Tài liệu Chương 1: Động học, động lực học cơ cấu khuỷu trục thanh truyền động cơ pptx

KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng
_________________________________________________________________________
1

Phỏửn 1: ĩNG HOĩC, ĩNG LặC HOĩC C CU KHUYU TRUC THANH
TRUYệN ĩNG C
Muỷc õờch:
-
Thióỳt lỏỷp quy luỏỷt chuyóứn õọỹng cuớa piston vaỡ thanh truyóửn
trón cồ sồớ õaợ bióỳt quy luỏỷt chuyóứn õọỹng cuớa truỷc khuyớu vồùi giaớ thióỳt
truỷc quay vồùi vỏỷn tọỳc goùc

= const.
- Xaùc õởnh caùc giaù trở vaỡ sổỷ thay õọứi caùc lổỷc xuỏỳt hióỷn trong
tổỡng thaỡnh phỏửn chuyóứn õọỹng cuớa cồ cỏỳu khi õọỹng cồ laỡm vióỷc õóứ
laỡm cồ sồớ khaớo saùt lổỷc vaỡ mọmen taùc duỷng lón cồ cỏỳu phaùt lổỷc naỡy.
Yẽ nghộa:
laỡ mọỹt trong nhổợng cồ sồớ chờnh cho vióỷc tờnh toaùn thióỳt kóỳ
õọỹng cồ.

KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng
_________________________________________________________________________
2
1.ĩNG HOĩC
Vồùi giaớ thióỳt truỷc khuyớu quay vồùi vỏỷn tọỳc goùc = const, thỗ goùc quay truỷc
khuyớu tyớ lóỷ thuỏỷn vồùi thồỡi gian, coỡn tỏỳt caớ caùc õaỷi lổồỹng õọỹng hoỹc laỡ caùc haỡm phuỷ
thuọỹc vaỡo bióỳn sọỳ .
1.1.Xaùc õởnh qui luỏỷt õọỹng hoỹc bũng phổồng phaùp giaới tờch
- ọỹ dởch chuyóứn cuớa pittons x = R.[(1 - cos) + /4.(1 - cos2)]
- Vỏỷn tọỳc dởch chuyóứn pittons V = R..(Sin + /2.Sin2)
- Gia tọỳc chuyóứn õọỹng pittons
.cos2).(cosRj
2
+=
1.2.Xaùc õởnh qui luỏỷt õọỹng hoỹc bũng phổồng phaùp õọử thở
a.Giaới x bũng õọử thở Brich
Khi truỷc khuyớu quay mọỹt goùc thỗ piston dởch chuyóứn mọỹt khoaớng x so vồùi
vở trờ ban õỏửu (CT). Chuyóứn vở cuớa piston trong xilanh õọỹng cồ tờnh bũng cọng
thổùc sau:
x = R.[(1 - cos) + /4.(1 - cos2)]
ỏy laỡ phổồng trỗnh chuyóứn õọỹng cuớa cồ cỏỳu truỷc khuyớu thanh tryóửn, bióứu
dióựn bũng khoaớng trổồỹt cuớa piston phuỷ thuọỹc vaỡo ,R( baùn kờnh truỷc khuyớu)
- Veợ nổớa voỡng troỡn tỏm O baùn kờnh R.Choỹn tố lóỷ xờch sao cho õổồỡng kờnh AB
cuớa 1/2 voỡng troỡn bũng õoaỷn V
h
/à

V
trón õọử thở cọng.
- Lỏỳy vóử bón phaới tỏm O mọỹt õióứm O sao cho OO = (R/2)à
R
.
-Tổỡ O

keớ caùc tia ổùng vồùi caùc goùc O
0
, 10
0
, 20
0
, , 180
0
. Veợ hóỷ truỷc vuọng goùc
S- phờa dổồùi 1/2 voỡng troỡn. Truỷc O doùng tổỡ õióứm A bióứu dióựn giaù trở . Truỷc OS
bióứu dióựn giaù trở S.Choỹn tố lóỷ xờch : à

[õọỹ/mm], à
S
= à
R
[mm/mm]
- Tổỡ caùc õióứm chia trón 1/2 voỡng troỡn Brich,ta keớ caùc õổồỡng thúng song song
vồùi truỷc O vaỡ tổỡ caùc õióứm chia (coù goùc tổồng ổùng )trón truỷc O ta keớ caùc õổồỡng
nũm ngang. Caùc õổồỡng naỡy seợ cừt nhau taỷi caùc õióứm 0,1,2,3, 18.Nọỳi caùc õióứm naỡy
laỷi ta coù õổồỡng cong bióuớ dióựn õọỹ dởch chuyóứn x theo x = f().

40
20
0


3,23




80
100
60
12,23


25,18






180
160
120
140

à=2/mm





39,74 53,73


65,56 74,37









àS = 2,085 mm/mm
S
81,5






Hỗnh 1.1. ọử thở chuyóứn vở S = f(

)


b.Giaới vỏỷn tọỳc v bũng phổồng phaùp õọử thở
Theo giaới tờch vỏỷn tọỳc v cuớa piston xaùc õởnh theo cọng thổùc:
KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng
_________________________________________________________________________
3
V = R..(Sin + /2.Sin2)
Tổỡ trón ta coù:
V = R..(Sin + /2.Sin2) = R.. Sin + R.. /2. Sin2 = V
1
+V
2

Vỏỷn tọỳc trung bỗnh cuớa piston õổồỹc xaùc õởnh theo cọng thổùc:

Trong õoù:
30
S.n
V
tb
=
S: haỡnh trỗnh cuớa piston( m) ; S = 2.R; n:sọỳ voỡng quay truỷc khuyớu(v/ph)
ọỳi vồùi õọỹng cồ diesel V
tb
> 6,5 cuợng coù thóứ xem laỡ õọỹng cồ cao tọỳc. Tyớ sọỳ
V
max
/V

tb
thổồỡng vaỡo khoaớng 1,6
Hỗnh 1.2 ọử thở vỏỷn tọỳc
V=f(S)
V(m/s)

àv=0,1455(m/s)/mm

40
20
0
3,23


12,23 25,18
120
100
60
80
180
160
140




39,74 53,73 65,56 74,37

S
àS = 2,085 mm/mm

81,5







c.Giaới gia tọỳc j bũng õọử thở Tọló
Theo giaới tờch gia tọỳc j cuớa piston xaùc õởnh theo cọng thổùc:

Hỗnh 1.3 ọử thở gia tọỳc j=f(S)
àjmin=àjmax=434,85(m/s )/mm
Jmax
2
F
E
Jmin
J(m/s )
2
BA
Hỗnh 1.3 ọử thở gia tọỳc J=f(S)

.cos2).(cosR
d
dv
.
dt
d
.
d
dv
2
===
dt
dv
j
+=

2.
TT tham gia vaỡo chuyóứn õọỹng thúng gọửm:
ĩNG LặC HOĩC
2.1.Xaùc õởnh caùc khọỳi lổồỹng qui dỏựn
*Khọỳi lổồỹng tham gia chuyóứn õọỹng thúng :
Caùc chi tióỳt maùy trong cồ cỏỳu KT
KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng
_________________________________________________________________________
4
haỡnh phỏửn khọỳi lổồỹng nhoùm thanh truyóửn õổồỹc quy dỏựn vóử õỏửu nhoớ thanh
truyóửn
vở dióỷn tờch õốnh piston (õóứ
ọỹng cồ)

i vóử õỏửu nhoớ thanh truyóửn;
ọỹng tởnh tióỳn tờnh trón õồn vở dióỷn tờch õốnh piston:
Dióỷn tờch

- Caùc chi tióỳt trong nhoùm piston
- T
.
- Trong quaù trỗnh tờnh toaùn, xỏy dổỷng caùc õọử thở lổỷc taùc duỷng õổồỹc tióỷn lồỹi,
ngổồỡi ta thổồỡng tờnh toaùn lổỷc quaùn tờnh trón mọỹt õồn
cuỡng thổù nguyón vồùi aùp suỏỳt tọứng buọửng chaùy õ
m = m
np
+ m
1
[kg/m
2
]
m
np
[kg/m
2
] - khọỳi lổồỹng nhoùm piston;
m
1
[kg/m
2
]- khọỳi lổồỹng thanh truyóửn qu
m
tt

[kg/m
2
] khọỳi lổồỹng thanh truyóửn.
Qui khọỳi lổồỹng chuyóứn õ
õốnh pittọng :
4
[m
2
D
S
pt

=
ỹng thúng
R
2
(cos + cos2)
j1
= -m.R.
2
.cos - laỡ lổỷc quaùn tờnh cỏỳp 1, coù chu kyỡ 1 voỡng quay truỷc
yớu.
-m.R.
2
..cos2 - laỡ lổỷc quaùn tờnh cỏỳp 2, coù chu kyỡ 1/2 voỡng quay
ứi theo goùc . Dỏỳu cuớa lổỷc quaùn tờnh p
j1
vaỡ p
j2
õổồỹc xaùc õởnh

ổỷc quaùn tờnh coù chióửu hổồùng vaỡo tỏm chọỳt khuyớu seợ coù giaù trở dổồng vaỡ
2
]
2.2. Xaùc õởnh lổỷc quaùn tờnh chuyóứn õọ
P
J
= -mJ = -m
P
J
= p
j1
+ p
j2
Vồùi: p
khu
p
j2
=
truỷc khuyớu
- Lổỷc quaùn tờnh chuyóứn õọỹng thúng luọn taùc duỷng theo õổồỡng tỏm xilanh õọỹng cồ, coù
õọỹ lồùn vaỡ chióửu thay õọ
nhồỡ voỡng troỡn xeùt dỏỳu
+ Xeùt dỏỳu lổỷc quaùn tờnh cỏỳp I, cỏỳp II :
Qui ổồùc: l
ngổồỹc laỷi
ổỷc qu huyóứn õọỹn

2
]

Khai trióứn õọử thở P-V thaỡnh P-

:

2.3. Xaùc õởnh l aùn tờnh c g quay:
P
k
= m
2
R
2

[MN/m
2.4.Khai trióứn caùc õọử thở
KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng
_________________________________________________________________________
5
Sổớ duỷng õọử thở Brich õóứ khai trióứn õọử thở P-V thaỡnh õọử thở P-.
Khi chuyóứn sang õọử thở P
J
- õọứi dỏỳu P
J
laỷi. Cọỹng õọử thở P
kt
- vaỡ õọử thở P- ta õổồỹc:
P
1
-
P

1
= P
kt
+ P
J










Lỏỷp baớng õóứ tờnh caùc lổỷc taùc duỷng lón chọỳt khuyớu :

T = P
1
sin(+)/cos
Z = P
1
cos(+)/cos
N = P
1
tg
Baớng 2.1.Bióứu dióựn thaỡnh phỏửn lổỷc theo : N= f(), Z= f(), T= f()

0
P1 Sin(+)/cos T Cos(+)/cos Z Tg N

0
720











-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5

5.5
6
6.5
7
0 100 200 300 400 500 600 700 800
P
kt
P
1
P
j
-1
-2
H
ỗnh2.5 :ọử thở T- Z-N
0

20

0
60

80

40

100

120

140

200

160

180

240

260

220

(MN/m )
2
1

3
T , Z , N
4
520

300

280

320

340

360

380

460

440

400

420

500

480

640

580

560

540

600

620

700

680

660

720



T

N
Z
Hỗnh 2.4. ọử thở khai trióứn P
kt
,
P
j
,
P
1
2
KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng
_________________________________________________________________________
6

3. TấNH TỉNG T TRONG ĩNG C NHIệU XI LANH PHN B
THểNG HAèNG
- Xaùc õởnh thổù tổỷ laỡm vióỷc cuớa õọỹng cồ
- Xaùc õởnh goùc lóỷch cọng taùc cuớa caùc xi lanh

- Lỏỷp baớng xaùc thổù tổỷ laỡm vióỷc cuớa caùc xi lanh
- xaùc õởnh lổỷc T nhổ ồớ õọỹng cồ 1 xi lanh
- Lỏỷp baớng õóứ tờnh caùc giaù trở T
i
ồớ tổỡng xi lanh.
- Tờnh tọứng T: T = T
1
+ T
2
+ T
3
+ T
4
Baớng 2.2.Baớng tờnh tọứng T

1
T
1

2
T
2

3
T
3

4
T
4

T
0
720
0









260
-1
-2
(MN/m )
3
1
0 20
0
2
T
14060 8040 100 120 200160 180 240220
2
Ttb
300280 320 360340 380 440400 420 500460 480 560540520 600580 620 700680640 660 720

Hỗnh 2.6. ọử thở tọứng
T

Tờnh giaù trở T
tb
. Dổỷa theo cọng thổùc :

]/[
1030
2
3
mMN
RF
N
T
dp
i
tb


=

Veợ õọử thở phuỷ taới taùc duỷng lón chọỳt khuyớu :

0
380
370
Z
600
19
18
17
P

R
0
50
40
30
20
O

70
13
10
11
420
6
4
20
0
22
21
23
360
2
1
3
14
15
16
O'

7

5
8
9
390
400
410
120
500
200
140
180
290
260
270
60
280
220
240
310
320
650
300
660
340
330
540
560
580
10
520

160
710
450
670
440
430
680
460
470
T

480
690
700








Hỗnh 2.7.ọử thở phuỷ taới taùc duỷng lón chọỳt khuyớu
KÃÚT CÁÚU ÂÄÜNG CÅ Dỉång Viãût Dng
_________________________________________________________________________
7



V hãû trủc ta âäü vng gọc Z-T.Trủc Z cọ chiãưu dỉång hỉåïng xúng dỉåïi

Âàût cạc giạ trë T,Z lãn hãû trủc T-Z, ỉïng våïi mäùi càûp ta cọ mäüt âiãøm, âạnh säú
0,1,2, 72. Näúi cạc âiãøm âọ lải ta cọ âäư thë vẹc tå phủ ti tạc dủng lãn chäút khuu.
Dëch gäúc ta âäü xúng mäüt âoản bàòng giạ trë lỉûc quạn tênh ly tám :
P
R0
= -m
2
Rω
2
[MN/m
2
]
Âáy chênh l tám chäút khuu 0
1
.
Xạc âënh phỉång chiãưu v âiãøm âàût lỉûc
Giạ trë ca lỉûc l vẹctå tênh tỉì gäúc 0
1
âãún mäüt vë trê báút k m ta cáưn; Chiãưu
ca lỉûc l tỉì tám ra ngoi;
Âiãøm âàût nàòm trãn phỉång kẹo di ca vẹctå v càõt vng trn tỉåüng trỉng
cho chäút khuu.
Khai triãøn âäư thë vẹctå phủ ti Z-T thnh âäư thë Q-
α
:
V hãû trủc ta âäü Q-α, chn tè lãû xêch µ
Q
= 0,05[âäü/mm]v µ
Q
=µ

T
=µ
Z
Trãn cạc âiãøm chia ca trủc O-α ta láưn lỉåüt âàût cạc vẹctå tỉång ỉïng våïi cạc gọc.
Chàóng hản 10
0
,20
0
, ,720
0
.
Näúi cạc âáưu mụt vẹctå lải ta cọ âäư thë khai triãøn Q=f(α).
Láûp bng âãø v Q=f(α).
Bng2.3.Bng tênh Q
tb
α
0
Q α
0
Q α
0
Q α
0
Q
0
180 540 720
Xạc âënh Q
max
, Q
tb

, Q
min


280°80°
0
0° 20° 40° 60°
1
2
180°120°100° 140° 160° 220°200° 240° 260°
Qtb
2
3
4
(MN/m )
2
Qtb
480°380°320°300° 340° 360° 420°400° 440° 460° 520°500° 540° 560° 620°600°580° 640° 660° 720°700°680°
α°
Hçnh 2.8.Âäư thë khai triãøn ca vẹctå phủ ti ta
ï
c dung trãn chäút khuu






V âäư thë phủ ti tạc dủng trãn âáưu to thanh truưn :
KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng

_________________________________________________________________________
8
Duỡng mọỹt tồỡ giỏỳy boùng, trón tồỡ giỏỳy boùng coù caùc õióứm chia ổùng vồùi caùc goùc
(+) õọỹ. Sau õoù õỷt tồỡ giỏỳy boùng lón õọử thở vectồ phuỷ taới taùc duỷng trón chọỳt khuyớu.
Ta tióỳn haỡnh xoay tồỡ giỏỳy boùng ngổồỹc chióửu kim õọửng họử ổùng vồùi goùc dổồùờ tồỡ giỏỳy
boùng thỗ coù goùc (+) trón tồỡ giỏỳy boùng, cổù mọựi lỏửn xoay nhổ vỏỷy ta õaùnh dỏỳu caùc
õióứm trón tồỡ giỏỳy boùng. Sau õoù ta nọỳi caùc õióứm laỷi ta õổồỹc õọử thở phuỷ taới taùc duỷng
lón õỏửu to thanh truyóửn.

180
173
720
186
253
273
262
284
296
450
610
63
560
Z'
38
51
25
13
580
590
240

600
230
346
370
0
334
120
140
160
540
500
380
180
470
490
480
460
130
308
321
340
107
660
86
73
97
640
620
630
250

260
270
650
280
290
300
143
126
117
135
680
670
320
310
330
165
151
158
690
700
710
60
350
410
400
110
100
390
360
440

420
90
430
70
80
201
40
50
20
10
30
194
232
233
224
208
216
T'








Hỗnh 2.9.ọử thở lổỷc taùc duỷng lón õỏửu to thanh truyóửn

ọử thở maỡi moỡ
n chọỳt khuyớu :

- Chia voỡng troỡn tổồỹng trổng cho chọỳt khuyớu thaỡnh 24 phỏửn bũng nhau,õaùnh
sọỳ thổù tổỷ theo chióửu ngổồỹc kim õọửng họử.
- Tổỡ caùc õióứm chia 0,1,2,3, 23.Trón voỡng troỡn 0, keớ caùc tia 0o,10,20, ,230
keùo daỡi cừt õọử thở phuỷ taới taùc duỷng trón chọỳt khuyớu ồớ caùc õióứm xaùc õởnh. Ta lỏỷp õổồỹc
tọứng phuỷ taới taùc duỷng lón 1 õióứm õỷt laỡ Q
i
. Giaù trở cuớa tọứng Q
i
õổồỹc ghi vaỡo caùc ọ
coù õaùnh dỏỳu trổồùc, sau õoù cọỹng tỏỳt caớ caùc giaù trở trón tổỡng cọỹt coù tọứng phuỷ taới taùc
duỷng trón caùc õióứm cuớa bóử mỷt chọỳt Q

i
Lỏỷp baớng giaù trở õóứ tờnh Q

i
Baớng 2.4. Baớng xaùc õởnh vuỡng aớnh hổồớng cuớa

i
Q

ióứm
Q
i
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

20 21 22 23
Q
0
Q

23



Q
KT CU ĩNG C Dổồng Vióỷt Duợng
_________________________________________________________________________
9

21
20
18
19
17
15
16
22
23
0
1
3
2
4
14
13
12
11
6
5
7

9
8
10
Hỗnh 2.10.ọử thở maỡi moỡn chọỳt khuyớu