Tính toán động lực học trục khuỷu thanh truyền

T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

đề bài: Tính toán động học và động lực học của cơ cấu trục khuỷu-thanh
truyền với các thông số cho trớc:
Loại xe
Các thông số
Đờng kính xi lanh D(mm)
Hành trình pittong S(mm)
Khối lợng pittong mpt
Khối lợng thanh truyền mtt
Công suất động cơ Ne(ml)
Số vòng quay n (v/p)
Tỷ số nén
Số xi lanh i
Vận tốc góc (rad/s)
Góc đánh lửa sớm ()
Góc mở sớm xuppáp nạp 1()
Góc đóng muộn xuppáp nạp 2(o)
Góc mở sớm xuppáp thải 3 (o)
Góc đóng muộn xuppáp thải 4(o)
áp suất khí quyển po(at)
áp suất cuối kỳ nạp pa ( )
áp suất cuối kỳ nén pc ()
áp suất cuối kỳ cháy pz ()
áp suất cuối kỳ giãn nở pb ()
áp suất cuối kỳ thải pr ()

71,5
83,5

0,54
0,73
70
5500
9,5
4
586.43
25o
14o
59o
59o
12o
1
0.88
19
68,6
4,02
1,14

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
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


T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

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 ddueoengf 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

thawngrsong 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
130
140
150
160
170
180

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
64.07
68.88
72.77
75.65
77.41
78

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
2.86
2.01
1.22
0.57
0.15
0

X

L1
0
1.06
4.22
9.39
16.37
25
35
46.06
57.85
70
82.15
93.94
105
115
123.63
130.61
135.78
138.94

140

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
66.93
70.89
73.99
76.22
77.56
78

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
5.13
3.61
2.19
1.02
0.27
0

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
120.13

127.24
132.8
136.8
139.21
140


T k m h động cơ đốt trong

190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360

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

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

nguyễn xuân hoàng

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

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

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

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

V = R(sin + sin2)
(m/s)
4
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


0
10
20
30
40
50
60

V1
0
3.8277
7.5391
11.021
14.169
16.886
19.09

V2
0
0.94239
1.7711
2.3862
2.71349

2.71349
2.3862

V
0
4.77008
9.31019
13.4076
16.8823
19.5993
21.4758

3

L1
0
17.3986
34.26855
50.09727
64.40381
76.75347
86.77102

L2
0
4.283569
8.050477
10.84638
12.33405
12.33405

10.84638

L
0
21.68217
42.31903
60.94365
76.73786
89.08752
97.6174


T k m h ®éng c¬ ®èt trong

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
350
360

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
-3.8277
0

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
-0.9424
0

nguyÔn xu©n hoµng

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
-4.7701
0

4

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
-17.3986
0

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
-4.28357
0

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
-21.6822
0


T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

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

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

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

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

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

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

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


T k m h động cơ đốt trong

150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280

290
300
310
320
330
340
350
360

-10789.46
-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

1557.324
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

nguyễn xuân hoàng

-9232.132
-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

-82.2743
-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

11.87528
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

II/ Tính toán động lực học động cơ đốt trong

-70.3991
-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

1/ Khái quát
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

6


T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

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.
( p p o ). .D 2
theo góc quay sẽ xác định đợc sự
4
biến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
Sau khi có đồ thị lực khí thể P =

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 và lực pháp tuyến
T=

P . sin( + )
cos

(lực tiếp tuyến )

Z=

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.

7


T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

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 :
+ Hành trình pitông : D =71,5 (mm);
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:
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
4

Vc =

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

Thể tích toàn phần piston VA =Vc. =493.103 (mm3)
Chọn tỉ lệ xích:

à v =3,9 (cm3/mm)
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
) = Pa(
)
Vci
Lci

Vc n2
Lc n2
) = Pz (
)
Vai
Lai

8


T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

-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

) = Pa(
)
Vci
Lci

Chọn một số điểm chung gian :
điểm thứ nhất : lc1=50 mm ; lpc1= 21.2 (mm)
điểm thứ hai : lc2=80 mm ; lpc2= 11.32 (mm)
điểm thứ ba : lc3=120 mm ; lpc3= 6.6
(mm)
điểm thứ t : lc4=150 mm ; lpc4= 4.88 (mm)
-Dựng đờng giãn nở đa biến z-b:
p
Pb = nz2

Với : Pb=4.02 (KG/cm2)
Pz=68.6( KG/cm2)
n2= 1.226
Xác định các điểm trung gian :

Pz
lc n 2
Pb= V a n 2 => Pbi=Pz ( )
( )
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)

9


T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

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
1,12
m=
= 190 (kg/m2)=0.02 (kg/cm2)
0,588.10 2
Với quy đổi đơn vị nh sau:
kg m
N
KG
Pj =
. 2=
= 10-1. 2
2
2
cm
cm s
cm
2
PjI= -m.R. .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
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)

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

10

Lpj (mm)


T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

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

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

11


T k m h động cơ đốt trong

T=

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

Z=

cos( + )

.P (kG/cm2)
cos

nguyễn xuân hoàng

Vẽ hệ toạ độ T-Z gốc tại O 1 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)
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 àp = 0,21((KG/cm2)/ mm)
Bảng giá trị pHụ tảI tác dụng Lên chốt khuỷu

0
18
36
54
72
90
108
126
144
162
180

198
216
234
252
270

cos(+)
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

sin+)
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

P
Z(KG/cm2) T(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

12

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

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


T k m h động cơ đốt trong

288
306
324
342
360
378
396
414
432
450
468
504
522
540
558
576

594
612
630
648
666
684
702
720

0.261
0.131
0
-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

0.969
0.992
1
-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

17.67

17.71
17.74
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

nguyễn xuân hoàng

4.61
2.32
0.00
-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

17.12
17.57
17.74
-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

6.7
16.7
7.0
-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

-7.5
-7.0
12.8
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
hợp tác dụng lên cổ biên.
=++ =+
Bảng số liệu gia trị Qc lấy tỉ lệ nh T,Z
STT

1
0
2
36
3
72
4
108
5
144
6
180
7
216
8
252
9

288
10
324
11
360
12
396
13
432
14
468
15
504

13

Q-,trong đó Q là lực tổng

LQc(mm)
115.0
90.0
42.0
64.0
80.0
84.0
80.0
55.0
41
47.0
17.0

157.0
100.0
100.0
113.0


T k m h động cơ đốt trong

16
17
18
19
20
21

nguyễn xuân hoàng

540
576
612
648
684
720

92.0
100.0
95.0
50.0
107.0
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 P tt 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
=> Qtb =
=107.89 (mm)
400
183
Do đó hệ số va đập: = =
= 1.69
107.89
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.cm-2/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.
Bng giá trị :
Q0
Q1
Q2
Q3
Q4

0
448
8
5

1
448
8
5
4

2
448
8
5
4
4

3

4

5

6

8
5
4
4

5
4
4

4
4

4

14

7

8

9

10
448

11
448
8


T k m h động cơ đốt trong

Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
Q
Q(KG.cm2)



7

7
19

nguyễn xuân hoàng

7

19
157

7
19
157
110

7
19
157
110
93

19
157
110
93
99

99
112
675

112
574

470

28

39

191

297

386

478

157
110
93
99
112
571

98,1
40

75,7
35

62
29

3,7
8

5,2
10

25,2
11

39,2
20

50,9
21

63,1
25

75,3
35

110
93
99
112
414

93
99
112
304

54,6

20

55
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 :
M u Z '.l '
=
u =
(MN/ m2 )
Wu Wu
Với Wu :mô đun chống uốn của tiết diện ngang của chốt khuỷu.

15

Z


T k m h động cơ đốt trong

nguyễn xuân hoàng

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

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

< [] =(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
u < [u] =(50-80) (MN/ m2)
=> Đảm bảo bền.

16

(MN/ m2 ).