Đồ án thiết kế động cơ đốt trong Tính toán và thiết kế nhóm Piston thanh truyền của động cơ IFE

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

LỜI NÓI ĐẦU
Sau khi được học 2 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 sơ khác (sức
bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học,... ), sinh viên được giao 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.
Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế nhóm piston thanh
truyền của động cơ IFE . Đây là một nhóm chi tiết chính, không thể thiếu trong động
cơ đốt trong. Nó dùng để tiếp nhận lực khí thể do khí cháy sinh ra, biến chuyển động
tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu.
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 thiếu sót.
Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền
đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy
Dương Việt Dũng đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trong quá
trình làm đồ án. Em vô cùng mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của thầy.

Sinh viên
Nguyễn Tuấn Anh

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:1

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

I). PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG
HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.
1. VẼ ĐỒ THỊ CÔNG:

1.1. Các thông số cho trước:
+ Công suất động cơ : Ne= 85
(kW).
+ Số vòng quay: n= 5490 (vòng/ph).
+ Tỷ số nén:  9.4
+ Đường kính xilanh: D= 90(mm)
+ Hành trình piston: S= 84 (mm)
+ Tham số kết cấu:  0.26
+ Áp suất cực đại: Pz= 5.8 (MN/m2)
+ Khối lượng nhóm piston: mnp= 0.8 (Kg)
+ Khối lượng nhóm thanh truyền: mtt  1(kg ).
+ Góc phun sớm: s  13o.
+ Góc phân phối khí: 1  6 ; 2  46 ; 3  42 ; 4  4 .
+ Thứ tự làm việc của động cơ: 1- 3- 4-2.
1.2. Các thông số chọn:
+ Áp suất môi trường: P0  0,098(MN / m 2 ).
+ Chỉ số nén đa biến trung bình : n1  1,35
+ Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : n2  1, 25 .
+ Áp suất cuối quá trình nạp : - Động cơ không tăng áp: pa = (0,8; 0,9)pk ( MN / m 2 ).
Chọn:
pa = 0,806pk . ( MN / m 2 ).
Trong đó:
pk- áp suất trước xupáp nạp

Chọn pk = p0 = 0,098[MN/m2]
Vậy: pa  0,806*0,098  0,079 . [MN/m2]
+ Đối với động cơ Xăng tỷ số giãn nở sớm bằng:   1
+ Aïp suất cuối quá trình giãn nở : Pb 

Pz . n2

n

2

5,8.11,25

 0,3524( MN / m2 ).
1,25
9, 4

+ Chọn áp suất khí sót : phụ thuộc vào loại động cơ
Như vậy động cơ đang khảo sát là động cơ tốc độ cao, do đó áp suất khí sót pr được
xác định [1]:
.
Vì động cơ không tăng áp
Vậy chọn: Pr = 0,105(MN/m2)
+ Thể tích công tác :
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:2

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
 .D 2

3,14.902
Vh 
.S 
*84  534384.9104mm3  0,5344(l ).
4
4
V
0,5344
 Vc  h 
 0, 0636(l ).
  1 9.4  1
 Va  Vh  Vc  0,5344  0, 0636  0,598(l ).
Vz  Vc  0, 0636(l )

1.3. Vẽ đồ thị công:
Để vẽ đồ thị công ta cần xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở.
1.3.1. Xây dựng đường cong áp suất trên đường nén:
Ta xác định các điểm trên đường nén với chỉ số nén đa biến n1.
Ta có phương trình đường cong nén đa biến :
PV n1  Const.

Nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì: Pc .Vcn  pnx .Vnx n .
1

1

Suy ra : Pnx  Pc .

1
V nx 


V c 



n1

Đặt :

;

Pnx 

Vnx
 i.
Vc

Pc
.
i n1

1.3.2. Xây dựng đường cong áp suất trên giãn nở:
- Ta có phương trình của đường cong giãn nở đa biến :
PV n2  Const.

Gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:
Pz .Vzn2  Pgnx .Vgnx 2 .
n

- Suy ra : Pgnx  Pz .

Thì ta có:

Pgnx

1
n2

; Với V z   .V c ; Đặt :

V gnx 


Vz 
P . n 2
 z n .
i 2

V gnx
Vc

 i.

1.3.3. Lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãn nở:
Cho i tăng từ 1    9.4 từ đó ta lập bảng xác định các điểm trên đường nén và

đường giãn nỡ.

1.3.4.Xác định các điểm đặc biệt:
Lập bảng:

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:3


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

i
1
1.4
1.8
2.2
2.6
3
3.4
3.8
4.2
4.6
5
5.4
5.8
6.2
6.6

7
7.4
7.8
8.2
8.6
9
9.4

Vx  Vc * i
0.0636
0.0891
0.1145
0.1400
0.1654
0.1909
0.2163
0.2417
0.2672
0.2926
0.3181
0.3435
0.3690
0.3944
0.4199
0.4453
0.4708
0.4962
0.5217
0.5471
0.5726

0.5980

Pnx 

Pc
i n1

1.6468
1.0456
0.7448
0.5680
0.4533
0.3737
0.3156
0.2716
0.2373
0.2099
0.1875
0.1690
0.1535
0.1403
0.1289
0.1191
0.1105
0.1029
0.0962
0.0902
0.0848
0.0800

Pgnx 

Pz
i n2

5.8000
3.8086
2.7819
2.1647
1.7568
1.4690
1.2563
1.0932
0.9646
0.8610
0.7757
0.7046
0.6444
0.5928
0.5483
0.5094
0.4752
0.4449
0.4180
0.3938
0.3721
0.3524

- Sau khi xác định được các điểm đặc biệt và các điểm trung gian ta tiến hành vẽ đồ
thị công theo trình tự sau :

- Vẽ hệ trục toạ độ P - V theo tỷ lệ xích :
V = 0.00299 (l/mm)
P = 0,029 (MN/m2/mm)
- Theo cách chọn tỷ lệ xích như trên toạ độ của các điểm đặc biệt và trung gian là :
+Điểm đặt biệt là:
r(21,3;3,6207)
b(200; 5,800)
a(200; 2.75)
c(21,3; 56,7859)
z(21,3; 200)
- Nối tất cả các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc
biệt ta được đồ thị công lý thuyết.

2.TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH
TRUYỀN:

Động cơ đốt trong kiểu piston thường có tốc độ lớn nên việc nghiên cứu tính toán
động học và động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền là cần thiết, mục đích

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:4


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
là để tìm quy luật vận động của chúng và để xác định lực quán tính tác dụng lên các
chi tiết tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền dùng để tính toán cân bằng các chi
tiết và tính toán mòn động cơ.

2.1.Động học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:
Cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thuộc loại giao tâm, là cơ cấu mà đường tâm xylanh
trực giao với đường tâm khuỷu trục tại 1 điểm. (hình
vẽ).
Với : R : bán kính quay của trục khuỷu.
l : chiều dài thanh truyền.
S : hành trình piston.
  R / l : tham số kết cấu.
 : vận tốc góc của trục khuỷu (rad/s).
x : độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT
O’
ứng với góc quay  của khuỷu trục.
 : góc lắc của thanh truyền ứng với góc 
O : giao điểm của đường tâm xylanh và
đường tâm khuỷu trục.
B : giao điểm của đường tâm thanh truyền và
đường tâm chốt khuỷu.
A : giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt piston.
2.1.1.Xác định độ dịch chuyển (x) của piston bằng phương pháp đồ thị Brích:
Chuyển vị x của piston tuỳ thuộc vào vị trí của khuỷu trục, x thay đổi theo góc quay
 của khuỷu trục.
- Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức:


. x  R.1  cos    .1  cos 2  .




4

-Giải x bằng phương pháp đồ thị Brích cho phép ta xác lập được mối quan hệ thuận
nghịch giữa chuyển vị x của piston với góc quay  của trục khuỷu một cách thuận lợi
và khá chính xác.
+ Các bước tiến hành vẽ đồ thị như sau:
- Vẽ nữa vòng tròn tâm 0 bán kính R/  S ,
đường kính AB 

S

S



2 .R

S

- Chọn tỉ lệ xích S sao cho



S



Vh

S v

S * v 82*0.00299
 R  S 

 0, 47 [mm/mm].
Vh
0,5344

AB 

82
 178.7234
0, 47

(mm).

- Lấy về phía bên phải tâm 0 (phía ĐCD) trên AB một đoạn 00’ sao cho:

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:5


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
R.
S . 84*0, 26


 11, 617(mm).

2. s 4. s 4*0, 47
- Từ O ' kẻ các tia từ trái sang phải ứng với các góc từ 0  ,10  ,20  ,......,180  , các tia này
cắt nữa vòng tròn Brích tương ứng tại các điểm từ 0,1,2,......,18 .
OO ' 

- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc   S phía dưới nữa vòng tròn(O; R/  S ), trục O
thẳng đứng dóng từ A xuống biểu diễn giá trị  từ 0   180  với tỉ lệ xích:   2  / mm ,
trục OS nằm ngang biểu diễn giá trị S với tỉ lệ xích: µs=0.47mm/mm).
- Từ các điểm chia 0,1,2,......,18 trên nữa vòng tròn Brích ta dóng các đường thẳng
song song với trục O . Và từ các điểm chia trên trục O ứng với các giá trị
0  ,10  ,20  ,......,180  ta kẻ các đường nằm ngang song song với OS . Các đường này tương
ứng với các góc cắt nhau tại các điểm 1’,2’,3’,...,18’.Nối các điểm này lại ta đựơc
đường cong biểu diễn độ dịch chuyển của piston (x) theo  : S  f  .



ÂCT

R
O

R.



M



S=2R

180

x

x

B
C

90

0

X=f(



S=2R
(S=Xmax)

A

O'

D ÂCD

2.1.2. Giải vận tốc v của piston bằng phương pháp đồ thị:
- Theo phương pháp giải tích ta tính gần đúng vận tốc của piston là:




v  R... sin   . sin 2  .
2



+ Các bước tiến hành xây dựng đồ thị:
- Vẽ nữa vòng tròn tâm O bán kính r1 

R.



(mm) và 1đường tròn đồng tâm O có bán

R..
 mm  .
2
 .n 3,1415*5390

 574,9114  rad / s  .
Với :  
30
30
S 84
R 
 42(mm) .
2 2

kính : r2 

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:6


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
  0,26 .

- Ta chọn tỷ lệ xích  sao cho giá trị vẽ bán kính nữa vòng tròn r1 

AB
.
2. S

  .S  574,9114*0, 47  270, 2084 (mm/s.mm).
R. 42*574,9114

 89,3617(mm).
 bán kính: + r1 

270, 2084
R.. 42*574,9114*0, 26

 11, 6170  mm  .
+ r2 
2.

2* 270, 2084

-Từ đó suy ra:

- Chia đều nữa vòng tròn bán kính r1 , và vòng tròn bán kính r2 ra 18 phần bằng nhau.
Như vậy ứng với góc  ở nữa vòng tròn bán kính r1 thì ở vòng tròn bán kính r2 sẽ là
2 , 18 điểm trên nữa vòng tròn bán kính r1 mỗi điểm cách nhau 10  và trên vòng tròn
bán kính r2 mỗi điểm cách nhau là 20  . Đánh số thứ tự điểm chia trên nữa vòng tròn r1
ta đánh số từ 0,1,2,...,18 theo chiều ngược kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính
r2 ta đánh số 0’,1’,2’,...18’ theo chiều kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA.
- Từ các điểm chia trên 1/2 vòng tròn bán kính r1 ta dóng các đường thẳng vuông
góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính r2 ta kẻ các
đường thẳng ngang song song với AB, các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theo
từng cặp 0-0’;1-1’;...;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, ... Nối các điểm này lại
bằng 1 đường cong ta được đường biểu diễn trị số tốc độ, các đoạn thẳng đứng nằm
giữa đường cong với nữa đường tròn r1 biểu diễn trị số tốc độ ở các góc  tương ứng ,
phần giới hạn của đường cong này và 1/2 vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc của pis
ton.
- Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ trục thẳng đứng 0v trùng với
trục 0Từ các điểm chia trên đồ thị Brích, ta kẻ các đường thẳng song song với trục
0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3,..,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng 00’’,
11’’, 22’’, 33’’, ... ,1818’’ song song với trục 0v có khoảng cách bằng khoảng cách
các đoạn tương ứng nằm giữa đường cong với nữa đường tròn bán kính r1 mà nó biểu
diển tốc độ ở các góc  tương ứng. Nối các điểm 0’’,1’’,2’’,...,18’’ lại với nhau ta có
đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s).
2.1.3. Giải gia tốc J bằng đồ thị Tôlê:
- Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm của vận tốc theo thời gian ta có công thức
để tính gia tốc của piston :
j  R. 2 .cos   . cos 2  .
+ Giải gia tốc của piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp Tôlê.

Các bước tiến hành như sau :
- Vẽ hệ trục J - s. Lấy đoạn thẳng AB trên trục 0s, AB = S/  S = 178,7234 (mm).
- Tại A dựng đoạn thẳng AC về phía trên AB, với:
AC  J max  R *  2 * 1     42*574,91142 *(1  0, 26)  17491286,8  mm / s 2 

=17491,2868(m/s2)
- Từ B dựng đoạn thẳng BD về phía dưới AB, với:
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:7


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
BD  J min   R *  2 * 1     42*574,9114 2 *(1  0, 26)  10272660,5  mm / s 2 

=-10272,6605(m/s2)
- Nối CD cắt AB tại E, dựng EF về phía dưới AB một đoạn :
EF  3 * R *  2  3*0, 26* 42*574,91142  10827939, 44  mm / s 2 

=-10827,93944(m/s2)
-Chọn tỷ lệ xích :  J  218641, 0848(mm / s 2 .mm) .


J max

17491286,8
 80(mm) .
J

218641, 0848
J
10272660,5
BD  min 
 46,9841(mm) .
J
218641, 0848
EF 10827939, 44
EF 

 49,5238(mm) .
J
218641, 0848
AC 



- Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng nhau
và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C,1,2,3,...,7,F ; trên đoạn
FD: F,1’,2’,3’,...,7’,D’. Nối các điểm chia 11' ,22 ' ,33' ,... Đường bao của các đoạn này là
đường cong biểu diễn gia tốc của piston J  f (S ).

Hình 1.4. Đồ thị Tôlê.

2.2. Động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền:
Tính toán động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền nhằm mục đích xác định các
lực do hợp lực của lực quán tính và lực khí thể tác dụng lên các chi tiết trong cơ cấu ở
mỗi vị trí của khuỷu trục để phục vụ cho việc tính toán sức bền, nghiên cứu trạng thái
mài mòn của các chi tiết máy và tính toán cân bằng động cơ.
Trong quá trình làm việc của động cơ, cơ cấu khuỷu trục thanh truyền chịu tác dụng

của các lực sau: Lực quán tính do các chi tiết có khối lượng chuyển động ; Lực khí thể
; trọng lực ; Lực ma sát. Trừ trọng lực ra, chiều và trị số của các lực khác đều thay đổi
theo vị trí của piston trong các chu kỳ công tác của động cơ. Trong các lực nói trên lực

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:8


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
quán tính và lực khí thể có trị số lớn hơn cả, nên trong quá trình tính toán ta chỉ xét
đến hai loại lực này.
2.2.1. Xác định khối lượng:
2.2.1.1. Khối lượng tham gia chuyển động thẳng:
Các chi tiết máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền tham gia vào chuyển động
tịnh tiến bao gồm các chi tiết trong nhóm piston và khối lượng của thanh truyền quy
dẩn về đầu nhỏ thanh truyền.
m '  m np  m 1 .
Ta có:
m np : khối lượng nhóm piston. m pt  0,8(kg ) .
Trong đó:
m1 : khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy dẫn
về đầu nhỏ thanh truyền.
m1 = (0,275  0,35). mtt .
Ta chọn : m1  0,3* mtt  0,3*1  0,3(kg ) .
Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là :
m '  mnp  m1  0,8  0,3  1,1( kg ) .
2.2.1.2. Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động quay:

Khối lượng tham gia chuyển động quay trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gồm
phần khối lượng nhóm thanh truyền quy dẩn về đầu to, khối lượng khuỷu trục gồm có
khối lượng chốt khuỷu và khối lượng má khuỷu quy dẩn về tâm chốtï khuỷu.
m 'R  m 2  m k
Trong đó : m 2 : khối lượng chuyển động quay của thanh truyền quy dẫn

về đầu to thanh truyền.
m2  0,7* mtt  0,7*1  0,7(kg )

m k :khối lượng của khuỷu trục.

Khuỷu trục có kết cấu 2 má khuỷu như nhau
m k  m ck  2m mr

Trong quá trình tính toán, thiết kế và để xây dựng các đồ thị được tiên lợi thì người
ta thường tính toán khối lượng chuyển động tịnh tiến và khối lượng chuyển động quay
của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền thường tính trên đơn vị diện tích đỉnh piston.
- Diện tích đỉnh piston :
S pt 

 D2
4



3,14*902
 6361, 7251(mm2 )  0.006361751 m2`  .
4

-Khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến tính trên đơn vị diện tích

đỉnh piston là:
m

m'
1,1

 172,9091 kg / m 2 
S P 0.006361751

2.2.2.Xác định lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
- Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến:
PJ  m .J  m .R  2 (cos    cos 2 ) .

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:9


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

Suy ra

PJ max  m * R *  2 * 1     m * J max

 172,9091*17491, 2868  3, 0244  MN / m 2 

PJ min  m * R *  2 * 1     m * J min

 172,9091*10272, 6605  1, 7762  MN / m2 

Đoạn E’F’ E ' F '  m * EF  172,9091*10827,93944  1.8722  MN / m2  .
-Ta vẽ đồ thị - P j theo phương pháp đồ thị Tôlê nhưng với tỷ lệ xích:
P  P  0, 029(MN / m2 .mm)
j

Đồ thị P j này vẽ chung với đồ thị công p-v nhưng trục ngang lấy bằng po.
PJ max

3,0244
 104, 2897(mm) .
Pj
0,029
P
1,7762
BD  J min 
 61, 2495(mm) .
Pj
0,029
E ' F ' 1,8722
EF 

 64,5603(mm) .
Pj
0,029
AC 



- Cách vẽ tiến hành như đối với đồ thị (j - s).
2.2.3. Khai triển các đồ thị:
2.2.3.1. Khai triển đồ thị p - V thành p - :
- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc p -  trục hoành 0  lấy bằng giá trị po , trên trục 0  ta
chia 10o một ứng với tỷ lệ xích:   2( 0 / mm ) .
Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên ta có cách vẽ như sau :
Từ các góc 0, 100, 200, 300, ..., 1800 tương ứng với kỳ nạp của động cơ
1900, 2000, 2100, ..., 3600 tương ứng với kỳ nén của động cơ
3700, 3800, 3900, ..., 5400 tương ứng với kỳ cháy - giãn nở
5500, 5600, 5700, ..., 7200 tương ứng với kỳ thải của động cơ
- Từ các điểm chia trên đồ thi Brick dóng các đường thẳng song song với 0p và cắt đồ
thị công tại các điểm trên đường biểu diễn các quá trình nạp, nén, cháy-giản nỡ và
thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ
trục toạ độ p-  .
- Từ các điểm chia trên trục 0  kẻ các đường song song với trục 0p, những đường
này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của đồ thị Brick và
phù hợp với quá trình làm việc của động cơ. Nối các giao điểm này lại ta có đường
cong khai triển đồ thị p -  với tỷ lệ xích :
µP =0.029(MN/m2.mm).
µα =2(0/mm)
2.2.3.2 .Khai triễn đồ thị Pj - V thành Pj -  :
Cách khai triễn đồ thị này giống như cách khai triễn đồ thị p -V thành p -  nhưng
giá trị của Pj trên đồ thị p - V khi chuyển sang đồ thị p -  phải đổi dấu.
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:10

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
2.2.3.3. Cộng đồ thị p -  và Pj -  được P1 -  :
Cộng các giá trị p kt với P j ở các trị số góc  tương ứng ta vẽ được đường biểu diễn
hợp lực của lực quán tính và lực khí thể P1 :
P1  p kt  P j (MN/m2).

2.2.4. Xây dựng đồ thị lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z, lực ngang N:
Pkh

N

Ptt

P1



Ptt

l 
Pk

 Z
T
O N

P1

Ptt
Ptt

- Ta có :

sin    
.
cos 
cos   
+Lực pháp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu: Z  P1
.
cos 

+ Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:

T  P1

+Lực ngang tác dụng lên phương thẳng góc với đường tâm xylanh:
N  P1tg   .
- Ta lập bảng tính P1 ,T , Z , N . theo giá trị góc .
+ P1 ta xác định được trên đồ thị tương ứng với các giá trị của .
+ Xác định các giá trị T , Z , N :
Ta có các giá trị

sin     cos   
,
, tg   phụ thuộc vào giá trị  ,  cho trong
cos 
cos 

bảng phụ lục sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ tập I.

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:11


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Sau khi lập bảng xác định các giá trị T , Z , N . Ta vẽ đồ thị T , Z , N theo  trên hệ
trục toạ độ vuông góc chung (T , Z , N - ). Với tỷ lệ xích :
T   Z   N   P  0, 0302( MN / m 2 .mm) .
  2 (độ/mm).
Bảng tính P1 , T , Z , N.



P1
(MN/m2)

tg()

N
(MN/m2)

()

Cos()

Sin()

cos()

T

Z

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
350
360
370
380
390
400
410

-3.0
-3.0
-2.7
-2.4
-1.9
-1.4
-0.9
-0.3
0.2
0.6
1.0

1.3
1.5
1.6
1.7
1.7
1.8
1.8
1.8
1.8
1.8
1.7
1.7
1.7
1.5
1.3
1.0
0.7
0.3
-0.2
-0.7
-1.1
-1.5
-1.7
-1.7
-1.4
-0.1
1.9
1.3
0.5
0.1

0.1

0.0000
0.0452
0.0893
0.1311
0.1695
0.2032
0.2311
0.2520
0.2649
0.2693
0.2649
0.2520
0.2311
0.2032
0.1695
0.1311
0.0893
0.0452
0.0000
-0.0452
-0.0893
-0.1311
-0.1695
-0.2032
-0.2311
-0.2520
-0.2649
-0.2693

-0.2649
-0.2520
-0.2311
-0.2032
-0.1695
-0.1311
-0.0893
-0.0452
0.0000
0.0452
0.0893
0.1311
0.1695
0.2032

0.0000
-0.1333
-0.2439
-0.3138
-0.3266
-0.2873
-0.2005
-0.0828
0.0468
0.1671
0.2636
0.3268
0.3480
0.3351
0.2905

0.2277
0.1568
0.0796
0.0000
-0.0793
-0.1563
-0.2283
-0.2912
-0.3367
-0.3519
-0.3337
-0.2774
-0.1865
-0.0741
0.0479
0.1536
0.2252
0.2487
0.2207
0.1515
0.0621
0.0000
0.0870
0.1132
0.0641
0.0188
0.0136

0.0000
0.2197

0.4381
0.6540
0.8660
1.0732
1.2743
1.4685
1.6552
1.8338
2.0043
2.1667
2.3215
2.4694
2.6114
2.7484
2.8816
3.0122
3.1416
3.2710
3.4016
3.5348
3.6718
3.8137
3.9617
4.1165
4.2789
4.4494
4.6280
4.8146
5.0089
5.2100

5.4171
5.6292
5.8451
6.0635
6.2832
6.5029
6.7213
6.9372
7.1492
7.3564

1.0000
0.9760
0.9056
0.7937
0.6478
0.4773
0.2922
0.1021
-0.0843
-0.2600
-0.4200
-0.5612
-0.6822
-0.7825
-0.8627
-0.9237
-0.9664
-0.9916
-1.0000

-0.9916
-0.9664
-0.9237
-0.8627
-0.7825
-0.6822
-0.5612
-0.4200
-0.2600
-0.0843
0.1021
0.2922
0.4773
0.6478
0.7937
0.9056
0.9760
1.0000
0.9760
0.9056
0.7937
0.6478
0.4773

0.000
0.218
0.424
0.608
0.762
0.879

0.956
0.995
0.996
0.966
0.908
0.828
0.731
0.623
0.506
0.383
0.257
0.129
0.000
-0.129
-0.257
-0.383
-0.506
-0.623
-0.731
-0.828
-0.908
-0.966
-0.996
-0.995
-0.956
-0.879
-0.762
-0.608
-0.424
-0.218

0.000
0.218
0.424
0.608
0.762
0.879

1.000
0.999
0.996
0.992
0.986
0.980
0.974
0.970
0.967
0.966
0.967
0.970
0.974
0.980
0.986
0.992
0.996
0.999
1.000
0.999
0.996
0.992
0.986

0.980
0.974
0.970
0.967
0.966
0.967
0.970
0.974
0.980
0.986
0.992
0.996
0.999
1.000
0.999
0.996
0.992
0.986
0.980

0.0000
-0.6436
-1.1634
-1.4683
-1.4887
-1.2675
-0.8516
-0.3371
0.1821
0.6208

0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000
-0.2265
-0.4519
-0.6728
-0.8810
-1.0527
-1.1428
-1.1304
-0.9833
-0.6927
-0.2882
0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
0.4200
0.5402
0.2998

0.0855
0.0602

-3.0244
-2.8824
-2.4834
-1.9156
-1.2660
-0.6885
-0.2602
-0.0346
-0.0154
-0.1671
-0.4323
-0.7507
-1.0544
-1.3166
-1.4998
-1.6181
-1.7043
-1.7489
-1.7582
-1.7411
-1.6988
-1.6219
-1.5029
-1.3228
-1.0661
-0.7665
-0.4551

-0.1865
-0.0244
-0.0200
-0.1993
-0.5398
-0.9639
-1.3473
-1.5432
-1.3414
-0.0836
1.8811
1.1532
0.3911
0.0727
0.0327

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:12


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
420
430
440
450
460
470

480

0.2
0.5
0.9
1.2
1.5
1.7
1.9

0.2311
0.2520
0.2649
0.2693
0.2649
0.2520
0.2311

0.0548
0.1326
0.2293
0.3204
0.3918
0.4303
0.4339

7.5575
7.7517
7.9384
8.1170

8.2874
8.4499
8.6047

0.2922
0.1021
-0.0843
-0.2600
-0.4200
-0.5612
-0.6822

0.956
0.995
0.996
0.966
0.908
0.828
0.731

0.974
0.970
0.967
0.966
0.967
0.970
0.974

0.2329
0.5398

0.8922
1.1899
1.3887
1.4578
1.4090

0.0711
0.0554
-0.0755
-0.3204
-0.6427
-0.9885
-1.3145

490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640

650
660
670
680
690
700
710
720

2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
1.9
1.8
1.8
1.7
1.6
1.3
1.0
0.7
0.2
-0.3
-0.9
-1.4
-1.9
-2.4

-2.7
-2.9
-3.0

0.2032
0.1695
0.1311
0.0893
0.0452
0.0000
-0.0452
-0.0893
-0.1311
-0.1695
-0.2032
-0.2311
-0.2520
-0.2649
-0.2693
-0.2649
-0.2520
-0.2311
-0.2032
-0.1695
-0.1311
-0.0893
-0.0452
0.0000

0.4052

0.3363
0.2655
0.1808
0.0910
0.0000
-0.0902
-0.1656
-0.2356
-0.2999
-0.3458
-0.3600
-0.3372
-0.2761
-0.1781
-0.0506
0.0767
0.1965
0.2843
0.3249
0.3114
0.2432
0.1330
0.0000

8.7526
8.8946
9.0315
9.1648
9.2954
9.4248

9.5541
9.6848
9.8180
9.9550
10.0969
10.2449
10.3997
10.5621
10.7326
10.9112
11.0978
11.2921
11.4932
11.7003
11.9124
12.1283
12.3467
12.5664

-0.7825
-0.8627
-0.9237
-0.9664
-0.9916
-1.0000
-0.9916
-0.9664
-0.9237
-0.8627
-0.7825

-0.6822
-0.5612
-0.4200
-0.2600
-0.0843
0.1021
0.2922
0.4773
0.6478
0.7937
0.9056
0.9760
1.0000

0.623
0.506
0.383
0.257
0.129
0.000
-0.129
-0.257
-0.383
-0.506
-0.623
-0.731
-0.828
-0.908
-0.966
-0.996

-0.995
-0.956
-0.879
-0.762
-0.608
-0.424
-0.218
0.000

0.980
0.986
0.992
0.996
0.999
1.000
0.999
0.996
0.992
0.986
0.980
0.974
0.970
0.967
0.966
0.967
0.970
0.974
0.980
0.986
0.992

0.996
0.999
1.000

1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
-0.2577
-0.4787
-0.6945
-0.9075
-1.0811
-1.1690
-1.1422
-0.9785
-0.6616
-0.1968
0.3124
0.8344
1.2544
1.4809
1.4574
1.1603
0.6420
0.0000

-1.5917

-1.7362
-1.8865
-1.9651
-1.9997
-1.9726
-1.9810
-1.7992
-1.6741
-1.5481
-1.3585
-1.0906
-0.7745
-0.4529
-0.1781
-0.0167
-0.0321
-0.2549
-0.6814
-1.2594
-1.9014
-2.4767
-2.8751
-3.0174

Đồ thị T,N,Z

2

áp suất

1
0
-1 0

100

-2
-3

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

200

300

400

500

600

700

800

N
T góc quay
Z

Trang:13


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

2.2.5.Tính mômen tổng T :
- Thứ tự làm việc của động cơ 4 xi lanh thẳng hàng là: 1 - 3 - 4 - 2.
- Góc công tác  ct 

180. 180.4

 180 0 .3 - Bảng thứ tự làm việc của động cơ là:
i
4

00

1800

3600

5400

7200

Khuỷu
Hút
Nén
Cháy nổ

Thải
trục1
Khuỷu
Nén
Cháy nổ
Thải
Hút
trục2
Khuỷu
Thải
Hút
Nén
Cháy nổ
trục3
Khuỷu
Cháy nổ
Thải
Hút
Nén
trục4
+ Khi khuỷu trục của xylanh thứ nhất nằm ở vị trí 1  0 0 .thì:
Khuỷu trục của xylanh thứ 2 nằm ở vị trí α2 = 1800
Khuỷu trục của xylanh thứ 3 nằm ở vị trí α3 = 5400 .
Khuỷu trục của xylanh thứ 4 nằm ở vị trí α4= 3600.
Tính mômen tổng T = T1 + T2 + T3 + T4.
* Lập bảng tính tổng T như sau :

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


0.0000
-0.6436
-1.1634
-1.4683
-1.4887
-1.2675

-0.8516
-0.3371
0.1821
0.6208
0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000
-0.2265
-0.4519
-0.6728
-0.8810
-1.0527
-1.1428

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7


180
190
200
210
220

230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350
360
370
380
390
400
410
420


0.0000
-0.2265
-0.4519
-0.6728
-0.8810
-1.0527
-1.1428
-1.1304

-0.9833
-0.6927
-0.2882
0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
0.4200
0.5402
0.2998
0.0855
0.0602
0.2329


540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640

650
660
670
680
690
700
710
720
10
20
30
40
50
60


0.0000
-0.2577
-0.4787
-0.6945
-0.9075
-1.0811
-1.1690
-1.1422
-0.9785
-0.6616
-0.1968
0.3124
0.8344
1.2544

1.4809
1.4574
1.1603
0.6420
0.0000
-0.6436
-1.1634
-1.4683
-1.4887
-1.2675
-0.8516


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


0.0000
0.4200
0.5402
0.2998
0.0855
0.0602
0.2329
0.5398
0.8922
1.1899
1.3887
1.4578
1.4090
1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
-0.2577

-0.4787
-0.6945
-0.9075
-1.0811
-1.1690

∑T
0.0000
-0.7078
-1.5538
-2.5358
-3.1917
-3.3411
-2.9305
-2.0699
-0.8875
0.4563
1.8378
3.0722
4.0261
4.5625
4.5113
3.9439
2.8594
1.4292
0.0000
-0.7078
-1.5538
-2.5358
-3.1917

-3.3411
-2.9305

Trang:14


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
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
650
660
670
680
690
700
710
720

-1.1304
-0.9833
-0.6927
-0.2882

0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
0.4200
0.5402
0.2998
0.0855
0.0602
0.2329
0.5398
0.8922
1.1899
1.3887
1.4578
1.4090
1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
-0.2577
-0.4787
-0.6945
-0.9075

-1.0811
-1.1690
-1.1422
-0.9785
-0.6616
-0.1968
0.3124
0.8344
1.2544
1.4809
1.4574
1.1603
0.6420
0.0000

430
440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540
550
560
570

580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150

160
170
180

0.5398
0.8922
1.1899
1.3887
1.4578
1.4090
1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
-0.2577
-0.4787
-0.6945
-0.9075
-1.0811
-1.1690
-1.1422
-0.9785
-0.6616
-0.1968
0.3124
0.8344
1.2544
1.4809

1.4574
1.1603
0.6420
0.0000
-0.6436
-1.1634
-1.4683
-1.4887
-1.2675
-0.8516
-0.3371
0.1821
0.6208
0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000

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
370
380
390
400
410
420
430

440
450
460
470
480
490
500
510
520
530
540

-0.3371
0.1821
0.6208
0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000
-0.2265
-0.4519
-0.6728
-0.8810
-1.0527
-1.1428

-1.1304
-0.9833
-0.6927
-0.2882
0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
0.4200
0.5402
0.2998
0.0855
0.0602
0.2329
0.5398
0.8922
1.1899
1.3887
1.4578
1.4090
1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000

610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720
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
350
360

-1.1422
-0.9785
-0.6616
-0.1968
0.3124
0.8344
1.2544
1.4809
1.4574
1.1603

0.6420
0.0000
-0.6436
-1.1634
-1.4683
-1.4887
-1.2675
-0.8516
-0.3371
0.1821
0.6208
0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000
-0.2265
-0.4519
-0.6728
-0.8810
-1.0527
-1.1428
-1.1304
-0.9833
-0.6927
-0.2882

0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000

-2.0699
-0.8875
0.4563
1.8378
3.0722
4.0261
4.5625
4.5113
3.9439
2.8594
1.4292
0.0000
-0.7078
-1.5538
-2.5358
-3.1917
-3.3411
-2.9305
-2.0699
-0.8875
0.4563

1.8378
3.0722
4.0261
4.5625
4.5113
3.9439
2.8594
1.4292
0.0000
-0.7078
-1.5538
-2.5358
-3.1917
-3.3411
-2.9305
-2.0699
-0.8875
0.4563
1.8378
3.0722
4.0261
4.5625
4.5113
3.9439
2.8594
1.4292
0.0000

Tính giá trị của T tb bằng công thức:

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:15


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

T

tb



30* Ni
30* Ne *m
30*85*0, 64


 570, 46
 * n * S pt *d  * n * S pt *d 3,1415*5490*0, 00636173*0,97
T tb (bđ)=570,46*0,057=32,53(MN/m2.mm)

2.2.6.Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu :
- Đồ thị véc tơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên
chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu. Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trung bình
của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và
lực bé nhất. Dùng đồ thị phụ tải ta có thể xác định khu vực chịu lực ít nhất để xác định
vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ở trục.

- Khi vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu có thể chưa cần xét đến lực quán tính
chuyển động quay của khối lượng thanh truyền m2 quy về tâm chốt khuỷu vì phương
và trị số của lực quán tính này không đổi. sau khi vẽ xong ta xét.
- Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ 0' trục 0’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
- Chọn tỉ lệ xích :µT = µN = µZ = 0,029 (MN/m2.mm)
- Đặt giá trị của các cặp (T.Z) theo các góc  tương ứng lên hệ trục toạ độ T - Z. Ứng
với mỗi cặp giá trị (T.Z) ta có một điểm. đánh dấu các điểm từ 0,1,2,  72 ứng với các
góc  từ 0   720  nối các điểm lại ta có đường cong biểu diễn véctơ phụ tải tác dung
lên chốt khuỷu.
- Dịch chuyển gốc toạ độ. Trên trục 0’Z (theo chiều dương) ta lấy điểm 0 với
00'  PR o (lực quán tính ly tâm).
+ Lực quán tính ly tâm : PRo 

m2 .R. 2
.
S Pt

m2 : khối lượng thanh truyền quy dẫn về đầu to; m2  0, 7.mtt  0, 7(kg )



PRo 

m2 .R. 2 0, 7 * 42.103 *574,91152

 1,5274
S Pt
0, 006261725

(

MN
)
m2

Với tỷ lệ xích  Z ta dời gốc toạ độ 0’ xuống 0 một đoạn 0’0.
0 '0 

PRo

z



1,5274
 52, 67( mm) .
0, 029

+ Đặt lực PR 0 về phía dưới tâm 0’. ta có tâm 0 đây là tâm chốt khuỷu.
- Từ tâm O vẽ vòng tròn tượng trưng chốt khuỷu.
+ Xác định . giá trị, phương chiều và điểm đặt lực.
Giá trị của lực là độ dài véctơ tính từ gốc 0 đến vị trí bất kì mà ta cần.
Chiều của lực hướng từ tâm 0 ra ngoài.
Điểm đặt của lực là giao của phương kéo dài về phía 0 của véctơ lực và đường
tròn tượng trưng cho chốt khuỷu.
Q   PRo  T   Z   00'  0'  0 .
Q   PRo  Ptt .
 : là điểm bất kỳ trên đồ thị.
SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :

ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:16


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Q : là hợp lực của 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
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

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :

ĐHCN Ô TÔ K7

T
0.0000
-0.6436
-1.1634
-1.4683
-1.4887
-1.2675
-0.8516
-0.3371
0.1821
0.6208
0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713
0.4534
0.2275
0.0000
-0.2265
-0.4519
-0.6728
-0.8810
-1.0527
-1.1428
-1.1304
-0.9833

-0.6927
-0.2882
0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
0.4200
0.5402
0.2998
0.0855
0.0602
0.2329
0.5398
0.8922
1.1899
1.3887
1.4578
1.4090

Z
-3.0244
-2.8824
-2.4834
-1.9156
-1.2660
-0.6885

-0.2602
-0.0346
-0.0154
-0.1671
-0.4323
-0.7507
-1.0544
-1.3166
-1.4998
-1.6181
-1.7043
-1.7489
-1.7582
-1.7411
-1.6988
-1.6219
-1.5029
-1.3228
-1.0661
-0.7665
-0.4551
-0.1865
-0.0244
-0.0200
-0.1993
-0.5398
-0.9639
-1.3473
-1.5432
-1.3414

-0.0836
1.8811
1.1532
0.3911
0.0727
0.0327
0.0711
0.0554
-0.0755
-0.3204
-0.6427
-0.9885
-1.3145

Trang:17


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
490
500
510
520
530
540
550
560
570
580
590
600

610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
-0.2577
-0.4787
-0.6945
-0.9075
-1.0811
-1.1690
-1.1422
-0.9785
-0.6616
-0.1968
0.3124

0.8344
1.2544
1.4809
1.4574
1.1603
0.6420
0.0000

-1.5917
-1.7362
-1.8865
-1.9651
-1.9997
-1.9726
-1.9810
-1.7992
-1.6741
-1.5481
-1.3585
-1.0906
-0.7745
-0.4529
-0.1781
-0.0167
-0.0321
-0.2549
-0.6814
-1.2594
-1.9014
-2.4767

-2.8751
-3.0174

2.2.7.Khai triển đồ thị phụ tải trong hệ toạ độ cực thành đồ thị Q -  :
- Khai triển đồ thị phụ tải ở toạ độ độc cực trên thành đồ thị Q -  rồi tính phụ tải
trung bình Q tb .
- Vẽ hệ trục
Q -  . Chọn tỉ lệ xích µQ= 0,029 (MN/m2.mm).
   2( o / mm ) .
- Trên các điểm chia của trục 0 -  . ta lần lượt đặt các véctơ Ptt tương ứng với các
góc  từ 0 ,10 ,20 ,...,720 . Với Ptt  T  Z và trị số của Ptt được lấy ở đồ thị véctơ
phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Nối các đầu nút véctơ lại ta sẽ có đường cong
biểu diển đồ thị khai triển Q  f ( ) .
- Bảng 1.3. Bảng tính xây dựng đồ thị Q-α
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Z (thực)
-3.0244
-2.8824
-2.4834
-1.9156
-1.2660
-0.6885
-0.2602
-0.0346
-0.0154
-0.1671

T (thực)
0.0000
-0.6436
-1.1634
-1.4683
-1.4887
-1.2675
-0.8516
-0.3371
0.1821
0.6208

PR0
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275

1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275

Z-PR0
-4.5519
-4.4099
-4.0109
-3.4431
-2.7935
-2.2160
-1.7876
-1.5621
-1.5429
-1.6946

Q
4.5519
4.4566
4.1762
3.7431
3.1654
2.5529
1.9801
1.5980
1.5536
1.8047

Trang:18


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
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
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

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

-0.4323
-0.7507
-1.0544
-1.3166
-1.4998
-1.6181
-1.7043
-1.7489
-1.7582
-1.7411
-1.6988
-1.6219
-1.5029
-1.3228
-1.0661
-0.7665
-0.4551
-0.1865
-0.0244
-0.0200
-0.1993
-0.5398
-0.9639
-1.3473
-1.5432
-1.3414
-0.0836
1.8811
1.1532

0.3911
0.0727
0.0327
0.0711
0.0554
-0.0755
-0.3204
-0.6427
-0.9885
-1.3145
-1.5917
-1.7362
-1.8865
-1.9651
-1.9997
-1.9726
-1.9810
-1.7992
-1.6741
-1.5481
-1.3585
-1.0906
-0.7745

0.9341
1.1071
1.1302
1.0477
0.8792
0.6713

0.4534
0.2275
0.0000
-0.2265
-0.4519
-0.6728
-0.8810
-1.0527
-1.1428
-1.1304
-0.9833
-0.6927
-0.2882
0.1950
0.6525
0.9937
1.1334
1.0327
0.7229
0.2995
0.0000
0.4200
0.5402
0.2998
0.0855
0.0602
0.2329
0.5398
0.8922
1.1899

1.3887
1.4578
1.4090
1.2666
1.0178
0.7826
0.5228
0.2601
0.0000
-0.2577
-0.4787
-0.6945
-0.9075
-1.0811
-1.1690
-1.1422

1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275

1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275

1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275

-1.9598
-2.2782
-2.5818
-2.8441
-3.0273
-3.1456
-3.2318
-3.2764
-3.2856
-3.2686
-3.2262
-3.1494
-3.0304
-2.8503
-2.5936
-2.2940
-1.9826
-1.7140
-1.5519
-1.5475

-1.7268
-2.0673
-2.4914
-2.8748
-3.0706
-2.8688
-1.6111
0.3536
-0.3743
-1.1364
-1.4548
-1.4948
-1.4563
-1.4721
-1.6030
-1.8479
-2.1702
-2.5160
-2.8420
-3.1192
-3.2637
-3.4140
-3.4926
-3.5271
-3.5001
-3.5085
-3.3267
-3.2015
-3.0756
-2.8860

-2.6181
-2.3020

2.1711
2.5329
2.8184
3.0309
3.1523
3.2164
3.2634
3.2843
3.2856
3.2764
3.2577
3.2205
3.1559
3.0385
2.8342
2.5574
2.2130
1.8487
1.5784
1.5597
1.8460
2.2937
2.7371
3.0546
3.1546
2.8844
1.6111

0.5491
0.6572
1.1752
1.4573
1.4960
1.4748
1.5679
1.8346
2.1978
2.5765
2.9078
3.1721
3.3666
3.4187
3.5025
3.5315
3.5367
3.5001
3.5179
3.3609
3.2760
3.2067
3.0818
2.8672
2.5698

Trang:19


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

-0.4529
-0.1781
-0.0167
-0.0321
-0.2549
-0.6814
-1.2594
-1.9014
-2.4767
-2.8751
-3.0174

-0.9785
-0.6616
-0.1968
0.3124
0.8344
1.2544

1.4809
1.4574
1.1603
0.6420
0.0000

1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275
1.5275

-1.9803
-1.7056
-1.5441
-1.5595
-1.7824
-2.2089
-2.7869
-3.4289
-4.0042
-4.4026
-4.5449

2.2089
1.8294
1.5566
1.5905
1.9681
2.5402
3.1559
3.7257
4.1689
4.4492
4.5449

-

-

Để tính Q max ,Q min và Q tb . Xác định trị số đơn vị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu
(hoặc ổ trục) theo các công thức sau :

Qmax
 MN 
.S Pt  2  .
dc .lc
 m 
Q
MN
Phụ tải bé nhất Kmin  min .SPt  2  .
dc .lc
 m 
Q

MN
Phụ tải trung bình K tb  tb .FP  2  .
d c .l c
 m 
Trong đó : Q max ,Q min và Q tb là phụ tải cực đại, cực tiểu và trung bình được xác định

Phụ tải cực đại Kmax 

trên đồ thị Q -  . đơn vị là MN / m 2 .
MN
).
m2
MN
Qmin= 0.5491 ( 2 ) .
m

Qmax= 4,549 (

Tải trọng trung bình tác dụng lên chốt khuỷu:
Qtb= 2,7123 (

MN
).
m2

- Hệ số va đập biểu thị mức độ va đập của phụ tải:


K max Qmax
4,549



 1, 678 ; hệ số   4 thoả mãn.
Ktb
Qtb
2, 7123

2.2.8.Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền:
Dựa trên nguyên lý lực và phản lực tác dụng tại một điểm bất kỳ trên chốt khuỷu và
đầu to thanh truyền và xét đến sự chuyển động tương đối giữa chúng. ta có thể xây
dựng được đồ thị phụ tải tác dụng lên trục khuỷu. Sau khi vẽ được đồ thị phụ tải tác
dụng lên chốt khuỷu ta căn cứ vào đó để vẽ đồ thị phụ tải của ổ trượt ở đầu to thanh
truyền.
Cách vẽ như sau :
- Chiều của lực tác dụng lên chốt khuỷu. ngược chiều với lực tác dụng lên đầu to
thanh truyền nhưng trị số của chúng bằng nhau.
Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên một tờ giấy bóng, tâm của đầu to thanh truyền là
O.

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:20


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Vẽ một vòng tròn bất kỳ, tâm O. Giao điểm của đường tâm phần thân thanh
truyền với vòng tâm O là điểm 00.
Từ điểm 00, ghi trên vòng tròn các điểm 1, 2, 3, ..., 72 theo chiều quay trục khuỷu

và tương ứng với các góc 100 + 100, 200 + 200, 300 + 300, ..., 7200 + 7200.
Đem tờ giấy bóng này đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O
trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu. Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các
điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72 trùng với trục (+Z) của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu.
Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véctơ Q0, Q1, Q2, ..., Q72 của đồ thị
phụ tải chốt khuỷu hiện trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0, 1, 2, 3, ..., 72.
Nối lần lượt các điểm vừa đánh dấu trên tờ giấy bóng theo đúng thứ tự ta được đồ thị
phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.
- Xác định giá trị . phương chiều. và điểm đặt lực :
+ Giá trị là độ dài của véctơ tính từ tâm O đến bất kỳ vị trí nào ta cần xác định trên
đồ thị.
+ Chiều của lực từ tâm O đi ra.
+ Điểm đặt là giao điểm của véctơ và vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanh
truyền.
độ
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

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

 độ
0.0000
2.5877
5.1018
7.4696
9.6207
11.4885
13.0127
14.1417
14.8358
15.0701
14.8358

14.1417
13.0127
11.4885
9.6207
7.4696
5.1018
2.5877
0.0000
-2.5877
-5.1018
-7.4696
-9.6207
-11.4885
-13.0127
-14.1417
-14.8358
-15.0701


0.0000
12.5877
25.1018
37.4696
49.6207
61.4885
73.0127
84.1417
94.8358
105.0701
114.8358

124.1417
133.0127
141.4885
149.6207
157.4696
165.1018
172.5877
180.0000
187.4123
194.8982
202.5304
210.3793
218.5115
226.9873
235.8583
245.1642
254.9299

độ
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

 độ
2.5877
5.1018
7.4696
9.6207
11.4885
13.0127
14.1417
14.8358
15.0701
14.8358
14.1417

13.0127
11.4885
9.6207
7.4696
5.1018
2.5877
0.0000
-2.5877
-5.1018
-7.4696
-9.6207
-11.4885
-13.0127
-14.1417
-14.8358
-15.0701
-14.8358


372.5877
385.1018
397.4696
409.6207
421.4885
433.0127
444.1417
454.8358
465.0701
474.8358
484.1417

493.0127
501.4885
509.6207
517.4696
525.1018
532.5877
540.0000
547.4123
554.8982
562.5304
570.3793
578.5115
586.9873
595.8583
605.1642
614.9299
625.1642

Trang:21


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
280
290
300
310
320
330
340
350

360

-14.8358
-14.1417
-13.0127
-11.4885
-9.6207
-7.4696
-5.1018
-2.5877
0.0000

265.1642
275.8583
286.9873
298.5115
310.3793
322.5304
334.8982
347.4123
360.0000

650
660
670
680
690
700
710
720

-14.1417
-13.0127
-11.4885
-9.6207
-7.4696
-5.1018
-2.5877
0.0000

635.8583
646.9873
658.5115
670.3793
682.5304
694.8982
707.4123
720.0000

2.2.9.Đồ thị mài mòn chốt khuỷu :
Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu ( hoặc cổ trục khuỷu ... ) thể hiện trạng thái chịu tải
của các điểm trên bề mặt trục. Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết
của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc
đảm bảo đưa dầu nhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn
nhất. Aïp suất bé làm cho dầu nhờn lưu động dễ dàng.
Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây :
+ Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n
định mức.
+ Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200.
+ Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải.

+ Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép
+ Các bước tiến hành vẽ như sau :
- Trên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ vòng tròn bất kỳ và chia thành 24
phần bằng nhau tức là chia theo 15o. theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. bắt đầu tại
điểm 0 tai giao điểm của vòng tròn với trục OZ (theo chiều dương) tiếp tục đánh số
thứ tự 0.1.2.....23.
- Từ các điểm chia vòng tròn này. ta kẻ các tia qua tâm O và kéo dài, các tia này sẽ
cắt đồ thị phụ tải phụ tải tai nhiều điểm, có bao nhiêu điểm cắt đồ thị thì sẽ có bấy
nhiêu lực tác dụng tại vị trí đó. Do đó ta có :
 Q ' i  Q ' i 0  Q ' i1  ..  Q ' i 23

Lập bảng ghi kết quả Q ' i vào bảng.
- Tính Q i theo các dòng:
Q  Q i  Q ' 0  Q '1  ...  Q

23

.

- Chọn tỉ lệ xích :   2.966(MN / m .mm)
- Vẽ vòng tròn bất kỳ tượng trưng cho chốt khuỷu. vẽ các tia ứng với số lần chia. lần
lượt đặt các giá trị Q 0 , Q1 ,.., Q 23. lên các tía tương ứng theo chiều từ ngoài vào tâm
vòng tròn. Nối các đầu mút lại ta có dạng đồ thị mài mòn chốt khuỷu.
- Các hợp lực Q 0 , Q1 ,.., Q 23. được tính theo bảng sau :
2

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:22


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

Điểm
0

1

2

3

4

838

838

838

838

838

5

6

7

8

9

10

11

12 13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

838

838

838

838

537,4

537,4

537,4

0

0

ΣQi
ΣQ0
ΣQ1

537,4 537,4

537,4

537,4 537,4

537,4

ΣQ2

0

0

0

0

0

0

0

ΣQ3

0

0

0

0

0

0

0

0

ΣQ4

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

ΣQ5
ΣQ6
ΣQ7
ΣQ8
ΣQ9
ΣQ10

ΣQ11
ΣQ12

0

ΣQ13
ΣQ14

0

ΣQ15

32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5 32,5

ΣQ16

27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5 27.5

27.5

ΣQ17

25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2 25,2

25,2

25,2

ΣQ18

24,7 24,7 24,7 24,7 24,7 24,7

24,7

24,7

24,7

ΣQ19

25,8 25,8 25,8 25,8 25,8

25,8

25,8

25,8

25,8

28,7 28,7 28,7 28,7

28,7

28,7

28,7

28,7

33,8 33,8 33,8

33,8

33,8

33,8

33,8

207,5 207,5 207,5 207,5

207,5

207,5

654,6 654,6 654,6

654,6

654,6

ΣQ20

28,7

ΣQ21

33,8

ΣQ22

207,5 207,5

207,5

ΣQ23

654,6 654,6

654,6

ΣQ

ΣQth
ực[m
m]

33,8

2300 2271,3 2237,5
66,
7

65,
9

64,9

654,6

2030 1375,4
58,
9

39,
9

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

537,4

0

0

0

0

0

32,5

15,6

0

0

0

0

0

0,9

60 85,2 110 135,8 164,5 198,2 405,8 1060,4 1865,9 2375,8 2350,5 2325,8
1
,
7

2
,
5

3,
2

3,
9

4,
8

5
,
7

1
1
,
8

30,
8

54,
1

68,
9

68,2

Trang:23

67,
4


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :
ĐHCN Ô TÔ K7

Trang:24


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

II>Phân tích kết cấu đặc điểm chung của động cơ chọn tham
khảo
1>Thông số động cơ chọn tương đương
Loại động cơ
1ZZ-FE
Số xilanh
4-xilanh (thẳng hang)
Đường kính x hành trình
Tỷ số nén
Cơ cấu phối khí
Công suất tối đa
Momen xoắn tối đa
Thời điểm phối Nạp Mở
khí
Đóng
Xã

Mở

Đóng
Trị số octan của nhiên liệu

SVTH: Nguyễn Tuấn Anh
Lớp :

ĐHCN Ô TÔ K7

79 x 91,5
9,5
DOHC 16-xupáp, dẫn
động xích
92KW x 6000v/p
162N.m x 4400v/p
60
460

Yêu câu của đề
4-xilanh (thẳng
hang)
90 x 84
9,4
DOHC 16-xupáp,
dẫn động xích
85KW x 54900v/p
60
460

420

420

20

40
90 hay hơn

Trang:25