Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

LỜI NÓI ĐẦU
Từ khi cuộc cách mạng khoa học kĩ thuật ra đời, thế giới đã thay đổi về mọi
mặt,cuộc sống của con người ngày càng phát triển, đem lại cuộc sống thoải mái về vật
chất và tinh thần. Trong đó có sự phát triển về động cơ đốt trong, mà đặt biệt là sự phát
triển của nghành giao thông vận tải.
Giao thông vận tải đóng vai trò huyết mạch trong nền kinh tế quốc dân, giữ vai
trò quan trọng trong nhiều ngành kinh tế quốc danh như nông nghiệp, giao thông vận tải
đường bộ, đường sắt, đường biển, đường hàng không cũng như trong nhiều ngành công
nghiệp khác .
Trên thế giới, xu hướng phát triển giao thông vận tải ngày càng cấp thiết với cuộc sống
ngày càng hiện đại để phù hợp với các vấn đề mới như môi trường, nhiên liệu, ..nên có rất
nhiều vấn đề đặt ra với ngành GTVT, đối với nước ta đang trên đà phát triển nên càng có ý
nghĩa thiết thực, việc đào tạo đội ngũ kĩ sư có thể tự đảm nhận việc bảo hành , sữa
chữa,thiết kế các thiết bị để tăng tỉ lệ nội địa hóa, vận hành …các phương tiện.
Trong thời gian làm đồ án được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy “Dương Việt Dũng
“ emđã hoàn thành đồ án môn học. Tuy vậy trong quá trình làm đồ án không tránh khỏi
những sai sót của bản thân rất mong được quí thầy cô chỉ bảo thêm.

Sinh viên thực hiện

SVTH: Lớp:

Trang1


Đồán môn học kết cấuđộng cơ



Trang 3

1.1.5. Bảng xác định các điểm trung gian

Trang 3

1.1.6. Vẽ đồ thị công

Trang 4

1.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

Trang 7

1.2.1Tính toán động học

Trang 7

1.2.1.1 Đồ thị biểu diễn hành trình của piston

Trang 7

1.1.2. Đồ thị biểu diễn tốc độ của piston v=f(α)

Trang 7

1.2.1.3. Đồ thị biểu diễn gia tốc j = f ( x )

Trang 9


1.2.2.7 Đồ thị khai triển vectơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Trang 25

SVTH: Lớp:

Trang2


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

1.2.2.8 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu

Trang 27

PHẦN 2:PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ, ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN HỆ
THỐNG PHỐI KHÍ
1. MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI CỦA CƠ CẤU
PHÂN PHỐI KHÍ

Trang 28

1.1. Mục đích

Trang28

1.2. Yêu cầu

Trang 29

2.1.2. Phương án dẫn động trục cam

Trang 29

2.2. Phân tích kết cấu các chi tiết trong hệ thống phối khí 050 DOHC

Trang 30

2.2.1. Kết cấu xupap

Trang 30

2.2.2.Nấm xupáp

Trang 31

2.2.3. Thân xupáp

Trang 32

2.2.4. Đuôi xupáp

Trang 32

2.2.5. Kết cấu đế xupáp

Trang 32



GVHD: Dương Việt Dũng

2.3.1.Xác định kích thước của tiết diện lưu thong

Trang 36

.Xác định chiều cao mấu cam

Trang 40

2.3.2. Dựng hình cam lồi

Trang 40

2.2.3.Thiết kế trục cam

Trang 42

2.3.4.Động học của đuôi xupáp

Trang 42

2.3.4.1. Động học của đuôi xupáp trong giai đoạn I

Trang 42

2.3.4.2 Động học của đuôi xupáp trong giai đoạn II

Trang 42

Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Phần I
PHƯƠNG PHÁP XÂY DỰNG CÁC ĐỒ THỊ TRONG BẢN
VẼ ĐỒ THỊ ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC.
1.1. VẼ ĐỒ THỊ CÔNG.
1.1.1. Các số liệu chọn trước trong quá trình tính toán.
•
•
•
•

p0 = 0,1 (MN/m2) :Áp suất khí trời.
pr = (1,03 ÷ 1,15) p0 :Áp suất khí sót.
→ Chọn pr = 0,113 (MN/m2).
pa = (0,8 ÷ 0,95) p0 :Áp suất cuối quá trình nạp.→ Chọn pa = 0,088 (MN/m2).
n1 = (1,34 ÷ 1,38) :Chỉ số nén đa biến trung bình của động cơ xăng.
→ Chọn n1 = 1,37.

•

n2 = (1,23 ÷ 1,34)

:Chỉ số giãn nở đa biến trung bình của động cơ xăng.
→ Chọn n2 = 1,25.

•




Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Cho i tăng từ 1 đến ε ta lập được bảng xác định tọa độ các điểm trên đường nén và
đường giãn nở.
1.1.5. Bảng xác định tọa độ các điểm trung gian.

Đường Nén

Vx
(dm3)

18.28
27.42
36.56
45.70
54.84
63.98
73.12
82.26
91.40
100.5
4
109.6
8
118.8
2

3.5
4.0
4.5
5.0

0.257

5.5

Đường giản nỡ
Px(mm)

1.000
0.574
0.387
0.285
0.222
0.180
0.150
0.127
0.110

1.868
1.072
0.723
0.532
0.415
0.336
0.280
0.238

0.134

5.700
3.434
2.397
1.813
1.444
1.191
1.008
0.870
0.762

190.00
114.47
79.90
60.43
48.13
39.70
33.60
29.00
25.40

0.097

0.181

6.03

8.42


0.063

0.144

4.80

9.39
10.3
8

0.096

0.549

18.30

0.130

4.33

11.39 0.088

0.501

16.70

0.118

3.93


0.393

13.10

0.420

9.0 20.29 0.049

0.092

3.07

15.59 0.064

0.366

12.20

0.434

9.3 21.22 0.047

0.088

2.93

16.24 0.062

0.351


- Điểm: r(Vc ; pr)

CóVc=0,047(dm3); pr=0,113(NM/m2)
Vậy: r(0,047[dm3];0,113[NM/m2]).
-

-

Điểm: a(Va ; pa)
Có Va=0,434 (dm3);pa=0,088(NM/m2)
Vậy: a(0,434 [dm3];0,088[NM/m2]).
Điểm: b(Va;pb)
Có Va=0,434 (dm3);
Với ε=9,3; pz=5,7(NM/m2); n2=1,25
 pb=0,351 (NM/m2)
Vậy: b(0,434 [dm3];0,351 [NM/m2]).

-

-

Điểm: c (Vc, pc)
Có Vc=0,047(dm3); pc=1,868 (NM/m2)
Vậy: c(0,047 [dm3];1,868 [NM/m2]).
Điểm: z (Vz, pz)
Có Vz=0,047(dm3); pz=5,7 (NM/m2)
Vậy: z(0,047 [dm3]; 5,7[NM/m2]).

1.1.6. Vẽ đồ thị công.
Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:

0,434
= 0,00255(dm3 / mm)
170

+ Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: trục hoành biểu diễn thể tích xi lanh, trục tung biểu diễn
áp suất khí thể.
+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ. Nối các
tọa độ điểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn nở.

SVTH: Lớp:

Trang7


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng song song
với trục hoành đi qua hai điểm Pa và Pr. Ta có được đồ thị công lý thuyết.
+ Hiệu chỉnh đồ thị công:
- Vẽ đồ thị Brick phía trên đồ thị công. Lấy bán kính cung tròn R bằng một nữa khoảng
cách từ Va đến Vc.
- Tỉ lệ xích đồ thị brick:
- Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng
Với: λ=0,26 ; μs=0,5207(m/mm)
 OO’=9,862 (mm).

- Dùng đồ thị Brick để xác định các điểm:
•


Nối các điểm c’, c’’, z” lại thành đường cong liên tục và dính vào đường giãn nở.

SVTH: Lớp:

Trang8


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

- Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế p b’’ thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn
nở lý thuyết do mở sớm xupáp thải.
1
1
Pb’’ = pr + 2 .( pb - pr )= 0,113+ 2 .(0,351-0,113)=0,232(MN/m2).

Được điểm b’’(0,434[dm3];0,232[NM/m2]).
Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx.
Nối điểm r với r’, điểm r’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song
với trục tung cắt đường nạp pax tại điểm r’.
 Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế:

Hình 1.1. Đồ thị công

SVTH: Lớp:

Trang9


→µvt=0,38806[mm/s.(mm)].
Vẽ nửa đường tròn tâm O bán kính R1 phía dưới đồ thị x(α) với R1 =75,86 (mm).
+ Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với:

SVTH: Lớp:

Trang10


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

ω.λ
649,26.0,26
R2 = R. 2.µ vt = 0,0395. 2.0,38806 = 8,591 (mm).

+ Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R1 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự từ
0; 1; 2; …; 18.
+ Chia vòng tròn tâm O bán kính R2 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 0’; 1’;
2’; …; 18’ theo chiều ngược lại.
+ Từ các điểm 0; 1; 2; … kẻ các đường thẳng góc với AB cắt các đường song song với
AB kẻ từ các điểm 0’; 1’; 2’;… tương ứng tạo thành các giao điểm. Nối các giao điểm này
lại ta có đường cong giới hạn vận tốc của piston. Khoảng cách từ đường cong này đến nửa
đường tròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc α.

SVTH: Lớp:

Trang11




Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Để vẽ đường biểu diễn gia tốc của piston ta sử dụng phương pháp Tole:
+ Chọn hệ trục tọa độ với trục Ox là trục hoành, trục tung là trục biểu diễn giá trị gia
tốc.
+ Trên trụcOx lấyđoạn AB = S=2R.
Tính:




Jmax =R.ω2.(1+λ)=0,0395.649,262 .(1+0,26)= 20979,974 (m/s2)
Jmin= -R.ω2.(1-λ)=- 0,0395.649,262 .(1- 0,26)=- 12321,572(m/s2)
EF = -3.R.λ.ω2 = - 3. 0,0395.0,26.649,262 = - 12987,603(m/s2).

+ Chọntỉ lệ xích: μj =300(m/s2mm).
+ Từ điểm A tương ứng với điểm chết trên lấy lên phía trên mộtđoạn
AC =

J max 20979,974
=
= 69,9(mm)
µj
300

dưới mộtđoạn BD =

Hình 1.4. Đồ thị gia tốc J = f(x)

1.2.2. Tính toán động lực học:
1.2.2.1. Đường biểu diễn lực quán tính của khối lượng chuyển động tịnh tiến - pj = f(s):
Vẽ theo phương pháp Tole với trục hoành đặt trùng với P0 ở đồ thị công, trục tung
biểu diễn giá trị pj.
SVTH: Lớp:

Trang15


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Vẽ đường biểu diễn lực quán tính được tiến hành theo các bước như sau:
+ Chọn tỉ lệ xích trùng với tỉ lệ xích đồ thị công:

µ p j = µ p = 0,03[ MN /( m 2 .mm)]

+ Xác định khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến:
m = mnpt + m1
Trong đó:

m - Khối lượng chuyển động tịnh tiến (kg).
mnpt = 0,5 (kg) - Khối lượng nhóm piston.
m1-Khối lượng thanh truyền tham gia chuyển động thẳng (kg).

Theo công thức kinh nghiệm đối với ôtô máy kéo:
m1 = (0,275 ÷ 0,35).mtt. Lấy m1 = 0,28.mtt (kg).

Pjmin

=

µ Pj
EF

EF

=

µ Pj

=

=

=

2,859
0,03
1,679
0,03

1,77
0,03

= 95,3 (mm).

= 55,97 (mm).

Brick và phù hợp với các quá trình làm việc của động cơ. Nối các điểm lại bằng đường
cong thích hợp ta được đồ thị khai triển P-α.
b) Khai triển đồ thị Pj = f(s) thành Pj = f(α)
Đồ thị -Pj = f(s) biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của động
cơ.
Khai triển đường Pj = f(s) thành Pj = f(α) cũng thông qua đồ thị Brick để chuyển tọa
độ. Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển P-V thành P=f(α). Nhưng giá trị tìm được
ứng với với α chọn trước lại được lấy đối xứng qua Oα, bởi vì đồ thị trên cùng trục tọa độ
với đồ thị công là -Pj.Sở dĩ triển khai như vậy bởi vì trên cùng trục tọa độ với đồ thị công
nhưng nhưng -Pj được vẽ trên trục có áp suất P0 .
c)Vẽ đồ thị P1=f(α):
Ta có P1=Pkt + Pj và đã xác định được đồ thịPkt = f(α) vàPj = f(α). Vì vậy việc xây
dựng đồ thị P1 = f(α) được tiến hành bằng cách cộng đại số các toạ độ điểm của 2 đồ thị
Pkt = f(α) vàPj = f(α)lại với nhau ta được tọa độ điểm của đồ thịP 1 = f(α) . Dùng một
đường cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta được đồ thị P1 = f(α) .
Ta có hình đồ thị:
SVTH: Lớp:

Trang17


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

GVHD: Dương Việt Dũng

Hình 1.5. Đồ khai triểnPkt ,Pj ,P1 theo α.
1.2.2.3. Vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T = f(α), lực pháp tuyến Z = f(α), và lực
ngang N = f(α).
Các đồ thị: T = f(α), Z = f(α), N = f(α) được vẽ trên cùng một hệ toạ độ.
Áp dụng các công thức:


p1. Từ đó ta lập được bảng sau:
Bảng 2

φ
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200

λsinφ
0.00
0.05

13.01
14.14
14.84
15.07
14.84
14.14
13.01
11.49
9.62
7.47
5.10
2.59
0.00
-2.59
-5.10
Trang19

φ+β
0.00
12.59
25.10
37.47
49.62
61.49
73.01
84.14
94.84
105.07
114.84
124.14

55.80
56.00

T
0.00
-20.20
-36.50
-46.26
-47.36
-41.25
-27.48
-12.31
4.12
19.00
28.16
33.29
34.52
31.77
26.67
20.87
14.20
7.13
0.00
-7.21
-14.46

Z
-94.20
-90.47
-77.91

7.95
9.83
10.63
10.16
8.81
7.08
4.91
2.49
0.00
-2.52
-5.00


Đồán môn học kết cấuđộng cơ

210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340
350

-0.20
-0.17
-0.13
-0.09
-0.05
0.00
0.05
0.09
0.13
0.17
0.20
0.23
0.24
0.26
0.26
0.26
0.24
0.23
0.20
0.17
0.13
0.09
0.05

GVHD: Dương Việt Dũng

-7.47
-9.62
-11.49
-13.01


202.53
210.38
218.51
226.99
235.86
245.16
254.93
265.16
275.86
286.99
298.51
310.38
322.53
334.90
347.41
360.00
372.59
385.10
397.47
409.62
421.49
433.01
444.14
454.84
465.07
474.84
484.14
493.01
501.49

46.00
53.00
59.00
62.00
63.00
64.00
63.00
62.00

-21.80
-27.90
-33.30
-37.07
-35.85
-32.48
-22.00
-10.93
5.13
23.56
28.69
32.45
28.84
20.44
8.51
0.00
14.62
11.50
11.66
6.18
3.59

24.55
15.21
5.26
1.95
3.00
1.79
-2.44
-10.23
-19.99
-30.68
-41.31
-49.51
-55.13
-59.62
-61.12
-61.54

-7.39
-9.22
-10.65
-11.42
-10.58
-9.16
-5.92
-2.81
1.26
5.55
6.50
7.12
6.16

600
610
620
630
640
650
660
670
680
690
700
710
720

0.00
-0.05
-0.09
-0.13
-0.17
-0.20
-0.23
-0.24
-0.26
-0.26
-0.26
-0.24
-0.23
-0.20
-0.17
-0.13

570.38
578.51
586.99
595.86
605.16
614.93
625.16
635.86
646.99
658.51
670.38
682.53
694.90
707.41
720.00

60.00
59.00
58.00
56.00
54.00
52.00
48.00
41.00
32.00
21.00
8.00
-9.00
-26.00
-43.00

-47.25
-41.52
-33.61
-23.73
-13.90
-5.65
-0.70
-0.95
-7.80
-20.95
-38.11
-57.63
-75.46
-87.93
-94.00

0.00
-2.67
-5.18
-7.34
-9.15
-10.57
-11.09
-10.33
-8.48
-5.65
-2.12
2.27
6.01
8.74

αk =

180 .τ 180 .4
=
= 180 0
i
4
.

+ Thứ tự làm việc của động cơ là: 1- 4 - 3 - 2
Ta có bảng xác định góc lệch công tác và thứ tự làm việc của các khuỷu trục:
Xy lanh
1
2
3
4

00 ÷ 1800
Nạp
Nén
Cháy-giản nở
Thải

1800 ÷3600
Nén
Cháy - giản nở
Thải
Nạp

3600 ÷ 5400


. Cộng tất cả các giá trị của Ti ta có
α1
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180

T1

0.00
-20.20
-36.50
-46.26
-47.36

320
330
340
350
360

T2
0.00
-7.21
-14.46
-21.80
-27.90
-33.30
-37.07
-35.85
-32.48
-22.00
-10.93
5.13
23.56
28.69
32.45
28.84
20.44
8.51
0.00

∑ T =T

1

-10.65
-11.42
-10.58
-9.16
-5.92
-2.81
1.26
5.55
6.50
7.12
6.16
4.29
1.76
0.00

.

α4
540
550
560
570
580
590
600
610
620
630
640
650

0.00
-26.90
-53.55
-72.96
-83.13
-84.38
-73.66
-54.46
-30.11
1.31
26.61
53.03
77.26
79.57
76.92
64.26
44.55
20.20
0.00

Hình 1.7. Đồ thịT,Z,N
+ Nhận thấy tổng T lặp lại theo chu kỳ 180 0 vì vậy chỉ cần tính tổng T từ 0 0 đến 1800
sau đó suy ra cho các chu kỳ còn lại.
+ Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm
cong thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T.

SVTH: Lớp:

Trang23



tb

(đại diện cho mô men cản).

như sau:

∑ Ti
= 9,11(mm)
18

1.2.2.5.Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu.
Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụng lên chốt khuỷu ở
mỗi vị trí của chốt khuỷu. Sau khi có đồ thị này ta tìm được trị số trung bình của phụ tải
tác dụng lên chốt khuỷu, cũng có thể dễ dàng tìm được lực lớn nhất và bé nhất, dùng đồ
thị phụ tải có thể xác định được khu vực chịu tải ít nhất để xác định vị trí lỗ khoan dẫn dầu
bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ổ trục.
Các bước tiến hành vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu được tiến hành như sau:
+ Vẽ hệ trục toạ độ TO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từ tâm O’ về phía
phải còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.
+ Chọn tỉ lệ xích:

µ T = 0,03 (MN/m2.mm).

µ Z = 0,03 (MN/m2.mm).

+ Dựa vào bảng tính T = f ( α ) Z = f ( α ) . Ta có được toạ độ các điểm ai = ( Ti ; Z i ) ứng
với các góc α = 100 ; 200…7200. Cứ tuần tự như vậy ta xác định được các điểm từ
0 = ( T0 ; Z 0 ) cho đến 72 = ( T72 ; Z 72 ) .



2
2
Vậy: Pko = 99 × 0.035 × 593.76 = 1.169 MN m

Từ gốc tọa độ O’của đồ thị lấy theo hướng dương của Z một khoảng:

O’O =

Pko 1,169
=
= 38.986 (mm)
µ p 0,03

O là tâm chốt khuỷu, từ tâm chốt khuỷu ta kẻ đường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, giá
trị của lực tác dụng lên chốt khuỷu là vectơ có gốc O và ngọn là một điểm bất kỳ nằm trên
đường biểu diễn đồ thị phụ tải.

SVTH: Lớp:

Trang25

Trích đoạn PHĐN TÍCH KẾT CẤU CỦAHỆ THỐNG PHĐN PHỐI KHÍ 050 DOHC

---