17
-0.28
-2.02
-3.15

-4
-27.25
-43.75
-47
-43.75
-28.25
-4.75
-3.75
-19.5
51
121.25
40.75

5.25
-8.75
-34.75
-50.75
-51.75
-46.25
-29
-4.25
-7
-50.5
-78.75

2.6. Vẽ đồ thị Q -
Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập đợc quan hệ
đó Q là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên.

Q - , trong

=++ =+
Trên đồ thị thì lực tổng hợp đợc xác bằng cách: với góc quay trục
khuỷu ta xác định đợc điểm Ptt tơng ứng trên đồ thị, sau đó nối điểm Ptt với
tâm cổ biên giả định D ta xác định đợc véc tơ DPtt biểu diễn tổng hợp tác
dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với góc quay của trục khuỷu.

SVTH:

Nguyễn Giang Nam

14

Thit K Mụn Hc ng C t Trong

Sau khi xác định đợc quan hệ Q - ta tiến hành xây dựng đợc đồ thị Q-
nh trên bản vẽ. Căn cứ đồ thị Q - ta tiến hành xác định Qtb:
Qtb = ; Trong đó Sđt = 14950 (mm2)
L = 240 (mm)
=> Qtb =

14950
= 62,3(mm)
240

Do đó hệ số va đập: = =

110
= 1,77
62,35

Vậy = 1,77 <4: thoả mãn.

2.7.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu
Đồ thị mài mòn thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt chốt
khuỷu. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn của cổ trục,đồng thời chỉ
rõ khu vực chịu tải ít nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn theo đúng nguyên tắc
đảm bảo đa dầu vào ổ trợt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót ổ lớn nhất,
áp suất nhỏ làm dầu nhờn dễ dàng lu thông hơn,song khe hở này không phải
là yếu tố duy nhất quyết định vị trí khoan lỗ dầu mà còn phải xét thời gian
duy trì liên tục khe hở đó, bởi vì vị trí có khe hở lớn nhất cha chắc dầu đã lu
động nhiều nhất do chốt khuỷu chỉ nằm ở vị trí ấy trong khoảng thời gian rất

ngắn.Vì vậy để xác định chính xác vị trí khoan lỗ dầu ta dùng đồ thị mài
mòn.
Để vẽ đồ thị mài mòn ta căn cứ vào 3 giả thiết sau:
-Lợng mòn tỉ lệ thuận với lực tác dụng
-Lực tác dụng gây mòn bề mặt trục trên phạm vi 1200(600 về mỗi bên)
-Không xét đến điều kiện làm việc thực tế của cổ trục, cổ chốt(nh phơng
pháp
gia công, bôi trơn, vật liệu chế tạo...).
a-Phơng pháp vẽ
-Vẽ vòng tròn bất kì tợng trng cho vòng tròn bề mặt của chốt khuỷu và chia
vòng tròn đó ra làm 24 phần bằng nhau, đánh số thứ tự 0,1,2,...
-Xác định tổng Q tác dụng lên các điểm 0,1,2,...(dựa vào đồ thị phụ tải tác
dụng lên chốt khuỷu) rồi ghi vào bảng giá trị (chú ý phạm vi tác dụng lực là
1200).
SVTH:

Nguyễn Giang Nam

15


Thit K Mụn Hc ng C t Trong

-Xác định Qi bằng cách cộng tất cả các lực Q tác dụng lên mỗi điểm.
-Chọn tỉ lệ mài mòn(tỉ lệ giữa lợng mài mòn và lực tác dụng)
a = 0,02[

mm
]
KG / cm 2

Từ đó xác định đợc lợng mài mòn i và ghi vào bảng.
i = aQi

-Đặt lên vòng tròn đã vẽ theo phơng hớng tâm các đoạn giá trị bằng i tại
các điểm i tơng ứng rồi nối các đầu mút lại ta đợc hình dạng cổ trục sau khi
đã mòn
Từ đó xác định đợc vùng mòn ít nhất để khoan lỗ dầu bôi trơn.

SVTH:

77
49 49
33 33 33
25 25 25 25
22 22 22 22 22
21 21 21 21 21 21
21 21 21 21 21 21
23 23 23 23 23 23
137 137 137 137 137 137
426 426 426 426 426
140 213 259 288 309 327 342 354 357 408 757 11111433 1416 1400
2,8 4,26 5,18 5,76 6,18 6,54 6,84 7,08 7,14 8,16 15,14 22,2 28,7 28,3 28

86
77
49
33
25
22

21
21
23
20
86
77
49
33
25
22
21
21
9
20
86
77
49
33
25
22
21
6
9
20
86
77
49
33
25
22

4
6
9
20
86
77
49
33
25
4
4
6
9
20
86
77
49
33
3,5
4
4
6
9
20
86
77
49
3,5
3,5
4

4
6
9
20
86
77
4
3,5
3,5
4
4
6
9
20
86

9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

19 20 21 22 23
403 403 403 403
355 355 355
8
8
6

b-Bảng giá trị

Nguyễn Giang Nam

16

0
1
403 403
355 355
8
8
6
6
5
5
4
4

2
403
355
8
6
5
4
3.5

Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
Q5

Q6
Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Q13
Q14
Q15
Q16
Q17
Q18
Q19
Q20 21
Q21 23 23
137
Q22 137 137
426 426
Q23 426 426
Q 1388 1367 1347,,5 1214 792 393 84 85 105
27 24,3 15,8 7,9 1,68 1,7 2,1
28 27,3

3 4 5 6 7 8
403 403
355 355 355
8 8 8 8
6 6 6 6 6
5 5 5 5 5 5

4 4 4 4 4 4
3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5
4 4 4 4 4
4 4 4 4
6 6 6
9 9
20

Thit K Mụn Hc ng C t Trong

II. tính toán sức bền trục khuỷu
Khi tính toán sức bền trục khuỷu ta chia trục khuỷu ra thành nhiều
đoạn,mỗi đoạn ứng với mỗi khuỷu,với các giả thiết:
Trục khuỷu là một dầm có độ cúng tuyệt đối ,
Khi tính sức bền thờng tính cho trục nào nguy hiểm nhất ,tức là khuỷu
mà trên đó tảI trọng có giá trị lớn nhất .
ở đày chỉ trình bày tính toán trờng hợp khởi động :
Tính toán trờng hợp khởi động là tính toán gần đúng với giả thiết:khuỷu
trục ở vị trí ĐCT (=0).
Bỏ qua lực quán tính (do số vòng quay khi khởi động nhỏ) và lực tác
dụng lên khuỷu có trị số lớn nhất Pmax.
Do đó lực tác dụng lên khuỷu sẽ là:
Z
Z0 =Z =pmax .Fp ; T = 0 .
Sơ đồ tính toán trờng hợp khởi động nh hình vẽ .
Các phản lực xác định theo công thức sau :

Z
Z = Z.

SVTH:

l"
l0

(MN)

Nguyễn Giang Nam

17

Z'


Thit K Mụn Hc ng C t Trong

Z = Z - Z = Z.

l"
(MN)
l0

Z
2
1.Tính sức bền của chốt khuỷu :
Mô men uốn chốt khuỷu (tính đối với tiết diện giữa
các chốt bằng:
Mu =Z.l (MNm)
Do đó ứng suất uốn chốt khuỷu là :

M u Z '.l '
=
u =
(MN/ m2 )
Wu Wu
Với Wu :mô đun chống uốn của tiết diện ngang của chốt khuỷu.
4
4
Wu = . D d
(m3)
32
D
Với D,d là đờng kính ngoàI va trong của chốt khuỷu tính theo mét .
3.14 0.17 4 0,056 4
Wu =(
=4,764 .10-4 (m3)
.
32
0,17
Z =pmax .Fp=3,204 . 3,14 . 0,072/4 =0,01232 (MN)
0,01232,0,1525
u =
=1,97 (MN/ m2 ).
2.4,764.10 4
u < [u] =(70-100) MN/ m2
=> Đảm bảo bền.
2.Tính sức bền của má khuỷu :
ứng suất uốn má khuỷu là :
M u Z '.b'
=

u = Wux hb 2 (MN/ m2 )
6
b,h là chiều dày ,chiều rộng của má hình chữ nhật .
b=0,054 (m) ;h=0,17 (m) .
0,01232.0,054'
=> u = 2.0,24.0,054 2 =3,775 (MN/ m2 ).
6
ứng suất nén má khuỷu là
0,01232
Z
n =
=
=0,475
(MN/ m2 ).
2
.
0
,
054
.
0
,
24
2hb
Z = Z =

ứng suất tổng cộng là : = u + 2 n =3,8 (MN/ m2 ).
2

< [] =(80-120) MN/ m2

=> Đảm bảo bền.
3.Tính sức bền của cổ trục :
SVTH:

Nguyễn Giang Nam

18


Thiết Kế Môn Học Động Cơ Đốt Trong

øng suÊt uèn cæ trôc khuûu lµ :
Z '.b'
σu =
(MN/ m2 ).
Wu
3,14 0,225 4 − 0,088 4
=1,09.10-3 (m3)
.
32
0,225
0,01232,0,0715
σu =
= 0,4 (MN/ m2 ).
2.1,09.10 −3
σu < [σu] =(50-80) (MN/ m2)
=> §¶m b¶o bÒn.
Wu =

SVTH:

NguyÔn Giang Nam

19