ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:

MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI
KHÍ ĐỘNG CƠ IFA TRÊN CATIA

Đà Nẵng - 2010

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
5. Mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ IFA trên Catia
5.1 Thiết kế 3D xupáp của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.2 Thiết kế 3D lò xo của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.3 Thiết kế 3D ống dẫn hướng của cơ cấu phân phối khí động cơ
IFA
5.4 Thiết kế 3D trục cam của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.5 Thiết kế 3D con đội của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.6 Thiết kế 3D đũa đẩy của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.7 Thiết kế 3D cò mổ của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.8 Lắp ráp 3D cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.9 Mô phỏng động học cơ c
ấu phân phối khí động cơ IFA
6. Kết luận.
C. Các bản vẽ và đồ thị:
1- Cơ cấu PPK động cơ đốt trong 2 kỳ 1A3
2- Cơ cấu PPK động cơ đốt trong 4 kỳ 3A3
3- Cơ cấu PPK động cơ IFA 1A3
4- Xupáp của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
5- Lò xo của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
6-Ống dẫn hướng của cơ cấu phân phối khí động c
ơ IFA 1A3
7- Trục cam của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
8- Con đội của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
9- Đũa đẩy của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
10- Cò mổ của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3

MỤC LỤC

4.1.2. Tính năng của phần mềm Catia Error! Bookmark not defined.
4.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT 3D TRONG MODUL PART DESIGNError! Bookmark
not defined.
4.3 TRÌNH ỨNG DỤNG LẮP RÁP ASEMBLY DESIGN Error! Bookmark not
defined.
4.3.1. Tính năng của Assembly Design Error! Bookmark not defined.
4.3.2. Ph
ương pháp, trình tự thiết kế bản vẽ lắp trong Assembly Design Error!
Bookmark not defined.
5. MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ IFA TRÊN
CATIA. Error! Bookmark not defined.
5.1 Thiết kế 3D xupáp cơ cấu phân phối khí động cơ IFA. Error! Bookmark not
defined.
5.2 Thiết kế 3D lò xo cơ cấu phân phối khí động cơ IFA. Error! Bookmark not
defined.

5.3 Thiết kế 3D ống dẫn hướng cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.Error! Bookmark
not defined.
5.4 Thiết kế 3D trục cam cơ cấu phân phối khí động cơ IFA. . Error! Bookmark not
defined.
5.5 Thiết kế 3D con đội cơ cấu phân phối khí động cơ IFA Error! Bookmark not
defined.
5.6 Thiết kế 3D đũa đẩy cơ cấu phân phối khí động cơ IFA. . Error! Bookmark not
defined.
5.7 Thiết kế 3D cò mổ cơ cấu phân phối khí động c
ơ IFA. Error! Bookmark not
defined.
5.8 Lắp ráp 3D cơ cấu phân phối khí động cơ IFA. Error! Bookmark not defined.
5.9 Kết quả lắp ráp mô phỏng. Error! Bookmark not defined.
5.10 Phân tích quá trình lắp ráp. Error! Bookmark not defined.

cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tài liệu liên quan và vận dụng các
kiến thức được học, em đã cố gắng hoàn thành đề tài này. Mặc dù vậy, do kiến thức của
em có hạn lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót.
Em mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn.

Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn " Nguyễn Quang
Trung” cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ để em có thể hoàn
thành đồ án này.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Phương

1.MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI.
Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ đặc biệt là lĩnh vực điều
khiển s
ố và tin học.Ngày nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ cho công việc của người kỹ
sư thiết kế . Giúp cho công việc của người thiết kế trở nên thuận lợi và tiết kiệm được rất
nhiều thời gian .
Trong các công đoạn của quá trình sản xuất cơ khí thì sự tiện ích của các phần mềm
hỗ trợ thực sự có vai trò đóng góp hết sức to lớn. Từ việc lên bản vẽ thiết kế chi tiết máy

Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ.
Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp nạp hoặc không khí mới vào xilanh
động cơ để động cơ làm việc được liên tục, ổn định, phát huy hết công suất thiết kế.
1.1.2. Yêu cầu:
Cơ cấu phối ph
ải đảm bảo các yêu cầu sau: Quá trình thay đổi khí phải hoàn hảo, nạp
đầy thải sạch. Đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định. Độ mở lớn để
dòng khí lưu thông, ít trở lực. Đóng xupáp phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, không bị

cháy do lọt khí. Xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp. Ít va đập, tránh gây mòn.
Dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp.
1.1.3. Phân loại:
Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp: Là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong động
cơ 4 kỳ vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và làm việc chính xác hiệu
quả, mang lại hi
ệu suất cao.
Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu tuy có nhiều ưu điểm như có thể đảm
bảo tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít gây ồn… Nhưng do kết cấu khá phức tạp, giá
thành cao nên rất ít được dùng.
Trong một số động cơ hai kỳ, việc nạp thải khí bằng lỗ (quét vòng), piston của chúng
làm nhiệm vụ của van trượt, đóng mở lỗ th
ải và lỗ nạp. Loại dùng trong động cơ này
không có cơ cấu dẫn động van trượt riêng nên vẫn dùng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền
dẫn động piston.
Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupáp để thải khí.
2.2. Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ:
Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ chỉ chiếm
khoả
ng 120
0

Áp suất khí quét lớn nhưng do kết cấu có nhiều van tự động nên phứ
c tạp. Chiều cao
các cửa khí lớn làm tăng tổn thất hành trình piston, giảm các chỉ tiêu công tác của động
cơ.
+ Hệ thống quét vòng đặt một bên:
Chỉ sử dụng cho các động cơ hai kỳ tĩnh tại, động cơ tàu thủy cỡ nhỏ có tốc độ trung
bình.
Đặc điểm: Các cửa khí đặt một bên của thành xilanh theo hướng lệch tâm cửa quét
nghiêng xuống một góc 15
0
. Trong hệ thống có thể có van xoay để đóng cửa thải sau khi
kết thúc quét khí nhằm giảm tổn thất khí quét.
+ Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải:
Đặc điểm: Cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến. Xupáp thải được
đặt trên nắp xilanh. Dòng khí quét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh rồi theo
xupáp thải ra ngoài nên dòng không khí quét ít bị hòa trộn với sản vật cháy và khí thải
được đẩy ra ngoài tương đối s
ạch, do đó hệ số khí sót nhỏ và áp suất dòng khí nạp lớn.
Để lựa chọn góc phối khí tốt nhất làm cho quá trình nạp hoàn thiện hơn. Cửa quét đặt
theo hướng tiếp tuyến nên dòng không khí quét đi vào xilanh tạo thành một vận động
xoáy do đó quá trình hình thành hỗn hợp khí và quá trình cháy xảy ra tốt hơn, đồng thời
làm tăng tiết diện lưu thông nên giảm được sức cản trong quá trình quét khí.
Hình 2-1 Một số phương án quét thải trên động cơ hai kỳ.
a) - Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh; b) - Hệ thống quét vòng đặt ngang theo
hướng lệch tâm; c) - Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp; d) - Hệ thống quét thẳng
qua xupáp thải; e) - Hệ thống quét vòng đặt một bên.
2.3. Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ:

Khi dùng cơ cấu phân phối khí xupap đặt, chiều cao của động cơ giảm xuống, kết cấu
của nắp xylanh đơn giảm hơn, dẫn động xupap cũng dể dàng hơn, nhưng do buồng cháy
không gọn, diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế của động cơ kém, tiêu hao nhiều
nhiên liệu, ở tốc độ cao hệ số nạp giảm làm giảm m
ức độ cường hóa của động cơ. Đồng
thời khó tăng được tỷ số nén, nhất là khi tỷ số nén của động cơ lớn hơn 7,5 rất khó bố trí
buồng cháy. Vì vậy cơ cấu phân phối khí xupap đặt thường chỉ dùng trong một số động
cơ xăng có tỷ số nén thấp, số vòng quay không cao lắm. Hình 2-6 giới thiệu kết cấu và
cách bố trí xupap đặt. Xupap lắp ở mộ
t bên thân máy, ngay phía trên trục cam và được
trục cam dẫn động qua con đội. Xupap nạp và xupap thải có thể bố trí theo nhiều kiểu
khác nhau: bố trí xen kẻ nhau hoặc bố trí theo từng cặp một. Khi bố trí từng cặp xupap
cùng tên, các xupap nạp có thể dùng chung đường nạp nên làm cho đường nạp trở nên
đơn giản hơn. Phương án bố trí các xupap cùng tên kề nhau giới thiệu trên hình 2-2 a.

Cơ c
ấ
bố trí p
h
có đườ
n
(một xu
p
dùng bố

h
ạ
p 1 xupap
đ
ộng cơ dù
n
o
thân máy.
ư
ờng nạp
v
ơ
xăng, đườ
n
ấ
y nóng ốn
g
g
thải và đ
ư
c
hệ số nạp

ố
i khí xup
a
o hình dạn
g
n
g bình và

h
g
buồng ch
á
nhỏ (D<2
0
a
p nạp), nh
ữ
n
h: hai xu
p
d
ùng 3 xup
p
cho
m
ột
x
một dãy, x
u
h
ải t
r
ên hì
n
đ
ường nạp
n
nhiên liệ

h này thư
ờ
thường ph
ả
u
dễ bay hơ
i
à
để giảm
s
ân phối kh
í

u
pap theo n
h
ấ
u của cơ c
ư
ờng dùng
c
ơ có đườ
n
h
ai xupap
n
ố
trí vòi ph
u
p

ạp hhoặc
d
u
n hoặc buj
b
ố trí một
d
ẽ
nhau như
c
ho động c
ơ
cùng một
p
i động cơ
đ
g
không khí
)

k
hác nhau.
C
h
ối khí. Độ
n
c
ho một x
y
anh lớn th

p (2
T
rong
i
dãy
Kiểu
T
rong
g
thải
n
g bố
nâng Để d
ẫ
qua đòn
máy, x
u
xupap t
u
dẫn độn
g
động c
ơ
dùng m

c
ách dẫn đ
ộ
b
ố trí xupap
bố trí về
h
a
nh để có
t
y
lanh.

p
ap, trục c
a
r
ên hình 2-
3
d
ẫn động tr
ự
ầ
n đến các
c
trở thành p
a
số vẫn d
ù
m

ng kiểu d
ẫ
h
ai hàng x
y
ế
làm cho k
ế
d
ãy (một d
ã
p
ap có thể
ư
ờng kính
n
Cơ cấu ph
â

b
ố trí t
r
ên
n
ợ
p trục ca
m
a
con đội, đ
ũ

a đẩy, đò
n
n
như con đ
ộ
động cơ ôt
p
ap gián ti
ế
n
động toà
n
g
cơ rất gọn
)
ạ
p và một
d
g
đi một g
ó
và dễ bố
xupáp treo
d)

đ
ể dẫn độn
h
ộp trục kh
u

ngày nay (
k
ơ
chữ V th
ư
u
pap; bố tr
í
h
ải), ống t
h
h
đối với đ
ư
t
hải, đườn
g

hoặc
thân
c
tiếp
ơ
cấu
k
ể cả
ư
ờng
í
trục


Hình 2-4. Sơ đồ bố trí hai hàng xupáp và dẫn động chúng
trực tiếp bằng trục cam đặt trên nắp xylanh
Hình 2-5. Sơ đồ dẫn động bốn dãy xupáp bằng một trục

Phương án dẫn động này cũng được dùng khá phổ biến trong động cơ chữ V. Các loại
động cơ chữ V dùng trên ô tô máy kéo có buống cháy hình chêm, các xupap thường bố trí
theo một dãy và nghiêng đi một góc so với đường tâm xylanh. Vì vậy thường hay dùng
một trục cam đặt giữa hai hàng xylanh để dẫn động toàn bộ các xupap .
Trong các động cơ có đường kình xylanh lớn, người ta thường dùng bốn xupap để tăng
diện tích tiết diện lưu thông và để giả
m đường kính nấm xupap, khiến cho xupap không
bị quá nóng và tăng được sức bền. Các xupap cùng tên của loại động cơ này có thể bố trí
thành hai dãy hoặc thành một dãy.
Khi bố trí theo cách thứ nhất ( Hình 2-6 a), có thể giảm bớt số đường nạp, đường
thải trong nắp xylanh và có thể để đường thải và đường nạp về cùng một phía. Trong
nhiều kết cấu của động cơ chữ V, bố trí như trên có nhiều thuận lợ
i. Tuy vậy kiểu bố trí
này thường làm cho xupap thải bên phải quá nóng.

Kết luận: So sánh ưu khuyết điểm của hai phương án bố trí xupáp đặt và treo thấy
rằng: Động cơ diezel chỉ dùng xupáp treo, do tạo được
ε
cao còn động cơ xăng có thể
dùng xupáp treo, hay đặt nhưng ngày nay thường dùng hệ thống phân phối khí kiểu treo.
Động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí kiểu treo có hiệu suất nhiệt cao hơn. Dùng hệ
thống phân phối khí kiểu treo tuy làm cho kết cấu quy lát rất phức tạp và dẫn động cũng
phức tạp nhưng đạt hiệu quả phân phối khí rất tốt. Hệ thống phân phối khí xupáp treo
Hình2-7.Bố trí xupáp hỗn hợp

a) b)
e)
c)
d)
chiếm ưu thế tuyệt đối trong động cơ 4 kỳ.
2.3.2. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam:
Trục cam có thể đặt trong hộp trục khuỷu hay trên nắp máy:
Loại trục cam đặt trong hộp trục khuỷu được dẫn động bằng bánh răng cam. Nếu
khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặp bánh răng. Nếu
khoảng cách tr


Hình 2-5 Các phương án dẫn động trục cam.
a, c) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng côn; b) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng
trung gian; d , e) – Dẫn động trục cam dùng xích.