Đồ án môn học kết cấu và tính toán động cơ đốt trong SVTH đinh ngọc tú

Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

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 tiếng trên thế giới, cùng sản
xuất và lắp ráp ôtô. Để gáp 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.
Đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học, tự tính toán động học, động lực
học và tính toán thiết kế hệ thống làm mát của động cơ theo thông số kỹ thuật. Trong
quá trình tính toán em đã được sự giúp đỡ và hướng dẩn rất tận tình của thầy Nguyễn
Quang Trung và các thầy trong bộ môn động lực, nhưng vì mới lần đầu làm đồ án về
môn học này nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi sự sai sót, vì vậy em rất
mong sự xem xét và giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân ngày càng được hoàn
thiện hơn về kiến thức kỹ thuật.
Sinh viên thưc hiện
Đinh Ngọc Tú

1. VẼ ĐỒ THỊ.
SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 1


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
1.1. VẼ ĐỒ THỊ CÔNG.
1.1.1. Các số liệu chọn trước trong quá trình tính toán.
Pk =0,1013 (MN/m2) – Áp suất khí nạp.
pr= 0,115 (MN/m2) - Áp suất khí sót.
pa= 0,089 (MN/m2) - Áp suất cuối quá trình nạp.

n1=1,34

- Chỉ số nén đa biến trung bình.

n2=1,23

- Chỉ số giãn nở đa biến trung bình.

ρ=1,00

- Tỉ số giản nở sớm.

1.1.2. Xây dựng đường cong nén.
p.Vn1 = cosnt

Phương trình đường nén:
V
= p c . c
 Vnx

Rút ra ta có: p nx
Đặt : i =





=> pc.Vcn1 = pnx.Vnxn1

n1

,

Vnx
1
.Ta có: pnx = pc . n1
Vc
i

Trong đó: pnx và Vnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường nén.
i là tỉ số nén tức thời.
pc = p a.ε n1 = 0,089.91,34 = 1,693 (MN/m2)

1.1.3. Xây dựng đường cong giãn nở.
Phương trình đường giãn nở: p.Vn2 = cosnt
Rút ra ta có: p gnx

 V
= p z . z
V
 gnx

n2


 .



Với : V z = VC (vì ρ = 1) và đặt : i =

Ta có: p nx = p z .

=> pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2

V gnx
Vc

.

1
.
i n2

Trong đó pgnx và Vgnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường giãn nở.
1.1.4. Tính Va, Vh, Vc.
Va = Vc +Vh
π .D 2
π .( 0,0973)
Vh =
.S =
.0,087 = 6,466.10 −4 ( m 3 ) = 0,6466( dm 3 ) .
4
4
2

VC =

(

)

Vh
0,6466
=
= 0,0809 dm 3 .
ε −1
9 −1

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 2


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

(

)

Va = VC + Vh = ε .Vc = 9.0,0809 = 0,7278 dm 3 .

(

)

V z = Vc = 0,0809 dm 3 .

Cho i tăng từ 1 đến ε ta lập được bảng xác định tọa độ các điểm trên đường nén và
đường giãn nở.
1.1.5. Bảng xác định tọa độ các điểm trung gian.

i
Vc
2V
c
3V
c
4V
c
5V
c
6V
c
7V
c
8V
c
9V
c

i^n
1

1/i^
n1

Pc*1/i^
n1

Pc(m

m)

i^2

1 1.00 1.00

1.69

67.72

1.00

2 2.53 0.40

0.67

26.76

2.35

3 4.36 0.23

0.39

15.56

3.86

4 6.41 0.16

0.26

10.56

5.50

5 8.64
11.0
6
3
13.5
7
7
16.2
8
2
19.0
9
0

0.12

0.20

7.84

7.24

0.09

0.15

6.12

0.07

0.13

5.00

0.06

0.10

4.16

0.05

0.09

3.56

9.06
10.9
5
12.9
1
14.9
2

1/i
^2
1.0
0
0.4
3
0.2
6
0.1
8
0.1
4
0.1
1
0.0
9
0.0
8
0.0
7

Pz*ρ/i^
n2

Pz(m
m)

5.30

212.0

0

2.26

90.36

1.37

54.88

0.96

38.52

0.73

29.28

0.59

23.40

0.48

19.36

0.41

16.44

0.36

14.20

Các điểm đặc biệt:
r(Vc ; pr) = (0,081; 0,115) ;

a(Va ; pa) = (0,728 ; 0,089)

b(Va ; pb) = (0,728; 0,355) ;

c(Vc ; pc) = (0,081 ; 1,693)

z(Vc ; pz) = (0,081 ;5,3).
1.1.6. Vẽ đồ thị công.
Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích: µ p =
µv =

(

)

5,3
= 0,025 ( MN / m 2 ) / mm .
212

(

)

0,728
= 0,00404 dm 3 / mm .
180

+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh,trục tung biểu diễn áp
suất khí thể.
SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 3


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ. Nối các
tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn
nở.
+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng song song
với trục hoành đi qua hai điểm Pa và Pr. Ta có được đồ thị công lý thuyết.
+ Hiệu chỉnh đồ thị công:
-

Vẽ đồ thị brick phía trên đồ thị công. Lấy bán kính cung tròn R bằng ½ khoảng

cách từ Va đến Vc.
87
= 0,544( mm / mm ) .
180 − 20

-

Tỉ lệ xích đồ thị brick: µ s =

-

Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng OO’ =

-

Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:

-

λ .R 0,25.43,5
=
= 10( mm / mm ) .
2µ s
2.0,544

•

Đánh lửa sớm (c’).

•

Mở sớm (b’) đóng muộn (r’’) xupap thải.

•

Mở sớm (r’) đóng muộn (d ) xupap hút.

Áp suất cực đại của chu trình thực tế thường nhỏ hơn áp suất cực đại trong tính

toán :
pz’ = 0,85.pz = 0,85.5,3 = 4,505 (MN/m2)
Vẽ đường đẳng áp p = 4,505 (MN/m2).
Từ đồ thị Brick xác định góc 120 gióng xuống cắt đoạn đẳng áp tại z’.
-

Áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’’:
Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý

thuyết do sự đánh lửa sớm.
pc’’ = pc +

1
.( pz’ -pc )
3

pc’’ = 1,693 +

1
.( 4,505 - 1,693 ) = 2,54 (MN/m2)
3

Nối các điểm c’, c’’, z’ lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn nở.
-

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb’’:

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở

lý thuyết do mở sớm xupap thải.

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 4


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
1
2

Pb’’ = pr + .( pb - pr )
1
2

Pb’’ = 0,115 + .( 0,355 - 0,115 ) = 0,235(MN/m2).
Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx.
-

Nối diểm r với r’, r’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song

với trục tung cắt đường nạp pax tại r’.
*) Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế.

P[MN/mm]
18
17

44°

8°

14°

12°

1

o'
17°

o
0

16

2
z

5,3

15
3

14
4

5

13

5

6

7

z'

4,5

10

9

8

11

12

3,75

c''

2,5

c
1

1,25
2

b'

3

4

0

1

2

3

4

5

6

7

b
b''
a' a

8

9

Vc[l/mm]

5

1

1'

2'

3'

4'

5'

6'

Hình 1: Đồ thị công

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 5


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

1.2. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.
1.2.1. Tính toán động học.
1.2.1.1. Đồ thị biểu diễn hành trình của piston x=f(α).
+ Chọn tỉ lệ xích: µ x =

87
= 0,544( mm / mm )
180 − 20

µα = 2 (độ/mm).
+

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’ =

λ.R 0,25.43,5
=
= 10( mm / mm ) .
2µ x
2.0,543

+ 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.
+

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

1.2.1.2. Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v=f(α).
* Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng của Nguyễn Đức Phú.
+ Xác định vận tốc của chốt khuỷu:
+ Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với:
R2 = 10 (mm)
+ Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R1 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự
0;1;2 …18.
+ Chia vòng tròn tâm O bán kính R2 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’; 1’;
2’…18’ theo chiều ngược lại.

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 6


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
+ Từ các điểm 0;1;2…kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với AB
kẻ từ các điểm 0’;1’;2’…tương ứng tạo thành các giao điểm. Nối các giao điểm này lại
ta có đường cong giới hạn vận tốc của piston. Khoảng cách từ đường cong này đến nửa
đường tròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc α.
α

[độ]

V = f(x)
X = f(α)

Hình 2 : Đồ thị chuyển vị

*) Biểu diễn v = f(x)

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Hình 3 : Đồ thị vận tốc v = f ( α )
Trang 7


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
Để khảo sát mối quan hệ giữa hành trình piston và vận tốc của piston ta đặt chúng
cùng chung hệ trục toạ độ.
Trên đồ thị chuyển vị x = f(α) lấy trục Ov ở bên phải đồ thị song song với trục Oα,
trục ngang biểu diễn hành trình của piston.
Từ các điểm 00, 100, 200,...,1800 trên đồ thị Brick ta gióng xuống các đường cắt
đường Ox tại các diểm 0, 1, 2,...,18. Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương ứng từ đồ
thị vận tốc, nối các điểm của đầu còn lại của các đoạn ta có đường biểu diễn v = f(x).
1.2.1.3. Đồ thị biểu diễn gia tốc j = f ( x ) .
Để vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp Tole.
+ Chọn hệ trục tọa độ với trục Ox là trục hoành, trục tung là trục biểu diễn giá trị gia
tốc.
2
2
+ Chọn tỉ lệ xích: µ j = ω .µ s = 566,53 .0,543 = 174522,343 (mm/s2)/mm.

+ Trên trục Ox lấy đoạn AB = S.
Tính:
j max = R.ω 2 .(1 + λ ) = 43,5.( 566,532 ).(1 + 0,25) = 17452234,35( m m s 2 ) .

(

)

(

)

j min = − R.ω 2 .(1 − λ ) = 45,3. 566,53 2 .(1 − 0,25) = −10471340,61 m m s 2 .

EF = -3.R.λ.ω2 = -3.43,5.0,25.566,532 = - 10471340,61(mm/s2).
+ Từ điểm A tương ứng với điểm chết trên lấy lên phía trên một đoạn
j

17452234,35

max
AC = µ = 174522,343 = 100(mm) . Từ điểm B tương ứng với điểm chết dưới lấy
j

xuống dưới một đoạn BD =

j min

µj

=

10471340,61
= 60(mm) . Nối C với D. Đường thẳng
174522,343

CD cắt trục hoành Ox tại E. Từ E lấy xuống dưới một đoạn EF
=

10471340,61
= 60(mm) . Nối CF và FD, đẳng phân định hướng CF thành 6 phần bằng
174522,343

nhau và đánh số thứ tự 0;1;2…đẳng phân định FD thành 6 phần bằng nhau và đánh số
thứ tự 0’;1’;2’…vẽ các đường bao trong tiếp tuyến 11’;22’;33’…Ta có đường cong biểu
diễn quan hệ j = f ( x ) .

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 8


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

C

j max

1

ÂÄÖ
THËGIA TÄÚ
C
2

j(s)

3

A

E

B

S

j min

4

5

F 6

2

1

3

4

5

6 D

Hình 4 : Đồ thị gia tốc J = f ( x )
1.2.2. Tính toán động lực học.
1.2.2.1. Đường biểu diễn lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến
− PJ = f ( x ) .

Vẽ theo phương pháp Tole với trục hoành đặt trùng với P0 ở đồ thị công, trục tung
biểu diễn giá trị Pj .
Vẽ đường biểu diễn lực quán tính được tiến hành theo các bước như sau:
2
+ Chọn tỉ lệ xích trùng với tỉ lệ xích đồ thị công: µ p = µ p = 0,025( MN / m .mm)
+ Xác định khối lượng chuyển động tịnh tiến:
j

m = mpt + m1
Trong đó: m - Khối lượng chuyển động tịnh tiến (kg).
mpt = 0,60 (kg) - Khối lượng nhóm piston.
m1- Khối lượng thanh truyền qui về tâm chốt piston (kg).
Theo công thức kinh nghiệm:
m1 = (0,275 ÷ 0,35).mtt. Lấy m1 = 0,3.0,7 = 0,21 (kg)
SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 9

Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
=> m = 0,60 + 0,21 = 0,81(kg).
Áp dụng công thức tính lực quán tính: pj = - m.j, ta có:
Lực quán tính Pjmax:
Pj max =

− m. j max
FP

FP- diện tích đỉnh piston
π .D 2 π .97,32
FP =
=
= 7435,592 (mm2).
4
4

⇒ Pj max

− 0,81.17452234,35.10 −9
=
= −1,901 (MN/m2).
−6
7435,592.10

Lực quán tính Pjmin:
Pj min =

− m. j min − 0,8.10471340,61.10 −9
=
= −1,14 (MN/m2).
FP
7435,592.10 −6

Từ A dựng đoạn thẳng AC thể hiện Pjmax.
Giá trị biểu diễn của Pjmax là:
AC =

Pj max

µP

=

1,901
= 76 (mm).
0,025

Từ B dựng đoạn thẳng BD thể hiện Pjmin.
Giá trị biểu diễn của Pjmin là:
BD =

Pj min

µP

=

1,14
= 45.6 (mm).
0,025

Nối CD cắt AB ở E.
Lấy EF:
EF =

− m.3.λ.R.ω 2
0,81.3.0,25.43,5.566,53 2 .10 −9
=−
= −1,14 (MN/m2).
−6
FP
7435,592.10

Giá trị biểu diễn của EF là:
EF =

EF
1,14
=
= 45,6 (mm).
µ P 0,025

Nối CF và DF. Phân các đoạn CF và DF thành các đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số
1, 2, 3, 4, ... và 1’, 2’, 3’, 4’, ... như hình
Nối 11’, 22’, 33’, v.v... Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của
hàm số j=f(x). Diện tích F1 = F2.

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 10


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
1.2.2.2. Khai triển các đồ thị.
a) Khai triển đồ thị công trên tọa độ p-V thành p=f(α).
Để biểu diễn áp suất khí thể pkt theo góc quay của trục khuỷu α ta tiến hành như sau:
+ Vẽ hệ trục tọa độ p - α. Trục hoành đặt ngang với đường biểu diễn p0 trên đồ thị
công.
+ Chọn tỉ lệ xích: µα = 2 (độ/mm).
µ p = 0,025( MN / m 2 .mm ) .

+ Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị p-v thành p-α.
+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục Op cắt đồ thị
công tại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: nạp, nén, cháy - giãn nở, xả.
+ Qua các giao điểm này ta kẻ các đường song song với trục hoành gióng sang hệ toạ
độ p-α . Từ các điểm chia tương ứng 0 0, 100, 200,… trên trục hoành của đồ thị p-α ta kẻ
các đường thẳng đứng cắt các đường trên tại các điểm ứng với các góc chia trên đồ thị
Brick và phù hợp với các quá trình làm việc của động cơ. Nối các điểm lại bằng đường
cong thích hợp ta được đồ thị khai triển p-α.
b) Khai triển đồ thị p J = f ( x ) thành p J = f ( α ) .
Đồ thị − p J = f ( x ) biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của
động cơ.
Khai triển đường p J = f ( x ) thành p J = f ( α ) cũng thông qua đồ thị brick để chuyển
tọa độ. Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển P-V thành P=f(α). Nhưng lưu ý ở tọa
độ p-α phải đặt đúng trị số dương của pj.
c) Vẽ đồ thị p1 = f ( α ) .
Theo công thức p1 = p kt + p j . Ta đã có p kt = f ( α ) và p J = f ( α ) . Vì vậy việc xây

dựng đồ thị p1 = f(α) được tiến hành bằng cách cộng đại số các toạ độ điểm của 2 đồ
thị pkt=f(α) và pj=f(α) lại với nhau ta được tọa độ điểm của đồ thị p1=f(α) . Dùng một
đường cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta được đồ thị p1=f(α).

Ta có

bảng số liệu sau:

φ
SVTH : Đinh Ngọc Tú

Pj(m

Pkt(mm)

P1=Pk+Pj(
Trang 11


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

m)

(đo)

mm)

0

-76

0.55

10

-74.2

-0.5

20

-68.8

-0.5

30

-60.3

-0.5

40

-49.2

-0.5

50

-36.5

-0.5

60

-22.8

-0.5

70

-9.16

-0.5

80 3.728

-0.5

90 15.21

-0.5

100 24.86

-0.5

110 32.46

-0.5

120 38.02

-0.5

130 41.75

-0.5

140 43.96

-0.5

150 45.08

-0.5

160 45.52

-0.5

170 45.62

-0.5

180 45.63

-0.5

190 45.62

-0.48

200 45.52
210 45.08

-0.45
-0.25

SVTH : Đinh Ngọc Tú

75.4967195
74.7052274
69.3194663
60.7913847
49.7452084
36.9644364
23.3140159
9.65657455
3.22780882
5
14.7093439
1
24.3564076
5
31.9586413
2
37.5233597
7
41.2465861

1
43.4630586
8
44.5820408
4
45.0173995
6
45.1210109
6
45.1280317
2
45.1410109
6
45.0673995
6
44.8320408
Trang 12


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

220 43.96

-0.1

230 41.75

0.1

240 38.02

0.8

250 32.46

1.2

260 24.86

2

270 15.21

3

280 3.728

4.8

290

-9.16

7

300

-22.8

10.5

310

-36.5

15

320

-49.2

21

330

-60.3

34

340

-68.8

48

350

-74.2

65

360

-76

101

370

-74.2

173

380

-68.8

171

390

-60.3

130

400

-49.2

79

410

-36.5

58

420
430

-22.8
-9.16

44
34.5

SVTH : Đinh Ngọc Tú

4
43.8630586
8
41.8465861
1
38.8233597
7
33.6586413
2
26.8564076
5
18.2093439

1
8.52780882
5
2.15657455
12.3140159
21.4644364
28.2452084
26.2913847
20.8194663
9.20522743
24.9532804
6
98.7947725
7
102.180533
7
69.7086152
5
29.7547916
1
21.5355635
9
21.1859841
4
25.3434254
Trang 13


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

440 3.728

27

450 15.21

22

460 24.86

18.5

470 32.46

15.5

480 38.02

14

490 41.75

12.5

500 43.96

11

510 45.08

9.5

520 45.52

8

530 45.62

6.5

540 45.63

5.5

550 45.62

3.5

560 45.52

2

570 45.08

1

580 43.96

0.55

590 41.75

0.55

600 38.02

0.55

610 32.46

0.55

620 24.86

0.55

630 15.21

0.55

640 3.728
650 -9.16

0.55
0.55

SVTH : Đinh Ngọc Tú

5
30.7278088

2
37.2093439
1
43.3564076
5
47.9586413
2
52.0233597
7
54.2465861
1
54.9630586
8
54.5820408
4
53.5173995
6
52.1210109
6
51.1280317
2
49.1210109
6
47.5173995
6
46.0820408
4
44.5130586
8
42.2965861

1
38.5733597
7
33.0086413
2
25.4064076
5
15.7593439
1
4.27780882
5
Trang 14


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

660

-22.8

0.55

670

-36.5

0.55

680

-49.2

0.55

690

-60.3

0.55

700

-68.8

0.55

710

-74.2

0.55

720

-76

0.55

SVTH : Đinh Ngọc Tú

8.60657455
22.2640159
35.9144364
48.6952084
59.7413847
68.2694663
73.6552274
75.4967195

Trang 15


SVTH : Đinh Ngọc Tú

Hình 1.5 - Đồ thị khai triển p = f(α)

P j = f(α)

P 1 = f(α)

Pkt = f(α)

α (độ)

Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

Trang 16


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

1.2.2.3. Vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T = f ( α ) , lực pháp tuyến Z = f ( α ) và lực
ngang N = f ( α ) .
Các đồ thị: T = f(α), Z = f(α), N = f(α) được vẽ trên cùng một hệ toạ độ.
Áp dụng các công thức:
T = P1 .

sin ( α + β )
cos( β )

Z = P1 .

cos( α + β )
cos( β )

N = P1 .tg ( β ) .

Quá trình vẽ các đường này được thực hiên theo các bước sau:
+ Chọn tỉ lệ xích: µα = 2 (độ/mm).
µ p = 0,025( MN / m 2 .mm ) .

+ Căn cứ vào trị số λ =

R
= 0,25 . Tra các bảng phụ lục 2p, 7p, 11p trong sách Kết Cấu
L

Và Tính Toán Động Cơ đốt Trong - Tập 1 ta có các giá trị của:

sin ( α + β ) cos( α + β )
;

cos( β )
cos( β )

và tg ( β ) . Dựa vào đồ thị khai triển p= f(α) ta có các giá trị của p1. Từ đó ta lập được
bảng sau:
φ

0
10
20
30
40
50
60
70

P1
(mm)

75.5
74.7
69.3
60.8
49.7
-37
23.3
9.66

SVTH : Đinh Ngọc Tú

sin(φ+β)
/
cosβ

T
(mm)

cos(φ+β)/
cosβ

Z
(mm)

Tanβ

N
(mm)

0.00

0.00

1.00

-75.50

0.00

0.00

0.22

-16.17

0.98

-73.01

0.04

-3.25

0.42

-29.30

0.91

-63.10

0.09

-5.95

0.61

-37.03

0.80

-48.82

0.13

-7.66

0.77
0.89

-38.18
-32.95

0.66
0.49

-32.90
-18.24

0.16
0.20

-8.10
-7.21

0.98

-22.78

0.31

-7.18

0.22

-5.17

1.02

-9.87

0.11

-1.11

0.24

-2.33
Trang 17


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

80
90
100
110
120
130
140
150

160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290

3.22
8
14.7
1
24.3
6
31.9
6
37.5
2
41.2
5
43.4
6
44.5

8
45.0
2
45.1
2
45.1
3
45.1
4
45.0
7
44.8
3
43.8
6
41.8
5
38.8
2
33.6
6
26.8
6
18.2
1
8.52
8
-

SVTH : Đinh Ngọc Tú

1.03

3.32

-0.08

-0.25

0.25

0.82

1.00

14.71

-0.26

-3.80

0.26

3.80

0.94

22.91

-0.42

-10.32

0.25

6.19

0.86

27.39

-0.57

-18.19

0.24

7.72

0.76

28.34

-0.69

-25.97

0.22

8.32

0.64

26.42

-0.79

-32.68

0.20

8.05

0.52

22.52

-0.87

-37.84

0.16

7.08

0.39

17.43

-0.93

-41.42

0.13

5.62

0.26

11.77

-0.97

-43.62

0.09

3.86

0.13

5.90

-0.99

-44.78

0.04

1.96

0.00

0.00

-1.00

-45.13

0.00

0.00

-0.13

-5.91

-0.99

-44.80

-0.04

-1.96

-0.26

-11.78

-0.97

-43.67

-0.09

-3.87

-0.39

-17.52

-0.93

-41.65

-0.13

-5.65

-0.52

-22.72

-0.87

-38.19

-0.16

-7.14

-0.64

-26.81

-0.79

-33.15

-0.20

-8.17

-0.76

-29.32

-0.69

-26.87

-0.22

-8.61

-0.86

-28.85

-0.57

-19.16

-0.24

-8.13

-0.94

-25.26

-0.42

-11.38

-0.25

-6.82

-1.00

-18.21

-0.26

-4.70

-0.26

-4.70

-1.03
-1.02

-8.77
2.20

-0.08
0.11

-0.65
-0.25

-0.25
-0.24

-2.17
0.52
Trang 18


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

300
310
320
330
340
350
360

370
380
390
400
410
420
430
440
450
460
470
480
490
500

2.16
12.3
21.5
28.2
26.3
20.8
9.21
24.9
5
98.7
9
102.
2
69.7
1

29.7
5
21.5
4
21.1
9
25.3
4
30.7
3
37.2
1
43.3
6
47.9
6
52.0
2
54.2
5
54.9
6

SVTH : Đinh Ngọc Tú

-0.98

12.03

0.31

-3.79

-0.22

2.73

-0.89

19.13

0.49

-10.59

-0.20

4.19

-0.77

21.68

0.66

-18.68

-0.16

4.60

-0.61

16.01

0.80

-21.11

-0.13

3.31

-0.42

8.80

0.91

-18.95

-0.09

1.79

-0.22

1.99

0.98

-9.00

-0.04

0.40

0.00

0.00

1.00

24.95

0.00

0.00

0.22

21.38

0.98

96.55

0.04

4.29

0.42

43.19

0.91

93.02

0.09

8.77

0.61

42.46

0.80

55.98

0.13

8.78

0.77

22.84

0.66

19.68

0.16

4.84

0.89

19.20

0.49

10.62

0.20

4.20

0.98

20.70

0.31

6.52

0.22

4.70

1.02

25.91

0.11

2.91

0.24

6.13

1.03

31.62

-0.08

-2.35

0.25

7.81

1.00

37.21

-0.26

-9.61

0.26

9.61

0.94

40.79

-0.42

-18.37

0.25

11.01

0.86

41.10

-0.57

-27.29

0.24

11.59

0.76

39.29

-0.69

-36.00

0.22

11.54

0.64

34.75

-0.79

-42.98

0.20

10.58

0.52

28.47

-0.87

-47.86

0.16

8.95
Trang 19


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

510
520
530
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650
660
670
680
690

700
710
720

54.5
8
53.5
2
52.1
2
51.1
3
49.1
2
47.5
2
46.0
8
44.5
1
42.3
38.5
7
33.0
1
25.4
1
15.7
6
4.27

8
8.61
22.3
35.9
48.7
59.7
68.3
73.7
75.5

SVTH : Đinh Ngọc Tú

0.39

21.34

-0.93

-50.71

0.13

6.88

0.26

13.99

-0.97

-51.86

0.09

4.59

0.13

6.82

-0.99

-51.72

0.04

2.26

0.00

0.00

-1.00

-51.13

0.00

0.00

-0.13

-6.43

-0.99

-48.75

-0.04

-2.13

-0.26

-12.42

-0.97

-46.05

-0.09

-4.08

-0.39

-18.01

-0.93

-42.81

-0.13

-5.81

-0.52
-0.64

-23.06
-27.10

-0.87
-0.79

-38.76
-33.51

-0.16
-0.20

-7.25
-8.25

-0.76

-29.13

-0.69

-26.69

-0.22

-8.55

-0.86

-28.29

-0.57

-18.79

-0.24

-7.98

-0.94

-23.90

-0.42

-10.77

-0.25

-6.45

-1.00

-15.76

-0.26

-4.07

-0.26

-4.07

-1.03

-4.40

-0.08

-0.33

-0.25

-1.09

-1.02

8.80

0.11

-0.99

-0.24

2.08

-0.98

21.75

0.31

-6.86

-0.22

4.94

-0.89

32.02

0.49

-17.72

-0.20

7.01

-0.77

37.37

0.66

-32.21

-0.16

7.93

-0.61

36.39

0.80

-47.97

-0.13

7.53

-0.42

28.86

0.91

-62.15

-0.09

5.86

-0.22

15.94

0.98

-71.98

-0.04

3.20

0.00

0.00

1.00

-75.50

0.00

0.00
Trang 20

Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
+ Vẽ hệ trục tọa Decac trong đó trục hoành biểu thị giá trị góc quay trục khuỷu, trục
tung biểu diễn giá trị của T,N,Z. Từ bảng 2 ta xác định được tọa độ các điểm trên hệ
trục, nối các điểm lại bằng các đường cong thích hợp cho ta đồ thị biểu diễn: T = f ( α )
Z = f (α ) ; N = f (α ) .

+ Việc vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T = f ( α ) , lực pháp tuyến Z = f ( α ) và lực
ngang N = f ( α ) cho ta mối quan hệ giữa chúng cũng như tạo tiền đề cho việc tính toán
và thiết kế về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc của động cơ, phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu, đầu to thanh truyền …đồng thời là cơ sở thiết kế các hệ thống
khác như hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn…

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 21


Hình 1.6 - Đồ thị N – T- Z = f(α).

α (độ)

Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 22

Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong
1.2.2.4. Vẽ đồ thị ΣT = f(α).
Để vẽ đồ thị tổng T ta thực hiện theo những bước sau:
+ Lập bảng xác định góc α i ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc.
+ Góc lệch khuỷu trục của 2 xi lanh làm việc kế tiếp nhau: α k =

180.τ 180.4
=
= 180 0 .
i
4

+ Thứ tự làm việc của động cơ là: 1-3-4-2.
Ta có bảng xác định góc lệch công tác và thứ tự làm việc của các khuỷu trục:
Xi lanh
1
2
3
4

Tên kỳ làm việc
Nạp
Nén
Cháy-giãn nở
Thải
Nén
Cháy-giãn nở
Thải
Nạp
Thải

Nạp
Nén
Cháy-Giãn nở
Cháy-giãn nở
Thải
Nạp
Nén
00
1800
3600
5400
7200

αi o
0
180
540
360

+ Sau khi lập bảng xác định góc α i ứng với các khuỷu theo thứ tự làm việc, dựa vào
bảng tính N, T, Z và lấy tỉ lệ xích μΣT = μT = 0,025(MN/m2.mm), ta lập được bảng tính

∑ T = f (α ) . Trị số của

Ti ta đã tính, căn cứ vào đó tra bảng các giá trị Ti đã tịnh tiến

theo α . Cộng tất cả các giá trị của Ti ta có

∑

T = T1 + T2 + T3 + T4 .

α2

T2

α3

T3

α4

T4

ΣT

0
10

T1(mm
)
0.00
-16.17

180
190

0.00
-5.91

540
550

360
370

0.00
21.38

20

-29.30

200

-11.78

560

0.00
-6.43
12.4
2
18.0
1
23.0
6
27.1
0
29.1

3
28.2

380

43.19

390

42.46

400

22.84

410

19.20

420
430

20.70
25.91

0.00
-7.12
10.3
1
30.1

1
61.1
3
67.6
6
60.5
2
41.1

α1

30
40
50
60
70

-37.03
-38.18
-32.95
-22.78
-9.87

SVTH : Đinh Ngọc Tú

210
220
230
240
250

-17.52
-22.72
-26.81
-29.32
-28.85

570
580
590
600
610

Trang 23


Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

80
90

3.32
14.71

260
270

-25.26
-18.21

620
630

9
23.9
0
15.7
6

100

22.91

280

-8.77

640

-4.40

110

27.39

290

2.20

650

8.80

120

28.34

300

12.03

660 21.75

130

26.42

310

19.13

670

140

22.52

320

21.68

680

150

17.43

330

16.01

690

160

11.77

340

8.80

700

170

5.90

350

1.99

710

180

0.00

360

0.00

720

32.0
2
37.3
7
36.3
9
28.8
6
15.9
4
0.00

440

450

31.62

37.21

460

40.79

470

41.10

480

39.29

490

34.75

500

28.47

510

21.34

520

13.99

530

6.82
0.00

540

0
14.2
3
17.9
5
50.5
2
79.5
0
101.
40
112.
33
110.
04
91.1
7
63.4
1
30.6
6
0.00

+ Nhận thấy tổng T lặp lại theo chu kỳ 180 0 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 0 0 đến 1800
sau đó suy ra cho các chu kỳ còn lại.

+ Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm ai = (α i ; ∑ T i ) bằng một đường cong
thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T.

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 24


ΣΤtb

ΣΤ(MN/m2)

H ình 7: Đồ thị ΣT = f(α)

α (độ)

Đồ án môn học: Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong

+ Sau khi đã có đồ thị tổng
Phương pháp xác định

∑T

tb

=

+ Tính

∑T

tb

∑

T = f ( α ) ta vẽ

∑T

tb

(đại diện cho mô men cản).

như sau:

∑ Ti 364,8
=
= 20,3(mm) .
18
18

∑T

tb

theo công thức lý thuyết như sau:

SVTH : Đinh Ngọc Tú

Trang 25