THIẾT kế TÍNH TOÁN TRỤC KHUỶU

Nhận xét, đánh giá của giáo viên hớng dẫn

.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................
.................................................................................................................

.................................................................................................................
.................................................................................................................
........................................................................

ã

ã 1


Hng Yên, ngày...... tháng...... năm
Giáo viên hớng dẫn

ã

ã 2


Mục lục

Lời nói đầu

3

Phần 1: Tổng quan về cơ cấu trục khuỷu
1. mô tả khái quát về cơ cấu trục khuỷu

4

1.1. Chức năng của trục khuỷu

4

1.2. Điều kiện làm việc

4

1.3. Vật liệu và phơng pháp chế tạo

4

1.4. Kết cấu của trục khuỷu
4
Phần 2. Tính toán kiểm nghiệm bền

9

2.1. Các thông số cần thiết
9
2.1.1. Các thông số cho trớc
9
2.1.2. Các thông sè tÝnh to¸n
9
2.2. TÝnh to¸n kiĨm nghiƯm trơc khủu

10

2.2.1. Trêng hợp chịu lực Pzmax
11
2.2.2. Trờng hợp chịu lực Tmax
14

2.3. Tính toán kiểm nghiệm bánh đà

ã

ã 3

20


Lời nói đầu
Trên thế giới không chỉ ở các nớc phát triển ôtô đà đóng vai trò
hết sức to lớn trong mọi lĩnh vực của đời sống và sản xuất. Với xu thế
hội nhập ngày nay khi đất nớc ngày càng phát triển và tiến trình
CNH-HĐH đất nớc đang diễn ra mạnh mẽ ôtô càng phát huy tầm quan
trọng của mình trong mọi lĩnh vực giao thông, vận tải xây dựng và
sản xuất.
Sau khi học xong môn thiết kế tính toán ôtô với đề tài đợc giao
Tính toán và kiểm nghiệm bền cho trục khuỷu.
Trong quá trình thực hiện đề tài đợc sự giúp đỡ chỉ bảo tận
tình của các thầy cô giáo trong khoa đặc biệt là thầy giáo hớng dẫn
đến nay em đà hoàn thành đề tài này với các nội dung sau:

a. Mô tả khái quát về trục khuỷu.
b. Xác dịnh các thông số cần thiết.
c. Tính toán kiểm nghiệm bền.
Mặc dù trong thời gian thực hiện đề tài bản thân chúng em đà nỗ
lực tìm kiếm tài liệu chuyên nghành, vận dụng các kiến thức đà học
và kinh nghiệm bản thân song với khả năng, trình độ cũng nh kinh
nghiệm còn ít nên chắc chắn không thể tránh khỏi những hạn chế và
thiếu sót vì vậy em rất mong nhận đợc sự đánh giá nhận xét của các

thầy cô trong khoa và các bạn sinh viên để đề tài của em đợc hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo cô giáo trong khoa Cơ
Khí Động Lực, Trờng ĐHSPKT Hng Yên.

Em chân thành cảm ¬n!

•

• 4


Phần i: Tổng quan về cơ cấu trục khuỷu
1. Mô tả khái quát về cơ cấu trục khuỷu
1.1. Chức năng cđa trơc khủu.
+Truc khủu lµ chi tiÕt rÊt quan träng trong động cơ ôtô và nó
có nhiệm vụ:
+Biến lực khí thể từ piston thông qua thanh truyền tới thành
chuyển động quay tròn và đa công suất ra ngoài đồng thời biến lực
quán tính của nó thành chuyển động của piston và thanh truyền.
1.2. Điều kiện làm việc:
+Chịu tải trọng thay ®ỉi theo chu kú cđa lùc khÝ thĨ vµ cđa
khèi chuyển động quay gây ra kéo uốn, nén và chịu mài mòn
1.3. Vật liệu và phơng pháp chế tạo
* Thép:
+Thờng dùng thép các bon nh: C35, C40, C45 ngoài ra có thể
dùng thép hợp kim crôm hoặc niken hay vonfram.
* Gang graphít cầu.
+Gang cầu có đặc điểm dễ đúc và rẻ. Ngoài ra, do có các bon
ở dạng gra phit cầu nên ma sát trong lớn, chịu mòn tốt và không nhạy

cảm vơi ứng suất tập trung.
1.4. Kết cấu của trục khuỷu.
+Kết cấu trục khuỷu phụ thuộc trớc hết
vào loại trục khuỷu. Ngời ta phân chia trục
khuỷu thành một số loại sau.
* Trục khuỷu ghép và trục khuỷu
nguyên.
+Trục khuỷu ghép là trục
gồm

nhiều chi tiết đợc lắp với

nhau. Loại trụckhuỷu này đợc dùng

Hình1.1 Trục khuỷu

nhiều trong động cơ cỡ lớn, đôi

ghép

khi ở động cơ cỡ nhỏ nh động cơ
xe máy.

+Trục khuỷu nguyên là trục chỉ gồm một chi tiết. Trục khuỷu
nguyên đợc dùng trong động cơ cỡ nhỏ và trung bình. Ví dụ: ở động
cơ ô tô máy kéo.

ã

ã 5

Hình 1.2. Trục khuỷu động cơ 4 kỳ xi lanh
1. Đầu trục;
4. Má khuỷu;

2. Chốt khuỷu;
5.Đối trọng;

3. Cổ khuỷu;
6. Đuôi trục khuỷu

* Trục khuỷu đủ cổ và trục khuỷu trốn cổ.
+Gọi số xilanh của động cơ là z và tỷ số ổ đỡ là i. Nếu trục
khuỷu có số ổ đỡ là
i = z + 1, tức là giữa hai xi lanh liên tiếp nhau luôn có một ổ đỡ thì
đợc gọi là trục khuỷu đủ cổ. Còn nếu i < z + 1 thì trục khuỷu đợc gọi
là trục khủu trèn cỉ. Th«ng thêng ë trơc khủu trèn cỉ i = z/2 + 1

Hình 1.3. Trục khuỷu động cơ 4 kú, 4 xilanh trèn cỉ

+§Ĩ xÐt tû mØ kÕt cấu các phần của trục khuỷu, ngời ta chia
trục khuỷu thành các phần nh đà thể hiện trên hình 1.2. Sau đây ta
sẽ xét từng phần cụ thể.
1.4.1. Đầu trục khuỷu:
+Đầu trục khuỷu lắp vấu để quay trục khi cần thiết hoặc để
khởi động bằng tay quay (maniven). Trên đầu trục khuỷu thờng có
then để lắp puli dẫn động quạt gió bơm nớc cho hệ thống làm mát.
Đĩa giảm dao động xoắn (nếu có) và lắp bánh răng trục khuỷu. Bộ
truyền bánh răng từ trục khuỷu để dẫn động trục cam phối khí và

bơm cao áp (của động cơ điezen) hoặc bộ chia điện đánh lửa (của
động cơ xăng ) và bơm dầu của hệ thống bôi trơn.

ã

ã 6


Hình 1.4. Một loại kết cấu đầu trục khuỷu động cơ ôtô

ã

ã 7


1.4.2. Cổ trục
+Cổ trục đợc gia công và xử lý bề mặt đạt độ cứng và độ
bóng cao. Phần lớn các động cơ có cổ trục cùng một đờng kính. Cổ
trục khuỷu thờng rỗng để làm rÃnh dẫn dầu bôi trơn đến các cổ và
chốt khác của trục khuỷu.
1.4.3. Chốt khuỷu
+Chốt khuỷu cũng phải đợc gia công và xử lý bề mặt để đạt
độ cứng và độ bóng cao. Đờng kính chốt khuỷu thờng nhỏ hơn đờng
kính cổ cũng có thể bằng đơng kính cổ trục trờng hợp đặc biệt có
thể làm lớn hơn đờng kính cổ trục.
Cũng nh cổ khuỷu, chốt khuỷu có thể làm rỗng để giảm trọng lợng và
chứa dầu bôi trơn.

Hình 1.5. Kết cấu dẫn dầu bôi trơn chốt khuỷu

1.4.4. Má khuỷu
+Má khuỷu đơn giản và dễ gia công nhất, nó có dạng chữ nhật
và dạng tròn (Hình 1.6a và b). Đối với động cơ cổ khuỷu lắp ổ bi, má
khuỷu tròn đồng thời đóng vai trò cổ khuỷu. Để giảm trọng lợng ngời
ta thiết kế má khuỷu chữ nhật đợc bắt góc (Hình 1.6c) má khuỷu ô
van (Hình 1.6d) có sức bền đều hơn

Hình 1.6. Các dạng má khuỷu

ã

ã 8


+ Để trục khuỷu có độ cứng vững và sức bền cao trục khuỷu thờng
đợc thiết kế có độ trùng điệp. Độ trùng điệp ký hiệu là



(Hình 1.7a)

có thể xác định theo công thức sau:

=

d ch + d c
R
2

+Để tránh tập trung ứng suất, giữa các má và cổ khuỷu, trục

khuỷu thờng có các bánh răng chuyển tiếp (Hình 1.7b)

Hình 1.7. Các biện pháp kết cấu tăng bền má khuỷu

1.4.5 Đối trọng
+Đối trọng là các khối lợng gắn trên trục khuỷu để tạo ra lực quán
tính li tâm
nhằm những mục đích sau:
+ Cân bằng lực quán tính li tâm Pk của trục khuỷu (Hình 1.8a).
+Cân bằng một phần lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp
1 (Hình 1.8b). +Đối trọng:

mR 2
=
2
2

Pjl

- Lắp ngợc với hớng của trục khuỷu

- Tạo ra lực quán tính li tâm có giá trị bằng

ã

ã 9


Hình 1.8. Vai trò của đối trọng

+ Giảm tải trọng tác dụng cho một cổ trục
+ Đối trọng còn là nơi để khoan bớt khối lợng khi cân bằng động
hệ trục khuỷu
Có các loại đối trọng sau:
+ Đối trọng liền với má khuỷu (hình 1.9a).
+ Đối trọng đợc làm rời và lắp với má khuỷu bằng bulông hoặc
lắp bằng mang cá và hÃm băng bulông.

Hình 1.9. Kết cấu đối trọng

ã

ã 10


Phần II: Tính toán kiểm nghiệm bền
2.1. Các thông số cần thiết.
2.1.1. Thông số cho trớc
Loai động cơ :

Động cơ xăng không tăng áp

Số kỳ :

4 kỳ

Số xilanh :

i

4

Thứ tự nổ:

1-3-4-2

Hành trinh piston :

S

Đờng kinh xilanh :

93( mm)

D

85,5(mm)

Chiều dài thanh truyền :

ltt

146 (mm)

Công suất động cơ :

Ne

130,5 mà lực

Số vòng quay động cơ :

n

5700

(vòng/phút)

ge

Suất tiêu hao nhiên liệu :

181( g /ml.h)

mpt

Khèi lỵng nhãm piston :

0,36 (kg)

mtt

Khèi lỵng thanh trun :

0,64 (kg).

Tỷ số nén

10,4

p suất khí thể

Pt

8,7 (Mpa)

2.1.2. Các thông số tính toán
ch

Đờng kính ngoài chốt khuỷu:d =48 (mm)
Đờng kình trong chốt khuỷu :

ch

=0

ck

Đờng kính ngoài cổ khuỷu :d =54 (mm)
Đờng kính trong cổ khuỷu

ck

=0


kg m 2

Khối lợng của vËt liƯu lµm trơc khủu : =7800(
ch

ChiỊu dµi chèt khủu :l =46(mm)
ck

Chiều dài cổ khuỷu :l =25 (mm)
Các kích thớc của má khuỷu :b=25 (mm) h=122 (mm)
mk

Khối lợng ly tâm của má khuỷu: m =0,104 (kg)

ã

ã 11

)


Khoảng cách từ trọng tâm phần khối lợng ly tâm đến tâm
mk

quay:r =64 (mm)
Khoảng cách a : a=34 (mm)
dt

Khối lợng đối trọng : m =1.2 (kg)
dt

Khoảng cách từ trọng tâm đối trong đến tâm quay :r =45 (mm)
,

,,

,

,,

Khoảng cách c ,c : c =c =33 (mm)

bánh đà
Dạng bánh đà :Dạng vành
Đờng kính ngoài :D=360 (mm)
Đờng kính trong :d=145 (mm)
Chiều dầy :

δ2

=15 (mm)

2.2. TÝnh to¸n kiĨm nghiƯm bỊn trơc khủu
+TÝnh søc bỊn trơc khủu bao gåm tÝnh søc bỊn tÜnh vµ tính
sức bền động
+Do trục khuỷu là dầm siêu tĩnh nên khi tính toán gần đúng,
ngời ta phân trục khuỷu ra làm nhiều đoạn, mỗi đoạn là một dầm
tĩnh định nằm giữa hai gối tựa là hai ổ trục. Thông thờng, mỗi đoạn
đó là một khuỷu. Khi tính toán ta sẽ phải xét khuỷu nào chịu lực lớn
nhất để tính cho khuỷu đó.

ã

ã 12

pr1
a

pr1

a

Z
b

T'

b

Z'

T''

C2

dck

Z''
A

C1

A

T
dch

c

c

pr2

pr2

l''

l'
l0

pr1

A A

b

pr1
T'' Z''
T

h

Z

T'

Z'
pr2
pr2

Ký hiệu các lực trên sơ đồ nh sau :
T, Z: Lực tiếp tuyến và lực pháp tuyến tác dụng trên chốt khuỷu
(MN)
Pr1, Pr2: Lực quán tính ly tâm của má khuỷu và của đối trọng
(MN)
C1, C2: Lực quán tính ly tâm của chốt khuỷu và của khối lợng
thanh truyền quy dẫn về đầu to (MN)
Z, Z: Các phản lực gối tựa nằm trong mặt phẳng khuỷu (MN)
T, T: Các phản lực gối tựa nằm trong mặt phẳng vuông góc với
mặt phẳng khuỷu (MN)
Mk, Mk: mômen xoắn tại cổ trục bên trái và cổ trục bên phải của
khuỷu trục tính toán (MNm)
Do đó ta có :
Mk = Ti-1.R
Mk = Mk’ + T.R = ΣTi.R

•

• 13


R: b¸n kÝnh khủu (m)
ΣTi-1 : tỉng c¸c lùc tiÕp tuyến của các khuỷu đứng trớc khuỷu tính
toán

Ngời ta giả thiết rằng ứng suất lớn nhất tác dụng trên khuỷu nguy
hiểm có thể xảy ra trong các trờng hợp sau:
+ Trờng hợp 1 : Chịu lực PZmax khi khởi động.
+ Trờng hợp 2 : Chịu lực Zmax khi làm việc.
+ Trờng hợp 3 : Chịu lực Tmax khi làm việc.
+ Trờng hợp 4 : Chịu lực Tmax
+Trong thực tế vận hành của động cơ lực tác dụng trong trờng
hợp 1 bao giờ cũng lớn hơn trờng hợp 2 và lực tác dụng lên trục khuỷu
trong trờng hợp 3 bao giờ cũng lớn hơn trờng hợp 4. Vì vậy ta chỉ tính
nghiệm bền ở hai trờng hợp 1 và 3.
2.2.1 Trờng hợp chịu lực PZmax
+Đây là trờng hợp khởi động. Do tốc độ của động cơ còn nhỏ
nên ta có thể bỏ qa ảnh hởng của lực quán tính khi đó lực tác dụng
chỉ còn lại lực do áp suất lớn nhÊt cđa khÝ thĨ trong xylanh p zmax . Gi¶
thiÕt lúc đó lực xuất hiện tại điểm chết trên ( chỉ gần đúng) nên =
0; T = 0; PJ = 0, Pr = 0

Z = PZmax =

Z=

pZmax.FP

p Z max .

=

π .( 85,5−3 ) 2
7,05543305.
4

πD 2
4

= 0,037715637 MN

+Do trơc khủu hoàn toàn đối xứng nên :

Z = Z =

Z
2

=

0,037715637
2

Z

a

Z'

ã

= 0,0188578 MN
a

b''

b'

• 14
l'

l''
l0

Z''


a) TÝnh nghiƯm bỊn chèt khủu, m« men n chèt khủu
Mu =Z’.l’ = 0,0188578.59.10-3 = 1,11261.10-3 MNm

V¬i l’ = a+

Lck
2

b
2

+ =34+12,5+12,5=59 (mm)

+ứng suất uốn chốt khuỷu là:

u =

Mu

Wu

(MN/m2)

+Trong đó :
Wu : mô đun chống uốn của tiết diện ngang chốt.
Vì chốt là chốt đặc nên :
Wu =

0,1d ch3

u =

= 0,1.(48.10-3)3 =11,0592.10-6 m3

Mu
Wu

=

1,11261 .10 −3
11,0592.10 −6

= 100,6049 MN/m2

+§èi víi trơc khuỷu động cơ đợc làm bằng thép hợp kim nên ta có
[u] = 120 MN/m2
nên u =100,6049 MN/m2vẫn đảm bao bền
b) Tính nghiệm bền má khuỷu
+Lực pháp tuyến Z gây uốn và nén tại A-A

+ứng suất uốn má khủyu: u =

σu =

•

• 15

Mu
Wu

=

Z' .b'
hb2
6

0,0188578.. 25.10 −3
122.10 −3.( 25.10 −3 ) 2
6

(MN/m2)

= 37,0973 MN/m2


+øng st nÐn m¸ khủu

σn =

Z
2bh

=

0,037715637
2.25.122.10 −6

=6,1829 MN/m2

+øng st tỉng
2
σΣ = σu + σn = 37,0973 + 6,1829 = 42,2802 MN/m

[u] = 180 MN/m2
+Do vậy má khuỷu đủ độ bền.
c) TÝnh nghiƯm bỊn cỉ trơc
+øng st n cỉ trơc

σu =

Mu
Wu

=

Z ' .b '
Wu

MN/m2

Wu = 0,1.dck3 = 0,1.(54.10-3)3 = 15,7464.10-6 m3

σu =

Mu
Wu

=

Z ' .b '
Wu

=

0,0188578.25.10 −3
15,7464.10 −6

⇒ σu < [σu] = 100 MN/m2

•

• 16

= 29,9399 MN/m2


2.2.2 Trờng hợp chịu lực Tmax
+Vị trí tính toán của khuỷu trục nguy hiểm lệch so với vị trí ĐCT mét

gãc α=αTmax = 3800
MN m 2

Tmax=47,844.0,0415025=1.9856
pr1

Z

a
c1

pr1

a

Tmax

c2

A
T'

Z'

A A

A

b'

b''

T''

2

Z''

III

1

M''k

II

c'

l'

I

c''

pr2

l''

4

pr2

IV

3

b

l0

+Lóc nµy n ≠ 0, T = Tmax tồn tại các lực quán tính. Căn cứ vào đồ
thị
T = f() ta xác định trị số lực tiếp tuyến và các góc tơng ứng.

ã

0

3800

T (MN/m2)

1,9856

ã 17

5600

200

-0,2451 -0,7722

2000
-0,24

h

M'k


Bảng tìm khuỷu nguy hiểm.
0

3800

Khuỷu

5600

200

2000

-0,2451

-0,7722

-0,24

Tmax =

1,9856

1

Ti-1 = 0
Tmax =
2

-0, 2451

-0, 7722

-0, 24

1,9856
∑Ti-1 =
-0,24

Tmax =
3

-0,24

1,9856
∑Ti-1 =

-0,2451

-0,7722

-1,0173
Tmax =
4

-0,7722

-0, 24

1,9856
∑Ti-1 =

-0,2451

-1,2573
+Tõ b¶ng ta thấy khuỷu thứ nhất có (Ti-1)max đồng thời chịu Tmax
cho nên ta tính toán cho khuỷu này.
+Ta có :
1,9856.Fp =

Tmax =

⇒ T’ = T” =

Z

•

• 18

830 0

=

1,9856.π .( 85,5.10 −3 ) 2
4

Tmax 10,61426.10 −3
=
2
2

= 10,61426.10-3 MN

= 5,3071.10-3 MN

97,5132.0.0415025.π .( 82,5.10 −3 ) 2
z .F p =
4

= 21,63393.10-3 MN


C1 = mch.R.ω2 =

⇒ C1 =

π (d ch2 )
.Lck .ρ .R.ω 2
4

π .482.10 −6
.46.10 −3.7800.46,4.10 −3.555,0147 2
4

⇒ C1 = 9280,0805 Kgm/s2 =9,2801.10-3 MN
C2 = m2.R.ω2 = 0,4608.46,4.10-3.555,0147

2

= 6586,26 N =

6,58626.10-3 MN

⇒

Z’=Z”=

Z − (C1 + C 2 ) 21,63393.10 −3 − (9,2801.10 −3 + 6,58626.10 −3 )
=
2
2

=2,8838.10-3 MN
a) TÝnh nghiƯm bỊn chốt khuỷu
+ứng suất uốn trong mặt phẳng khuỷu trục

ux =

M xu
Wux

=

Z' .l ' + pr1a − pr2c
Wux

MN/m2

Wux = Wuy = 0,1dch3 = 11,0592.10-6 m3
Pr1 = mmk.rmk.ω2 = 0,106.64.10-3.555,01472 = 2,05032.10-3 MN
Pr2 = m®t.r®t.ω2 =1,2.45.10-3. 555,01472 = 16,6342.10-3 MN

⇒ σux =

2,8838.10 −3.59.10 −3 + 2,05032.10 −3.34.10 −3 − 16,6342.10 −3.33.10 −3
11,0592.10 6

= - 27,9742 MN/m2
+ứng suất uốn trong mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng
khuỷu trục

uy =

M yu
Wuy

T ' .l ' 5,3017.10 −3.59.10 −3
=
Wuy
11,0592.10 −6

=

=28,2842 MN/m2

+øng suÊt uèn tæng céng
σu =

(σ ) + (σ )
x 2
u

y 2
u

27,97422 + 28,28422

=

+øng suÊt xo¾n chèt khủu

•

• 19

=39,7813 MN/m2


( ΣTi−1 + T ).R

''

τx =

Mk
Wx

2Wux

=

=

(0 + 10,61426.10 −3 ).46,4.10 3
2.11,0592.10 6

= 22,2666 MN/m2
+ứng suất tổng khi chịu uốn xoắn
2

=

σ u + 4τ x

2

39,7813 2 + 4.22,2666 2

=

= 59,71397 MN/m2

⇒ σ∑ < [σu] = 120 MN/m2
b) TÝnh nghiƯm bỊn cổ trục
+Ta tính cổ bên phải vì cổ này chịu lực lớn hơn cổ bên trái
+ứng suất uốn do lực pháp tuyến Z gây ra:

xu

=

M xu
Wux

=

Z '' b '' 2,8838.10 −3.25.10 −3
=
Wux
15,7464.10 −6

=4,5785 MN/m2

+øng suÊt uèn do lùc T’’ gây ra trong mặt phẳng thẳng góc với
mặt phẳng khuỷu:

uy =

M yu
Wuy

T '' .b''
Wuy
=

=

5,3071.10 −3.25.10 −3
15,7464.10 −6

= 8,4259 MN/m2

+øng suÊt xo¾n cỉ trơc

( ΣTi−1 + T ).R

''

τx =

Mk
Wx

2Wux

=

(0 + 10,61426.10 3 ).46,4.10 3
2.15,7464.10 6

=

=15,6385

MN/m2
+ứng suất tổng khi chịu uốn và xo¾n:

σΣ=

(σ ) + (σ )
x 2
u

y 2
u

+ 4τ x

2

4,57852 + 8,42592 +4.15,63852

=

=32,71405

MN/m2
< [u]

= 100

MN/m2
d
ch

c) Tính sức bền

má khuỷu

R

I

r

dck

ã

ã 20


+Ta tính nghiệm bền má khuỷu bên phải và má này thờng chịu
lực lớn hơn má bên trái.
+ứng suất uốn do lực pháp tuyến Z gây ra

uz =

M uz
Wu

=

Z''b''
hb2
6

=

2,8838.10 3.25.10 −3
122.25 2.10 −9
6

=5,6730 MN/m2

+øng suÊt uèn do lùc Pr2 g©y ra

σur =

M ur
Wur

=

Pr2 ( a − c)
hb2
6

16,6342.10 −3.( 34 − 33).10 −3
122.25 2.10 −9
6

=

= 1,3089 MN/m2

+øng suÊt uèn do lùc T’’ g©y ra:

σuT =

M uT
WuT

=

T ''r
bh2
6

=

5,3071.10 −3.27.10 −3
25.122 2
.10 −9
6

= 2,3105MN/m2

+Với r : là khoảng cách từ tâm cổ trục khuỷu đến tiết diện nguy
hiểm nhất của má
+ứng suất uốn do lùc Mk’’ g©y ra:

( ΣTi−1 + T ) R

''

σuM =

Mk
WuM

2

=

bh
6

=

10,61426.10 −3.46,4.10 −3
25.122 2.10 −9
6

= 7,9414

MN/m2
,,

+øng st nÐn m¸ khủu do lực phơng pháp tuyến do Z là

ã

ã 21


σn =

Z ''
bh

=

2,8838.10 −3
25.122.10 −6

= 0,9455 MN/m2

øng suÊt kÐo m¸ khủu do lùc P
σ n2

=

Pr 2
bh

=

16,6342.10 −3
25.122

σp

r1

=

=

2,05032.10 −3
25.122.10 −3

lµ

MN m 2

=5,4538

ứng suất kéo má khuỷu do lực p
p r1
bh

r2

r1

là

MN m 2

=0,6722(

)

ứng suất xoắn do T gây ra:

x =

T '' .b''
Wx

MN/m2

+Trong đó :
Wx : là mô đun chống xoắn của má (m3)
+Do tiết diện chịu xoắn của má là tiết diện hình chữ nhật nên
ở các điểm 1, 2, 3, 4 : x = 0
ở các điểm I, II : x = max
ở các điểm III, IV : x = min
max và min đợc xác định :

max =

T ''b''
g1.b.h2

MN/m2

min = g2max
+Các hƯ sè g1 vµ g2 phơ thc vµo tû sè h/b, do h/b = 4,88 tra trong
đồ thị hình (VIII-17a) [Sách kết cấu và tính toán động cơ đốt trong]

ta xác định đợc g1 = 0,288; g2 = 0,76

ã

ã 22


⇒ τmax =

T ''b''
g1.b.h2

5,3071.10 −3.25.10 −3
0,288.25.122 2.10 −9

=

= 1,238 MN/m2

⇒ min = g2max= 0,76.1,238 = 0,9409 MN/m2
+Để tìm ứng suất tổng của má ta phải lập bảng xét dấu với quy ớc ứng suất gây nén tại tiết diện là dơng còn ứng suất kéo là âm




(ur +uz )

II

4

+

uM

2

uM


IV

ur

III

3

n
1

I

b

(ur +uz )

+

+

ur

h

II

4

min

2

III

IV
I

3

1

max

Bảng: Bảng xét dấu của các ứng suất trên má khuỷu

Điểm
ứng suất
nz

,,

1

2

3

4

I

II

III

IV

+

+

+

+

+

+

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

=0,9455
kp

ã

r2

ã 23

=5,4538
kP

-

-

-

-

-

-

-

-

=0,6722
uz=5,6730

+

-

+

-

+

-

0

0

ut=2,3105

-

-

+

+

0

0

-

+

-

-

+

+

0

0

-

+

-

+

-

+

-

+

0

0

2
0

3
0

4
0

I

II

III

IV

x

1
0

max

max

min

min

1

2

3

4

I

II

III

IV

r1

uM=7,4913
r2

up =1,3089


+Căn cứ vào bảng tính ứng suất ta thấy i tại các điểm 1,2,3,4
,I,II,III,IV bằng cách cộng theo cét däc (theo dÊu) nh sau :
Σσi = σnz ±

σp

ri

±σp ±
r1

σuzi ± σuri ± σuTi ± σuMi

⇒ Σσ1 = -10,6182 MN/m2 ;
Σσ3 = 8,9854 MN/m2 ;

Σσ2 = - 19,3464 MN/m2 ;
Σσ4 = 0,2572 MN/m2 ;

ΣσI = -0,8164 MN/m2 ;

ΣσII = -9,5446 MN/m2 ;

ΣσIII = - 14,9823 MN/m2 ;

ΣσIV = 4,6213 MN/m2 ;

đợc tính theo công thức sau :

2i + 4τ 2i

σ∑i =

⇒ σ∑1 = Σσ1 = -10,6182 MN/m2

; σ∑2 = Σσ2 =

-19,3464

MN/m2;
σ∑3 = Σσ3 = 8,9854 MN/m2 ;

σ∑4 = Σσ4  = 0,2572

MN/m2 ;
σ∑I = 2,6071 MN/m2 ;
σ∑III = 15,100 MN/m2 ;

σ∑II = 9,8605 MN/m2 ;
σ∑IV = 4,9897 MN/m2 ;

+Các giá trị tổng Ii < [] = 180 MN/m2 do vậy má khuỷu đủ
bền.
2.3. Tính toán kiểm nghiệm bền bánh đà
+Diện tích công d

ã

ã 24


Ld = Fd .àT. à
+Trong đó :
Fd : Là diện tích d lớn nhất của đồ thị T nằm trên ®êng ΣTtb
⇒ Fd = 1100 mm2
µm : Tû lƯ xÝch của mômen;

d
D

d1

1

à : Tỷ lệ xích của góc quay;

2
àm = µΣT.R = 0,0415025.46,4.10-3 MPa.m/mm
µα = 2 §é/mm

⇒Ld = 1100.0,0415025.46,4.10-3.

π .( 82,5.10 3 ) 2
4

=3,9526.10-4 MN.m = 395,26 Nm
+Độ không đồng ®Ịu tèc ®é gãc δ

δ=

3600
.L d
2
mbd.Dtb.n2.π 2

+Trong ®ã :

•

• 25

.2.

π
180