đồ án động cơ diesel

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
MỤC LỤC
CHƯƠNG I: XÂY DỰNG TÍNH TOÁN BẢN VẼ ĐỒ THỊ
1.1.CÁC THÔNG SỐ TÍNH...............................................................................3
1.1. ĐỒ THỊ CÔNG.............................................................................................5
1.2.1.Các thông số xây dựng đồ thị.....................................................................5
1.2.2.Cách vẽ đồ thị.............................................................................................7
1.2. ĐỒ THỊ BRICK............................................................................................10
1.3.1.Phương pháp...............................................................................................10
1.3.1.Đồ thị chuyển vị........................................................................................11
1.3. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC V(α).....................................................12
1.4.1.Phương pháp.............................................................................................12
1.4.1Đồ thị vận tốc V(α)....................................................................................14
1.4. ĐỒ THỊ GIA TỐC......................................................................................15
1.5.1.Phương pháp.............................................................................................15
1.5.2.Đồ thị gia tốc j = f(x)................................................................................15
1.6.VẼ ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH.................................................................16
1.6.1.Phương pháp.............................................................................................16
1.6.2.Đồ thị lực quán tính..................................................................................17
1.7.ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT, PJ, P1 – α........................................................19
1.7.1.Vẽ Pkt – α..................................................................................................19
1.7.2.Vẽ Pj – α....................................................................................................19
1.7.3.Vẽ p1 – α...................................................................................................19
1.7.4.Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α..................................................................20
1.8. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ T, Z, N – α..............................................................23
1.8.1.Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khủy thanh truyền..............................23
1.8.2.Xây dựng đồ thị T, Z, N – α.....................................................................24
1.9.ĐỒ THỊ ∑T – α...........................................................................................27
1.10.ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU............................30
1.11.ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN Q(α).....................................................................32
1.5. ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN........35

1.6. ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU........................................................39
SVTH:

1


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CHUNG ĐỘNG CƠ THAM
KHẢO.........................................................................................................................42
2.1. Chọn động cơ tham khảo.....................................................................................42
2.2. Phân tích đặc điểm của động cơ...........................................................................42
2.2.1. Cơ cấu piston, thanh truyền, trục khuỷu...........................................................42
3.1.Nhiệm vụ và yêu cầu :...........................................................................................50
3.2.Kết cấu trục khuỷu – Bạc lót – Bánh đà................................................................50
3.2.1. Trục khuỷu........................................................................................................50
3.2.2. Bạc lót...............................................................................................................53
3.2.3. Bánh đà..............................................................................................................55
3.3. Tính toán nhóm trục khuỷu – Bạc lót – Bánh đà.................................................57
3.3.1. Tính sức bền trục khuỷu theo cách phân đoạn.............................................................57
3.3.1.1. Sơ đồ lực tác dụng trên khuỷu trục...............................................................58
3.3.1.2. Trường hợp khuỷu trục chịu lực Zmax............................................................59
3.3.2. Tính sức bền bánh đà........................................................................................63
Tài liệu tham khảo.........................................................................................................64

SVTH:

2


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ
1.1.CÁC THÔNG SỐ TÍNH
Các thông số cho trước
THÔNG SỐ KỸ THUẬT

KÝ HIỆU

GIÁ TRỊ

Nhiên liệu

Diesel

Số xilanh / Số kỳ / cách bố trí
Thứ tự làm việc

i / /

Tỷ số nén



Đường kính x hành trình piston

(mm x mm)

Công suất cực đại / số vòng quay

(kW/vg/ph)

17,7

DxS
Ne

4 / 4 / In-line
1-3-4-2

/n

92,0

x

93,5

77,0

/

3700



Tham số kết cấu
2

0,25

Áp suất cực đại

(MN/m )

p

z

10,2

Khối lượng nhóm piston

(kg)

m

pt

0,9

Khối lượng nhóm thanh truyền

(kg)

m

tt

1,2

Góc phun sớm

(độ)




s

21

1

25

Góc phân phối khí

(độ)



2

56
54
24

Hệ thống nhiên liệu
Hệ thống bôi trơn
Hệ thống làm mát

 3
 4
CRDI
Cưỡng bức cácte ướt
Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng

Hệ thống nạp

Turbo Charger Intercooler

Hệ thống phân phối khí

16 valve, DOHC

-Các thông số cần tính toán
Xác định tốc độ trung bình của động cơ:
Trong đó:
S (m)
: Hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh.
N (vòng/phút) : Tốc độ quay của động cơ.
Do Cm > 9 m/s nên động cơ là động cơ tốc độ cao hay động cơ cao tốc.
Chọn trước: n1 = 1,35
n2 = 1,25
+ Áp suất khí cuối kỳ nạp:
Chọn áp suất đường nạp (tăng áp tuabin khí): pk = 0,15[MN/ m2]
p0 =0.1 [MN/m2]
Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp ta chọn:
pa = (0,9 - 0,96)pk
SVTH:

3


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
pa = 0,96pk = 0,144[MN/m2]

Vậy chọn:
+ Áp suất cuối kì nén:

pc= pa.εn1 = 0,144*17.71,35 = 6,968 [MN/m2]
+ Chọn tỷ số giãn nở sớm(động cơ diesel): ρ = 1,5
+ Áp suất cuối quá trình giãn nở sớm:
+ Thể tích công tác:

V

3.14*922
*93.5  621236.44[mm3 ]=0.621[dm3 ]
4
h = =

+ Thể tích buồng cháy:
0.621
 0.0371[dm 3 ]
17.7

1
=

+ Vận tốc góc của trục khuỷu:

p 

10.2
 * n  *3700

 387.463
 0.051  
200
30
30
[rad/s]

+ Áp suất khí sót (động cơ cao tốc) chọn:
Áp suất trước tuabin:

pth = 0,97pk = 0,97.0,15 = 0,1425[MN/m2]

Áp suất khí sót (chọn):

pr = 1,1pth = 1,1.0,1425=0,157 [MN/m2]

1.2. ĐỒ THỊ CÔNG
1.2.1.Các thông số xây dựng đồ thị
a. Các thông số cho trước
-Áp suất cực đại:

pz = 10,2 [MN/m2]

-Góc phun sớm:

φs = 21o

-Góc phân phối khí: α1 = 25o
α2 = 56o
α3 = 54o
α4 = 24o
b. Xây dựng đường nén
Gọi Pnx , Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ.Vì
quá trình nén là quá trình đa biến nên:

SVTH:

4


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

Pnx .Vnxn  const
1

n
n
P
.
V

P
.
V
nx

nx
C
C

1

1

 Pnx=
Đặt , ta có :
Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , khi đó i = 1, 2 , 3, .
c. Xây dựng đường giãn nở
Gọi Pgnx , Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động
cơ.Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có:

Pnx .Vnxn  const


n
Pgnx .Vgnx
 PZ .VZn
2

2

n2

�V �
PZ � Z �
�

V �
 Pgnx= � gnx �
Ta có : VZ = .VC  Pgnx =
Đặt , ta có :

Pgnx 

PZ . n2
i n2

Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , khi đó i = 1, 2 , 3, .
d. Biểu diễn các thông số
- Biểu diễn thể tích buồng cháy: Chọn Vcbd = 10 [mm]


[dm3/mm]



0.037
 0.0037
10
[dm3/mm]

- Biểu diễn thể tích công tác:
[mm]



0.621

 167.385
0.0037
[mm]

- Biểu diễn áp suất cực đại:
pzbd = 160 - 220 [mm] Chọn pzbd = 200 [mm]


SVTH:

[MN/(m2.mm) =>

p 

10.2
 0.051
200
[MN/(m2.mm)]

5


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Về giá trị biểu diễn ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá
trị biểu diễn Vh, nghĩa là giá trị biểu diễn cửa AB = Vhbd
 =0.559 [mm/mm]
+ Giá trị biểu diễn của oo’: [mm]
Bảng 1.1:

Bảng giá trị Đồ thị công động cơ diesel

Đường nén

Vx

i

in

1

0,03
7
0,07
4
0,11
2
0,14
9
0,18
6
0,22
3
0,26
0
0,29
8
0,33
5
0,37
2

0,40
9
0,44
6
0,48
4
0,52
1

SVTH:

Đường giãn nở

in

2

1/ i

n1

Pn  PC / i

n1

1 / in

Pgn  Pz *  n / i n

2

2

1

1,000

1

4,646

1,000

1,000

16,932

2

2,549

0,392

1,821

2,378

0,420

7,119

3

4,407

0,227

1,055

3,948

0,253

4,289

4

6,498

0,154

0,715

5,657

0,177

2,993

5

8,782

0,114

0,530

7,477

0,134

2,265

0,089

0,413

9,391

0,106

1,803

0,072

0,335

0,088

1,487

0,06

0,279

0,074

1,258

0,051

0,237

0,064

1,086

0,045

0,209

0,056

0,952

0,039

0,181

0,050

0,845

0,035

0,163

0,045

0,758

0,031

0,144

0,041

0,686

0,028

0,130

0,037

0,625

6
7
8

9
10
11
12
13
14

11,23
3
13,83
2
16,56
4
19,41
9
22,38
7
25,46
1
28,63
5
31,90
2
35,25
9

11,38
6
13,45
4

15,58
8
17,78
3
20,03
3
22,33
5
24,68
5
27,08
1

6

2


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
0,55
8
0,59
5
0,63

15
16
17

38,70

1
42,22
4
45,82

2
0,65

17,

5
48,39

8

7

1

0,026

0,121

0,024

0,112

0,022

0,102

0,021

0,098

29,52
0
32,00
0
34,51
9
36,30
5

0,034

0,574

0,031

0,529

0,029

0,491

0,028

0,466

1.2.2.Cách vẽ đồ thị
-Xác định các điểm đặc biệt:

Hình 1.1: Các điểm đặc biệt cần xác định trên đồ thị công động cơ diesel
+ Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở.
+ Vẽ vòng tròn của độ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:
- Điểm a (Va ; pa):
Va = Vc+ Vh = 0,0372 + 0,621=0,6582 [dm3]  Vabd =176,94 [mm]
pa = 0,144 [MN/m2]  pabd = 0,144/0,051 = 2,82[mm]
abd (176,94; 2,82)
- Điểm b (Vb; pb):

SVTH:

7


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Vb = Va = 0,6582 [dm3]  Vbbd = 176,94 [mm]
pb = 0,466 [MN/m2]  pbbd = 0,466/0,051 = 9,13 [mm]
bbd (176,94;9,13)
 Điểm phun sớm : c’ xác định từ Brick ứng với s;
 Điểm c(Vc;Pc) = c(0,0372;6,968)
 Điểm bắt đầu quá trình nạp : r(Vc;Pr) => r(0,0372;0,157)
 Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1
 Điểm đóng muộn của xupáp thải :

r’’ xác định từ Brick

ứng với α4

 Điểm đóng muộn của xupáp nạp :

a’ xác định từ Brick ứng

với α2
 Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α3
 Điểm y (Vc, Pz) => y(0,0372; 10,2)
 Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (Vc, Pz) => z(0,0558; 10,2)
 Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’(/2Vc, Pz) => z’’(20,16; 10,2)
 Điểm c’’ : cc” = 1/3cy = 1/3(py-pc) = 1/3( 10,2 –6,968) = 1,08
 Điểm b’’ : bb’’=1/2ba
Bảng 1.2:Các điểm đặc biệt
Giá trị thật

Giá trị vẽ

Điểm

V (dm3)

p (MN/m2)

V (mm)

p (mm)

a (Va, pa)

0,658

0,144

177

2,82

c (Vc, pc)

0,037

6,968

10

136,63

z (Vz, pz)

0,056

10,200

15

200,00

b (Vb, pb)

0,658

0,466

177

9,145

SVTH:

8


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
r (Vr, pr)

0,037

0,157

10

3,074

y(Vc, pz)

0,037

10,200

10

200,00

c’’

10

157,75

b’’

177

5,98

8

200,00

z''(ρ/2vc;pz)

0,028

10,200

Bảng 1.3:Các giá trị biểu diễn trên đường nén và đường giãn nở
Giá trị vẽ

Vx

Pnen

Pgianno

P0

9,9

136,6

332,0

1,96

19,9

53,5

139,6

1,96

30,1

31,0

84,1

1,96

40,1

21,0

58,7

1,96

50

15,6

44,4

1,96

59,9

12,2

35,4

1,96

69,9

9,8

29,2

1,96

80,1

8,2

24,7

1,96

90,1

7,0

21,3

1,96

100

6,2

18,7

1,96

109,9

5,3

16,6

1,96

119,9

4,8

14,9

1,96

130,1

4,2

13,5

1,96

140,1

3,8

12,3

1,96

150

3,5

11,3

1,96

159,9

3,3

10,4

1,96

169,9

3,0

9,6

1,96

SVTH:

9


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
176,9

2,9

9,1

1,96

+ Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp , tiến
hành hiệu chỉnh bo tròn ở hai điểm z’’ và b’’.

SVTH:

10


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
1.3.ĐỒ THỊ BRICK
1.3.1.Phương pháp

Hình 1.2: Phương pháp vẽ đồ thì Brick
+ Vẽ vòng tròn tâm O , bán kính R .Do đó AD = 2R = S =93,5 [mm]
Điểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi
=1800 (vị trí điểm chết dưới).
-Chọn tỷ lệ xích đồ thị Brick:
+ Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía ĐCD như Hình 1.2 , với :
46, 75.0, 25

2
OO’ = =
5,84 [mm]

Giá trị biểu diễn :

+ Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB ,
hạ M’C thẳng góc với AD . Theo Brich đoạn AC = x . Điều đó được
chứng minh như sau:
+ Ta có : AC=AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’.cos +
+ Coi : MO’  R + cos
 AC =
1.3.2.Đồ thị chuyển vị
- Muốn xác định chuyển vị của piston ứng với góc quay trục khuỷu là α
=10o, 20o, 30o, ... ta làm như sau: từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm

SVTH:

11


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
má khuỷu OB. Hạ MC vuông góc với AD. Điểm A ứng với góc quay =00(vị
trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi =1800 (vị trí điểm chết dưới).Theo
Brick đoạn AC = x.
- Vẽ hệ trục vuông góc OS, trục O biểu diễn giá trị góc còn trục OS
biễu diễn khoảng dịch chuyển của Piston. Tùy theo các góc  ta vẽ được tương
ứng khoảng dịch chuyển của piston. Từ các điểm trên vòng chia Brich ta kẻ các
đường thẳng song song với trục O. Và từ các điểm chia (có góc tương ứng)
trên trục O ta vẽ các đường song song với OS. Các đường này sẽ cắt nhau tại
các điểm. Nối các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x
của piston
Bảng 1.4: Bảng giá trị đồ thị chuyển vị S = f(α)
α(độ)

λ

cosα

cos2α

x=R[(1-cosα)+λ/4(1-cos2α)] [mm]

xbd [mm]

0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

0,25

0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25
0,25

1
0,985
0,94
0,866
0,766
0,643
0,5
0,342
0,174
0
-0,174

-0,342
-0,5
-0,643
-0,766
-0,866
-0,94
-0,985
-1

1
0,94
0,766
0,5
0,174
-0,174
-0,5
-0,766
-0,94
-1
-0,94
-0,766
-0,5
-0,174
0,174
0,5
0,766
0,94
1

0,000

0,877
3,489
7,725
13,353
20,120
27,758
35,922
44,284
52,594
60,553
67,899
74,508
80,241
84,974
88,696
91,379
92,974
93,500

0
1,6
6,2
13,8
23,8
35,9
49,6
64,1
79,1
93,9
108,1

121,2
133
143,3
151,7
158,4
163,2
166
167

SVTH:

12


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

Hình 1.3: Đồ thị chuyển vị S = f(α)
1.4.XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC V(α)
1.4.1.Phương pháp
- Chọn tỷ lệ xích:
v= .s= 0,56.387,27= 216,87 [mm/(s.mm)]
- Vẽ nữa vòng tròn tâm O có bán kính R1:
R1= R. = 46,75.387,27 =18104,873 [mm/s]
- Giá trị biểu diễn của R1 là :
R1bd 

R1 18104,8873

 83, 48
v

216,87
[mm]

- Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R2:
R2 

.R. 0, 25.46, 75.387, 27

 2263
2
2
[mm/s]

- Giá trị biểu diễn của R2 là:
R2bd 

R2
2263

 10, 435
v 216,87
[mm]

- Chia đều nửa vòng tròn bán kính R1, và vòng tròn bán kính R2 ra 18 phần
bằng nhau. Như vậy, ứng với góc  ở nửa vòng tròn bán kính R 1 thì ở vòng

SVTH:

13

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
tròn bán kính R2 sẽ là 2, 18 điểm trên nửa vòng tròn bán kính R 1 mỗi điểm


cách nhau 10 và trên vòng tròn bán kính R2 mỗi điểm cách nhau là 20 .

- Trên nửa vòng tròn R 1 ta đánh số thứ tự từ 0, 1, 2, ..., 18 theo chiều ngược
kim đồng hồ, còn trên vòng tròn bán kính R 2 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 nửa vòng tròn bán kính R 1, ta dóng các đường thẳng
vuông góc với đường kính AB, và từ các điểm chia trên vòng tròn bán kính R 2
ta kẻ các đường thẳng 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, ..., 18.
Nối các điểm này lại bằng một đường cong và cùng với nửa vòng tròn bán kính
R1 biểu diễn trị số vận tốc v bằng các đoạn 0, 1a, 2b, 3c , ..., 0 ứng với các góc
0, 1,2, 3...18. Phần giới hạn của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là
giới hạn vận tốc của piston.
- Vẽ hệ toạ độ vuông góc OvS trùng với hệ toạ độ OS , trục thẳng đứng
Ov trùng với trục O. Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, ta kẻ các đường
thẳng song song với trục Ov cắt trục Os tại các điểm 0, 1, 2, 3, .., 18. Từ các
điểm này, ta đặt các đoạn thẳng 00, 1a, 2b, 3c, ..., 1818 song song với trục Ov
và có khoảng cách bằng khoảng cách các đoạn 0, 1a, 2b, 3c , ..., 0. Nối các điểm
0, a ,b c, ..., 18 lại với nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc của piston
v=f(S)
1.4.2.Đồ thị vận tốc V(α)

SVTH:

14

Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
Hình 1.4: Giải vận tốc bằng đồ thị

Hình 1.5: Đồ thị vận tốc V = f(α)

- 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).
1.5.ĐỒ THỊ GIA TỐC
1.5.1.Phương pháp
Để giải gia tốc j của piston, người ta thường dùng phương pháp
đồ thị Tôlê vì phương pháp này đơn giản và có độ chính xác cao.Cách
tiến hành cụ thể như sau:
Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R . Từ A dựng đoạn thẳng AC = J max =
R2(1+). Từ B dựng đoạn thẳng BD = Jmin = -R2(1-) , nối CD cắt
AB tại E.

SVTH:

15


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

Lấy EF = -3R2 . Nối CF và DF . Phân đoạn CF và DF thành
những đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 ,  và 1’ , 2’ , 3’ ,
4’ , (hình 1.6).
Nối 11’ , 22’ , 33’ , 44’ ,  Đường bao của các đoạn thẳng này
biểu thị quan hệ của hàm số : j = f(x).
1.5.2.Đồ thị gia tốc j = f(x)
2
J max  Rω�.(1
λ)  46, 75 �
10-3 �
387, 27 2 �
(1  0,25)  8764,34 [m/s2]

J min  Rω� 2(1
� λ)  46, 75 �
10-3 �
387, 27 2 �
(1  0,25)  - 5258,6 [m/s2]
μJ 
- Chọn tỷ lệ xích:

J max
8764,34

 87,6434
jmax bd
100
[m/(s2.mm)]

=> Jminbd = -52,586 [mm]

- Vẽ hệ trục J - s.
- Lấy đoạn thẳng AB trên trục Os, với:

AB 

S 93,5

 166,964
μ s 0,56
[mm]

(1.29)

- Tại A, dựng đoạn thẳng AC thẳng góc với AB về phía trên, với:

AC 

J max 8764,34

 100
μ j 87,6434

[mm]

(1.30)

- Tại B, dựng đoạn thẳng BD thẳng góc với AB về phía dưới, với:

BD 

J min -5258,6

 -60
μ j 87,6434

[mm]

(1.31)

- Nối C với D cắt AB tại E, dựng EF thẳng góc với AB về phía dưới một

-3 �
�
R�
2
EF 
μj

đoạn:

-3 �
0,25 �
46,75.10-3 .387, 27 2

 -60
87,6434
[mm]
[mm]

- 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,

SVTH:

16


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
'

'

'

4, F; trên đoạn FD: F, 1’, 2’, 3’,4’,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(x).

Hình 1.6: Đồ thị gia tốc J = f(x)
1.6.VẼ ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH
1.6.1.Phương pháp
- 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 dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
m’ = mpt +m1 [kg]
Trong đó:
+ mpt: Khối lượng nhóm piston. Theo đề ta có mpt = 0,9 [kg]
+ m1: Khối lượng thanh truyền qui dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
Được chọn tùy theo loại động cơ ôtô máy kéo hay tàu thủy, tĩnh tại. Vì
động cơ đang thiết kế có các thông số phù hợp với động cơ ôtô máy kéo
nên ta chọn m1 trong khoảng.

m1 = (0,275  0,35).mtt
Trong đó:
+ mtt: Khối lượng nhóm thanh truyền. Theo đề ta có mtt = 1,2 [kg].
- Ta chọn:
m1 = 0,3.1,2 = 0,36[kg]
m2 = 0,7mtt = 0,252 [kg]
- Vậy khối lượng các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến là:
m’ = m1 + mpt = 0,36 + 0,9= 1,26 [kg]

SVTH:

17


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
- Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì -Pj phải có
cùng thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta
vẽ -Pj= f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh Piston.
m

m'
m'
1, 26


 189,54
2
π�
0, 092 2
Fpis πD

4
4
[kg/m2]

1.6.2.Đồ thị lực quán tính
Lực quán tính các chi tiết tham gia chuyển động tịnh tiến: [MN/m2]
Từ công thức ta xác định được:

PJmax  m �
J max [MN/m2]  189,54 �
106 �
8464,34  1, 6
10
- PJmin  189,54 �

6

[MN/m2]

�
( 5258, 6)  0,9967 [MN/m2]

Đồ thị PJ này vẽ chung với đồ thị công P-V.
Cách vẽ tiến hành tương tự như cách vẽ đồ thị J - S, với:
Chọn tỷ lệ xích trùng với tỷ lệ xích đồ thị công

μ P  μ p  0,051
J

[MN/(m2.mm)]

- Trục hoành trùng với trục Po của đồ thị công.

AC 

PJmax
1,6

 31,37
μP
0,051
j

BD 

 PJmin 0,9967

 19,543
μP
0,051
j

EF 

[mm]

-3m �
R�
ω 2
μp

j

[mm]

[mm]

3.189,54.106.46,75.103.0,25.387,27 2

 19,543
0,051
[mm]

SVTH:

18


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

o'

o
P [MN/m2 ]

1

s

23
5,8

y

,35

c''

z''z

c

2,9

p =f(V)
c'

1,5

-Pj =f (x)
b'
r

P0
0

r'

r''
1Vc 2Vc

Vc

6Vc

8Vc

10Vc

Hình 1.7: Đồ thị lực quán tính

SVTH:

19

12Vc

a'
1Vc

b
b''
a
16Vc

V[dm3]


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong
1.7.ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT, PJ, P1 – α
1.7.1.Vẽ Pkt – α

- Vẽ hệ trục toạ độ vuông góc OP, trục hoành O nằm ngang với trục po.
- Trên trục O ta chia 10o một, ứng với tỷ lệ xích  = 2 [o/mm].
- Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai triển
như sau:
+ Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với
OP và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nạp,
nén, cháy - giãn nở và thải. Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song
song với trục hoành sang hệ trục toạ độ OP.
+Từ các điểm chia trên trục O, kẻ các đường song song với trục OP, 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 Pkt -  với tỷ lệ xích :
p = 0,051 [MN/(m2.mm)]
 = 2 [0/mm]
1.7.2.Vẽ Pj – α
- Cách vẽ đồ thị khai triển này giống như cách vẽ đồ thị khai triển Pkt - α. Tuy
nhiên, trên đồ thị p - V thì giá trị của lực quán tính là – PJ nên khi chuyển sang
đồ thị P-α ta phải đổi dấu.
1.7.3.Vẽ P1 – α
- Cộng các giá trị pkt với pj 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 = Pkt + PJ [MN/m2]

SVTH:

20


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

GVHD:TS.Phùng Xuân Thọ

1.7.4.Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α

P
Bảng 1.5.Giá trị đồ thị khai triển Pkt , j , P1 - α
Giá trị đo (mm)

Giá trị vẽ (mm)

Giá trị thật (MN/m2)

α

Pkt

Pj

P1 = Pkt + Pj

P1

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

1
1
1

2
2
1
1,5
1
1
1
1,5
1
1
1
1
0,7
0,8
0,8
0,9
1,5
1,9
1,4
1,7
1,5
1,5
1,5
2,5
3,5
5
7
10,5
13,5
24

34

-32,6
-32
-30
-26
-21
-15
-10
-3,5
2
7,5
12,5
16
17,5
18
18,3
18,8
19
19,2
19,6
19,2
19
18,8
18,3
18
17,5
16
12,5
7,5

2
-3,5
-10
-15
-21
-26

-31,6
-31
-29
-24
-19
-14
-8,5
-2,5
3
8,5
14
17
18,5
19
19,3
19,5
19,8
20
20,5
20,7
20,9
20,2
20

19,5
19
17,5
15
11
7
3,5
0,5
-1,5
3
8

-1,6116
-1,581
-1,479
-1,224
-0,969
-0,714
-0,4335
-0,1275
0,153
0,4335
0,714
0,867
0,9435
0,969
0,9843
0,9945
1,0098
1,02

1,0455
1,0557
1,0659
1,0302
1,02
0,9945
0,969
0,8925
0,765
0,561
0,357
0,1785
0,0255
-0,0765
0,153
0,408

SVTH: Lê Hải Dương – Lớp: 13C4A

21


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

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

Giá trị đo (mm)
46
-30
95
-32
140,6
-32,6
195
-32
193
-30
111
-26
68,5
-21
46
-15
33,5
-10
25,5
-3,5
20,3
2
15
7,5
12

12,5
10,5
16
10,5
17,5
9,5
18
8,2
18,3
7,2
18,8
6,5
19
5,3
19,2
4,4
19,6
3,3
19,2
2,5
19
2,2
18,8
2,2
18,3
2
18
1,5
17,5
1

16
1
12,5
1,5
7,5
1,5
2
1
-3,5
1,5
-10
0,5
-15
1,5
-21
0,5
-26
0
-30
1
-32
0,6
-32,6

GVHD:TS.Phùng Xuân Thọ

Giá trị vẽ (mm)
16
63
108

163
163
85
47,5
31
23,5
22
22,3
22,5
24,5
26,5
28
27,5
26,5
26
25,5
24,5
24
22,5
21,5
21
20,5
20
19
17
13,5
9
3,5
-2,5
-8,5

-14,5
-19,5
-25,5
-30
-31
-32

SVTH: Lê Hải Dương – Lớp: 13C4A

22

Giá trị thật (MN/m2)
0,816
3,213
5,508
8,313
8,313
4,335
2,4225
1,581
1,1985
1,122
1,1373
1,1475
1,2495
1,3515
1,428
1,4025
1,3515
1,326

1,3005
1,2495
1,224
1,1475
1,0965
1,071
1,0455
1,02
0,969
0,867
0,6885
0,459
0,1785
-0,1275
-0,4335
-0,7395
-0,9945
-1,3005
-1,53
-1,581
-1,632


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

GVHD:TS.Phùng Xuân Thọ

Hình 1.8: Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α
1.8. XÂY DỰNG ĐỒ THỊ T, Z, N – α
1.8.1.Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khủy thanh truyền

Pkh
N

Hình 1.9.Sơ đồ
P1

trục thanh



- Lực tiếp
khuỷu:

Ptt

lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu

Ptt

truyển
tuyến tác dụng lên chốt

l 
Pk

[MN/m2]

 Z

- Lực pháp

T

khuỷu:

O

N

Ptt

2

[MN/m ]
P1

- Lực ngang

tuyến tác dụng lên chốt

Ptt

tác dụng lên phương thẳng

góc với đường tâm xylanh:
N = P1.tgβ [MN/m2]
- P1 được xác định trên đồ thị khai triển tương ứng với các giá trị của .
- Ta có giá trị của góc :
sinβ = .sinα  = arcsin(sin)

SVTH: Lê Hải Dương – Lớp: 13C4A

23


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

GVHD:TS.Phùng Xuân Thọ

- Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z. Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N, T, Z
theo  trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z - ).
- Với tỷ lệ xích :
T = Z = N = p = 0,051 [MN/(m2.mm)]
 = 2 [0/mm]
1.8.2.Xây dựng đồ thị T, Z, N – α
Bảng 1.6. Số liệu đồ thị T, N, Z-α
Giá trị thật

Giá trị vẽ

α

β

sin(α+β)/cosβ

cos(α+β)/cosβ

T

N

Z

Tbd

N bd

Z bd

0

0,00

0,000

1,000

0,000

0,000

-1,612

0,00

0,00

-31,60

10

2,49

0,216

0,977

-0,342

-0,069

-1,545

-6,71

-1,35

-30,30

20

4,91

0,423

0,910

-0,625

-0,127

-1,346

-12,26

-2,49

-26,40

30

7,18

0,609

0,803

-0,746

-0,154

-0,983

-14,62

-3,02

-19,27

40

9,25

0,768

0,661

-0,744

-0,158

-0,641

-14,58

-3,09

-12,57

50

11,04

0,891

0,493

-0,637

-0,139

-0,352

-12,48

-2,73

-6,91

60

12,50

0,977

0,308

-0,423

-0,096

-0,133

-8,30

-1,89

-2,62

70

13,59

1,022

0,115

-0,130

-0,031

-0,015

-2,56

-0,60

-0,29

80

14,25

1,029

-0,077

0,157

0,039

-0,012

3,09

0,76

-0,23

90

14,48

1,000

-0,258

0,434

0,112

-0,112

8,50

2,19

-2,19

100

14,25

0,941

-0,424

0,672

0,181

-0,303

13,17

3,56

-5,93

110

13,59

0,857

-0,569

0,743

0,210

-0,493

14,57

4,11

-9,68

120

12,50

0,755

-0,692

0,712

0,209

-0,653

13,97

4,10

-12,80

130

11,04

0,641

-0,792

0,621

0,189

-0,768

12,17

3,71

-15,05

140

9,25

0,518

-0,871

0,510

0,160

-0,857

10,00

3,14

-16,80

150

7,18

0,391

-0,929

0,389

0,125

-0,924

7,62

2,46

-18,12

160

4,91

0,261

-0,969

0,264

0,087

-0,979

5,18

1,70

-19,19

170

2,49

0,131

-0,992

0,133

0,044

-1,012

2,62

0,87

-19,85

180

0,00

0,000

-1,000

0,000

0,000

-1,046

0,00

0,00

-20,50

190

-2,49

-0,131

-0,992

-0,138

-0,046

-1,048

-2,71

-0,90

-20,54

200

-4,91

-0,261

-0,969

-0,279

-0,091

-1,033

-5,46

-1,79

-20,25

210

-7,18

-0,391

-0,929

-0,403

-0,130

-0,957

-7,90

-2,54

-18,77

220

-9,25

-0,518

-0,871

-0,528

-0,166

-0,888

-10,36

-3,26

-17,41

230

-11,04

-0,641

-0,792

-0,637

-0,194

-0,788

-12,49

-3,80

-15,45

240

-12,50

-0,755

-0,692

-0,732

-0,215

-0,671

-14,35

-4,21

-13,15

250

-13,59

-0,857

-0,569

-0,765

-0,216

-0,508

-15,00

-4,23

-9,96

260

-14,25

-0,941

-0,424

-0,720

-0,194

-0,324

-14,11

-3,81

-6,36

270

-14,48

-1,000

-0,258

-0,561

-0,145

-0,145

-11,00

-2,84

-2,84

SVTH: Lê Hải Dương – Lớp: 13C4A

24


Đồ án thiết kế động cơ đốt trong

GVHD:TS.Phùng Xuân Thọ

280

-14,25

-1,029

-0,077

-0,367

-0,091

-0,027

-7,20

-1,78

-0,54

290

-13,59

-1,022

0,115

-0,182

-0,043

0,021

-3,58

-0,85

0,40

300

-12,50

-0,977

0,308

-0,025

-0,006

0,008

-0,49

-0,11

0,15

310

-11,04

-0,891

0,493

0,068

0,015

-0,038

1,34

0,29

-0,74

320

-9,25

-0,768

0,661

-0,117

-0,025

0,101

-2,30

-0,49

1,98

330

-7,18

-0,609

0,803

-0,249

-0,051

0,328

-4,87

-1,01

6,42

340

-4,91

-0,423

0,910

-0,345

-0,070

0,743

-6,76

-1,37

14,57

350

-2,49

-0,216

0,977

-0,695

-0,140

3,140

-13,64

-2,74

61,57

360

0,00

0,000

1,000

0,000

0,000

5,508

0,00

0,00

108,00

370

2,49

0,216

0,977

1,799

0,361

8,124

35,28

7,08

159,29

380

4,91

0,423

0,910

3,514

0,713

7,568

68,89

13,99

148,39

390

7,18

0,609

0,803

2,640

0,546

3,481

51,77

10,71

68,26

400

9,25

0,768

0,661

1,859

0,394

1,602

36,46

7,73

31,42

410

11,04

0,891

0,493

1,409

0,308

0,780

27,64

6,05

15,29

420

12,50

0,977

0,308

1,171

0,266

0,369

22,96

5,21

7,24

430

13,59

1,022

0,115

1,147

0,271

0,129

22,49

5,32

2,53

440

14,25

1,029

-0,077

1,170

0,289

-0,087

22,94

5,66

-1,71

450

14,48

1,000

-0,258

1,148

0,296

-0,296

22,50

5,81

-5,81

460

14,25

0,941

-0,424

1,175

0,317

-0,530

23,05

6,22

-10,38

470

13,59

0,857

-0,569

1,158

0,327

-0,769

22,71

6,40

-15,08

480

12,50

0,755

-0,692

1,078

0,317

-0,988

21,14

6,21

-19,38

490

11,04

0,641

-0,792

0,898

0,274

-1,111

17,62

5,37

-21,79

500

9,25

0,518

-0,871

0,700

0,220

-1,177

13,73

4,31

-23,07

510

7,18

0,391

-0,929

0,518

0,167

-1,232

10,16

3,28

-24,15

520

4,91

0,261

-0,969

0,340

0,112

-1,260

6,67

2,19

-24,71

530

2,49

0,131

-0,992

0,164

0,054

-1,240

3,21

1,06

-24,31

540

0,00

0,000

-1,000

0,000

0,000

-1,224

0,00

0,00

-24,00

550

-2,49

-0,131

-0,992

-0,150

-0,050

-1,139

-2,94

-0,98

-22,33

560

-4,91

-0,261

-0,969

-0,287

-0,094

-1,063

-5,62

-1,85

-20,83

570

-7,18

-0,391

-0,929

-0,419

-0,135

-0,995

-8,21

-2,65

-19,51

580

-9,25

-0,518

-0,871

-0,542

-0,170

-0,910

-10,62

-3,34

-17,85

590

-11,04

-0,641

-0,792

-0,653

-0,199

-0,808

-12,81

-3,90

-15,85

600

-12,50

-0,755

-0,692

-0,732

-0,215

-0,671

-14,35

-4,21

-13,15

610

-13,59

-0,857

-0,569

-0,743

-0,210

-0,493

-14,57

-4,11

-9,68

620

-14,25

-0,941

-0,424

-0,648

-0,175

-0,292

-12,70

-3,43

-5,72

630

-14,48

-1,000

-0,258

-0,459

-0,119

-0,119

-9,00

-2,32

-2,32

640

-14,25

-1,029

-0,077

-0,184

-0,045

-0,014

-3,60

-0,89

-0,27

650

-13,59

-1,022

0,115

0,130

0,031

-0,015

2,56

0,60

-0,29

660

-12,50

-0,977

0,308

0,423

0,096

-0,133

8,30

1,89

-2,62

670

-11,04

-0,891

0,493

0,659

0,144

-0,365

12,93

2,83

-7,15

680

-9,25

-0,768

0,661

0,763

0,162

-0,658

14,97

3,17

-12,90

SVTH: Lê Hải Dương – Lớp: 13C4A

25