PHÂN TÍCH KẾT CÂU VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ NHÓM TRỤC KHUỶU, BẠC LÓT, BÁNH ĐÀ CỦA ĐỘNG CƠ ZAZ 968
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (400.36 KB, 36 trang )
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Mục lục
Lời nói đầu......................................................................................................Trang 2
1.CAẽC THNG S BAN ệU
.............................................................................3
2. TấNH TOAẽN ĩN G HOĩC -ĩN G LặC HOĩC -XY DặN G ệ
THậ .........3
2.1.TấNH TOAẽN ĩNG HOĩC ...............................................................................3
2.1.1.Xỏy dổỷn g õọử thở
cọng .....................................................................................3
2.1.2.Đồ thị chuyển vị..............................................................................................5
2.1.3.Đồ thị vận tốc v...............................................................................................7
2.1.4.Đồ thị gia tốc J.................................................................................................8
2.2.TấNH TOAẽN ĩNG LặC HOĩC.........................................................................8
2.2.1.Xác định khối lợng........................................................................................8
2.2.2.Khai triển các đồ thị.....................................................................................10
3.Phân tích đặc điểm kết cấu và tính toán nhóm trục
khuỷu-bạc lót-bánh đà............................................................................22
3.1. PHÂN TíCH đặC ĐIểM KếT CấU...............................................................22
3.1.1. Đặc điểm kết cấu của trục khuỷu...............................................................22
3.1.2. Đặc điểm kết cấu của bạc lót ......................................................................25
3.1.3. Đặc điểm kết cấu của bánh đà....................................................................26
3.2. TíNH TOáN NHóM TRụC KHUỷU-BạCLóT-BáNH Đà .......................27
3.2.1.Tính toán và kiểm tra bền trục khuỷu........................................................27
3.2.2. Bánh đà.........................................................................................................32
Tài liệu tham khảo.................................................................................................33
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 1
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Lời nói đầu
Giao thông vận tải là một ngành rất quan
trọng,trong đó việc hoàn thiện động cơ về mọi mặt là rất
cần thiết đối với xu thế hiện nay.Đối với sinh viên chuyên
ngành động lực,Đồ án kết cấu và tính toán động cơ đốt
trong là một đồ án rất quan trọng,giúp làm quen với việc
nghiên cứu,tìm hiểu kết cấu và tính toán bền các chi tiết,bộ
phận trong một kết cấu cụ thể.Để hoàn thành nhiệm vụ đó
sinh viên phải phát huy tính tự lực,tham khảo từ nhiều
nguồn tài liệu về chuyên môn.
Đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học
để phân tích kết cấu và tính toán thiết kế nhóm Trục khuỷuBạc lót-Bánh đà của động cơ ZAZ 968. Trong quá trình
làm đồ án,mặc dù em đã đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn rất
tận tình của thầy Trần Thanh Hải Tùng và các thầy trong
bộ môn động lực, nhng với một đồ án yêu cầu một lợng lớn
về kiến thức chuyên ngành và sự hạn chế về tài liệu tham
khảo nên gặp nhiều khó khăn và khó tránh khỏi sự sai sót.
vì vậy em rất mong đợc sự xem xét và chỉ bảo của các thầy
để em đợc bồi bổ thêm về kiến thức chuyên ngành.
Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần
Thanh Hải Tùng đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 2
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Vơng Hữu Thạch.
1.CAẽC THNG S BAN ệU :
Động cơ ZAZ968 là loại động cơ xăng cỡ vừa với bốn xilanh đợc bố trí theo
dạng chữ V theo hai hàng.Độngcơ này đợc bố trí phía sau ôtô.Thứ tự làm việc của
các xi lanh động cơ là : 1-3-4-2.
Các thông số ban đầu của động cơ đợc cho theo bảng sau:
Thông số
Đơn vị
Giá trị
Công suất (Ne)
kW
30
Số vòng quay (n)
Vòng/phút
4200
7,2
Tỷ số nén ()
Đờng kính xy lanh (D)
mm
76
Hành trình piston (S = 2R)
mm
66
0,25
Thông số kết cấu ()
MN/m2
4,2
áp suất cực đại (Pz)
Khối lợng nhóm piston
Kg
0,5
Khối lợng nhóm thanh truyền
Kg
0,85
độ
12
Góc đánh lửa sớm (S)
độ
20
Góc mở sớm supáp nạp 1
độ
60
Góc đóng muộn supáp nạp 2
độ
60
Góc mở sớm supáp thải 3
độ
20
Góc đóng muộn supáp thải 4
Số xy lanh (i)
4
4
Số kỳ ()
Dung tích công tác của Xylanh:
.D 2 .S 3,14.76 2.66
Vh =
=
= 0,2994 [lít]
4
4
Dung tích buồng cháy:
Vc =
Vh
0,2994
=
= 0,04829
1 7,2 1
[lít]
Dung tích toàn phần:
Va = Vh + Vc = 0,3477
[lít]
2. TấNH TOAẽN ĩN G HOĩC -ĩN G LặC HOĩC -XY DặN G ệ THậ :
Động cơ đốt trong kiểu Piston thờng có vận tốc lớn nên việc nghiên cứu,tính
toán động học và động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền (KTTT) là cần
thiết để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác dụng lên
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 3
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
các chi tiết trong cơ cấu KTTT,nhằm mục đích tính toán cân bằng các chi tiết và
tính toán hao mòn động cơ.
2.1.TấNH TOAẽN ĩNG HOĩC:
2.1.1.Xỏy dổỷn g õọử thở cọng:
Các thông số chọn trớc:
=1
n1 =1,36 (Đối với động cơ xăng n1=1,34ữ1,38)
n2 = 1,27 (n2=1,23ữ1,34)
Pr =0,11
[MN/m2]
Po =0,098
[MN/m2]
Pb =0,43
[MN/m2]
Pa =0,85.Po =0,0833
[MN/m2]
Pc = Pa. n1 =0,0833. 7,21,36=1,2207 [MN/m2]
2.1.1.1.Xaùc õởnh caùc õióứm vaỡ õổồỡn g cỏửn thióỳt cuớa õọử thở :
Để tiến hành xây dựng đồ thị công, ta cần xác định các điểm đặc biệt và đờng
nén,đờng giãn nở.
+Xây dựng đờng cong áp suất nén:
Quá trình nén của động cơ là quá trình nén đa biến với phơng trình:
P.V n1 = const
Hay: Pc .Vcn1 = Pnx .Vnxn1
1
Pnx = Pc .
V
Vnx n1 ; Đặt : i = nx
=>
( )
Vc
Vc
P
=>Phơng trình đờng nén: Pnx = nc1
i
n1: chỉ số nén đa biến.
+ Xây dựng đờng giãn nở:
Phơng trình đờng giãn nở đa biến : PVn2 = const .
Gọi x là điểm bất kỳ trên đờng giãn nở, ta có :
Pz .V
n2
z
= Pgnx .V
n2
gnx
=>
1
Pgnx = Pz .
(
V gnx
Vz
) n2
.
Vz = .Vc, với động cơ xăng = 1, => Vz = Vc.
V gnx
Pz n
i
=
Đặt :
=> Pgnx = n .
2
Vz
i
2
n2 : chỉ số giãn nở đa biến.
+Các điểm đặc biệt:
r(Vc,Pr) =r(0,05;0,11)
a(Va,Pa) = a(0,35;0,08)
b(Vb,Pb) = b(0,35;0,34)
i(Va,Pr) = i(0,35;0,11)
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 4
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
c(Vc,Pc) = c(0,05;1,22)
y(Vc,Pz) = y(0,05;4,2)
z(Vz,Pz) = z(0,05;4,2)
+ Bảng giá trị xác định đờng nén và đờng giãn nở:
Đờng nén
Vx(lít)
i
n1
i
1/ in1
Pc/in1
0.0483
1
1.00
1.00
1.22
0.0966
2
2.57
0.39
0.48
0.1449
3
4.46
0.22
0.27
0.1932
4
6.59
0.15
0.19
0.2415
5
8.92
0.11
0.14
0.2897
6
11.44
0.09
0.11
0.3380
7
14.10
0.07
0.09
0.3477 7.2
14.65
0.07
0.08
2.1.1.2.Xỏy dổỷn g õọử thở vaỡ hióỷu chốnh õọử thở
+ Xây dựng đồ thị công trên bản vẽ:
Chọn tỉ lệ xích: à v =
àP =
n2
i
1.00
2.41
4.04
5.82
7.72
9.73
11.84
12.27
cọng :
Đờng giãn nở
1/ in2
Pz.n2/in2
1.00
4.20
0.41
1.74
0.25
1.04
0.17
0.72
0.13
0.54
0.10
0.43
0.08
0.35
0.08
0.34
Vh
lit
= 0,00187
160
mm
MN / m 2
Pz
= 0,0175
240
mm
Với tỉ lệ xích này ta sẽ có các điểm tơng ứng trên đồ thị,nối các đIểm trên ta có
đồ thị công lý thuyết.
+ Hiệu chỉnh đồ thị công:
Dùng đồ thị Brich xác định các điểm:
Đánh lửa sớm (c).
Mở sớm (b), đóng muộn (r) xupap thải.
Mở sớm (r), đóng muộn (a) xupap nạp.
Lấy áp suất cực đại: p z,, = 0,85 p z = 3,57[ MN / m 2 ]
Xác định các điểm trung gian:
Trên đoạn cy lấy điểm
với:
c ,,
1
c ,, c = cy
3
Trên đoạn ba lấy điểm b ,, sao cho:
1
bb ,, = ba
2
Nối các điểm hiệu chỉnh bằng thớc cong ta có
đợc đồ thị công đã hiệu chỉnh.
2.1.2.Đồ thị chuyển vị:
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 5
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
R
,trong đó:
L
- R: Bán kính quay trục khuỷu [mm].
Thông số kết cấu: =
R=
S 66
=
= 33[mm]
2
2
- L: Chiều dài thanh truyền [mm].
L=
-
R
33
=
= 132[mm]
0.25
O: Giao điểm của đờng tâm xy lanh và đờng tâm trục
khuỷu.
-
B: Giao điểm của đờng tâm thanh truyền và đờng tâm chốt
khuỷu.
-
A: Giao điểm của đờng tâm xy lanh và đờng tâm chốt
khuỷu.
-
trục khuỷu [m].
S: Hành trình của Piston [m].
x: Độ dịch chuyển của Piston tính từ ĐCT ứng với góc quay
: Góc lắc của thanh truyền ứng với góc [độ].
rad
: Vận tốc góc của trục khuỷu .
s
Theo giải tích chuyển dịch x của piston tính theo công thức:
-
1
x = R (1 cos ) + (1 cos )
Công thức tính gần đúng giá trị x:
x = R (1 cos ) + (1 + cos 2 ) = R. A
4
Giá trị A tơng ứng với các trị số của và đợc cho ở bảng phụ lục cuối sách.
Phơng pháp đồ thị Brich xác lập đợc mối quan hệ thuận nghịch giữa độ dịch
chuyển x của Piston và góc quay của trục khuỷu.
Xây dựng đồ thị:
+ Vẽ nửa vòng tròn tâm O,bán kính R
Chọn tỉ lệ xích àR sao cho AB =Vh=160 [mm]
àR =
2.R 2.33
mm
=
= 0,4125
AB 160
mm
R.
= 4,125[mm]
2
R.
OO' ve =
= 10[mm]
2à j
+ Lấy điểm O ở bên trái điểm O một đoạn: OO'thuc =
+ Vẽ hệ trục vuông góc s- ở dới vòng tròn Brich, trục O biểu diễn giá trị góc
còn trục Os biễu diễn khoảng dịch chuyển của Piston. Tùy theo các góc ta vẽ đợc
tơng ứng khoảng dịch chuyển của piston.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 6
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
+ Chọn tỷ lệ xích: à = 2
à s = à R = 0,4125
[độ/mm]
[ mm]
[ mm]
Điểm A ứng với ĐCT và = 0 o .
Điểm B ứng với ĐCD và = 180 o .
Từ điểm O kẻ các tia OB ứng với các góc 10o, 20o, 30o, ...
Từ điểm O kẻ các tia OB song song với OB cắt vòng tròn tại B. Kẻ BC
thẳng góc với AD. Theo Brich thì đoạn AC=x(độ dịch chuyển).
Từ các điểm trên vòng chia Brich ta kẻ các đờng thẳng song song với trục O.
Và từ các điểm chia (có góc tơng ứng) trên trục O ta vẽ các đờng nằm ngang. Các
đờng này sẽ cắt nhau tại các điểm 1, 2,...,18. Nối các điểm này lại ta đợc đờng cong
biểu diễn độ dịch chuyển của piston theo : s = f ( )
2.1.3.Đồ thị vận tốc v:
Theo giải tích vận tốc v của piston đợc xác định theo công thức:
v = R(Sin + Sin 2 ) = RB
2
Trong đó: B = Sin + Sin 2
2
Từ trên ta có:
v = R(Sin + Sin 2) = RSin + RSin 2 = v1 + v 2
2
v1 = RSin , v 2 = R( Sin 2 )
2
Vận tốc trung bình của Piston đợc xác định theo công thức:
S.n
v tb =
30
Trong đó:
S: Hành trình của Piston
n: Số vòng quay của trục khuỷu [v/ph]
v max
Tỷ số
thờng vào khoảng 1,6.
v tb
Xây dựng đồ thị:
m / s
mm
R 33.418,88
=
= 80[mm] và vẽ đờng kính
Vẽ nửa vòng tròn tâm O, bán kính r1 =
àv
172,79
Chọn tỷ lệ xích à v = à s = 418,88.0,4125 = 172,79
AB=S=2r1=160[mm].
Vẽ đờng tròn đồng tâm O bán kính r2: r2 =
R 33.418,88.0,25
=
= 10[ mm] .
2.à v
2.172,79
Chia nửa vòng tròn bán kính r 1 và vòng tròn bán kính r 2 thành 18 phần bằng
nhau.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 7
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn ta kẻ các đờng thẳng vuông góc với OA, và
từ các điểm chia trên vòng tròn nhỏ ta kẻ các đờng song song với bán kính AB.
Những đờng tơng ứng này sẽ cắt nhau tại các điểm 0, 1, 2,...,18. Nối các điểm này
lại ta đợc đờng cong giới hạn vận tốc của piston.
Dựng hệ trục tọa độ vuông góc v-s, lấy đoạn OA =
s
= 160[mm] , trục Ov trùng
àR
với trục O, trục hoành biểu diễn giá trị s.
Từ các điểm chia trên đồ thị Brich ta kẻ các đờng thẳng song song với trục Ov,
và cắt OS các điểm 0,1,2,...,18. Từ điểm này ta đặt các đoạn thẳng trên đồ thị giới
hạn vận tốc nh: 00,11,22,...Nối các điểm mút lại ta có đồ thị vận tốc của Piston
theo góc : V = f ( ) .
2.1.4.Đồ thị gia tốc J: ta tiến hành xây dựng đồ thị theo phơng pháp Tôlê.
Các bớc tiến hành nh sau:
Vẽ hệ trục toạ độ J-s.
Lấy đoạn AB trên trục s sao cho AB =
s
= 160[mm] .
às
mm
.
mm
Tỷ lệ xích là: à s = 0,4125
m / s2
à J = 57,9
mm
Tại A,về phía trên ta lấy đoạn:
J
R 2 ( + 1) 33.10 3.418,88 2.(0,25 + 1)
AC = max =
=
= 125[ mm]
àJ
àJ
57,9
Tại B,về phía dới ta lấy đoạn:
J
R 2 (1 )
33.10 3.418,88 2.(1 0,25)
BD = min =
=
= 75[ mm]
àJ
àJ
57,9
CD cắt AB tại F. Dựng EF (vuông góc AB) về phía dới một đoạn:
EF = 3R 2 = 75[mm]
à
Nối CF và DF, chia EF và DF làm 8 phần bằng nhau và ghi thứ tự cùng chiều 1,
2,3,...và 1,2,3,...Nối các điểm tơng ứng lại thành các đoạn:11,22,33,... ta có đờng cong biểu diễn gia tốc của piston theo vận tốc góc , J = f ( ) .
2.2.TấNH TOAẽN ĩNG LặC HOĩC :
Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định hợp lực của lực quán tính
và lực khí thể tác dụng lên các chi tiết ứng với mỗi vị trí của khuỷu trục-thanh
truyền nhằm tính sức bền,sự mài mòn của các chi tiết và thực hiện cân bằng động
cơ.
Trong quá trình làm việc,cơ cấu KT-TT chịu các lực:
- Lực quán tính do các chi tiết có khối lợng chuyển động.
- Lực khí thể.
- Trọng lực.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 8
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
- Lực ma sát.
Trong quá trình tính toán,do lực quán tính và lực khí thể có ảnh hởng rất lớn đến
động cơ,trọng lực và lực masát có giá trị rất bé so với hai lực này nên ta chỉ xét sự
tác dụng của lực quán tính và lực khí thể.
2.2.1.Xác định khối lợng:
2.2.1.1.Khối lợng tham gia chuyển động thẳng:
Các chi tiết máy trong cơ cấu KT-TT tham gia vào chuyển động thẳng bao
gồm:Các chi tiết trong nhóm Piston và khối lợng nhóm thanh truyền đợc quy về đầu
nhỏ thanh truyền. Trong quá trình tính toán, xây dựng các đồ thị,để tiện lợi, ngời ta
thờng tính toán lực quán tính trên một đơn vị diện tích đỉnh Piston(để cùng thứ
nguyên với áp suất cháy trong động cơ).
+ Khối lợng nhóm Piston:
mnp=mp+mc+mx+mh+mg [kg/m2]
Trong đó: mp: Khối lợng piston.
mc: Khối lợng chốt piston.
mx: Khối lợng xéc măng.
mh: Khối lợng vòng hãm.
mg: Khối lợng các guốc trợt.
Ta có:
mnp=0,5[kg].
+ Khối lợng nhóm thanh truyền đợc quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền:
Khi tính toán khối lợng thanh truyền trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền,
chúng ta phân chia thành nhiều khối lợng tơng đơng để quy dẫn về 2 dạng chuyển
động: chuyển động thẳng và chuyển động quay. Tùy thuộc vào mức độ chính xác
cần thiết, ngời ta có thể chia nhóm thanh truyền ra 2, 3 hoặc nhiều phần tơng đơng.
Trong thực tế, chúng ta có thể tính gần đúng theo các công thức kinh nghiệm sau
đây:
Đối với động cơ ôtô máy kéo: m1=(0,275 ữ0,350)mtt
Ta chọn: m1=0,3.0,85=0,255[kg]
Với mtt là khối lợng của thanh truyền: mtt=0,85[kg]
Vậy khối lợng chuyển động tịnh tiến:
ms=mnp+m1=0,5+0,255=0,755 [kg]
Suy ra khối lợng chuyển động tịnh tiến trên một đơn vị diện tích đỉnh piston là:
m=
ms
4.0,755
kg
=
= 166,429 2
3 2
F p .(76.10 )
m
2.2.1.2.Khối lợng tham gia chuyển động quay:
Khối lợng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu KTTT gồm:
+ Phần khối lợng nhóm thanh truyền quy dẫn về đầu to.
+ Khối lợng khuỷu trục gồm có: Khối lợng chốt khuỷu và khối lợng má khuỷu
đợc quy dẫn về tâm chốt khuỷu.
mR=m2+mkt.
Trong đó:
m2: Khối lợng thanh truyền quy về đầu lớn.
m2=(0,65 .. 0,725)mtt=0,7.0,85=0,595[kg].
mkt: Khối lợng khuỷu trục.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 9
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
mkt=mck+2mmR
Với : mck: Khối lợng chốt.
mmR:Khối lợng má khuỷu quy về tâm chốt khuỷu.
Các khối lợng tham gia chuyển động quay này sẽ đợc xét ở mục tính bền trục
khuỷu.
2.2.1.3.Lực quán tính chuyển động thẳng:
PJ= - mj = - mR2(cos +cos ) [MN/m2]
Với m=166,429 [kg/m2]
Suy ra : PJmax= - 166,429.Jmax= - 166,429.7237,5.10-6 =1,2045[MN/m2].
Tơng tự ta có: PJmin = - 166,429.Jmin= 166,429.4342,5.10-6 =0,7227[MN/m2].
MN / m 2
Đồ thị -PJ này vẽ chung với đồ thị công với tỉ lệ xích: àP=àPJ=0,0175
.
mm
2.2.2.Khai triển các đồ thị:
2.2.2.1.Khai triển đồ thị công Pkt-V thành đồ thị Pkt - :
Xây dựng hệ trục tọa độ vuông góc P-:Trục hoành lấy trùng với Po. Trên trục
O ta chia thành các giá trị góc với các tỷ lệ xích: à=2[độ/mm].
Sử dụng đồ thị Brich để khai triển đồ thị Pkt-V thành đồ thị Pkt-.
Từ các điểm chia trên đồ thị Brich ta dóng các đờng thẳng song song với trục OP
và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đờng biểu diễn các quá trình nạp,nén, giãn
nở,thải. Qua các giao điểm này ta vẽ các đờng ngang song song với trục hoành sang
hệ tọa độ Pkt-. Từ các điểm chia trên tọa độ O, ta kẻ các đờng thẳng đứng song
song với trục OP, những đờng thẳng này cắt các đờng nằm ngang tại các điểm tơng
ứng với các góc chia của đồ thị Brich và phù hợp với các quá trình làm việc của
động cơ.
Nối các điểm đó lại ta có đờng cong khai triển đồ thị Pkt-.
2.2.2.2.Khai triển đồ thị PJ-V thành đồ thị PJ- :
Cách khai triển đồ thị này giống nh cách khai triển đồ thị Pkt-V. Nhng phải đổi
dấu của lực PJ khi khai triển (-PJ).
2.2.2.3.Cộng đồ thị :
Từ trên đồ thị khai triển P kt- và PJ- ta tiến hành cộng hai đồ thị này theo công
thức: P1=Pkt+PJ
Các đồ thị khai triển đợc vẽ trên hình bên.
Ta có thể khai triển trực tiếp đồ thị P J- từ đồ thị Pkt-V. Giá trị P1 đợc xác định từ
hai đờng cong PJ với các đờng cong biểu diễn quá trình công tác của động cơ.
2.2.2.4.Xác định các lực tác dụng lên chốt khuỷu:
Ta có các công thức sau:
sin ( + )
[
T = P1
MN / m 2 ]
cos
cos( + )
[ MN / m 2 ]
Z = P1
cos
N =P1.tg
[MN/m2]
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 10
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Từ các giá trị P1 tính đợc khi cộng đồ thị ở trên và các giá trị , tra trong các
bảng tra 5 và 6 ở phụ lục. Sau khi tính toán ta có đợc các giá trị của T, Z, N trong
bảng sau:
Bảng tính các lực tác dụng lên chốt khuỷu
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
P1
àP
T
àP
sin( + )
cos
MN / m 2
MN / m
mm.
mm.
2
-68.5
-68
-64
-56
-46
-34
-22
-9.5
1.5
12.5
20
27.5
33.5
36.5
38.5
39.5
40
40
40
40
40
39.5
39
37
0.00
0,22
0,43
0,61
0,77
0,89
0,98
1,02
1,03
1.00
0,94
0,86
0,75
0,64
0,52
0,39
0,26
0,13
0.00
-0,13
-0,26
-0,39
-0,52
-0,64
SVTH:Vơng Hữu Thạch
0.00
-14.72
-27.05
-34.11
-35.31
-30.31
-21.49
-9.71
1.54
12.50
18.81
32.57
25.30
23.38
19.95
15.44
10.46
5.23
0.00
-5.23
-10.46
-15.44
-20.20
-23.70
cos( + )
cos
1.00
0.98
0.91
0.80
0.66
0.99
0.31
0.11
-0.08
-0.26
-0.42
-0.57
-0.69
-0.79
-0.87
-0.93
-0.97
-0.99
-1.00
-0.99
-0.97
-0.93
-0.87
-0.79
Z
àP
Tg
MN / m
mm.
2
-68.50
-66.45
-58.26
-44.97
-30.42
-16.77
-6.77
-1.09
-0.11
-3.23
-8.48
-15.65
-23.18
-28.92
-33.52
-36.70
-38.76
-39.69
-40.00
-39.69
-38.76
-36.70
33.96
-29.31
0.00
0.04
0.09
0.13
0.16
0.20
0.22
0.24
0.25
0. 26
0.25
0.24
0.22
0.20
0.16
0.13
0.09
0.04
0.00
-0.04
-0.09
-0.13
-0.16
-0.20
N
àP
MN / m 2
mm.
0.00
-2.95
-5.49
-7.06
-7.49
-6.93
-4.88
-2.30
0.38
3.23
5.08
6.65
7.43
7.12
6.27
4.98
3.43
1.74
0.00
-1.74
-3.43
-4.98
-6.35
-7.22
Trang 11
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Bảng tính các lực tác dụng lên chốt khuỷu
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
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
34.5
29
22
16
7.5
-1.5
-10
-17
-22
-21
-10
16.5
51.5
106.5
94
71
55
43
37
36
38.5
42.5
46
50.5
54
55
56
55.5
54
50
47
44
43.5
42.5
41.5
39.5
36
30
22.5
15
4
-0,75
-0,86
-0,94
-1.00
-1,03
-1,02
-0,98
-0.89
-0,77
-0,61
-0,42
-0,22
0.00
0,22
0,42
0,61
0,77
0,89
0,98
1,02
1,03
1.00
0,94
0,86
0,75
0,64
0,52
0,3989
0,26
0,13
0.00
-0,13
-0,26
-0,39
-0,52
-0,64
-0,75
-0,86
-0,94
-1.00
-1,03
SVTH:Vơng Hữu Thạch
-26.05
-24.85
-20.70
-16.00
-7.72
1.53
9.77
15.15
16.89
12.79
4.23
-3.57
0.00
23.05
39.73
43.25
42.21
38.33
36.15
36.80
39.61
42.50
43.27
43.28
40.78
35.23
29.01
21.69
14.11
6.54
0.00
-5.76
-11.37
-16.61
-21.50
-25.30
-27.19
-25.71
-21.17
-15.00
-4.12
-0.69
-0.57
-0.42
-0.26
-0.08
0.11
0.31
0.49
0.66
0.80
0.91
0.98
1.00
0.98
0.91
0.80
0.66
0.49
0.31
0.11
-0.08
-0.26
-0.42
-0.57
-0.69
-0.79
-0.87
-0.93
-0.97
-0.99
-1.00
-0.99
-0.97
-0.93
-0.87
-0.79
-0.69
-0.57
-0.42
-0.26
-0.08
-23.88
-16.50
-9.32
-4.13
-0.57
-0.17
-3.08
-8.39
-14.55
-16.86
-9.10
16.12
51.50
104.08
85.57
57.02
36.38
21.21
11.39
4.14
-2.95
-10.97
-19.50
-28.74
-37.37
-43.57
-48.76
-51.56
-52.33
-49.62
-47.00
-43.66
-42.15
-39.48
-36.13
-31.29
-24.91
-17.07
-9.54
-3.87
-0.31
-0.22
-0.24
-0.25
-0.26
-0.25
-0.24
-0.22
-0.20
-0.16
-0.13
-0.09
-0.04
0.00
0.04
0.09
0.13
0.16
0.20
0.22
0.24
0.25
0.26
0.25
0.24
0.22
0.20
0.16
0.13
0.09
0.04
0.00
-0.04
-0.09
-0.13
-0.16
-0.20
-0.22
-0.24
-0.25
-0.26
-0.25
-7.65
-7.01
-5.59
-4.13
-1.91
0.36
2.22
3.32
3.58
2.65
0.86
-0.72
0.00
4.63
8.07
8.95
8.95
8.39
8.21
8.70
9.78
10.97
11.68
12.21
11.98
10.73
9.12
6.99
4.63
2.17
0.00
-1.91
-3.73
-5.35
-6.76
-7.71
-7.98
-7.25
-5.72
-3.87
-1.02
Trang 12
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Bảng tính các lực tác dụng lên chốt khuỷu
650
660
670
680
690
700
710
720
-7
-20
-32
-44
-54
-62
-66.5
-68.5
-1,02
-0,98
0,89
-0,77
-0,61
-0,42
-0,22
0.00
7.16
19.54
28.53
33.77
23.89
26.21
14.39
0.00
0.11
0.31
0.49
0.66
0.80
0.91
0.98
1.00
-0.80
-3.16
-15.79
-29.10
-43.36
-56.44
-64.99
-68.50
-0.24
-0.22
-0.20
-0.16
-0.13
-0.09
-0.04
0.00
1.69
4.44
6.24
7.16
6.80
5.32
2.89
0.00
Vẽ các đồ thị T,Z,N trong hệ tọa độ vuông góc, với tỉ lệch xích:
MN / m 2
àT=àZ=àN =àP=0,0175
mm
T-Z-N
80
Z
T
N
30
-20 0
0
ttb
120
240
360
480
600
720
-70
2.2.2.5.Lập bảng tính T:
Dựa vào thứ tự làm việc của động cơ để ta xác định các góc làm việc 1, 2, 3,
4 của các khuỷu. Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-3-4-2.
Vậy góc lệch công tác của động cơ là:
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 13
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
ct =
180 o 180 o .4
=
= 180 o
i
4
Góc lệch giữa hai hàng xi lanh: =180o
Lập bảng để xác định các góc của trục khuỷu ta có:
0
180
360
540
720
Xylanh1
Nạp
Nén
Cháy-G/nở
Thải
1=0o
Xylanh2
Nén
Cháy-G/nở
Thải
Nạp
2=180o
Xylanh3
Thải
Nạp
Nén
Cháy-G/nở 3=540o
Xylanh4 Cháy-G/nở
Thải
Nạp
Nén
4=360o
Khi trục khuỷu 1 nằm ở vị trí 1=0o thì:
+ Khuỷu 2 ở vị trí 2=180o
+ Khuỷu 3 ở vị trí 3=540o
+ Khuỷu 4 ở vị trí 4=360o
Trị số của Ti=f() đã có ở bảng T, căn cứ vào bảng đó mà ta tra các giá trị tơng
ứng mà Ti đã định theo i, sau đó cộng tất cả các giá trị của T i lại ta có giá trị của
T:
T=T1+T2+T3+T4
Sau khi có đờng T=f() ta vẽ đờng Ttb (đại diện cho mômen cản) bằng cách
đếm diện tích bao bởi đờng T với trục hoành O (FT), sau đó chia diện tích này
cho chiều dài của trục hoành.
F T
Nghĩa là: Ttb =
T 360
MN / m 2
Chọn tỷ lệ xích: àT=0,0175
mm
Bảng tính T
1
T1
2
T2
3
T3
4
T4
T
0
0.00
180
0.00
540
0.00
360
0.00
0.00
10
-14.72
190
-5.23
550
-5.76
370
23.05
-2.66
20
-27.05
200
-10.46
560
-11.77
380
39.73
-9.15
30
-34.11
210
-15.44
570
-16.61
390
43.25
-22.92
40
-35.31
220
-20.20
580
-21.50
400
42.21
-34.80
50
-30.31
230
-23.70
590
-25.30
410
38.33
-40.98
60
-21.49
240
-26.05
600
-27.19
420
36.15
-38.58
70
-9.71
250
-24.85
610
-25.71
430
36.80
-23.47
80
1.54
260
-20.70
620
-21.17
440
39.61
-0.70
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 14
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
90
12.50
270
-16.00
630
-15.00
450
42.50
24.00
100
18.81
280
-7.72
640
-4.12
460
43.27
50.25
110
23.57
290
1.53
650
7.16
470
43.28
75.54
120
25.30
300
9.77
660
19.54
480
40.78
95.38
130
23.38
310
15.15
670
28.53
490
35.23
102.30
140
19.95
320
16.89
680
33.77
500
29.01
99.61
150
15.44
330
12.79
690
32.89
510
21.69
82.82
160
10.46
340
4.23
700
26.21
520
14.11
55.00
170
5.23
350
-3.57
710
14.39
530
6.54
22.60
180
0.00
360
0.00
720
0.00
540
0.00
0.00
đồ thị t
120
t
100
t
80
60
40
Ttb
20
0
-20 0
0
120
240
360
480
600
720
-40
-60
Tính giá trị Ttb:
Ta tính Ttb theo diện tích đồ thị:
Ttb=
MN / m 2
F + F 3306 867
=
= 27,1
a
90
mm
2.2.2.6.Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu:
ttb
Các bớc tiến hành:
Vẽ trục tọa độ vuông góc Z-T. Trục Z có chiều hớng xuống dới, có gốc là O1.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 15
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
MN / m 2
Chọn tỷ lệ xích: àT=àZ=0,0175
mm
Đặt các giá trị từ bảng Z, T lên trục tơng ứng, với mỗi cặp điểm ta ghi 0, 1, 2, ...,
72. Nối các điểm đó lại ta có đờng cong của đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt
khuỷu.
Dịch gốc tọa độ để tìm gốc của tọa độ của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
bằng cách đặt véctơ PRo lên (đại diện cho lực ly tâm tác dụng lên chốt khuỷu).
Tính giá trị lực của lực quán tính ly tâm:
m2 R 2 MN / m 2
PRo =
Ta có
Fb
mm
m2=0,595[kg]
n
rad
=
= 418,88
30
s
D 2
3,14.76 2
Fp =
=
= 0,004536[m 2 ]
6
6
4.10
4.10
3
0,595.33.10 .418,88 2
N
= 0,7595.10 6 2
Vậy PRo =
0,004536
m
MN
Suy ra PRo=-0,7595 2
m
Giá trị dịch chuyển hệ trục trên bản vẽ:
OO1=
0,7595
= 43,4[ mm]
0.0175
Vậy ta xác định đợc đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Nối O với bất kỳ
điểm nào ta đều có:
Q = PRo + T + Z
Q có giá trị bằng OA , có gốc là O và A là một trong các điểm thuộc đờng
cong.
+ Chiều tác dụng là chiều từ O đến A
+ Điểm tác dụng là điểm a trên phơng kéo dài của AO cắt vòng tròn tợng trng
cho mặt chốt khuỷu.
2.2.2.7.Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền:
Các bớc tiến hành:
Trên tờ giấy bóng vẽ đầu to thanh truyền (đầu nhỏ hớng xuống dới).
Vẽ hệ trục Z-T có gốc O trùng với tâm đầu to thanh truyền, chiều dơng hớng
xuống dới.
Vẽ đờng tròn bất kỳ tâm là O. Giao điểm của vòng tròn với trục OZ (trên chiều
dơng) chọn là O.
Trên đờng tròn này ta chia thành các góc có giá trị (+) và bắt đầu từ điểm O
theo chiều kim đồng hồ. Để đơn giản ta ghi các điểm chia đó trên vòng tròn là 0 o,
10o, 20o, ... Góc chia phụ thuộc vào và cho trong bảng phụ lục.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 16
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Các bớc tiếp theo ta thực hiện trên tờ giấy bóng, đem tờ giấy bóng đặt lên đồ
thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu sao cho tâm O của đầu to thanh truyền trùng với
tâm O của chốt khuỷu và trục OZ trùng với đờng tâm của thanh truyền (hớng xuống
dới). Trên tờ giấy bóng hiện lên các số ghi của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt
khuỷu. Đầu tiên ta đánh dấu điểm O, sau đó xoay tờ giấy bóng theo ngợc chiều kim
đồng hồ sao cho các tia 0 o, 10o, 20o, ... lần lợt trùng với OZ và mỗi lần ta lại đánh
dấu các điểm hiện lên trên tờ giấy bóng, chẳng hạn: 0, 1, 2, ... và ta ghi 0 o, 10o,
20o, ... Nối các điểm này lại ta đợc đờng cong biểu diễn đồ thị phụ tải tác dụng lên
đầu to thanh truyền.
Xác định chiều và điểm đặt:
Độ lớn của lực là chiều dài của véctơ nối từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào của đồ
thị (nhân với tỷ lệ xích).
Chiều của lực là chiều từ tâm O hớng ra ngoài.
Điểm đặt là giao điểm của véctơ kéo dài vô vòng tròn tợng trng cho cổ trục.
2.2.2.8.Vẽ đồ thị khai triển Q=f( ):
Các bớc tiến hành:
Chọn hoành độ . Đặt cùng à với các đồ thị P=f(), T=f(), Z=f().
+ Lập bảng giá trị của Q theo bằng cách đo các khoảng cách từ tâm O đến
các điểm trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
+ Xác định Qtb bằng cách đếm diện tích bao bởi Q=f() và trục hoành rồi chia
cho chiều dài trục hoành, ta có:
Q .à =1,238 MN
Qtb =
Q
m2
360
+ Hệ số va đập:
Q
= max
Q tb
Ta có:
MN
Qmax=111.9.àQ=111,9.0,0175=1,958 2
m
MN
Qmin=8,1.0,0175=0,142 2
m
=
1,958
= 1,582
1,238
Q
Vậy hệ số va đập tính đợc nằm trong giới hạn cho phép ( 4) .
120
Q
100
Qtb
80
60
40
SVTH:Vơng
Hữu Thạch
20
Trang 17
0
0
0
120
240
360
480
600
720
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
2.2.2.9.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu:
Đồ thị mài mòn chốt khuỷu biểu thị trạng thái mài mòn lý thuyết của chốt
khuỷu, từ đó có thể xác định đợc miền phụ tải bé nhất để khoan lổ dầu bôi trơn chốt
khuỷu.
Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi ta vẽ ta sử dụng giả thuyết sau đây:
+ Phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu là phụ tải ổn định ứng với công suất N e và
tốc độ n định mức.
+ Lực tác dụng có ảnh hởng đều trong miền 120o.
+ Độ mài mòn tỉ lệ thuận với phụ tải.
+ Không xét đến điều kiện công nghệ và sử dụng, lắp ghép, v.v. Ví dụ không
xét đến vật liệu, độ cứng bề mặt, độ bóng, dầu mỡ bôi trơn.
Ta tiến hành theo các bớc sau:
Chia vòng tròn tợng trng chốt khuỷu thành 24 phần từ 0, 1, 2, .., 24 (24 vẽ
trùng với 0).
Từ các điểm chia trên ta gạch các cát tuyến 0O, 1O, 2O,..., 23O cắt đồ thị phụ
tải tác dụng lên chốt khuỷu ở các điểm a, b, c,...
Ta lập đợc tổng phụ tải tác dụng lên mỗi điểm của chốt khuỷu:
Q i = OA + OB + ....
Giá trị Qi đợc ghi vào các ô tơng ứng, sau đó cộng tất cả các lực tác dụng tại
tất cả các điểm trên bề mặt chốt Qi.
Chọn đờng kính chốt khuỷu để vẽ tợng trng là:Dvẽ=160[mm]
MN / m 2
Chọn tỷ lệ xích: àQ=0,0175
thể hiện quan hệ mài mòn của phụ tải.
mm
Sau đó chuyển Qi thành các đoạn thẳng tơng ứng trên vòng tròn tợng trng cho chốt
khuỷu đã đợc chia thành 24 phần.
Nối các điểm đầu của các đoạn thẳng đó ta đợc đờng cong biểu diễn độ mài
mòn ở các vị trí của chốt khuỷu.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 18
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Bảng tính đồ thị mài mòn chốt khuỷu
0
1
2
3
4
Q0
460.5
460.5
460.5
460.5
460.5
Q1
424
424
424
424
424
424
Q2
4
4
4
4
4
4
4
Q3
3
3
3
3
3
3
3
3
Q4
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
2
2
2
2.5
2.5
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
5
6
7
3.5
Q12
Q13
Q14
Q15
Q16
Q17
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 19
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Q18
Q19
Q20
44.5
Q21
52
52
Q22
86
86
86
Q23
489.5
489.5
489.5
489.5
Q
Qthực
1565
1523
1472
1388
900
441.5
20
19.5
27.4
26.7
25.8
24.3
15.8
7.7
0.4
0.3
Qvẽ
39.1
38.1
36.8
34.7
22.5
11.0
0.5
0.5
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 20
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
8
9
10
11
12
13
14
15
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4
2
Q5
Q6
2
1.5
2
1.5
1.5
Q7
Q8
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
1.5
Q9
Q10
2
2.5
2
2.5
2
2.5
2
2.5
2
2.5
2
2.5
2.5
Q11
Q12
3.5
8
3.5
8
3.5
8
3.5
8
3.5
8
3.5
8
3.5
8
3.5
8
43
43
64.5
43
64.5
43
64.5
43
64.5
43
64.5
43
64.5
57
57
49.5
57
49.5
57
49.5
57
49.5
45
45
42.5
45
42.5
Q13
Q14
Q15
Q16
Q17
Q18
Q19
Q20
43
Q21
Q22
Q23
Q
Qthực
Qvẽ
24.5
65.5
128
183.5
231.5
275
315.5
356
0.4
0.6
1.2
1.6
2.2
3.2
3.2
4.6
4.1
5.8
4.8
6.9
5.5
7.9
6.2
8.9
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 21
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
16
17
18
19
Q0
Q1
20
21
22
23
460.5
460.5
424
460.5
424
460.5
424
4
4
3
Q2
Q3
Q4
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Q13
8
43
43
Q14
Q15
64.5
57
64.5
57
64.5
57
57
Q16
Q17
49.5
45
49.5
45
49.5
45
49.5
45
49.5
45
45
Q18
Q19
42.5
43
42.5
43
42.5
43
42.5
43
42.5
43
42.5
43
42.5
43
43
Q20
Q21
44.5
44.5
52
41.5
52
41.5
52
41.5
52
41.5
52
41.5
52
41.5
52
86
86
489.5
86
489.5
86
489.5
86
489.5
86
489.5
Q22
Q23
Q
Qthực
397
7.0
441
7.7
484
8.5
909
15.9
1312.5
23.0
1687
29.5
1646
28.8
1607
28.1
Qvẽ
9.9
11.0
12.1
22.7
32.8
42.2
41.2
40.2
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 22
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
3.Phân tích đặc điểm kết cấu và tính toán nhóm trục
khuỷu-bạc lót-bánh đà:
3.1. PHÂN TíCH đặC ĐIểM KếT CấU:
3.1.1. Đặc điểm kết cấu của trục khuỷu:
Trục khuỷu là một chi tiết rất quan trọng,cờng độ làm việc rất lớn,chiếm giá
thành chế tạo cao nhất của động cơ.
3.1.1.1.Nhiệm vụ:
Nhận lực khí cháy truyền từ thanh truyền và biến chuyển động song phẳng của
thanh truyền truyền qua thành chuyển động quay của động cơ.
Dẫn động các cơ cấu khác của động cơ chuyển động.
3.1.1.2.Điều kiện làm việc:
Trong quá trình làm việc trục khuỷu chịu tác dụng của lực và mômen do lực khí
thể,lực quán tính chuyển động quay,lực quán tính chuyển động tịnh tiến.Các lực này
có giá trị rất lớn và luôn thay đổi gây ra ứng suất uốn và xoắn,đồng thời gây nên
dao động dọc và dao động xoắn,làm cho động cơ rung động và mất cân bằng. Ngoài
ra các lực nói trên còn gây ra hiện tợng mài mòn trên các bề mặt ma sát của cổ trục
và chốt khuỷu.
3.1.1.3.Yêu cầu khi thiết kế và chế tạo:
Hình dạng kết cấu của trục khuỷu phụ thuộc số xilanh,cách bố trí xilanh,số kỳ
của động cơ và thứ tự làm việc của các xilanh.Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo
các yêu cầu sau:
+ Có độ bền và độ cứng vững cao,trọng lợng nhỏ và ít mòn.
+ Có độ chính xác gia công cao,bề mặt làm việc cần có độ bóngvà độ cứng cao.
+ Không xãy ra cộng hởng trong phạm vi tốc độ sử dụng của động cơ.
+ Kết cấu phải đảm bảo tính cân bằng và đồng đều, biên độ dao động của
mômen xoắn nhỏ.
+ Phải dễ chế tạo.
Ngoài ra,kích thớc thiết kế của trục khuỷu cần phải nhỏ gọn nhng phải đảm bảo
độ cứng vững,sức bền của trục khuỷu và điều kiện làm việc của các ổ trục. Kích thớc trục khuỷu phụ thuộc chủ yếu vào khoảng cách giữa hai đờng tâm xilanh,phụ
thuộc vào đờng kính xilanh,chiều dày của bạc lót xilanh và phơng pháp làm mát
động cơ.
Trục khuỷu gồm các phần:Đầu trục khuỷu,cổ trục khuỷu-má khuỷu-chốt khuỷu
và đuôi trục khuỷu.
3.1.1.4.Kết cấu trục khuỷu:
+ Đầu trục khuỷu :
Đầu trục khuỷu thờng dùng để lắp bánh răng dẫn động trục phân phối ,bánh răng
truyền động bơm dầu, puli để dẫn động quạt gió và đai ốc khởi động để khởi động
cơ bằng tay quay.Các bánh răng lắp với đầu trục bằng then bán nguyệt.Trên đầu trục
có lắp tấm chắn dầu.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 23
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
4
5
6
7
3
2
1
Hình 3.1.Kết cấu đầu trục khuỷu.
1- Vòng hãm; 2- Then bán nguyệt; 3- Đầu trục khuỷu; 4- Bánh răng dẫn động
trục cam; 5- rãnh dẫn dầu bôi trơn; 6- bánh răng dẫn động bơm dầu; 7- cơ cấu
lắp puli.
+ Cổ trục khuỷu:
Trục khuỷu có năm cổ chính,cổ trục ở đuôi trục nơi lắp bánh đà có chiều dài lớn
nhất.
Cổ trục đợc mài bóng và tôi cứng,độ côn,độ ôvan không vợt quá 0,01mm.
Cổ trục đợc đúc đặc và có khoan lổ dầu bôi trơn chốt khuỷu.
Kích thớc cổ trục:
Đờng kính cổ trục chọn theo kết quả tính toán sức bền ,điều kiện hình thành
màng dầu bôi trơn ,quy định về thời gian sử dụng và số lần sửa chữa lớn của động
cơ.
Kích thớc của cổ trục của động cơ xăng thờng nằm trong phạm vi:
-Đờng kính cổ trục:Dct =(0,63ữ0,75)D =47,88ữ57[mm]
Dct =54[mm]
-Chiều dài cổ trục: lct =(0,5ữ0,7)Dct=27ữ37,8[mm]
lct =32 [mm].
+ Chốt khuỷu:
Trục khuỷu thiết kế có hai chốt khuỷu,mỗi chốt khuỷu đợc lắp hai thanh
truyền,hai thanh truyền này đợc lắp song song nhau.
Lựa chọn kích thớc chốt khuỷu:
Đờng kính của chốt khuỷu có thể lấy bằng đờng kính cổ trục hoặc lấy nhỏ hơn
đờng kính cổ trục một ít.Chiều dài chốt khuỷu phụ thuộc vào khoảng cách giũa hai
đờng tâm xilanh kề nhau và chiều dài cổ trục.Giảm chiều dài chốt khuỷu sẽ làm
tăng áp lực lên bề mặt chốt khuỷu do đó làm xấu điều kiện bôi trơn,nhng tăng chiều
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 24
Đồ án môn học Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
dài chốt khuỷu lại làm giảm độ cứng vững của trục khuỷu,do đó sẽ làm giảm tần số
dao động của trục khuỷu và giảm số vòng quay cộng hởng.
Vì vậy cần phải lựa chọn chiều dài sao cho có thể thoả mãn đợc điều kiện hình
thành màng dầu bôi trơn và trục khuỷu có độ cứng vững lớn nhất có thể.
Để giảm trọng lợng,tăng sức bền mỏi,ta làm rỗng chốt khuỷu.Chốt khuỷu rỗng
còn có tác dụng chứa dầu bôi trơn bạc lót thanh truyền.
Kích thớc chốt khuỷu của động cơ xăng chữ V thờng nằm trong phạm vi: Đờng
kính chốt khuỷu: Dck=(0,56ữ0,66)D =42,56ữ50,16[mm]
Dck=48[mm]
Chiều dài chốt khuỷu: lck=(0,8ữ1,0)Dck=38,4ữ48[mm]
lck=46[mm]
+ Má khuỷu:
Má khuỷu là bộ phận nối liền giữa cổ trục và chốt khuỷu .
Hình dạng má khuỷu phụ thuộc vào loại động cơ,trị số của áp suất khí thể và tốc
độ quay của trục khuỷu.
Để phù hợp với động cơ xăng chữ V,và tính công nghệ,ta chọn má khuỷu dạng
cung tròn tiếp tuyến Ôval.Và má khuỷu đợc đúc liền với trụckhuỷu.
Kích thớc má khuỷu:
Để giảm ứng suất tập trung,tại phần chuyển tiếp giữa má khuỷu với chốt,má
khuỷu với cổ trục ta làm thành các gó lợnvới bán kính r:
r= (0,06ữ0,08)Dck=2,88ữ3,84[mm]
tachọn r=3[mm]
Chiều rộng má khuỷu: h=(1ữ1,25)D=76ữ95[mm]
chọn h=84[mm]
Chiều dày má khuỷu: b=(0,2ữ0,22)D=15,2ữ16,72[mm]
chọn b=16[mm]
2
5
3
6
7
4
1
Hình 3.2.Kết cấu trục khuỷu
1- Chốt định vị bánh đà; 2- Nút dầu; 3- Đối trọng; 4- Chốt khuỷu; 5- Má
khuỷu; 6- Lổ dầu bôi trơn; 7- ống dẫn dầu bôi trơn.
SVTH:Vơng Hữu Thạch
Trang 25
