TÍNH TOÁN ĐỘNG học, ĐỘNG lực học cơ cấu KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN

TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

LỜI NÓI ĐẦU
Động cơ đốt trong là loại máy ra đời từ rất sớm, có thể nói nó đã
giúp con người tiến lên một bậc trong lịch sử phát triển của mình bởi từ
khi xuất hiện nó đã từng bước giải phóng lao động chân tay cho con
người với năng suất làm việc rất cao. Cho đến ngày nay nó vẫn là loại
máy tạo nhiều giá trị nhất về mặt kinh tế và trong tương lai nó sẽ tiếp
tục được chúng ta cải tạo và phát triển.
Là một sinh viên thuộc khoa Cơ khí ĐH GTVT em được giao
thực hiện TKMH môn Động Cơ Đốt Trong với nội dung tính bền & vẽ
trục khuỷu. Do trình độ có hạn nên trong quá trình thực hiện không thể
chánh khỏi những sai sót bởi vậy em mong được sự quan tâm và giúp đỡ
của thầy cô Bộ môn: Động Cơ Đốt Trong để em hoàn thiện tốt hơn
trong những môn học sau. Nhân đây em cũng xin chân thành cảm ơn
thầy Vũ Xuân Thiệp cùng Bộ môn đã giúp đỡ để em hoàn thành bài
TKMH này.
Sinh viên
Tạ Ngọc Tuyên

1
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN


MỤC LỤC
THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
ĐỀ TÀI
TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU KHUỶU
TRỤC THANH TRUYỀN
Các thông số cơ bản:
Kiểu động cơ 3DN88

Đường kính xi lanh (mm) D 88
Hành trình Piston(mm) S 100
Số xi lanh i 3
Công suất N
e
30 Mã lực
Tỷ số nén ε
18
Số vòng quay n 2600 vòng/phút
Suất tiêu hao nhiên liệu g
e
(g/ml.h) 185
Xupap nạp mở sớm ϕ
l
14
0
Xupap nạp đóng muộn ϕ
2
52
0
Xupap thải mở sớm ϕ
3
58
0
Xupap thải đóng muộn ϕ
4
16
0
Góc phun sơm ϕ
s

17
0
Áp suất cuối hành trình nạp p
a
0,086MPa
Áp suất khí sót p
r
0,12MPa
Áp suất cuối hành trình nén p
c
4,355MPa
Áp suất cực đại p
z
6,445MPa
Áp suất cuối hành trình giãn nở p
b
0,285MPa
Khối lượng nhóm piston M
pt
0,58 kg
Khối lượng nhóm thanh truyền M
tt
1,2 kg
2
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰC HỌC
KHUỶU TRỤC THANH TRUYỀN
Động học và động lực học là môn học dùng phương pháp quan điểm
cơ học để nghiên cứu quy luật chuyến động, chịu lực của các chi tiết

máy trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền, trạng thái dao động, nhất là
dao động xoắn của hệ trục.
Các động cơ hiện đại có số vòng quay rất cao, do đó gây nên lực
quán tính lớn, có khi vượt xa trị số lực khí thể. Lực quán tính tác dụng
lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền gây nên ứng suất khá lớn, đôi khi
làm hư hỏng các chi tiết máy. Ngoài ra lực quán tính còn có tác dụng
kích thích khiến cho các chi tiết trong cơ cấu khuỷu trục thanh truyền
phát sinh dao động.
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 chi tiết ở mỗi vị trí của trục khuỷu để phục vụ cho việc tính
toán sức bền, nghiên cứu trạng thái mài mòn của chi tiết máy và cân
bằng động cơ.
I/ TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU KHUỶU TRỤC THANH
TRUYỀN:
Nghiên cứu quy luật chuyển động của Piston là nhiệm vụ chủ yếu của
động học. Để tiện nghiên cứu, ta giả thiết trong quá trình làm việc trục
khuỷu quay với tốc độ không đổi. Đối với các động cơ cao tốc ngày nay
do tốc độ vòng quay cao nên khi trạng thái công tác của động cơ đã ổn
định thì sự thay đổi tốc độ góc do sự không đồng đều vủa mômen động
cơ sinh ra không lớn lắm. Vì vậy giả thiết trên gần đúng với thực tế.
1- Các thông số cơ bản:
Từ các số liệu cho ta có:
Bán kính quay của trục khuỷu: R =
2
S
= = 50 mm = 0,05m
Chiều dài thanh truyền : L =
λ
R

= = 200 mm = 0,2 m
trong đó λ là tham số kết cấu( ta chọn λ= 0.25 ).
Vận tốc góc trục khuỷu: ω =
30
.n
π
=
30
2600.
π
= 272,13(rad/s)
2- Chuyển vị của pitông:
S = R[(1-cosα) +
4
λ
(1-cos2α)] (mm)
Trong đó: S - là độ chuyển vị của pittông.
R- là bán kính quay của trục khuỷu;
- là tham số kết cấu
w- là góc quay của trục khuỷu
-Ta có: S
t
= S
1
+ S
2
;
S
1
= R(1-cos ) độ dịch chuyển cấp 1 ;

3
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

S
2
= R.
4
λ
.(1-cos2 ) độ dịch chuyển cấp 2.
BẢNG TÍNH ĐỘ ĐỊCH CHUYỂN CỦA PISTON
Bảng 01:
Đồ thị chuyển vị piston :
α 1-cosα s
1
(mm) 1-cos2α s
2
(mm) s
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
10 0.015 0.760 0.060 0.151 0.910
20 0.060 3.015 0.234 0.585 3.600
30 0.134 6.699 0.500 1.250 7.949
40 0.234 11.698 0.826 2.066 13.764
50 0.357 17.861 1.174 2.934 20.795
60 0.500 25.000 1.500 3.750 28.750
70 0.658 32.899 1.766 4.415 37.314
80 0.826 41.318 1.940 4.849 46.167
90 1.000 50.000 2.000 5.000 55.000
100 1.174 58.682 1.940 4.849 63.532
110 1.342 67.101 1.766 4.415 71.516
120 1.500 75.000 1.500 3.750 78.750

130 1.643 82.139 1.174 2.934 85.074
140 1.766 88.302 0.826 2.066 90.368
150 1.866 93.301 0.500 1.250 94.551
160 1.940 96.985 0.234 0.585 97.570
170 1.985 99.240 0.060 0.151 99.391
180 2.000 100.000 0.000 0.000 100.000
190 1.985 99.240 0.060 0.151 99.391
200 1.940 96.985 0.234 0.585 97.570
210 1.866 93.301 0.500 1.250 94.551
220 1.766 88.302 0.826 2.066 90.368
230 1.643 82.139 1.174 2.934 85.074
240 1.500 75.000 1.500 3.750 78.750
250 1.342 67.101 1.766 4.415 71.516
260 1.174 58.682 1.940 4.849 63.532
270 1.000 50.000 2.000 5.000 55.000
280 0.826 41.318 1.940 4.849 46.167
290 0.658 32.899 1.766 4.415 37.314
300 0.500 25.000 1.500 3.750 28.750
310 0.357 17.861 1.174 2.934 20.795
320 0.234 11.698 0.826 2.066 13.764
330 0.134 6.699 0.500 1.250 7.949
340 0.060 3.015 0.234 0.585 3.600
350 0.015 0.760 0.060 0.151 0.910
360 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
4
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

3/ Vận tốc pitông
Để tính vận tốc chuyển động của piston ta đạo hàm chuyển vị S theo
thời gian ta được vận tốc pitông V

V = Rω(sinα +
2
λ
sin2α) (m/s)
Trong đó:
V - vận tốc piston (m/s);
R- là bán kính quay của trục khuỷu;
 - là tham số kết cấu;
 - là góc quay của trục khuỷu;
ω- tốc độ góc trục khuỷu.
Ta có:
V= V
1
+V
2
V
1
= Rω.sin -Vận tốc cấp 1;
V
2
= Rω.
2
λ
.sin2 - Vận tốc cấp 2.
5
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

Ta vẽ đồ thị V- biểu diễn vận tốc của Piston phụ thuộc vào góc quay
trục khuỷu. Trục tung biểu thị vận tốc của piston, trục hoàng biểu thị
góc quay  của trục khuỷu. Ta có đồ thị như hình dưới .

α sinα v1 sin2α v2 v
0 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
10 0.174 2.363 0.342 0.582 2.944
20 0.342 4.654 0.643 1.093 5.747
30 0.500 6.803 0.866 1.473 8.276
40 0.643 8.746 0.985 1.675 10.421
50 0.766 10.423 0.985 1.675 12.098
60 0.866 11.784 0.866 1.473 13.257
70 0.940 12.786 0.643 1.093 13.879
80 0.985 13.400 0.342 0.582 13.981
90 1.000 13.607 0.000 0.000 13.607
100 0.985 13.400 -0.342 -0.582 12.818
110 0.940 12.786 -0.643 -1.093 11.693
120 0.866 11.784 -0.866 -1.473 10.311
130 0.766 10.423 -0.985 -1.675 8.748
140 0.643 8.746 -0.985 -1.675 7.071
150 0.500 6.803 -0.866 -1.473 5.330
160 0.342 4.654 -0.643 -1.093 3.560
170 0.174 2.363 -0.342 -0.582 1.781
180 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
190 -0.174 -2.363 0.342 0.582 -1.781
200 -0.342 -4.654 0.643 1.093 -3.560
210 -0.500 -6.803 0.866 1.473 -5.330
220 -0.643 -8.746 0.985 1.675 -7.071
230 -0.766 -10.423 0.985 1.675 -8.748
240 -0.866 -11.784 0.866 1.473 -10.311
250 -0.940 -12.786 0.643 1.093 -11.693
260 -0.985 -13.400 0.342 0.582 -12.818
270 -1.000 -13.607 0.000 0.000 -13.607
280 -0.985 -13.400 -0.342 -0.582 -13.981

290 -0.940 -12.786 -0.643 -1.093 -13.879
300 -0.866 -11.784 -0.866 -1.473 -13.257
310 -0.766 -10.423 -0.985 -1.675 -12.098
320 -0.643 -8.746 -0.985 -1.675 -10.421
330 -0.500 -6.803 -0.866 -1.473 -8.276
340 -0.342 -4.654 -0.643 -1.093 -5.747
350 -0.174 -2.363 -0.342 -0.582 -2.944
360 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000
6
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

LẬP BẢNG TÍNH VẬN TỐC PISTON
Bảng 02 :
4/ Gia tốc pitông
Để tìm gia tốc của piston ta đạo hàm vận tốc V của piston ta được gia
tốc piston J
J = Rω
2
(cosα + λcos2α) (m/s
2
)
Trong đó
J - gia tốc của piston;
R - là bán kính quay của trục khuỷu;
 - là tham số kết cấu;
 - là góc quay của trục khuỷu;
w-tốc độ góc trục khuỷu.
Ta có:
J= J
1

+ J
2

J
1
:Gia tốc cấp một. J
1
= Rω
2
cosα
J
2
:Gia tốc cấp hai. J
2
= Rω
2
λcos2α
Ta vẽ đồ thị J- biểu thị sự phụ thuộc gia tốc của piston vào góc quay 
của trục khuỷu. Trục tung biểu diễn độ lớn của J, trục hoành biểu thị góc
quay trục khuỷu 
7
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

LẬP BẢNG TÍNH GIA TỐC PISTON
Bảng 03
α cosα J
1
cos2α J
2
J

0 1.000 3702.737 1.000 925.684 4628.421
10 0.985 3646.484 0.940 869.859 4516.343
20 0.940 3479.434 0.766 709.115 4188.550
30 0.866 3206.664 0.500 462.842 3669.506
40 0.766 2836.461 0.174 160.743 2997.204
50 0.643 2380.073 -0.174 -160.743 2219.330
60 0.500 1851.368 -0.500 -462.842 1388.526
70 0.342 1266.411 -0.766 -709.115 557.295
80 0.174 642.974 -0.940 -869.859 -226.885
90 0.000 0.000 -1.000 -925.684 -925.684
100 -0.174 -642.974 -0.940 -869.859 -1512.832
110 -0.342 -1266.411 -0.766 -709.115 -1975.526
120 -0.500 -1851.368 -0.500 -462.842 -2314.211
130 -0.643 -2380.073 -0.174 -160.743 -2540.817
140 -0.766 -2836.461 0.174 160.743 -2675.718
150 -0.866 -3206.664 0.500 462.842 -2743.822
160 -0.940 -3479.434 0.766 709.115 -2770.319
170 -0.985 -3646.484 0.940 869.859 -2776.625
180 -1.000 -3702.737 1.000 925.684 -2777.053
190 -0.985 -3646.484 0.940 869.859 -2776.625
200 -0.940 -3479.434 0.766 709.115 -2770.319
210 -0.866 -3206.664 0.500 462.842 -2743.822
220 -0.766 -2836.461 0.174 160.743 -2675.718
230 -0.643 -2380.073 -0.174 -160.743 -2540.817
240 -0.500 -1851.368 -0.500 -462.842 -2314.211
250 -0.342 -1266.411 -0.766 -709.115 -1975.526
260 -0.174 -642.974 -0.940 -869.859 -1512.832
270 0.000 0.000 -1.000 -925.684 -925.684
280 0.174 642.974 -0.940 -869.859 -226.885
290 0.342 1266.411 -0.766 -709.115 557.295

300 0.500 1851.368 -0.500 -462.842 1388.526
310 0.643 2380.073 -0.174 -160.743 2219.330
320 0.766 2836.461 0.174 160.743 2997.204
330 0.866 3206.664 0.500 462.842 3669.506
340 0.940 3479.434 0.766 709.115 4188.550
350 0.985 3646.484 0.940 869.859 4516.343
360 1.000 3702.737 1.000 925.684 4628.421
8
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

II/ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
1/ Khái quát
Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền
(CCTKTT) nói riêng và động cơ nói chung chịu tác dụng của các lực
như lực khí thể, lực quán tính, trọng lực và lực ma sát. Trừ trọng lực ra,
các lực các lực khác đều có trị số thay đổi theo các vị trí của Piston
trong các chu trình công tác của động cơ. Khi tính toán động lực học, ta
chỉ xét các lực có giá trị lớn là lực khí thể và lực quán tính.
Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do
hợp lực của hai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do
chính chúng sinh ra để làm cơ sở cho việc tính toán cân bằng động cơ,
tính toán sức bền của các chi tiết, nghiên cứu trạng thái mài mòn và tính
toán dao động xoắn của hệ trục khuỷu.
Việc khảo sát động lực học được dựa trên phương pháp và quan điểm
của cơ học lý thuyết. Các lực và mô men trong tính toán động lực học
được biểu diễn dưới dạng hàm số của góc quay trục khuỷu α và quy
ước là pittông ở điểm chết trên thì α = 0
0
. Ngoài ra, các lực này thường
được tính với một đơn vị diện tích đỉnh pittông. Về sau khi cần tính giá

trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất với diện tích tiết diên
ngang của đỉnh pittông.
2/Dựng các đồ thị véctơ phụ tải
Đồ thị véctơ phụ tải là đồ thị biểu diễn sự tác dụng của các lực
lên bề mặt làm việc ở các vị trí khác nhau trên trục khuỷu. Các bề mặt
làm việc quan trọng của động cơ gồm bề mặt chốt khuỷu, cổ trục, bạc,
lót đầu to thanh truyền và bạc lót ổ trục.
9
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

Đồ thị vectơ phụ tải dùng để:
-Xác định phụ tải nhằm xem xét quy luật mài mòn bề mặt làm
việc.
-Xác định khu vực chịu lực bé nhất và trung bình nhằm đánh
giá nhằm chọn vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn.
-Xác định đơn vị phụ tải lớn nhất và trung bình nhằm đánh giá
mức độ va đập.
Để dựng đồ thị ấy, trước tiên ta phải xác định các lực tác dụng:
lực tiếp tuyến T, lực pháp tuyến Z và lực li tâm P
k
0
do khối lượng m
2
gây ra.
Sau khi có đồ thị lực khí thể P = (P - P
0
)
2
4
D

π
theo góc quay α sẽ
xác định được sự biến thiên của lực quán tính chuyển động tịnh tiến:
P
j
= - m
j
.R.
2
.

(cosα + cos2α).
Cộng hai đồ thị đó lại sẽ được sự biến thiên của lực P

theo α.
Tiếp theo sẽ xác định được sự biến thiên của lực tiếp tuyến:
T =
β
βα
cos
)sin(. +
∑
P
và lực pháp tuyến Z =
β
βα
cos
)cos(. +
∑
P

Lực quán tính của khối lượng thanh truyền quy dẫn về tâm đầu to thanh
truyền, tác dụng lên bề mặt cổ khuỷu: P
R2
= m
2
.R.
2
.
Đồ thị vectơ phụ tải tác dụng trên bề mặt chốt khuỷu được vẽ với
giả thiết rằng trục khuỷu đứng yên còn xi lanh quay với vận tốc trục
khuỷu nhưng theo chiều ngược lại. Hợp lực Q của các lực tác dụng lên
bề mặt chốt khuỷu:
= ++
Từ đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu ta có thể
triển khai thành đồ thị Q
ck
- α sau đó tính giá trị trung bình Q
tb
trên cơ sở
đó có thể xác định được hệ số va đập của bề mặt tương tác.

3/ Lực khí thể
Xây dựng đồ thị công P-V
Dựa vào các thông số nhiệt :
+ Hành trình pitông : S = 100 mm
+ Tỉ số nén : ε = 18
+ áp suất :
p
a
= 0,086 (MPa)

P
c
= 4,355 (MPa)
10
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

P
z
= 6,445 (MPa)
P
b
= 0,285 (MPa)
P
r
= 0,12 (MPa)
Thể tích làm việc của xi lanh V
h
V
h
=
4

2
SD
π
= = 6,08.10
-4
( m
3
)=609 cm

3
Vì tỉ số nén ε =18 nên thể tích buồng cháy của xilanh V
c
:
V
c
=

=

=3,58.10
-5
(m
3
) = 35,8cm
3
Dung tích toàn bộ xi lanh:
V
a
=V
c
. ε =3,58.10
-5
.18=

64,44.10
-5
(m
3
) =644,4 cm

3
Dựng đường nén đa biến a-c
P
c
= P
a
.
n
1
⇒
n
1
= =1,358
Để vẽ đồ thị đường nén đa biến ta biến đổi như sau:
Px.
n1 n1
x c
= P .VV
c
=>
c c
n1
n1
x
c
P P
=
V
i
( )

V
P
x
=
( với
1 18i
= →
)
Ta có bảng như phần dưới
Dựng đường giãn nở đa biến z-b
P
b
= P
z
.()
n
2

, chọn  = 1.5
⇒
chỉ số dãn đa biến: n
2
= = 1,255
=> Vz=
2
2
.
n
b
n

b
z
P
V
P
= 53,699
3
cm
.
Tương tự như đồ thị quá trình nén ta cũng có:
2
2
P P
V
( )
V
P
z z
x
n
n
x
z
i
= =
( với
1 12i = →
)
11
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

i
1
n
i
Pxn=Pc/i^n1(MPa) lPx(mm)
2
n
i
Pxd=Pz/i^n2
lPx(mm)
1 1.000 4.355 174.20 1.000 6.445 257.80
2 2.563 1.699 67.96 2.387 2.700 108.02
3 4.446 0.980 39.18 3.970 1.623 64.94
4 6.570 0.663 26.51 5.696 1.131 45.26
5 8.896 0.490 19.58 7.537 0.855 34.20
6 11.395 0.382 15.29 9.475 0.680 27.21
7 14.049 0.310 12.40 11.497 0.561 22.42
8 16.842 0.259 10.34 13.595 0.474 18.96
9 19.763 0.220 8.81 15.761 0.409 16.36
10 22.803 0.191 7.64 17.989 0.358 14.33
11 25.954 0.168 6.71 20.274 0.318 12.72
12 29.210 0.149 5.96 22.614 0.285 11.40
13 32.564 0.134 5.35 25.003
14 36.012 0.121 4.84 27.440
15 39.549 0.110 4.40 29.922
16 43.171 0.101 4.04 32.447
17 46.876 0.093 3.72 35.012
18 50.659 0.086 3.44 37.616

Hiệu chỉnh đồ thị :
+ Góc phun nhiên liệu sớm : ϕ
s
= 17
0

+ Góc mở sớm xuppap nạp : ϕ
1
= 14
0

+ Góc đóng muộn xuppap nạp : ϕ
2
= 52
0
+ Góc mở sớm xuppap thải : ϕ
3
= 58
0
+ Góc đóng muộn xuppap thải : ϕ
4
= 16
0
+ Hiệu chỉnh c’’:
p
c
’’= p
c
+1/3.(p
z

-p
c
) =4,355+1/3(6,445-4,355)
=5,05(MPa)
+ Hiệu chỉnh b’’:
p
b
’’ = p
b
– 0,5(p
b
- p
r
)=0,285- 0,5(0,285- 0,12 )
=0,2 (M Pa)
+ Độ dịch chuyển Brich:
OO’= R.
2
λ
Từ các số liệu trên ta xây dựng được đồ thị công như hình vẽ :
Tỉ lệ xích µ
v
= 3 (cm
3
/mm)
Tỉ lệ xích µ
p
=0,025(MPa/mm)
12
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

Đồ thị công P-V : ( chi tiết bản A0)
4/ Lực quán tính.
Lực quán tính tịnh tiến được tính theo công thức
p
j
= -mRω
2
(cosα + λcos2α) (kG/cm
2
)
Với m = (m
pt
+ m
1
)/F
P

Diện tích đỉnh pittông: F
P
=
4
.
2
D
π
=
2
.0,088
4

π
= 0,61.10
2−
(m
2
)
Ta có m
pt
: khối lượng nhóm pitông
m
pt
= 0,58 (kg);
m
1
: khối lượng thanh tryền quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.
Ta có : m
tt
= 1.2 (kg).
Mặt khác m
1
= 0,3.1.2 = 0,36 (kg).
Khối lượng trên một đơn vị diện tích đỉnh piston
m =
2
0,58 0,36
0,61.10
−
+
= 154,1 (kg/m
2

);
p
j
=- m.J = - 154,1.10
5−
.J (kG/cm
2
)
Ta có bảng tính p
j
theo các góc :
Với J1 = R.ω
2
.Cosα ; J2 = R.ω
2
.λ. Cos2α
Và J= J1+J2
Trong đó ω=
.
30
nπ
=
260
3
.π ( rad/s).
13
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

Ta có bảng tính Pj dưới đây:
α J1 J2 J Pj (KG/cm2)

0 3706.60 926.65 4633.25 -7.140
10 3650.29 870.77 4521.06 -6.967
20 3483.07 709.86 4192.92 -6.461
30 3210.01 463.33 3673.34 -5.661
40 2839.42 160.91 3000.33 -4.624
50 2382.56 -160.91 2221.65 -3.424
60 1853.30 -463.33 1389.98 -2.142
70 1267.73 -709.86 557.88 -0.860
80 643.64 -870.77 -227.12 0.350
90 0.00 -926.65 -926.65 1.428
100 -643.64 -870.77 -1514.41 2.334
110 -1267.73 -709.86 -1977.59 3.047
120 -1853.30 -463.33 -2316.63 3.570
130 -2382.56 -160.91 -2543.47 3.919
140 -2839.42 160.91 -2678.51 4.128
150 -3210.01 463.33 -2746.69 4.233
160 -3483.07 709.86 -2773.21 4.274
170 -3650.29 870.77 -2779.52 4.283
180 -3706.60 926.65 -2779.95 4.284
190 -3650.29 870.77 -2779.52 4.283
200 -3483.07 709.86 -2773.21 4.274
210 -3210.01 463.33 -2746.69 4.233
220 -2839.42 160.91 -2678.51 4.128
230 -2382.56 -160.91 -2543.47 3.919
240 -1853.30 -463.33 -2316.63 3.570
250 -1267.73 -709.86 -1977.59 3.047
260 -643.64 -870.77 -1514.41 2.334
270 0.00 -926.65 -926.65 1.428
280 643.64 -870.77 -227.12 0.350
290 1267.73 -709.86 557.88 -0.860

300 1853.30 -463.33 1389.98 -2.142
310 2382.56 -160.91 2221.65 -3.424
320 2839.42 160.91 3000.33 -4.624
330 3210.01 463.33 3673.34 -5.661
340 3483.07 709.86 4192.92 -6.461
350 3650.29 870.77 4521.06 -6.967
360 3706.60 926.65 4633.25 -7.140

14
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

5/ Tổng hợp lực khí thể và lực quán tính tác dụng lên cơ cấu
p
Σ
= p
kt
+p
j
Sau khi vẽ đồ thị P-V ta xác định được P
kt
với P
kt
= P-Po .Kết hợp với
bảng Pj ở trên ta tính được p
Σ
tương ứng với góc α.
α
Pj (KG/cm2) Pkt(KG/cm2)
p
Σ

(KG/cm2)
0 -7.140 0.219 -6.921
15 -6.754 -0.121 -6.875
30 -5.661 -0.121 -5.782
45 -4.039 -0.121 -4.160
60 -2.142 -0.121 -2.263
75 -0.242 -0.121 -0.363
90 1.428 -0.121 1.307
105 2.715 -0.121 2.594
120 3.570 -0.121 3.449
135 4.039 -0.121 3.918
150 4.233 -0.121 4.112
165 4.281 -0.121 4.160
180 4.284 -0.121 4.163
195 4.281 -0.1026 4.178
210 4.233 -0.0548 4.178
225 4.039 0.0301 4.069
240 3.570 0.1722 3.742
255 2.715 0.4062 3.121
270 1.428 0.7962 2.224
285 -0.242 1.4801 1.238
300 -2.142 2.7879 0.646
315 -4.039 5.6172 1.578
330 -5.661 12.1375 6.477
345 -6.754 25.595 18.841
360 -7.140 54.019 46.879
375 -6.754 63.469 56.715
390 -5.661 33.6892 28.029
405 -4.039 17.6003 13.561

420 -2.142 10.1864 8.044
435 -0.242 6.5551 6.313
450 1.428 4.5771 6.005
465 2.715 3.4551 6.170
480 3.570 2.7595 6.329
495 4.039 2.3264 6.365
510 4.233 2.14 6.373
525 4.281 1.9237 6.204
540 4.284 1.219 5.503
555 4.281 0.7239 5.004
570 4.233 0.2382 4.471
585 4.039 0.219 4.258
600 3.570 0.219 3.789
615 2.715 0.219 2.934
630 1.428 0.219 1.647
15
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

645 -0.242 0.219 -0.023
660 -2.142 0.219 -1.923
675 -4.039 0.219 -3.820
690 -5.661 0.219 -5.442
705 -6.754 0.219 -6.535
720 -7.140 0.219 -6.921

Từ bảng trên ta vẽ được đồ thị P- α như bên dưới : ( chi tiết bản A0)
6/ Vẽ đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu Q
ch
Xác định sự biến thiên của lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyến Z
T =

Σ
+
p.
cos
)sin(
β
βα
(kG/cm
2
), Z =
Σ
+
p.
cos
)cos(
β
βα
(kG/cm
2
)
β= arcsin (λsin α ) =arcsin (
4
Sinα
)
Áp suất- Góc quay
-20.000
-10.000
0.000
10.000
20.000

30.000
40.000
50.000
60.000
70.000
1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49
góc
Áp suất
Pj Pkt P
16
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

α
P tổng BETA COS SIN T Z
0 -6.921 0.000 1.000 0.000 0.000 -6.921
15 -6.875 3.710 0.949 0.321 -2.210 -6.525
30 -5.782 7.181 0.803 0.609 -3.522 -4.643
45 -4.160 10.182 0.580 0.834 -3.470 -2.413
60 -2.263 12.504 0.308 0.977 -2.211 -0.697
75 -0.363 13.974 0.018 1.030 -0.374 -0.007
90 1.307 14.478 -0.258 1.000 1.307 -0.337
105 2.594 13.974 -0.499 0.902 2.339 -1.295
120 3.449 12.504 -0.692 0.755 2.604 -2.387
135 3.918 10.182 -0.834 0.580 2.273 -3.268
150 4.112 7.181 -0.929 0.391 1.607 -3.820
165 4.160 3.710 -0.983 0.196 0.816 -4.088
180 4.163 0.000 -1.000 0.000 0.000 -4.163
195 4.178 -3.710 -0.983 -0.196 -0.820 -4.106
210 4.178 -7.181 -0.929 -0.391 -1.633 -3.881
225 4.069 -10.182 -0.834 -0.580 -2.360 -3.394

240 3.742 -12.504 -0.692 -0.755 -2.826 -2.590
255 3.121 -13.974 -0.499 -0.902 -2.814 -1.558
270 2.224 -14.478 -0.258 -1.000 -2.224 -0.574
285 1.238 -13.974 0.018 -1.030 -1.276 0.023
300 0.646 -12.504 0.308 -0.977 -0.631 0.199
315 1.578 -10.182 0.580 -0.834 -1.316 0.916
330 6.477 -7.181 0.803 -0.609 -3.945 5.201
345 18.841 -3.710 0.949 -0.321 -6.056 17.883
360 46.879 0.000 1.000 0.000 0.000 46.879
375 56.715 3.710 0.949 0.321 18.231 53.831
390 28.029 7.181 0.803 0.609 17.072 22.508
405 13.561 10.182 0.580 0.834 11.312 7.867
420 8.044 12.504 0.308 0.977 7.859 2.477
435 6.313 13.974 0.018 1.030 6.505 0.116
450 6.005 14.478 -0.258 1.000 6.005 -1.551
465 6.170 13.974 -0.499 0.902 5.562 -3.080
480 6.329 12.504 -0.692 0.755 4.780 -4.380
495 6.365 10.182 -0.834 0.580 3.693 -5.309
510 6.373 7.181 -0.929 0.391 2.491 -5.920
525 6.204 3.710 -0.983 0.196 1.217 -6.097
540 5.503 0.000 -1.000 0.000 0.000 -5.503
555 5.004 -3.710 -0.983 -0.196 -0.982 -4.918
570 4.471 -7.181 -0.929 -0.391 -1.748 -4.154
585 4.258 -10.182 -0.834 -0.580 -2.470 -3.552
600 3.789 -12.504 -0.692 -0.755 -2.861 -2.622
615 2.934 -13.974 -0.499 -0.902 -2.645 -1.465
630 1.647 -14.478 -0.258 -1.000 -1.647 -0.425
645 -0.023 -13.974 0.018 -1.030 0.023 0.000
660 -1.923 -12.504 0.308 -0.977 1.879 -0.592
675 -3.820 -10.182 0.580 -0.834 3.186 -2.216

690 -5.442 -7.181 0.803 -0.609 3.315 -4.370
17
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

705 -6.535 -3.710 0.949 -0.321 2.101 -6.203
720 -6.921 0.000 1.000 0.000 0.000 -6.921

hệ toạ độ T-Z gốc tại O
1
chiều dương của T hướng sang phải , chiều
dương của Z hướng xuống dưới.
Ta có lực quán tính li tâm của khối lượng chuyển động quay của thanh
truyền
P
k
= -m
2
Rω
2
/ F
P
(kG/cm
2
)
Trong đó m
2
: là khối lượng thanh truyền qui dẫn về tâm chốt khuỷu
m
2
=m

tt
-m
1
=1.2 – 0.36 =0.84 (kg)
P
k
=
1 2
4
2
0,84.10 .0,050.272,13
5,1.10
0,61.10
−
−
−
= −
(KG/m
2
)
Vậy P
k
=-5,1 (KG/cm
2
)
Xác định tâm chốt khuỷu: tâm chốt khuỷu nằm trên trục Z và cách O
1
một đoạn bằng trị số của P
k
Trên hệ toạ độ T-Z xác định các trị số của T và Z khác nhau tuỳ vào các

giá trị α
18
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

7/Vẽ đồ thị Q - 
Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên cổ biên ta lập được quan hệ Q - ,
trong đó Q là lực tổng hợp tác dụng lên cổ biên.
= + + = +
Trên đồ thị thì lực tổng hợp được xác bằng cách: với góc quay
trục khuỷu  ta xác định được điểm P
tt
tương ứng trên đồ thị, sau đó nối
điểm P
tt
với tâm cổ biên giả định D ta xác định được véc tơ DP
tt
biểu
diễn tổng hợp tác dụng lên cổ biên tại thời điểm ứng với góc quay  của
trục khuỷu.
Sau khi xác định được quan hệ Q -  ta tiến hành xây dựng được đồ
thị Q- như trên bản vẽ. Căn cứ đồ thị Q -  ta tiến hành xác định Q
tb
:
Q
tb
= ; Trong đó S
đt
= 17400 (mm
2
)

L = 480 (mm)
19
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

=> Q
tb
= 24600/480 =51,25 (mm)
Do đó hệ số va đập:  = = 261/51,25= 5
Vậy  = 5 > 4: Không thoả mãn về hệ số va đập
Tuy nhiên kmax=(Qmax.Fp)/(lc.ld)= 62,19 KG/cm
2
< [k] nên vẫn đảm bảo.
8/ Vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu
Đồ thị mài mòn chốt khuỷu thể hiện trạng thái hao mòn của trục
và  vị trí chịu tải ít để khoan lỗ dầu.
Để vẽ đồ thị mài  mòn, ta tiến hành vẽ vòng tròn có bán kính R
(chọn R= 100(mm) ) tượng trưng cho chốt khuỷu, sau đó chia vòng
tròn thành 12 phần đều nhau và được đánh số thứ tự như bản vẽ . Tiến
hành lập bảng tính tại mỗi điểm với giả thiết phạm vi ảnh hưởng của
lực tại mỗi điểm là 120
0
sang 2 phía, với tỷ lệ xích được chọn là 
Qm
=5
(
mm
cmKG
2
/
) ta xác định được độ dài các đoạn thẳng biểu diễn giá trị Q

tại các điểm chia tương ứng. Sau khi xác định được tất cả các điểm
trên ta tiến hành nối các điểm đó lại sẽ được đồ thị mài mòn chốt
khuỷu.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
∑Qo 41.587 41.587 41.587

41.587 41.587
∑Q1 4.095 4.095 4.095 4.095

4.095
∑Q2 3.78 3.78 3.78 3.78 3.78

∑Q3

3.917 3.917 3.917 3.917 3.917

∑Q4

5.196 5.196 5.196 5.196 5.196

∑Q5

11.383 11.383 11.383 11.383 11.383

∑Q6

41.779 41.779 41.779 41.779 41.779

∑Q7

43.364 43.364 43.364 43.364 43.364

∑Q8

16.027 16.027 16.027 16.027 16.027

∑Q9

9.595 9.595 9.595 9.595 9.595
∑Q10 8.056

8.056 8.056 8.056 8.056
∑Q11 10.348 10.348

10.348 10.348 10.348
∑Q∑ 67.866 63.727 58.575 28.371 66.055 105.639 117.749 122.148 118.821 87.39 85.613 112.95
▲
13.5732 12.7454 11.715 5.6742 13.211 21.1278 23.5498 24.4296 23.7642 17.478 17.1226 22.59
20
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

9/ Tính bền trục khuỷu.
Tính bền trục khuỷu ta chia trục khuỷu ra thành nhiều đoạn mỗi đoạn
coi như một dầm với những giả thiết sau :
Dầm cứng tuyệt đối
Trong động cơ có nhiều trục khuỷu, ta chọn trục khuỷu chịu tải
lớn nhất để tính.
Dưới đây tính bền trục khuỷu khi khởi động.
Giả thiết khi này Pittong ở ĐCT.

Bỏ qua ảnh hưởng của lực quán tính vì khi này vận tốc rất nhỏ
Lực tác dụng lên chốt khuỷu có trị số lớn nhất là lớn nhất P
max
0 max
.
z P
Z Z P F= =
Lực pháp tuyến Z= Pz
max
;T=0
Sơ đồ tính toán trường hợp khởi động như hình dưới.

Phản lực tại gối.
Z’=Z’’=
Z
2
(MN)
a. Tính bền chốt khuỷu
Mô men uốn chốt khuỷu tại mặt cắt giữa chốt
Mu= Z’.0,075 (MNm)
Ứng suất uốn của chốt khuỷu là :
σ
u
=
uu
u
W
Z
W
M

75'.
=
(MN/ m
2
)
W
u
là modun chống uốn trên tiết diện ngang của chốt khuỷu.
21
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

W
u
=
4 4 4 4
5 3
3,14 0,064 0,02
. . 2,548.10 ( )
32 32 0,064
D d
m
D
π
−
− −
= =
2
. 6,445.0,61.10 0,0393( )
ax
Z p F MN

m
P
−
= = =
=> σ
u
=
)/(987,57
10.548,2
075,0.0197,0
2
5
mMN
W
M
u
u
==
−

σ
u
< [σ
u
] =(80-120) MN/ m
2
 Đủ bền.
b. Tính bền má khuỷu.
A A
A A

h
b
Ứng suất uốn của má khuỷu là :
σ
u
=
917,50
6
025,0.13,0
035,0.0197,0
2
==
ux
u
W
M
(MN/ m
2
)
Ứng suất nén của má khuỷu :
σ
n
=
2
0,0393
60,462( / )
2. . 2.0,025.0,013
Z
MN m
b h

= =
Ứng suất tổng:
σ =
2 2 2
79,046( / ) [ ]
u n
MN cmσ + σ = < σ
 Đảm bảo ĐK bền.
c. Tính bền cổ trục.
Người có
W W
ct ch
ct ch u u
d d> → >
nên khi chốt đủ bền thì cổ trục luôn đủ
bền.
22
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN

23
TKMH ĐCĐT TẠ NGỌC TUYÊN


24