Tính toán động lực học của cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền

T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

đề bài: Tính toán động học và động lực học của cơ cấu trục khuỷu-thanh
truyền với các thông số cho trớc:
Đề số 10:
Động cơ
1.3 Carb accent Hyundai
Đờng kính xi lanh(mm)D
71,5 mm
Hành trình piston(mm)S
83,5 mm
Số xi lanh i
4
Công suất Ne
70 mã lực

Tỷ số nén
9,5
Suất tiêu hao nhiên liệu ge(g/ml.h)
140
Xupap nạp mở sớm 1
590
Xupap nạp đóng muộn 2
590
Xupap thải mở sớm 3
190
Xupap thải đóng muộn 4
120
Góc đánh lửa sớm S

áp suất cuối hành trình nạp Pa
0,88 KG/cm2
áp suất khí sót Pr
1,14 KG/cm2
áp suất cuối hành trình nén PC
19 KG/cm2
áp suất cuối hành trình cháy PZ
68,6 KG/cm2
áp suất cuối hành trình dãn nở Pb
4,02 KG/cm2
Khối lợng nhóm piston Mpt
0,54 kg
Khối lợng nhóm thanh truyền Mtt
0,73 kg
Số vòng quay n

5500 v/p

Bài làm:
Xác định tham số kết cấu :
=

Trong đó: L = 147 (mm)
R==

=

83,5
= 41,2 (mm)
2

41,2
1
=
147
4.2

I. Tính toán động học của cơ cấu trục khuỷu - thanh
truyền

Svth: nguyễn hùng cờng

1

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

Nhiệm vụ chủ yếu của tính toán động học cơ cấu trục khuỷu - thanh
truyền là nghiên cứu quy luật chuyển động của pittong.
1. Chuyển vị của pittong:
Sp = R.[(1 - cos) + (1 cos2)]
Trong đó: Sp là độ chuyển vị của pittong.
R là bán kính quay của trục khuỷu
là tham số kết cấu
là góc quay của trục khuỷu
Vẽ đồ thị Sp =f1 () theo phơng pháp Bơ ric .

Vẽ đờng tròn tâm 0 bán kính R bằng bán kính quay của trục khuỷu. Dựng hệ
trục toạ độ Sp0 với trục 0Sp hớng xuống dới , trục 0 nằm
ngang nh hình vẽ .
T tâm vòng tròn lấy một đoạn 00 về phía ĐCD : 00= R . Từ 0 kẻ đờng
2

thẳng song song với tâm má khuỷu cắt vóng tròn 0 tại M . Hạ MC thẳng góc với
0A . Ta có : AC=Sp .
bảng tính độ địch chuyển của piston


0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120

X1
0
0.59
2.35
5.23

9.12
13.93
19.5
25.66
32.23
39
45.77
52.34
58.5

X2
0
0.15
0.57
1.22
2.01
2.86
3.66
4.3
4.73
4.88
4.73
4.3
3.66

Svth: nguyễn hùng cờng

X

L1

0
1.06
4.22
9.39
16.37
25
35
46.06
57.85
70
82.15
93.94
105

0
0.74
2.92
6.45
11.13
16.79
23.16
29.96
36.96
43.88
50.5
56.64
62.16

2

L2
0
0.27
1.02
2.19
3.61
5.13
6.57
7.72
8.49
8.76
8.49
7.72
6.57

L
0
1.33
5.24
11.58
19.98
30.13
41.57
53.78
66.34
78.76
90.64
101.66
111.57

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360

64.07
68.88
72.77
75.65
77.41
78
77.41
75.65
72.77
68.88
64.07
58.5
52.34
45.77
39
32.23
25.66
19.5
13.93
9.12
5.23
2.35
0.59
0

2.86
2.01
1.22
0.57
0.15

0
0.15
0.57
1.22
2.01
2.86
3.66
4.3
4.73
4.88
4.73
4.3
3.66
2.86
2.01
1.22
0.57
0.15
0

gvhd:ts.lê hoài đức

66.93
70.89
73.99
76.22
77.56
78
77.56
76.22

73.99
70.89
66.93
62.16
56.64
50.5
43.88
36.96
29.96
23.16
16.79
11.13
6.45
2.92
0.74
0

115
123.63
130.61
135.78
138.94
140
138.94
135.78
130.61
123.63
115
105
93.94

82.15
70
57.85
46.06
35
25
16.37
9.39
4.22
1.06
0

5.13
3.61
2.19
1.02
0.27
0
0.27
1.02
2.19
3.61
5.13
6.57
7.72
8.49
8.76
8.49
7.72
6.57

5.13
3.61
2.19
1.02
0.27
0

120.13
127.24
132.8
136.8
139.21
140
139.21
136.8
132.8
127.24
120.13
111.57
101.66
90.64
78.76
66.34
53.78
41.57
30.13
19.98
11.58
5.24
1.33

3/ Vận tốc pitông
Đạo hàm chuyển vị X ta đợc vận tốc pitông V

4

V = R(sin + sin2)

(m/s)

V vận tốc piston m/s
R là bán kính quay của trục khuỷu
là tham số kết cấu
là góc quay của trục khuỷu
tốc độ góc trục khuỷu
Lập bảng tính vận tốc pitTONG

Svth: nguyễn hùng cờng

3

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: ®éng c¬ ®èt trong

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

V1
0
3.8277
7.5391
11.021
14.169
16.886
19.09
20.713
21.708
22.043
21.708
20.713
19.09
16.886
14.169
11.021
7.5391
3.8277
0
-3.8277
-7.5391
-11.021
-14.169
-16.886
-19.09

-20.713
-21.708
-22.043
-21.708
-20.713
-19.09
-16.886
-14.169
-11.021
-7.5391

V2
0
0.94239
1.7711
2.3862
2.71349
2.71349
2.3862
1.7711
0.94239
0
-0.9424
-1.7711
-2.3862
-2.7135
-2.7135
-2.3862
-1.7711
-0.9424

0
0.94239
1.7711
2.3862
2.71349
2.71349
2.3862
1.7711
0.94239
0
-0.9424
-1.7711
-2.3862
-2.7135
-2.7135
-2.3862
-1.7711

Svth: nguyÔn hïng cêng

gvhd:ts.lª hoµi ®øc

V
0
4.77008
9.31019
13.4076
16.8823
19.5993
21.4758

22.4846
22.6503
22.0428
20.7655
18.9424
16.7034
14.1723
11.4553
8.6352
5.76798
2.88531
0
-2.8853
-5.768
-8.6352
-11.455
-14.172
-16.703
-18.942
-20.766
-22.043
-22.65
-22.485
-21.476
-19.599
-16.882
-13.408
-9.3102

4

L1
0
17.3986
34.26855
50.09727
64.40381
76.75347
86.77102
94.15208
98.67237
100.1945
98.67237
94.15208
86.77102
76.75347
64.40381
50.09727
34.26855
17.3986
0
-17.3986
-34.2686
-50.0973
-64.4038
-76.7535
-86.771
-94.1521
-98.6724
-100.195

-98.6724
-94.1521
-86.771
-76.7535
-64.4038
-50.0973
-34.2686

L2
0
4.283569
8.050477
10.84638
12.33405
12.33405
10.84638
8.050477
4.283569
0
-4.28357
-8.05048
-10.8464
-12.334
-12.334
-10.8464
-8.05048
-4.28357
0
4.283569
8.050477

10.84638
12.33405
12.33405
10.84638
8.050477
4.283569
0
-4.28357
-8.05048
-10.8464
-12.334
-12.334
-10.8464
-8.05048

L
0
21.68217
42.31903
60.94365
76.73786
89.08752
97.6174
102.2026
102.9559
100.1945
94.3888
86.1016
75.92464
64.41943

52.06977
39.2509
26.21808
13.11503
0
-13.115
-26.2181
-39.2509
-52.0698
-64.4194
-75.9246
-86.1016
-94.3888
-100.195
-102.956
-102.203
-97.6174
-89.0875
-76.7379
-60.9437
-42.319

líp: ck«t« b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

350
360

-3.8277
0

-0.9424
0

gvhd:ts.lê hoài đức

-4.7701
0

-17.3986 -4.28357 -21.6822
0
0
0

4/ Gia tốc pitông
Đạo hàm vận tốc pitông ta đợc gia tốc pitông J
J = R2(cos + cos2) (m/s2)
J gia tốc của piston
R là bán kính quay của trục khuỷu
là tham số kết cấu
là góc quay của trục khuỷu
tốc độ góc trục khuỷu
Lập bảng tính gia tốc piston


0
10
20

30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150

J1
12458.591
12269.317
11707.246
10789.456
9543.8341
8008.2276
6229.2953
4261.0889
2163.4115
0
-2163.412
-4261.089
-6229.295
-8008.228
-9543.834

-10789.46

J2
3114.648
2926.811
2385.959
1557.324
540.8529
-540.853
-1557.32
-2385.96
-2926.81
-3114.65
-2926.81
-2385.96
-1557.32
-540.853
540.8529
1557.324

Svth: nguyễn hùng cờng

J
15573.238
15196.128
14093.204
12346.78
10084.687
7467.3748
4671.9715

1875.1304
-763.3999
-3114.648
-5090.223
-6647.047
-7786.619
-8549.081
-9002.981
-9232.132

5

L1
95.00222
93.55892
89.27288
82.27433
72.77592
61.06625
47.50111
32.49267
16.49696
0
-16.497
-32.4927
-47.5011
-61.0662
-72.7759
-82.2743

L2
23.75055
22.31822
18.19398
11.87528
4.12424
-4.12424
-11.8753
-18.194
-22.3182
-23.7506
-22.3182
-18.194
-11.8753
-4.12424
4.12424
11.87528

L
118.7528
115.8771
107.4669
94.14961
76.90016
56.94201
35.62583
14.29869
-5.82126
-23.7506
-38.8152

-50.6867
-59.3764
-65.1905
-68.6517
-70.3991

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340

350
360

-11707.25
-12269.32
-12458.59
-12269.32
-11707.25
-10789.46
-9543.834
-8008.228
-6229.295
-4261.089
-2163.412
0
2163.4115
4261.0889
6229.2953
8008.2276
9543.8341
10789.456
11707.246
12269.317
12458.591

2385.959
2926.811
3114.648
2926.811
2385.959

1557.324
540.8529
-540.853
-1557.32
-2385.96
-2926.81
-3114.65
-2926.81
-2385.96
-1557.32
-540.853
540.8529
1557.324
2385.959
2926.811
3114.648

gvhd:ts.lê hoài đức

-9321.287
-9342.505
-9343.943
-9342.505
-9321.287
-9232.132
-9002.981
-8549.081
-7786.619
-6647.047
-5090.223

-3114.648
-763.3999
1875.1304
4671.9715
7467.3748
10084.687
12346.78
14093.204
15196.128
15573.238

-89.2729
-93.5589
-95.0022
-93.5589
-89.2729
-82.2743
-72.7759
-61.0662
-47.5011
-32.4927
-16.497
0
16.49696
32.49267
47.50111
61.06625
72.77592
82.27433
89.27288

93.55892
95.00222

18.19398
22.31822
23.75055
22.31822
18.19398
11.87528
4.12424
-4.12424
-11.8753
-18.194
-22.3182
-23.7506
-22.3182
-18.194
-11.8753
-4.12424
4.12424
11.87528
18.19398
22.31822
23.75055

-71.0789
-71.2407
-71.2517
-71.2407
-71.0789

-70.3991
-68.6517
-65.1905
-59.3764
-50.6867
-38.8152
-23.7506
-5.82126
14.29869
35.62583
56.94201
76.90016
94.14961
107.4669
115.8771
118.7528

II/ Tính toán động lực học động cơ đốt trong
1/ Khái quát
Svth: nguyễn hùng cờng

6

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT) 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 CCTKTT 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 pittông ở điểm chết trên
thì = 00. Ngoài ra, các lực này thờng đợc tính với một đơn vị diện tích đỉnh
pittông. Về sau khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất
với diện tích tiết diên ngang của đỉnh pittông.
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 nhằm đánh giá nhằm
chọn vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn.
Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình nhằm 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 = ( p po ). .D
4

2

theo góc quay sẽ xác

định đợc sự biến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến:

Svth: nguyễn hùng cờng

7

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

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( + )
cos

Z=

và lực pháp tuyến

(lực tiếp tuyến )

P cos( + )
cos

(lực pháp tuyến )

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 Qtb trên cơ sở đó có thể xác
định đợc hệ số va đập của bề mặt tơng tác.
3/ Lực khí thể
Xây dựng đồ thị công P-V
Dựa vào các thông số nhiệt :
+ Đờng kính xi lanh : D =71,5 (mm);
+ Hành trình pitông : S=83,5(mm)
+ Tỉ số nén
: = 9,5
+ áp suất :
Pa = 0. 88 (kG/cm2)
Pz =68,6 (kG/cm2)

Pb = 4.02 (kG/cm2)
Pr = 1.14 (kG/cm2)
Thể tích làm việc của xi lanh Vh:

Svth: nguyễn hùng cờng

8

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

Vh=.D2.S/4 = 3,14.71,52.83,5/4 =46,33.104( mm3)
vì tỉ số nén = 9,5 nên dung tích buồng cháy
Vc =

4

46.33.10
Vh
=
=57,9.103 (mm3)
1
9,5 1

Thể tích toàn phần piston VA =Vc. =493.103 (mm3)
à v =3,9 (cm3/mm)

Chọn tỉ lệ xích:

à p =22.5 (KG.cm-2/mm)

Vậy lc= 20

(mm)

La= 170 (mm)
Ta có :

Pci = Pa(
Pbi = Pz(

Va n1
La n1
) = P a(
)
Vci
Lci

Vc n2
Lc n2
) = Pz(
)
Vai
Lai

-Dựng đờng nén đa biến a-c

Pc=Pa. n1
Với : Pa=0,92 KG/cm2
Pc=18,26 KG/cm2
n1= 1,335
Pci = Pa(

Va n1
La n1
) = P a(
)
Vci
Lci

Chọn một số điểm chung gian :
điểm thứ nhất : lc1=50 mm ; lpc1= 21.2
điểm thứ hai : lc2=80 mm ; lpc2= 11.32
điểm thứ ba : lc3=120 mm ; lpc3= 6.6
điểm thứ t : lc4=150 mm ; lpc4= 4.88

(mm)
(mm)
(mm)
(mm)

-Dựng đờng giãn nở đa biến z-b:
Pb =

pz
n2

Với : Pb=4.02 (KG/cm2)
Pz=68.6( KG/cm2)
n2= 1.226

Svth: nguyễn hùng cờng

9

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

Xác định các điểm trung gian :

gvhd:ts.lê hoài đức

Pz
lc
Pb= Va n 2 => Pbi=Pz ( ) n 2
( )
l ai
Vc

Điểm thứ nhất : lc1=50 (mm) ; lbc1=98.84(mm)
Điểm thứ hai : lc2=80( mm) ; lc2=55.56 (mm)
Điểm thứ ba : lc2=120 (mm ); lc2= 33.8 ( mm)
Điểm thứ t : lc4=150 (mm) ; lc2= 25.72 (mm)
Hiệu chỉnh đồ thị :
+ Góc đánh lửa sớm

: s = 120
+ Góc mở sớm van nạp
: 1 = 590
+ Góc đóng muộn van nạp
: 2 = 140
+ Góc mở sớm van xả
: 3 = 590
+ Góc đóng muộn van xả
: 4 = 190
Pz = 0.85.Pz
;
Pc=1.25Pc
;
+ Độ dịch chuyển brich :
OO= R/2 = (la-lc)/16 = 10.3 (mm)
Từ các số liệu trên ta xây dựng đợc đồ thị công nh trên hình vẽ , sau đó ta khai
triển ra thành đồ thị áp lực khí thể với
à= 2.250/mm
4/ Lực quán tính.
Pj = -mR2(cos + cos2) (kG/cm2)
Với m = mpt+ m1
Diện tích đỉnh pittông: FP = = (3.14*0.07152)/4 = 0,588.10-2 (m2)
Ta có mpt : khối lợng nhóm piston
mpt=0.54 (kg)
mtt : khối lợng nhóm thanh truyền
mtt=0,73 (kg)
m1 : khối lợng thanh tryền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền
m1=0,35.0,73
=0.34 ( kg)
m = 0.54+0,35.0,73=1.12 (kg)

Khối lợng trên một đơn vị diện tích đỉnh piston
m=

1,12
= 190 (kg/m2)=0.02 (kg/cm2)
0,588.10 2

Với quy đổi đơn vị nh sau:

Pj=

kg m
N
KG
. 2 = 2 = 10-1. 2
2
cm
cm s
cm

PjI= -m.R.2.cos
là lực quán tính tịnh tiến cấp I;
2
PjII = -m.R. . .cos2 là lực quán tính tịnh tiến cấp II.
Ta có : PJ= - m.J =- m.R.2(cos + cos2)= - 0.02.J.10-1 KG/cm2
Svth: nguyễn hùng cờng

10

lớp: ckôtô b_k44

T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

Lập bảng tính các giá trị của Pj
Tỉ lệ à pj =0.68 (KGcm-2/mm)
Pj1

(KG/cm2)
Pj2(KG/cm2)

Pj(KG/cm2)

Lpj (mm)

0

-24.917

-6.229

-31.146

-45,804

10

-24.539

-5.854

-30.392

-44,694

20

-23.414

-4.772

-28.186

-41,451

30

-21.579

-3.115

-24.694

-36,314

40

-19.088

-1.082

-20.169

-29,661

50

-16.016

1.0817

-14.935

-21,963

60

-12.459

3.1146

-9.3439

-13,741

70

-8.5222

4.7719

-3.7503

-5.515

80

-4.3268

5.8536

1.5268

2,2453

90

0

6.2293

6.2293

9,1607

100

4.32682

5.8536

10.18

14,9712

110

8.52218

4.7719

13.294

19,5501

120

12.4586

3.1146

15.573

22,9018

130

16.0165

1.0817

17.098

25,1444

140

19.0877

-1.082

18.006

26,4794

150

21.5789

-3.115

18.464

27,1533

160

23.4145

-4.772

18.643

27,4156

170

24.5386

-5.854

18.685

27,478

180

24.9172

-6.229

18.688

27,4822

190

24.5386

-5.854

18.685

27,478

200

23.4145

-4.772

18.643

27,4156

210

21.5789

-3.115

18.464

27,1533

220

19.0877

-1.082

18.006

26,4794

230

16.0165

1.0817

17.098

25,1444

240

12.4586

3.1146

15.573

22,9018

250

8.52218

4.7719

13.294

19,5501

Svth: nguyễn hùng cờng

11

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

260

4.32682

5.8536

10.18

14,9712

270

0

6.2293

6.2293

9,1607

280

-4.3268

5.8536

1.5268

2,2453

290

-8.5222

4.7719

-3.7503

-5,515

300

-12.459

3.1146

-9.3439

-13,741

310

-16.016

1.0817

-14.935

-21,963

320

-19.088

-1.082

-20.169

-29,661

330

-21.579

-3.115

-24.694

-36,314

340

-23.414

-4.772

-28.186

-41,451

350

-24.539

-5.854

-30.392

-44,694

360

-24.917

-6.229

-31.146

-45,804

5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu
P = Pkt+Pj
Dựa vào đồ thị P - ta tìm đợc gía trị Pkt tơng ứng với các góc quay
trục khuỷu .Ta cộng đại số với giá trị của Pj tơng ứng với góc
ta tìm đợc giá trị P
6/ Vẽ đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu Qch
Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng len chốt khuỷu để xác định lực tác dụng lên chốt
khuỷu tại mỗi vị trí của trục khuỷu. Ta dễ dàng nhận đợc giá trị lực lớn nhất nhỏ
nhất, phạm vi chịu lực ít nhất để xác định vị trí khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn.
Lực tác dụng lên chốt khuỷu :
Q = p k 2 + ptt = pk2+ T + Z
+Tính lực quán tính của khối lợng chuyển động quay của thanh truyền
+ Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z
T=

sin( + )
.P (kG/cm2)
cos

Z=

cos( + )

.P (kG/cm2)
cos

Vẽ hệ toạ độ T-Z gốc tại O1 chiều dơng của T hớng sang phải , chiều dơng của Z
hớng xuống dới.
Ta có lực quán tính li tâm của khối lợng chuyển động quay của thanh truyền
Pk = -m2R2 / FP (KG/cm2)
Svth: nguyễn hùng cờng

12

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

Trong đó m2: là khối lợng thanh truyền qui dẫn về tâm chốt khuỷu
m2 =mtt-m1 = 0,73-0,54 = 0,21 (kg).
Pk = -10,34.104 (KG/m2)
VậyPk = -10,34 (KG/cm2)
Xác định tâm chốt khuỷu: tâm chốt khuỷu nằm trên trục Z và cách O1 một đoạn
bằng trị số của Pk
Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T và Z khác nhau tuỳ vào các giá trị
Tỉ lệ xích à = 0,21((KG/cm2)/ mm)
Bảng giá trị pHụ tảI tác dụng Lên chốt khuỷu
T = P

sin( + )

cos( + )
(KG/cm2) ; Z = P .
(KG/cm2)
cos
cos

= arcsin( sin ) = arcsin(

sin
)
4

*Ta lập bảng tính T và Z nh sau :

0
18
36
54
72
90
108
126
144
162
180
198
216
234
252
270

288
306
324

Sin(+)
0
0.216
0.423
0.609
0.768
0.892
0.977
1.022
1.029
1
0.941
0.857
0.755
0.641
0.518
0.391
0.261
0.131
0

Cos(+)
1
0.977
0.91
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

Svth: nguyễn hùng cờng

P
T(KG/cm2) Z(KG/cm2)
-29.52
0.00
-29.52
-28.92
-6.25
-28.25
-26.87
-11.37
-24.45
-23.56

-14.35
-18.92
-19.26
-14.79
-12.73
-14.28
-12.74
-7.04
-8.97
-8.76
-2.76
-3.64
-3.72
-0.42
1.38
1.42
0.11
5.86
5.86
1.51
9.62
9.05
4.08
12.58
10.78
7.16
14.75
11.14
10.21
16.20

10.38
12.83
17.06
8.84
14.86
17.50
6.84
16.26
17.67
4.61
17.12
17.71
2.32
17.57
17.74
0.00
17.74

13

Lt(mm)
0
-27.2
-38.7
-31.1
-8.4
16.3
27.2
29.2
19.9

10.0
0.1
-10.7
-19.8
-23.5
-19.1
-4.1
6.7
16.7
7.0

Lz(mm)
-75.1
-65.8
-39.5
-14.1
-0.6
-4.2
-16.8
-32.0
-38.0
-41.4
-44.1
-38.1
-25.9
-11.9
-1.1
-0.5
-7.5
-7.0

12.8

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

342
360
378
396
414
432
450
468
504
522
540
558
576
594
612
630
648
666
684
702
720

-0.131

-0.261
-0.391
-0.518
-0.641
-0.755
-0.857
-0.941
-1
-1.029
-1.022
-0.97
-0.892
-0.768
-0.609
-0.423
-0.216
0
0.216
0.321
0.423

-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
-0.91
-0.977
1
0.977
0.949
0.91

17.80
17.84
17.76
17.42
16.67
15.36
13.35
10.58
7.05
2.86
-1.80
-6.66
-11.35
-15.47
-18.49
-19.81
-18.33

-12.64
17.60
37.04
9.91

gvhd:ts.lê hoài đức

-2.33
-4.66
-6.94
-9.02
-10.69
-11.60
-11.44
-9.96
-7.05
-2.94
1.84
6.46
10.13
11.88
11.26
8.38
3.96
0.00
3.80
11.89
4.19

-17.66

-17.29
-16.50
-15.17
-13.21
-10.63
-7.60
-4.49
-1.82
-0.22
0.21
2.05
5.60
10.22
14.85
18.02
17.90
-12.64
17.20
35.15
9.02

-5.4
-0.2
40.0
70.0
80.0
95.0
88.2
83.0
54.1

70.0
15.6
0.2
-11.7
-22.3
-29.0
-28.5
-16.3
4.2
27.4
36.1
0.6

57.1
123.0
179.0
64.4
66.0
9.0
-18.0
-58.9
-40.0
-63.6
-49.4
-43.2
-32.2
-17.8
-4.3
-17.8
-4.3

-0.3
-12.2
-36.3
-73.3

7/Vẽ đồ thị Q -
Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập đợc quan hệ Q-,trong đó Q
là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên.
=++ =+
Bảng số liệu gia trị Qc lấy tỉ lệ nh T,Z
STT
LQc(mm)

1
0
115.0
2
36
90.0
3
72
42.0
4
108
64.0
5
144
80.0
6
180

84.0
7
216
80.0
8
252
55.0
9
288
41
10
324
47.0
11
360
17.0
12
396
157.0
13
432
100.0
14
468
100.0
15
504
113.0
16
540

92.0
17
576
100.0
Svth: nguyễn hùng cờng

14

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

18
612
95.0
19
648
50.0
20
684
107.0
21
720
115.0
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.
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 = 43156 (mm2);
L = 400 (mm).
43156
=107.89 (mm)
400
183
Do đó hệ số va đập: = =
= 1.69
107.89

=> Qtb =

Vậy = 1.69 < 4: thoả mãn.
8/ Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu
Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái hao mòn của trục và vị trí
chịu tải ít để khoan lỗ dầu, theo nguyên tắc áp lực tác dụng tại đó là nhỏ nhât,
khe hở là lớn nhất tồn tại trong khoảng thời gian dài. Cho phép hình dung trạng
thái chịu mài mòn của bề mặt chốt.
Với các giả thiết :
- Độ mài mòn tỉ lệ thuận với lực tác dụng
- Lực tác dụng tại một điểm có tác dụng trên cung 1200
- Coi nh bỏ qua điều kiện làm việc thực tế của bề mặt chốt, điều kiện
công nghệ và quá trình lắp ráp
Để vẽ đồ thị mài mòn, ta tiến hành vẽ vòng tròn có bán kính R (chọn R= 70
(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 1200 sang 2 phía, với tỷ lệ xích đợc chọn là Qm=0.2407(KG.cm2/mm) ta xác định đợc độ dài các đoạn thẳng biểu diễn giá trị Q tại các điểm
chia tơng ứng. 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 (8,9,10) là tập hợp các điểm chịu tải nhỏ
nhất của chốt khuỷu, nh vậy ta có thể chọn một điểm trong cung này để làm vị
trí khoan lỗ dầu.
* Bảng giá trị:
0
1
2
Q0
448 448 448
Svth: nguyễn hùng cờng

3

4

5

15

6

7

8

9

10
11
448 448

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

Q1
8
8
8
8
8
Q2
5
5
5
5
5
Q3
4
4
4
4
4

Q4
4
4
4
4
4
Q5
7
7
7
7
7
Q6
19 19
19
19
19
Q7
157 157 157 157 157
Q8
110 110 110 110 110
Q9
93 93
93
93
93
Q10
99
99 99
99

99
Q11 112 112
112 112 112
Q
675 574 470 28 39 191 297 386 478 571 414 304
Q(KG.
cm-2) 98,1 75,7 62 3,7 5,2 25,2 39,2 50,9 63,1 75,3 54,6 55

40
35 29 8 10 11
20
21
25
35
20 23
III. 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 :
l"
Z = Z.
(MN)
l0
l"
Z = Z - Z = Z. (MN)
Z
l0
Z
Z = 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 :
Svth: nguyễn hùng cờng

16

Z

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

M u Z '.l '
=
(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 ).
2hb 2.0,054.0,24
u =

ứng suất tổng cộng là : = u + 2 n =3,8
2

(MN/ m2 ).

< [] =(80-120) MN/ m2
=> Đảm bảo bền.
3.Tính sức bền của cổ trục :
ứng suất uốn cổ trục khuỷu là :
Z '.b'
u =
(MN/ m2 ).
Wu
3,14 0,225 4 0,088 4

Wu =
=1,09.10-3 (m3)
.
32
0,225
0,01232,0,0715
u =
= 0,4 (MN/ m2 ).
2.1,09.10 3
Svth: nguyễn hùng cờng

17

lớp: ckôtô b_k44


T k m h: động cơ đốt trong

gvhd:ts.lê hoài đức

u < [u] =(50-80) (MN/ m2)
Đảm bảo điều kiện bền .
KL: Trục khuỷu đảm bảo điều kiện bền.

Svth: nguyễn hùng cờng

18

lớp: ckôtô b_k44