Đồ án môn học cấu tạo ô tô nhóm trục khuỷu thanh truyền

Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Lời nói đầu

T

---------ừ những năm 80 của thế kỷ XIX những chiếc ô tô đầu tiên của
thế giới đẫ ra đời, cho tới nay nó đà trở thành một nghành

công nghiệp phát triển hàng đầu trên thế giới. ở Việt Nam hiện nay
nó đà đợc Đảng và nhà nớc xem là một nghành công nghiệp mũi
nhọn thúc đẩy công cuộc xây dựng và phát triển đất nớc. Cho tới
nay thì trên ô tô đà có rất nhiều những cải tiến về tất cả các hệ
thống, cho nên công việc sửa chữa bảo dỡng cũng ngày một phúc
tạp hơn. Chính vì vậy mà môn học cấu tạo ôtô đà trở thành một
môn đặc biệt quan trọng nhất là đối với những sinh viên thuộc
ngành cơ khí động lực.
Cùng với sự phát triển của thế giới thì ngành cơ khí của nớc ta
cũng đà và đang dần hoà nhập với thế giới. Trong ngành cơ khí nói
riêng thì việc phát triển nhất là động cơ ô tô. Ô tô là mét lo¹i xe cã
cÊu t¹o rÊt phøc t¹p víi rÊt nhiỊu c¸c hƯ thèng c¸c bé phËn kh¸c
nhau. Trơc khủu - thanh truyền là một trong những cơ cấu quan
trọng của ô tô nó không thể thiếu đợc ở bất cứ một động cơ nào
không có trục khuỷu thanh truyền thì động cơ sẽ không hoạt động
đợc nó có nhiệm vụ biến chuyển động tịnh tiến của piston thành
chuyển động quay của trục khuỷu và truyền công suất ra ngoài.
Thiết kế môn học là một đề tài thiết thực nó không ngững
giúp cho ta nắm đợc về cấu tạo, nguyên lý hoạt động mà còn giúp
ta củng cố vững chắc về chuyên môn, mở rộng tầm hiểu biết mà

còn giúp ta có thêm niềm tin, lòng yêu nghề về ngành học mà ta đÃ
lựa chọn. Là một sinh viên đang học tập tại Trờng ĐHSPKT Nam Định
em đà đợc giao đề tài nghiên cứu về Kết cấu trục khuỷu- thanh
truyền của động cơ ô tô. Sau một thời gian nỗ lực cố gắng của
bản thân cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo trần Văn Anh
và các thầy giáo trong bộ môn cùng các bạn đồng nghiệp đến nay
em đà hoàn thành đề tài đợc giao, xong do trình độ hiểu biết còn
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chÝ
36

1

Líp: Cs «t«


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

hạn chế cho nên trong quá trình thực hiện đề tài không tránh khỏi
những sai sót vì vậy em rất mong nhận đợc sự đóng góp ý kiến
của các thầy cô giáo và các bạn đồng nghiệp để đề tài của em đợc
hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Nam Định, ngày tháng
năm 2010.
Sinh viên
Vũ Văn Chí

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí

36

2

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

đề cơng
đồ án môn học cấu tạo ô tô
----- ----A. Giới thiệu chung về đề tài
I. Dạng đề tài :Dạng lý thuyết đơn thuần
II. Nhiệm vụ của đề tài:
Nghiên cøu kÕt cÊu nhãm trơc khủu thanh trun cđa ®éng cơ
ZIL 130
B. nội dung cơ bản
Phần 1 : giới thiệu chung động cơ ô tô
1.1.

Giới thiệu chung về động cơ đốt trong
1.1.1. Sơ lợc về lịch sử phát triển của động cơ đốt trong
1.1.2. Phân loại động cơ đốt trong

1.2. Động cơ chữ V
1.2.1. Động cơ V4
1.2.2. Động cơ V6
1.2.3. §éng c¬ V2

1.2.4. §éng c¬ V10
1.2.5. §éng c¬ V12
Ch¬ng 2: động học và động lực học của cơ cấu trục khuỷu
thanh truyền
2.1. động học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
2.1.1. Quy luật động học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
giao tâm
1. Chuyển vị của pistôn
2. Vận tốc của piston
3. Gia tốc của pistôn
2.1.2. Quy luật động học của thanh truyền
2.2. động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

3

Lớp: Cs «t«


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

2.2.1. Khối lợng của các chi tiết chuyển động
1. Khèi lỵng cđa nhãm piston
2. Khèi lỵng cđa thanh trun
3. Khối lợng của trục khuỷu
2.2.2. Lực và mô men tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh
truyền

1. Lực quán tính
2. Lực khí thế
3. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền giao
tâm
2.2.3. Hệ lực và mô men tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu thanh
truyền của động cơ chủ V 8 xylanh, 4 kỳ của của ô tô ZIL130
1. Góc công tác
2. Lực và mô men tác dụng lên khuỷu trục thanh truyền của
ô tô ZIL130
Chơng 3: nhiệm vụ điều kiện làm việc cấu tạo và hoạt ®éng
cđa khủu trơc thanh trun
3.1. NhiƯm vơ, ®iỊu kiƯn lµm việc, cấu tạo và hoạt động của trục
khuỷu
3.1.1. Nhiệm vụ của trục khuỷu
3.1.2.Điều kiện làm việc của trục khuỷu
3.1.3. Cấu tạo và hoạt động của trục khuỷu
3.2. Nhiệm vụ ,điều kiện làm việc ,cấu tạo và hoạt động của thanh
truyền
3.2.1. Nhiệm vụ của thanh truyền
3.2.2. Điều kiện làm việc của thanh truyền
3.2.3. Cấu tạo và hoạt động của thanh truyền
Chơng 4: biện pháp nâng cao tuổi thọ của khuỷu trục thanh
truyền trong sử dụng và sửa chữa bảo dỡng sửa chữa
4.1. Biện pháp nâng cao tuổi thọ của trục khuỷu trong sử dụng và
bảo dỡng sửa chữa
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

4

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

4.1.1. Nâng cao tuổi thọ của trục khuỷu trong sư dơng
4.1.2. N©ng cao ti thä cđa trơc khủu trong bảo dỡng sửa
chữa
4.2. Biện pháp nâng cao tuổi thọ của thanh truyền trong sử dụng
và sửa chữa bảo dỡng sửa chữa
4.2.1. Nâng cao tuổi thọ của thanh truyền trong sử dụng
4.2.2. Nâng cao tuổi thọ của thanh truyền trong bảo dỡng sửa
chữa
C. Kết luận

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

5

Lớp: Cs «t«


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Chơng 1

giới thiệu chung về động cơ ôtô
1.1. giới thiệu chung về động cơ đốt trong
1.1.1. Sơ lợc về lịch sử phát triển của động cơ đốt trong
- 1860: Động cơ đốt trong đầu tiên ra đời do ông Lenoir là một
ngời hầu bàn và là một nhà kỹ thuật nghiệp d ở Paris chế tạo. Động
cơ chạy khí ®èt cã hiƯu st 2-3%
- 1867: T¹i mét cc triĨn lÃm thế giới ở Paris, Otto và Langen đÃ
trng bày một kiểu động cơ nhiệt với hiệu suất 9%.
- 1876: Otto đẫ chế tạo chiếc động cơ khí gas bốn kì đầu
tiên, hiệu suất khoảng 15%. Gần nh đồng thời lúc bấy giờ, một ngời
Anh là Clerk cũng đà chế tạo ra động cơ 2 kỳ chạy bằng khí gas.
- 1883: Daimler- Maybach đà phát triển động cơ chạy bằng
xăng 4 kì, đốt cháy bằng tia lửa điện có tốc ®é nhanh.
-1886: Daimler- Maybach cho xuÊt xëng chiÕc déng c¬ xăng
đầu tiên có công suất Ne= 0,25 mà lực và tốc độ vòng quay n=
600v/phút.
-1897: Man đẫ sản xuất chiếc động cơ Diesel đầu tiên có khả
năng làm việc đợc với hiệu suất 26%.
-1911: Động cơ mới có máy khởi động thay cho quay tay.
-1954: Động cơ pittong do hÃng NSU – Wankel chÕ t¹o nỉi bËt
vỊ tÝnh gän nhĐ.
- 1979: Hệ thống điều khiển điện tử (ECU) đà đợc áp dụng trên
ô tô cho các động cơ phun xăng và dùng bộ chế hoà khí điện tử.
- 1991: Khoảng 20% các chức năng của ô tô đà đợc điều khiển
điện tử và đến năm 1995 đà có bớc nhảy vọt là 80%.
Hiện nay, mức độ tự động hoá của ô tô đà tăng lên rất nhiều.
Ngời ta còn nghiên cứu và chế tạo các loại động cơ ô tô sử dụng
nhiên liệu sạch nh xe chạy điện, sử dụng oxy và hidrro làm nhiên

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chÝ

36

6

Líp: Cs «t«


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

liệu để chống ô nhiễm môi trờng. Tiêu biểu là loại động cơ Hybirdcó rất nhiều u điểm và đang đợc phát triển rộng rÃi.
1.1.2. Phân loại động cơ đốt trong

1. Phân loại chung:
Động cơ xăng

Động cơ piston

Động cơ diesel
Động cơ khí

Động cơ Vanken
Động cơ đốt trong
Động cơ phản lực
Tua bin khí
2. Phân loại động cơ đốt trong theo kiểu pittong
a. Theo số kỳ vận hành:
- Động cơ 4 kỳ
- Động cơ 2 kỳ

b. Theo số xy lanh
- Động cơ 1 xy lanh
- Động cơ nhiều xy lanh
c. Theo số hàng xy lanh
- Động cơ 1 xy lanh thẳng hàng
- Động cơ 2 hàng xy lanh
+ Động cơ chữ V có góc 60, 90, 135
+ Động cơ chữ V đặc biệt có góc 180
+ Động cơ chữ V có góc đặc biệt 90
- Động cơ 3 hàng xy lanh
+ Thờng bố trí theo hình W
+ Góc giữa các hàng: 40,60,80
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

7

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

- Động cơ4 hàng xy lanh
+ Bố trí theo kiểu chữ X
+ Kiểu 2 chữ V đối đầu
+ kiểu chữ H
d. Phân loại theo vị trí tơng đối của xy lanh với trục khuỷu
- Động cơ đứng

- Động cơ nằm
- Động cơ hình sao..
Trên đây là một trong số kiểu loại động cơ đốt trong. Tuy
nhiên hiện nay động cơ ô tô sử dụng nhiều nhất là loại động cơ 2
hàng xy lanh hình V
1.2. Động cơ chữ V
Động cơ chữ V là loại động cơ đốt trong mà piston đơc xếp
theo hình chữ V khi nhìn từ trục khuỷu. Cấu hình chữ V giúp
giảm chiều dài và trọng lợng của động cơ so với động cơ 1 hàng xy
lanh có cùng công suất.
Động cơ chữ V ra đời vào năm 1888, là sản phẩm của Gottlieb
Daimler và Willhelm Maybach. Động cơ có góc V (góc giữa 2 hàng xy
lanh) b»ng 170C , dung tÝch xy lanh 1050cc, t¹o công suất 4 mà lực
tại 900 vòng/phút.
1.2.1. Động cơ V4
Động cơ V4 là loại động cơ chữ V
có 4 xy lanh, có chiều dài pittong
khoảng 120mm, với trục cam đơn đợc
lắp trên đầu xy lanh, dung tích xy
lanh 1633cc hoặc 1966cc. Loại động
cơ này đợc Ford giới thiệu từ năm
1962. Hiện nay có rất nhiều hÃng đÃ
sử dụng loại động cơ này.
1.2.2. Động cơ V6
Động cơ V6 là loại động cơ đốt trong với
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

Hình1.1 Động cơ V4
8

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

6 xy lanh xếp theo hình chữ V. Đây là loại động
cơ đợc sử dụng thứ 2 trong tất cả các
mẫu xe hiện đại, sau động cơ 4
xylanh thẳng hàng.Nó rất phù hợp với
các mẫu xe dẫn động cầu trớc hiện
nay, và ngày càng trở nên phổ biến
hơn khi xe hơi có xu hớng có trọng lợng lớn hơn.
1.2.3. Động cơ V8
Động cơ V8 là động cơ có 8 xy
lanh, rất phổ biến trong các mẫu xe hơI công suất lớn. Động cơ V8
thờng có dung tích xy lanh từ 4 đến 8,5 lít.
Hinh1.2 Động cơ V6

Động cơ V8 lần đầu do Rolls Royce phát

triển., nhng sản xuất hàng loạt lại là hÃng Cadillac. Hiện nay động
cơ V8 đà đợc cải tiến với nhiều u điểm: hệ thống làm mát bằng nớc
đợc điều khiển nhiệt tĩnh hay động cơ, ly hợp và hộp số hợp lại
thành một khối riêng.
1.2.4. Động cơ V10
Không đợc a chuộng nên ít sử dụng rộng rÃi.
1.2.5. Động cơ V12

Đợc sử dụng nhiều trong các dòng xe thể thao với u điểm công
suất lớn.

Hình1.4 Động cơ V10

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

9

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Hình1.3 Động cơ V8

Hình1.5 Động cơ V12

1.3. Động cơ ZIL-130
1.3.1. Thông số kỹ thuật của động cơ
Ô tô ZIL 130 có động cơ 8 xylanh xếp thành hình chữ V,4 kỳ
có các buratơ (bộ chế hoà khí) có xu páp ở trên , làm mát bằng nớc
+ Số lợng xylanh : có 8 cái đặt vuông góc nhau 90 0
+ Đờng kính trong và hành trình của piston 100 x 95mm
+ Tỉng dung tÝch c¸c xilanh 6 bÝt
+ Tû số nén 6,5
+ Công suất lớn nhất, với số vòng quay trục khuỷu

3600

vòng/phút là 178 sức ngựa.
+ Công suất lớn nhất với số vòng quay trục khuỷu là 3100
vòng/phút là 142 sức ngựa.
+ Công suất (với bộ hạn chế tốc độ trục khuỷu) ở tốc độ trục
khuỷu là 3200 vòng/phút là 150 sức ngựa.
+ Mô men xoắn lớn nhất với số vòng quay trục khuỷu 2200-2400
vòng/phút là 42kgm.
+ Mô men xoắn lớn nhất với số vòng quay trục khuỷu 1800-2000
vòng/phút là 39- 41kgm.
+ Mức tiêu thụ nhiên liệu riêng, tối thiĨu cđa søc ngùa, giê 240.
+ Thø tù lµm viƯc cđa c¸c xylanh 1-5-4-2-6-3-7-8.
+ Sè thø tù cđa c¸c xylanh tính từ quạt.
*Hàng bên phải 1-2-3-4.
*Hàng bên trái 5-6-7-8.
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

10

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

+ Trọng lợng động cơ khô ,với hộp số phanh tay ,máy nén, bơm

trợ lái thuỷ lực và quạt 640kg.
1.3.2. Sự lắp đặt của động cơ
Động cơ đợc bắt chặt trên khung xe nhờ 3 giá đỡ(điểm tựa).
Theo thời hạn quy định trong mục bảo dỡng kỹ thuật cần kiểm tra
và siết chặt lại êcu bulông trớc và sau bắt chặt động cơ, mô men
siết chặt êcu bulông của giá đỡ sau là 20-25 kgm.
Mômen siết chặt êcu 2 và 4 của giá đỡ trớc và bulông của giá
đỡ sau là 8- 10 kgm.
Giữa tai treo của giá đỡ và xà ngang trớc có tấm đệm cao su
tròn, giá đỡ sau của động cơ có tấm đệm hình vát. Sau quÃng đờng 50000 km khi bảo dỡng thờng kỳ cần tháo tấm đệm điều
chỉnh.

Chơng 2
động học và động lực học của cơ cấu
trục khuỷu - thanh truyền
2.1. Động học của cơ cấu khuỷu trục- thanh truyền
2.1.1. Quy luật động học của cơ cấu khuỷu trục- thanh
truyền giao tâm
Tìm quy luật chuyển động tịnh tiến của pistôn là nhiệm vụ
chủ yếu khi nghiên cứu động học của cơ cấu khuỷu trục- thanh
truyền. Để tiện việc nghiên cứu ta giả thiết trong quá trình làm
việc trục khuỷu quay với một tốc độ góc w không đổi
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chÝ
36

11

Líp: Cs «t«

Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

1. Chuyển vị của piston(x)
Chuyển vị x tính từ CT của piston tuỳ thuộc vào vị trí góc
quay của trơc khủu tõ h×nh vÏ ta cã :
x= AO-(OD + DB)
= (l + R) – (R.cos  + l.cos
)
-

l: lµ chiều dài thanh truyền

- R: là bán kính quay của trục khuỷu



R
l

gọi là thông số kết cấu

x R ((1 

l
l
)  (cos   . cos  ))



Ta cã thể viết:
Đây là công thức tính chính xác
của chuyển

Hình2.1: Sơ đồ cơ cấu
khuỷu trục thanh truyền
giao tâm

vị piston
Để tính toán gần đúng trị số của x có thể dùng công thøc vËt lý:



sin 
sin 

tõ tam gi¸c OCB ta cã :

cos 1 sin 2
Và do:
Nên:

1  .sin  
36











1 .1 1
1 1  1 1  2.6 sin 6   ...
4
4
2 Líp: Cs «t«
1 : 1 .sin   2 2 12 sin  2 2
2
2!
3!

1
2 kế
Sinh2viên2 thiết

Vũ văn2chí


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

2

2

1 2

th.s
trần văn anh
2 GVHD:
2

cos   1   sin  (1 sin )

Khai triển vế phải của đẳng thức trên theo nhị thức Niuton ta có
Bỏ các số hạng luỹ thừa bậc 4 trở nên rồi thay trị số gần đúng

1 1 2 . sin 2  1 .4 sin 4   1 .6 sin 6  ...
2
8
16



x  R 1  cos   1 cos 2
4





Vào phơng trình (1) sau khi rút gọn ta có công thứ gần đúng sau
(2)

đây:

2 .Vận tốc của pittong

Hình2.2:Phơng pháp đồ thị Brick
Lấy đạo hàm của công thức (2) đối với thời gian ta có tốc độ của

v

dx dx.d
dx



dt
d .dt d



d
dt

pittong
Trong đó:
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

13

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

là tốc độ góc của trục khuỷu
Do đó




v R. . sin   . sin 2 
2



(3)

Tèc ®é trung bình
của

động

cơ

đợc

vtb

s.n
(m / s )
30

tính theo công thức:
Tong đó s:là hành trình của piston
N:là tốc độ vòng quay của động cơ (vòng/phut)
-

Động cơ tốc độ thấp : vtb=3,5 6,5 m/s

-

Động cơ tốc độ trung bình : vtb=6,5- 9 m/s

-

Động cơ tốc độ cao: vtb >9 m/s

3.Gia tốc của piston:
Lấy đạo hàm công thức(3) đối với thời gian ta có c«ng thøc tÝnh gia

j

dv dv.d
dv


.
dt
d .dt
d

j R. 2  cos    cos 2 

tèc cña piston

j  R 2 C
C = (cos +  cos2)

Trong ®ã

ChiỊu cđa gia tốc quy định nh sau: chiều hớng tâm O là chiều dơng ngợc lại là chiều âm

dj
R 2 sin 2 sin 2 0
d
Gia tốc đạt cực đại khi đạo hàm:
Tức là:
TH1: khi

=0 và

= 1800

sin  1  4 cos   0

Sinh viªn thiết kế: Vũ văn chí
36

sin 2 sin 2  sin   4 sin14 cos 

Líp: Cs «t«

Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

TH2: khi

j 0 R 2 1 
j 180 0 1 R  2 1   
 arccos 

 4 

 sin  0   0 , 180 0
1 


j '  R  1 

 1 
8arccos
1 4  cos 0 


 


 4

2

Gia tốc đạt cực trị
Trị số của j chỉ tốn tại khi >= 1/4
Trị số của j chỉ tồn tại khi 1/4 trị số chênh lệch tuyệt đối

1 

j '  R 2     
8 


j '  j 1800  R 2 1  jmin
giữa

j

và

j

=1800 là:

1
4 1

j ' j 1800  R 2      R 2 1 R 2
8
8

=1/4

trị

chênh

lệch

này

bằng 0 lúc

này:

Quan

hệ

của hàm j



<1/4 và

Khi
số

=f() khi
>-1/4

Biểu

thị

bằng

hình vẽ:
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

15

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Hình 2.3: Quan hệ của hàm j =f( ) khi <1/4 và >1/4
Giải bằng phơng pháp tole (hoạ đồ)
Lấy AB =5 =2R từ A dựng AC =Jmax =R2(1+)
Tõ B dùng BD = -R2(1- )
Nèi CD víi AB cắt nhau tại E
Lấy EF=-3R2
Nối CF và FD
Phân thành 1,2,3,4 và 1,2,3,4 nh hình vẽ
nối 11;22;33;44; đờng bao các đoạn này biểu thị nối quan hệ
hàm số j =f(x)

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

16

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Hình2.4: Đồ thị tole

Quy luật động học của thanh trun
Thanh trun trong c¬ cÊu khủu trơc thanh trun chun động
rất phức tạp trong mặt phẳng vuông góc với đờng tâm trục khuỷu,
đầu nhỏ thanh truyền chuyển động tịnh tiến theo phơng đờng
tâm xylanh, trong khi đó đầu to thanh truyền chuyển động quay
tròn quanh đờng tâm trục khuỷu với tốc độ coi nh không đổi .
Vì vậy chuyển động của thanh truyền đối với dờng tâm
xylanh biến thiên theo quan hệ sau đây:
= arcsin(sinx)

(1)

Góc lệch này cực đại khi x = 900và x=2700 lúc đó
max = arcsin
Lấy đạo hàm (1) có:

tt

d
d dx
d

.
.
dt
dx dt
dx

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

17

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

X: là tốc độ góc trục khuỷu
Do sin = sin nên lấy đạo hàm 2 vế đẳng thức ta cã :
cos .d =  cosx dx



d

 .

dx

  tt  . .

cos x
cos 

cos x
cos 

thay vµo (2)

 tt

.
. cos x
1 2 sin 2

hoặc
Lấy đạo hàm 2 vế công thức với thời gian t ta có công thức tính gia
tốc thanh truyền
Khi x=900 và x=2700 ta cã:

d tt d tt dx
d


.  . tt
dt
dx dt
dx
 tt  .   sin x.sin    .. cos 2 x.tg .sin 2 

 tt 





...  . 2 1  2

 tt max 

Sinh viªn thiÕt kế: Vũ văn chí
36





sin x

1 sin
2

2

3

2

2
1  2

18

Líp: Cs «t«


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

2.2.

GVHD: th.s trần văn anh

động lực học của cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

2.2.1. Khối lợng của các chi tiết chuyển động
Khối lợng của các chi tiết này của cơ cấu kt-tt đợc chia làm 2 loại :
-

Khối lợng chuyển động tịnh tiến.

-

Khối lợng chuyển động quay.

1. Khối lợng của nhóm piston
- Khối lỵng cđa nhãm piston bao gåm:
khèi lỵng cđa piston , xéc măng, chồi piston, cán guốc trợt
mnp = mp +mx +mc + mcg +mg +… (kg)
- Khèi lỵng nhãm piston là Khối lợng chuyển động tịnh tiến
2. Khối lợng của thanh truyền
Do thanh truyền chuyển động song phẳng :
đầu nhỏ chuyển động tịnh tiến , đầu to chuyển động quay nên
khi xét Khối lợng của thanh truyền thờng phải quay về hai tâm
:tâm đầu nhỏ và tâm đầu to.
Nói chung khi thay thÕ thanh trun thùc b»ng c¸c khèi lợng tơng đơng bao giờ ta cũng đảm bảo điều kiện bảo toàn của động năng
các phơng án quy dẫn khối lợng của thanh truyền đợc thể hiện trên
hình vẽ

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

19

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Phân khối lợng
Phân
thanh
khối

truyền
lợng thanh truyền
thành 3 điểmthành 2 điểm

Hinh 2.5: Các phơng án quy dẫn khối lợng thanh truyền

- Phơng án (a) thay thế Khối lợng thanh truyền bằn hệ tơng đơng
một khối lợng tập chung ở trọng tâm G. Khi thay thế theo phơng án
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

20

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

này Khối lợng mH vẫn chuyển động song fẳng .Vì vậy qua tính
toán ta thấy rằng nếu thay thế thanh truyền sẽ chịu tác động của
một khối thanh truyền chuyên động tịnh tiến .

m1 mtt .

l l1
l

đặt tại tâm đầu nhỏ và một khối lợng chuẻn động quay:

m 2 mtt .

l1
l

đặt tại tâm đầu to .
Ngoài ra cơ cấu còn chịu một mô men:

M c mtt . tt .l l l1
mô men Mc đợc gọi là mô men thanh truyền
- Phơng án (b) thay thế thanh truyền bằng hệ tơng đơng 2 khối lợng tập chung ở tâm đầu nhỏ và tâm đầu to. Phơng án này tu ý
nghĩa vật lý rất rõ ràng nhng không thoả mÃn đợc điều kiện động
năng không đổi cụ thể : phơng án chỉ thoả mÃn 2 điều kiện:
mA+ mB = mtt
mA.l1 – mB (l-l1) = 0
tõ ®ã rót ra:

d l1
l
l
m B mtt . 1
l
m A mtt .

mômen quán tính của hệ thay thế
khối lợng phân bố càng xa trọng tâm thì I o càng lớn hơn IG mônem
quán tính của thanh truyền thực.

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chÝ

36

21

Líp: Cs «t«


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

l l1 .l m . l1  l  l  2

I 0  m H .
 12  tt 
1
l 
l2 


 I 0 mtt  l  l1 l1  I G
- Phơng án (c) :Phân bố thanh truyền thành 2 khối lợng: một đặt ở
tâm đầu nhỏ và một đặt ở tâm giao động con lắc k (coi thanh
truyền giao động nh một con lắc) phân bố khối lợng theo phơng án
này hoàn toàn bảo đảm điều kiện năng động không ®ỉi .
NghÜa lµ:
mA + mK = mtt
mA .l1 – mK.lo = 0
mA..l12 + mK. l02= IG
Tuy nhiên phơng án này mK vẫn chuyển động song phẳng nên

lại phải làm thêm bớc quy dẫn mK về 2 tâm đầu nhỏ và tâm đầu to
nh phơng án (a)
- Phơng án (d) :phân bố thanh truyền thành 2 Khối lợng và một
mômen thanh truyền. Phơng án này khắc phục đợc nhợc điểm của
phơng án(b) .mômen thanh truyền của hệ thay thế có trị sè :

M tt  I G . tt ...
- Ph¬ng án (e) :phân bố thanh truyền thành 2 Khối lợng ®Ĩ tho¶

m A  m B  mG mtt
m A .l1  m B  l  l1  0
m A .l12  m B  l  l1  I G
2

mÃn điều kiện động
năng và thế năng không đổi. Nghĩa là:
Tuy nhiên cách phân bố này vẫn để m G chuyển động song
phẳng nên cũng ch đạt yêu cầu.
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

22

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Tóm lại: Để thuận tiện cho việc nghiên cứu thiết kế ngày nay ngời
ta vẫn thờng quy dần khối lợng thanh truyền theo phơng án (b) một
khối lợng tập chung ở đầu nhỏ (m 1) và một khối lợng tập chung ở
đầu to (m2)
Ngày nay thanh truyền các loại động cơ ô tô thờng có :
m1 = (0,275 0.350) mtt
m2 = (0,650 – 0,725) mtt
Thanh trun cđa ®éng cơ tĩnh tại tầu thuỷ thờng có :
m1 = (0,35 0.40) mtt
m2 = (0,650 0,60) mtt
Để tìm trọng t©m cđa thanh trun phơc vơ cho viƯc tÝnh m 1 và
m2 ngời ta có thể cân hoặc xác định theo đồ thị véc tơ toạ độ
trọng tâm .
Phơng án cân đợc tiến hành nh sau
Giá đặt thanh truyền trên bàn cân theo phơng nằm ngang nh
hình:
- Để xác định
phơng G1
tập

chung

về

đầu nhỏ
do biết G! khối lợng tập chung
ở tâm đầu to G2
sÏ b»ng:
G2 = Gtt – G1
Trong ®ã : Gtt là phơng thanh truyền

Trọng tâm của thanh truyền
cách

Hình2.7: Tìm trọng tâm thanh
truyền
theo phơng pháp cân

tâm đầu nhỏ một khoảng l1 một khoảng

l.G2
l2 l l1
Sinh viên G
thiết kế: Vũ văn chí
tt
l1

36

23

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Xác định theo công thức sau:
Nếu có bản vẽ của thanh truyền chia thanh truyền thành 4
phần (hình vẽ). Xác định khối lợng của trọng tâm từng phần. Biẻu

diẽn các khối lợng này bằng các véc tơ tơng ứng 1,2,3,4 đặt nối tiếp
nhau trên đờng thẳng AB vuông góc với đờng tâm thanh truyền ta
có:
Từ một điểm O bất kỳ ngoài đờng AB ta kẻ các điểm nối O với

mtt 1 2 3 4
đầu nút các véc tơ thành phần. Sau đó từ điểm C trên phơng lực
truyền của véc tơ 1, kẻ đờng thẳng CD song song với 1-2 của đa
giác véc tơ ,DE song song víi 2-3, CF song song víi 3-4, tõ C và F kẻ
CG song song với OA và FG song song với OB ,giao điểm G là trọng
tâm của mH. xác định đợc điểm G ta sẽ có l 1, l2 để tính khối lợng
tịnh tiến m1 và khối lợng chuyển động quay m2 của thanh truyền.

Hình 6: Tìm trọng tâm thanh truyền theo đa giác vecto

3. Khối lợng của trục khuỷu
Để xác định khối lợng của trục khuỷu ta chia trục khuỷu thành
các phần nh hình vẽ.

Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

24

Lớp: Cs ôtô


Đồ án môn học - Cấu tạo ôtô

GVHD: th.s trần văn anh

Hình 2.8: Xác định khối lợng của trục khuỷu

Trong đó :
Phần khối lợng chuyển động quay theo bán kính R là mOK (phần
gạch dọc trên hình vẽ) phần khối lợng chuỷên động theo bán kính f
là mm (phần có gạch chéo). Nếu đem mm quy dẫn về tâm chốt

mmr mm .
khối lợng mmr thì:



(7)

R

khuỷu
bằng

Do đó khối lợng chuyển động quay cđa trơc khủu lµ :
mK = mcK+ mm

(8)

Nh thÕ :khối lợng chuyển động của cơ cấu khuỷu trục thanh
truyền là :
M = mnp + m1

(9)

Và khối lợng chuyển động quay của cơ cấu khuỷu trục-

thanh

truyền là:
Sinh viên thiết kế: Vũ văn chí
36

25

Lớp: Cs ôtô