Đồ án Kết cấu động cơ đốt trong Diesel V6 3.0L

Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên
cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến
ngành động lực và sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô
nổi tiến trên thế giới cùng sản xuất và lắp ráp ôtô. Để góp phần nâng cao trình
độ và kỹ thuật,đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu
cầu cấp thiết. Có như vậy ngành ôtô của ta mới phát triển được.
Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên
lý động cơ đốt trong, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong) cùng một số môn
cơ sở khác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học,... ), sinh viên được giao
nhiệm vụ làm đồ án môn học kết cấu và tính toán động cơ đốt trong. Đây là một
phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho
sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ
thể của ngành.
Nội dung bài báo cáo đồ án này gồm ba phần:
Phần 1: Phương pháp tính toán xây dựng đồ thị công,động học và động lực học.
Phần 2: Phân tích đặc điểm chung của động cơ chọn tham khảo.
Phần 3: Tính toán thiết kế hệ thống làm mát.
Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các
tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt
nhất. Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án
lần này không thể không có những thiếu sót.
Em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để em
ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
Đà nẵng,ngày 20 tháng 08 năm 2013
Sinh viên thực hiện


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514

MỤC LỤC


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
Tài liệu tham khảo :
[1] : Nguyên lý động cơ đốt trong - Nguyễn Tất Tiến . NXB Giáo Dục
[2] : Kết cấu động cơ đốt trong

- TS.Dương Việt Dũng . ĐHBK Đà Nẵng

[3] :Giáo trình Tính Toán Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong
Hải
Tùng . ĐHBK Đà Nẵng.

- TS. Trần Thanh

[4] : />t_information/specifications/page_3103/
[5] : Bài giảng Cơ Sở Thiết Kế Máy 1

-TS. Lê Cung . ĐHBK Đà Nẵng

* Ký hiệu công thức có trong tài liệu: ( [Tài liệu tham khảo] , số thứ tự trang)
Ngoài ra còn có tham khảo một số tài liệu: Giáo trình giảng dạy của các thầy
trong bộ môn động cơ đốt trong – Khoa cơ khí giao thông – ĐHBK Đà Nẵng và
một số tài liệu lấy từ trên mạng internet về.


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
CHƯƠNG 1.

TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẺ ĐỒ THỊ

Các thông số tính:
Xác định tốc độ trung bình của Piston :
= = = 12,5312 [m/s].
[1]
S(m) là hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh, n(vòng/phút) là tốc độ
quay của động cơ. Khi đó:
9 [m/s] : động cơ tốc cao hay còn gọi là động cơ cao tốc.
Chọn trước :
• =1,32 1,39 lấy =1,35.
• =1,25 1,29 lấy =1,25.
• Áp suất khí cuối kỳ nạp của động cơ bốn kỳ tăng áp :
= (0,9 0,96)

[1]

Đối với động cơ tăng áp bằng tuabin khi
=0,14 – 0,4 [MN/] chon
vậy = (0,9 0,96).0,15=0,144 [MN/].
• Áp suất cuối kỳ nén := [MN/].
= 0,144.= 7,1817 [MN/].
• Chọn tỷ số giản nở sớm () :
Động cơ Diesel =1,2 1,5. Chọn = 1,5
Áp suất cuối quá trình giản nở: = = = 0,4669 [MN/].
Thể tích công tác: = S.

= 96. = 0,4947[]

Thể tích buồng cháy :=

= = 0,0289 [].

Vận tốc góc của trục khuỷu : =

[1]

= = 410,0826 [rad/s].

Áp suất khí sót := (1,05 1,1).=1,1.0,104=0,1144 [MN/].
Do pth = (1,02-1,04)p0 = 1,04.0,1=0,104 [MN/] .
Các thông số cho trước.
• Áp suất cực đại =10,5 [MN/].
• Góc phun sớm = 16 (độ).
• Góc phân phối khí: = 10 ; = 54; = 46; = 17 [độ].

[1]


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
Thông số chọn : Áp suất khí nạp : = 0,15 [MN/].
Xây dựng đường nén :
Gọi , là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của
động cơ. Vì quá trình nén là quá trình đa biến nên :
.= const

(1.1)

[1]

.= .
=.
Đặt i= , ta có : =
(1.2)
Để dễ vẽ ta chia thành khoảng , khi đó i= 1, 2, 3, 4…… .
Xây dựng đường giãn nỡ:
Gọi , là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động
cơ. Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên :
.= const

(1.3)

[1]

.= .
=.
=. = =
Đặt i = , ta có =

(1.4)

Để dễ vẽ ta chia thành khoảng , khi đó i = 1, 2, 3, 4…… .
Biểu diễn các thông số :
• Biểu diễn thể tích buồng cháy : = 10 mm
Vậy = =


•


•

= 0,00289

Giá trị biểu diễn của = = = 171 [mm]
Biểu diễn áp suất cực đại : = 220 mm. Khoảng chọn ( 160-220) mm
= = = 0,0477.
Về giá trị biểu diễn ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá
trị biểu diễn của Vh, nghĩa là giá trị biểu diễn của AB = Vhbd [mm]
µS =



S
Vhbd

= = 0,5614.= 0,5614 .


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
oo ,
µS

,
oobd
=

Giá trị biểu diễn của oo’:
OO’=

[mm]

[2]

= = 6 [mm]

⇒ = = 10,6875 [mm].
Bảng 1-1: Bảng giá trị Đồ thị công động cơ Diesel
Bảng 1:Giá trị thật
V
1Vc
rVc
2Vc
3Vc
4Vc
5Vc
6Vc
7Vc
8Vc
9Vc
10Vc
11Vc
12Vc
13Vc
14Vc
15Vc
16Vc

Vx
0.02

9
0.04
3
0.05
8
0.08
7
0.11
6
0.14
5
0.17
4
0.20
3
0.23
1
0.26
0
0.28
9
0.31
8
0.34
7
0.37
6
0.40
5
0.43

4
0.46

i

in1

1/in1

pc*1/in1

in2

1/in2

pz.rn2\in2

1.00

1.00

1.00

7.18

1.00

1.00

17.43

1.50

1.73

0.58

4.15

1.66

0.60

10.50

2.00

2.55

0.39

2.82

2.38

0.42

7.33

Giá trị vẽ

P
Vx
nen
P gn
150. 365.
10.00
5
2
220.
15.00 87.0
0
153.
20.00 59.0
5

3.00

4.41

0.23

1.63

3.95

0.25

4.41

30.00

34.1

92.5

4.00

6.50

0.15

1.11

5.66

0.18

3.08

40.00

23.2

64.6

5.00

8.78
11.2
3

13.8
3
16.5
6
19.4
2
22.3
9
25.4
6
28.6
3
31.9
0
35.2
6
38.7
0
42.2

0.11

0.82

7.48

0.13

2.33

50.00

17.1

48.8

0.09

0.64

0.11

1.86

60.00

13.4

38.9

0.07

0.52

0.09

1.53

70.00

10.9

32.1

0.06

0.43

0.07

1.30

80.00

9.1

27.1

0.05

0.37

0.06

1.12

23.4

0.32

0.06

0.98

6.7

0.04

0.28

0.05

0.87

0.03

0.25

0.04

0.78

0.03

0.23

0.04

0.71

0.03

0.20

0.04

0.64

0.03
0.02

0.19
0.17

0.03
0.03

0.59
0.54

90.00
100.0
0
110.0
0
120.0
0
130.0
0
140.0

0
150.0
0
160.0

7.7

0.04

9.39
11.3
9
13.4
5
15.5
9
17.7
8
20.0
3
22.3
3
24.6
8
27.0
8
29.5
2
32.0

20.5
18.2
3
16.3
5
14.7
9
13.4
9
12.3
7
11.4

6.00
7.00
8.00
9.00
10.0
0
11.0
0
12.0
0
13.0
0
14.0
0
15.0
0
16.0

Đường nén

Đường giản nở

5.91
5.25
4.72
4.27
3.89
3.56


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514

17Vc
18Vc
18,1V
c

3
0.49
2
0.52
1
0.52
4

0
17.0

0
18.0
0
18.1
0

2
45.8
3
49.5
0
49.8
7

0.02

0.16

0.02

0.15

0.02

0.14

0
34.5
2
37.0

8
37.3
3

0.03

0.50

0.03

0.47

0.03

0.47

0
170.0
0
180.0
0
181.0
0

3.28

1
10.5
8

3.04

9.85

3.02

9.78

Cách vẽ đồ thị công:
P(MN/m2)

y z"z
µp = 0.0477[MN/m2.mm]
µv = 0.00289[dm3/mm]

c"
c

P =f(v)
c'

A'

-P j=f(x)

1'

b'

2'

r r ' r''

E

3'

b
b"
a B
V(x)

Po

A

a'

4'

F

1

2

3

Hình 1-1: Đồ thị công động cơ diesel 4 kỳ
+ Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở.

4

D


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
+ Vẽ vòng tròn của độ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:
• Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với ϕs;
• Điểm c(Vc;Pc) = (0,0289;7,1718)

=> c (10;150,4742)

• Điểm bắt đầu quá trình nạp : r(Vc;Pr)= (0,0289;0,1144)

=> r (10;2,3970)

• Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α 1
• Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α4
• Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α 2
• Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3
• Điểm y (Vc, Pz) = (0,0289;10,5) => y (10;220)
a( ,Pa) = (0,5236 ;0,1440) => a (181 ; 3,0171)
b( ,Pb) =(0,5236 ;0,4669) => b (181 ; 9,7822)
• Điểm áp suất cực đại lý thuyết:
z (ρVc, Pz) = (0,0434;10,5) => z(15;220)
• Điểm áp suất cực đại thực tế:
z’’(ρ/2Vc, Pz)= (0,0217;10,5)

=> z’’(7,5;220)

• Điểm c’’ : cc”=1/3cy [mm]
• Điểm b’’ : bb’’=1/2ba [mm]
+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp , tiến hành
hiệu chỉnh bo tròn ở hai điểm z’’ và b’’.
Đồ thị chuyển vị
Phương pháp đồ thị Brick :
+ Vẽ vòng tròn tâm O , bán kính R .Do đó AD=2R . Điểm A ứng với góc quay
α=00(vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi α=1800 (vị trí điểm chết
dưới).
+ Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía ĐCD như hình 1-3 với
OO’ = == 6 [mm]


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
+ Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , hạ M’C thẳng
góc với AD . Theo Brich đoạn AC = x . Điều đó được chứng minh như sau:

+ Ta có : AC=AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’.cosα +
Rλ
+ Coi : MO’ ≈ R +

⇒ AC =

2

Rλ
2

cosα

λ


R (1 − cos α ) + (1 − cos 2 α )  =
2



λ


R (1 − cos α ) + (1 − cos 2α )  = x
4


α

A
x

o
B
M

o
Rλ/2

S=2R

C

α

α

x=f(α)

o'

D
S

Hình 1-2: Phương pháp vẽ đồ thị Brick
Đồ thị chuyển vị:
-Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công

thức :

λ


s ≈ R.(1 − cos α ) + (1 − cos 2α ) 
4



[2]
-Các bước tiến hành vẽ như sau:
+ chọn tỷ lệ xích = 0,5614 [mm/mm]

µα = 1

(mm/độ)

.


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
+

Đồ thị Brick có nửa đường tròn tâm O bán kính R = S/2. Lấy bán kính R

bằng ½ khoảng cách từ Va đến Vc.
+

Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng OO’= = 10,69

+

Từ tâm O’ của đồ thị brick kẻ các tia ứng với 10 0 ; 200…1800. Đồng thời

đánh số thứ tự từ trái qua phải 0,1,2…18.
+ 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
x=f(α) để xác định chuyển vị tương ứng.
Tọa độ ĐỒ THỊ CHUYỂN VỊ S=f(α )
α (độ)

α (rad)
x
x biểu diễn
10.0
0.1745
0.9101
1.6212
20.0
0.3491
3.5966
6.4065
30.0
0.5236
7.9308
14.1268
40.0
0.6981
13.7089
24.4192
50.0
0.8727
20.6671
36.8136
60.0
1.0472
28.5000
50.7659
70.0
1.2217
36.8812

65.6950
80.0
1.3963
45.4840
81.0188
90.0
1.5708
54.0000
96.1881
100.0
1.7453
62.1542
110.7128
110.0
1.9199
69.7151
124.1808
120.0
2.0944
76.5000
136.2665
130.0
2.2689
82.3747
146.7309
140.0
2.4435
87.2492
155.4136
150.0

2.6180
91.0692
162.2181
160.0
2.7925
93.8071
167.0950
170.0
2.9671
95.4517
170.0244
180.0
3.1416
96.0000
171.0011


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514

+ Nối các giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình của piston s = f(α).

α
µα = 2 [d?/mm]

180

v= f (s)

160
140

S=f(a)

120
100
80
60
40
20
0 1 2

3

4

5

8

7

6

9

10

11 12 13 14 15161718

s

Hình 1-3: Đồ thị chuyển vị
Xây dựng đồ thị vận tốc V()
Phương pháp

+ Chọn tỷ lệ xích µV = µS.ω

 m 
 s.mm 



ω = = = 410,08 [rad/s]

 = 0,5614. 410,08 = 230,22

 m 
 s.mm 


R2 =

+ Vẽ vòng tròn tâm O bán kính
với nữa vòng tròn có bán kính

R1[mm]

λ.R.ω
[mm]
2 µV

=

= 10,687 [mm]. đồng tâm


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514

+ Đẳng phân định hướng chia nữa vòng tròn R 1 và vòng tròn R2 thành n phần
đánh số 1, 2 , 3, …, n và 1’ , 2’ , 3’ ,…, n’ theo chiều như trên hình 1-4 .
+ Từ các điểm 0 , 1 , 2 , 3 ,… kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường
song song với AB kẻ từ 0’ , 1’ , 2’, 3’,… tại các điểm o , a , b , c … Nối các
điểm o , a, b , c… bằng các đường cong ta dược đường biểu diễn trị số tốc độ.
+ Các đoạn thẳng ứng với a1 , b2 , c3 ,… nằm giữa đường cong o, a ,b , c…với
nữa đường tròn R1 biểu diễn trị số tốc độ ở các góc α tương ứng; Được chứng
minh như sau:
Đồ thị vận tốc V():

µv = 230 [m/s.mm]
2"
1"

3"

4"

5"

6"

7"
8"

0

2' 3'
1'

4' 5' 6'
9"

7'
8'
9'
10"

18

11"

12"

13" 14" 15"

17"
16"

1

17

2

16
15

3
14

4
5

13
6
7

8

9

10

11

12

Hình 1-4: Đồ thị vận tốc V=f()
Từ đồ thị chuyển vị , ở một góc α bất kỳ ta có : bb’ = R 2sin2α và b’2 =

R1sinα. Do đó : va = bb’ + b’2 = R2sin2α + R1sinα =

λ


R sin α + sin 2α 
2




Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
Xây dựng đồ thị gia tốc :
Phương pháp :
Giải gia tốc của Piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương
pháp Tô Lê Cách tiến hành cụ thể như sau:
Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R . Từ A dựng đoạn thẳng AC = J max =
Rω2(1+λ). Từ B dựng đoạn thẳng BD = Jmin = -Rω2(1-λ) , nối CD cắt AB tại E.
Lấy EF = -3λRω2 . Nối CF và DF . Phân đoạn CF và DF thành những
đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 , … và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ , … như trên
hình 1-5.
Nối 11’ , 22’ , 33’ , 44’ , … Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị
quan hệ của hàm số : j = f(x).
Đồ thị gia tốc j=f(x):
+ Ta có : j =

= = = R.ω2.(cosα +λcos2α)

⇒ Jmax = Rω2(1+λ)

m
 s 2 

= .(1+)=48..(1+0,25)=10089936,38 [mm/s2]
= 10089,94 [m/s2].

• Jmin = -Rω2(1-λ)

m
 s 2 

=-.(1-)=-48..(1-0,25) = -6053961,83 [mm/s2].
= - 6053,9618 [m/s2].

• EF = -3λRω2

m
 s 2 

= -3.0,25..48 = -6053961,83 [mm/s2].
= -6053,9618 [m/s2].
+ Chọn giá trị biểu diễn của Jmax [mm]

[2]


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
µj =

⇒

J max  m 

J max bd  s 2 .mm 

= = 126124,2
J min bd =

J min
µj

+ Do đó : Giá trị biểu diễn

= = -48 [mm]

+ Giá trị biểu diễn EF là : EF == = -48 [mm].

j

C

µj = 126124,2 [m/s2 .mm]

1'

j (s)
2'

A

B

3'

s

4'

F

1

2

3

4

D

Hình 1-5 : Đồ thị gia tốc V= f()
Đồ thị lực quán tính:
Phương pháp:
+ Ta có lực quán tính : P j = -m j ⇒ -Pj = m j . Do đó thay vì vẽ P j ta vẽ
-Pj lấy trục hoành đi qua po của đồ thị công vì đồ thị -P j là đồ thị j = f(x) có tỷ lệ


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
xích khác mà thôi. Vì vậy ta có thể áp dụng phương pháp TôLê để vẽ đồ thị -P j
= f(x).
+ Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì -Pj phải
có cùng thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó
ta vẽ

-Pj = f(x) ứng với một đơn vị diện tích đĩnh Piston . Tức là thay

m=

m
m
=
Fpis π D 2  kg 
 2
4 m 

[2]

m = m1 + mnpt [kg]
Đối với động cơ ô tô máy kéo:
•
•
•
•
•

m1 = (0,275÷0,350)mtt = (0,275 0,35).0,9 = 0,3.0,9 = 0,27[kg].
m2 = (0,650÷0,725)mtt = (0,65 0,725).0,9 = 0,7.0,9 = 0,63[kg].
mnpt = 0,7 [kg].
m = 0,27 + 0,7 = 0,97 [kg] .
= =5,153. []

• m = = 188,24

 kg 
 m 2 

+Trong đó:
m _ khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến.
mnpt_ khối lượng nhóm Piston.
mtt _ khối lượng nhóm thanh truyền.
m1 _ khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu nhỏ.
m2 _ khối lượng nhóm thanh truyền qui về đầu to.
µ Pj = µ P

+ Tỷ lệ xích của -Pj :
+ Để có thể cộng đồ thị lấy trục P0 làm trục hoành cho đồ thị -Pj
1.6.2. Đồ thị lực quán tính :
+ Ta có : Pj = -m.J = -m.R.ω2.(cosα + λcos2α)

[2]


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514

⇒ -Pjmax = mJmax

 MN 
 m 2 

= 188,24. 10089,94 = 1,9

• -Pjmin = mJmin

 MN 
 m 2 

 MN 
 m 2 

= 188,24.(- 6053,9618 ) = -1,14

• EF = -m3λRω2 =

 MN 
 m 2 
 MN 
 m 2 

= -188,24.3.0,25.48..= -1,14

+ Tỷ lệ xích của -Pj :

 MN 
 m 2 

 MN 
µ Pj = µ P  m 2 .mm 
− Pj max

µ Pj

+ Giá trị biểu diễn của : - Pjmax =
− Pj min

µ Pj

- Pjmin =

- EF =

= 0,0477

[ mm]
[ mm]

− EF
µ Pj [ mm]

 MN 
 m 2 .mm 



= = 39,8 [mm]

= = - 23,9 [mm]

= = -23,9 [mm]


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
o'

o

0

18
17

1
16

2
3

14
4

15

13
5
6

7

8

9

10

11

12

P(MN/m2)

y z"z
µp = 0.0477[MN/m2.mm]
µv = 0.00289[dm3/mm]

c"
c

P =f(v)
c'

A'

-P j=f(x)

1'

b'

2'

r r ' r ''

E

3'

b
b"
a B
V(x)

Po

A

a'

4'

F

Hình 1-6: Đồ thị -Pj

1

2

3

4

D

Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
Đồ thị khai triển: Pkt , Pj , P1 -α
Vẽ Pkt - α
Đồ thị Pkt-α được vẽ bằng cách khai triển P theo α từ đồ thị công trong 1
chu trình của động cơ (Động cơ 4 kỳ: α=0,10,20,...,720o). Nếu trục hoành của
đồ thị khai triển nằm bằng với trục hoành của đồ thị công thì ta được P - α, Để
được Pkt - α ta đặt trục hoành của đồ thị mới ngang với trục chứa giá trị p 0 ở đồ
thị công . Làm như vậy bởi vì áp suất khí thể : Pkt = P - P0 .
Cách khai triển là dựa vào đồ thị Brick và đồ thị công để xác định điểm
có áp suất theo giá trị α cho trước.
Vẽ Pj - α
Cách vẽ giống cách khai triển đồ thị công nhưng giá trị của điểm tìm
được ứng với α chọn trước lại được lấy đối xứng qua trục oα , bởi vì đồ thị trên
cùng trục tạo độ với đồ thị công là đồ thị -Pj .
Sở dĩ khai triển như vậy bởi vì trên cùng trục toạ độ với đồ thị công
nhưng -Pj được vẽ trên trục có áp suất P0 .
Vẽ P1- α
+ P1 được xác định : P1 = Pkt + Pj
+ Để có thể tiến hành cộng đồ thị thì P 1 , Pkt và Pj phải cùng thứ nguyên và cùng
tỷ lệ xích.

Hình 1-7 : Đồ thị khai triển Pkt , Pj , P1 -α


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
Xây dựng đồ thị T , Z , N - α
Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền.
Pkt

N

β

P1

Ptt

A

α+β

PR0
α

Z

R

Ptt

T

Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
Lực tác dụng trên chốt Piston P1 là hợp lực của lực quán tính và lực khí
thể . Nó tác dụng lên chốt Piston và đẩy thanh truyền.P1 = Pkt + Pj

(1.5)

([2] , 5)
Nhưng trong quá trình tính toán động lực học các lực này thường tính

trên đơn vị diện tích đỉnh Piston nên sau khi chia hai vế của đẳng thức (1.5) cho
diện tích đỉnh Piston Fpt ,ta có :
p1 = pkt + pj
p1
Fp

p1 =


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
pj
Fp

pj =
Phân tích p1 ra làm hai thành phần lực:
ptt _ tác dụng trên đường tâm thanhn truyền
N _ tác dụng trên phương thẳng góc với đường tâm xy lanh.

p1 = ptt + N
(1.6)
Từ quan hệ lượng giác ta có thể xác định được trị số của ptt và N :
p1 

cos β 
N = p1tg β 

ptt =

(1.7)

[2]

Phân tích ptt làm hai thành phần lực : lực tiếp truyến T và lực pháp tuyện Z :
sin(α + β ) 

cos β

cos(α + β ) 
Z = ptt cos(α + β ) = p1
cos β 

T = ptt sin(α + β ) = p1

(1.8)

[2]

Xây dựng đồ thị T , Z , N -α
Từ đồ thị p1 - α tiến hành đo giá trị biểu diễn của p 1 theo α = 00,100, 200,
300…,7200. Sau đó xác định β theo quan hệ: sinβ = λsinα
⇒β = arcsin(λsinα)

(1.9)

Do đó ứng với mổi giá trị của α ta có giá trị của β tương ứng . Từ quan
hệ ở các công thức (1.7) và (1.8) ta lập được bảng giá trị của đồ thị T , Z , N - α
như sau:
MN 

]

 µT = µ Z = µ N = µ P [ 2
m .mm 


Bảng 1-2: Bảng giá trị T, N, Z-α


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514

p1 tính
-1.80
-1.66
-1.53
-1.31
-1.04
-0.72
-0.38
-0.04
0.28
0.57
0.81
1.00

a(rad)
0.000
0.175
0.349
0.524
0.698
0.873

1.047
1.222
1.396
1.571
1.745
1.920

b(rad)
0.000
0.043
0.086
0.125
0.161
0.193
0.218
0.237
0.249
0.253
0.249
0.237

b(độ)
0.000
2.488
4.905
7.181
9.247
11.041
12.504
13.587

14.253
14.478
14.253
13.587

sin(a+b)
/cosb
0.000
0.216
0.423
0.609
0.768
0.891
0.977
1.022
1.029
1.000
0.941
0.857

cos(a+b)
/cosb
1.000
0.977
0.910
0.803
0.661
0.493
0.308
0.115

-0.077
-0.258
-0.424
-0.569

T
0.0000
-0.3598
-0.6458
-0.8009
-0.7975
-0.6417
-0.3701
-0.0386
0.2922
0.5708
0.7636
0.8584

Z
-1.804
-1.625
-1.391
-1.056
-0.687
-0.355
-0.117
-0.004
-0.022
-0.147

-0.344
-0.570

tgb
0.000
0.043
0.086
0.126
0.163
0.195
0.222
0.242
0.254
0.258
0.254
0.242

N
0.000
-0.072
-0.131
-0.166
-0.169
-0.140
-0.084
-0.009
0.072
0.147
0.206
0.242

1.14
1.23
1.29
1.32
1.33
1.33
1.33
1.33
1.33
1.32
1.29
1.23
1.14
1.03
0.85
0.62
0.35
0.06
-0.19
-0.37
-0.37
-0.26
0.38
1.63
5.16

2.094
2.269
2.443

2.618
2.793
2.967
3.142
3.316
3.491
3.665
3.840
4.014
4.189
4.363
4.538
4.712
4.887
5.061
5.236
5.411
5.585
5.760
5.934
6.109
6.283

0.218
0.193
0.161
0.125
0.086
0.043
0.000

-0.043
-0.086
-0.125
-0.161
-0.193
-0.218
-0.237
-0.249
-0.253
-0.249
-0.237
-0.218
-0.193
-0.161
-0.125
-0.086
-0.043
0.000

12.504
11.041
9.247
7.181
4.905
2.488
0.000
-2.488
-4.905
-7.181
-9.247

-11.041
-12.504
-13.587
-14.253
-14.478
-14.253
-13.587
-12.504
-11.041
-9.247
-7.181
-4.905
-2.488
0.000

0.755
0.641
0.518
0.391
0.261
0.131
0.000
-0.131
-0.261
-0.391
-0.518
-0.641
-0.755
-0.857
-0.941

-1.000
-1.029
-1.022
-0.977
-0.891
-0.768
-0.609
-0.423
-0.216
0.000

-0.692
-0.792
-0.871
-0.929
-0.969
-0.992
-1.000
-0.992
-0.969
-0.929
-0.871
-0.792
-0.692
-0.569
-0.424
-0.258
-0.077
0.115
0.308

0.493
0.661
0.803
0.910
0.977
1.000

0.8613
0.7903
0.6678
0.5148
0.3470
0.1741
0.0000
-0.1741
-0.3470
-0.5148
-0.6678
-0.7903
-0.8613
-0.8789
-0.7995
-0.6185
-0.3610
-0.0590
0.1836
0.3269
0.2846
0.1614
-0.1611

-0.3530
0.0000

-0.789
-0.977
-1.122
-1.223
-1.287
-1.320
-1.331
-1.320
-1.287
-1.223
-1.122
-0.977
-0.789
-0.584
-0.360
-0.160
-0.027
0.007
-0.058
-0.181
-0.245
-0.213
0.347
1.594
5.164

0.222

0.195
0.163
0.126
0.086
0.043
0.000
-0.043
-0.086
-0.126
-0.163
-0.195
-0.222
-0.242
-0.254
-0.258
-0.254
-0.242
-0.222
-0.195
-0.163
-0.126
-0.086
-0.043
0.000

0.253
0.241
0.210
0.166
0.114

0.058
0.000
-0.058
-0.114
-0.166
-0.210
-0.241
-0.253
-0.248
-0.216
-0.160
-0.089
-0.014
0.042
0.072
0.060
0.033
-0.033
-0.071
0.000


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
7.50

6.458

0.043

2.488

0.216

0.977

1.6236

7.331

0.043

0.326

8.78
7.56
4.21
2.62
1.86
1.49
1.43
1.33
1.38
1.48
1.52
1.52
1.52
1.51
1.47
1.43
1.38

1.33
1.28
1.27
1.23
1.14
1.05
0.91
0.72
0.48
0.19
-0.13
-0.47
-0.82
-1.13
-1.41
-1.62
-1.76
-1.80

6.632
6.807
6.981
7.156
7.330
7.505
7.679
7.854
8.029
8.203
8.378

8.552
8.727
8.901
9.076
9.250
9.425
9.599
9.774
9.948
10.123
10.297
10.472
10.647
10.821
10.996
11.170
11.345
11.519
11.694
11.868
12.043
12.217
12.392
12.566

0.086
0.125
0.161
0.193
0.218

0.237
0.249
0.253
0.249
0.237
0.218
0.193
0.161
0.125
0.086
0.043
0.000
-0.043
-0.086
-0.125
-0.161
-0.193
-0.218
-0.237
-0.249
-0.253
-0.249
-0.237
-0.218
-0.193
-0.161
-0.125
-0.086
-0.043
0.000

4.905
7.181
9.247
11.041
12.504
13.587
14.253
14.478
14.253
13.587
12.504
11.041
9.247
7.181
4.905
2.488
0.000
-2.488
-4.905
-7.181
-9.247
-11.041
-12.504
-13.587
-14.253
-14.478
-14.253
-13.587
-12.504

-11.041
-9.247
-7.181
-4.905
-2.488
0.000

0.423
0.609
0.768
0.891
0.977
1.022
1.029
1.000
0.941
0.857
0.755
0.641
0.518
0.391
0.261
0.131
0.000
-0.131
-0.261
-0.391
-0.518
-0.641
-0.755

-0.857
-0.941
-1.000
-1.029
-1.022
-0.977
-0.891
-0.768
-0.609
-0.423
-0.216
0.000

0.910
0.803
0.661
0.493
0.308
0.115
-0.077
-0.258
-0.424
-0.569
-0.692
-0.792
-0.871
-0.929
-0.969
-0.992
-1.000

-0.992
-0.969
-0.929
-0.871
-0.792
-0.692
-0.569
-0.424
-0.258
-0.077
0.115
0.308
0.493
0.661
0.803
0.910
0.977
1.000

3.7115
4.6063
3.2319
2.3366
1.8212
1.5228
1.4708
1.3344
1.3024
1.2674
1.1496

0.9737
0.7864
0.5894
0.3845
0.1866
0.0000
-0.1741
-0.3346
-0.4961
-0.6381
-0.7291
-0.7892
-0.7766
-0.6738
-0.4753
-0.1940
0.1362
0.4634
0.7268
0.8707
0.8591
0.6861
0.3805
0.0000

7.994
6.073
2.785
1.293
0.574

0.171
-0.109
-0.345
-0.587
-0.842
-1.054
-1.204
-1.322
-1.401
-1.425
-1.415
-1.378
-1.320
-1.240
-1.179
-1.072
-0.902
-0.723
-0.516
-0.304
-0.123
-0.014
-0.015
-0.146
-0.402
-0.750
-1.133
-1.478
-1.718
-1.804

0.086
0.126
0.163
0.195
0.222
0.242
0.254
0.258
0.254
0.242
0.222
0.195
0.163
0.126
0.086
0.043
0.000
-0.043
-0.086
-0.126
-0.163
-0.195
-0.222
-0.242
-0.254
-0.258
-0.254
-0.242
-0.222

-0.195
-0.163
-0.126
-0.086
-0.043
0.000

0.754
0.953
0.686
0.511
0.413
0.360
0.363
0.345
0.352
0.357
0.338
0.297
0.247
0.190
0.126
0.062
0.000
-0.058
-0.110
-0.160
-0.201
-0.222
-0.232

-0.219
-0.182
-0.123
-0.048
0.032
0.105
0.159
0.185
0.178
0.139
0.076
0.000


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
Hình 1-8: Đồ thị T-Z-N
Đồ thị mômen ∑T :
+ Thứ tự làm việc của động cơ 4 xi lanh thẳng hàng là: 1-5-3-6-2-4
δ ct =

+ Góc công tác:

180.τ 180.4
=
= 1200
i
6

Bảng 1-3 : Bảng thứ tự làm việc của động cơ:
00

7200

1800

XL1
XL2
XL3
XL4
XL5

Nạp
Nén
Cháy
Nạp
Thải

XL6

Cháy

360 0

540 0

Nén
Cháy
Thải
Cháy
Thải
Nạp

Nén
Thải
Nạp
Nén
Cháy
Nén
Cháy
Thải
Nạp
Nạp
Nén
Cháy
Thả
i
Thải
Nạp
Nén

+ Từ bảng 1.3 ta có , khi α1 = 0 xylanh 1 ở đầu quá trình nạp thì:
- Xy lanh 2 ở quá trình nén nên α2 = 2400 (vì nén ứng với α = 1800 - 3600)
- Xy lanh 3 ở quá trình cháy - giản nở nên α3 = 4800 (vì cháy - giản nở ứng với
α= 3600 - 5400)
- Xy lanh 4 ở quá trình nạp nên α4 = 1200 (vì nạp ứng với α = 00 - 1800 )
- Xy lanh 5 ở quá trình thải nên α5 = 6000 (vì thải ứng với α = 6000 - 7200 )
- Xy lanh 6 ở đầu quá trình cháy - giản nở nên α6 = 3600 (vì cháy - giản nở ứng
với α= 3600 - 5400)
+ Tính mômen tổng :
∑T = T1 + T2 + T3 + T4 + T5 + T6
+ Ta có bảng tính

∑T

như sau:
Bảng 1- 4 : Bảng giá trị ∑T-α

α1
0

T1
0.00
0

α2
240

T2
0.86

α3
480

T3
1.15
0

α4
120

T4
0.86

1

α5
60
0

T5
0.78

α6
36
0

T6
0.00
0

ΣT
0.36
0


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514

290

1
0.87
9
0.80

0
0.61
9
0.36
1
0.05
9

300

0.18
4

540

310

0.32
7

550

0.28
5

70

0.36
0
0.64

6
0.80
1
0.79
7
0.64
2
0.37
0
0.03
9

80

0.29
2

320

90

0.57
1

330

100

0.76
4

340

110

0.85
8

350

0.16
1
0.16
1
0.35
3

120

0.86
1

360

0.00
0

10
20
30

40
50
60

250
260
270
280

130

0.79
0

61
0

500

0.78
6

140

0.66
8

62
0

510

0.58
9

150

0.51
5

63
0

520

0.38
4

160

0.34
7

64
0

9
0.77
7
0.67

4
0.47
5
0.19
4

530

0.18
7

170

0.17
4

65
0

0.00
0
0.17
4
0.34
7
0.51
5
0.66
8
0.79

0
0.86
1

490

0.97
4

560
570
580
590
600

0.00
0
0.17
4
0.33
5
0.49
6
0.63
8
0.72
9
0.78
9

180
190
200
210
220
230
240

37
0

1.62
4

1.37
2

38
0

3.71
1

3.04
7

39
0

4.60

6

3.81
6

40
0

3.23
2

2.61
1

0.13
6

41
0

2.33
7

2.13
3

66
0

0.46

3

42
0

1.82
1

2.09
8

67
0

0.72
7

43
0

1.52
3

2.19
0

68
0

0.87

1

44
0

1.47
1

2.23
7

69
0

0.85
9

45
0

1.33
4

1.91
5

70
0

0.68

6

46
0

1.30
2

1.28
5

71
0

0.38
0

47
0

1.26
7

0.63
4

72
0

0.00

0

48
0

1.15
0

0.36
0

+ Ta có ∑T - α như hình :
+ Để kiểm tra quá trình vẽ đúng hay sai, tiến hành tính giá trị ∑Ttb từ bản vẽ và
∑Ttb từ số liệu của đề :
• Tính ∑Ttb theo lý thuyết :


Tính toán thiết kế động cơ DMV6-0514
∑ Ttb =

30 N i
π .n.R.FP .ϕ

=>

= 2,4683

 MN 
 m 2 

Ni =

 MN 
 m 2 

(1.11)

N e 170
=
= 242,857
ηm 0, 7

[kW]

ηm = 0,63 ÷ 0,93 , chọn ηm = 0,7
π D2
FP =
= 0, 0052
4

[m2]

ϕ = 0,97 (khi vẽ đã hiệu chỉnh đồ thị công)

• Tính ∑Ttb từ đồ thị : ∑Ttb= 42,0054
σ=

 MN 
 m 2 

42, 0054 − 51, 72
×100% = 23,13%
42, 0054

Vậy sai số của phương pháp vẽ là :

Hình 1-9: Đồ thị ∑T−α
Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
Từ bảng giá trị T , Z−α , chọn hệ trục toạ độ OTZ có chiều dương của
trục Z là chiều hướng xuống dưới.Trước hết biểu diễn quan hệ T-Z lên hệ trục
toạ độ sau đó dời gốc toạ đô O theo phương chiều của trục Z đoạn bằng giá trị
biểu diễn của PRo .Tính PRo : PRo = -m2Rw2 =0,63.48.. = - 5085,33 [N]
= - 0,0051 [MN]
m2 = mtt –m1 =0,9 – 0,27 = 0,63[kg]
Giá trị khối lượng m2 ứng với một đơn vị diện tích đỉnh Piston: