THIẾT kế ĐỘNG cơ đốt TRONG nhiệm vụ THUYẾT MINH đồ THỊ CÔNG, ĐỘNG học và ĐỘNG lực học ĐỘNG cơ

Điểm A ứng với góc quay =00vị trí điểm chết trên và -Vẽ hệ trục vuông góc OS, trục O biểu diễn giá trị góc còn trục OS biễu diễn khoảng dịch chuyển của Piston.. Từ các điểm trên vòng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Nhiệm vụ THUYẾT MINH ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ

ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ

Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Quang Trung

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Châu Đông

Lớp SH : 19C4CLC4

MSSV : 103190142

Mục lục

LỜI MỞ ĐẦU 3

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ 4

1.1 CÁC THÔNG SỐ TÍNH: 4

Các thông số cho trước 4

Các thông số cần tính toán: 5

1.2 ĐỒ THỊ CÔNG: 6

1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị: 6

a Các thông số cho trước: 6

b Biểu diễn các thông số: 6

c Chuyển vị vận tốc của Pistông 7

d Vận tốc của piston 7

1.2.1.1 Bảng số liệu vẽ đồ thị công 7

Xác định các điểm đặc biệt: 9

1.3 ĐỒ THỊ BRICK: 11

1.3.1 Phương pháp: 11

1.3.2 Đồ thị chuyển vị: 11

1.4 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC V(α):α):): 13

1.4.1 Phương pháp: 13

1.4.2 Đồ thị vận tốc V(α):α):): 14

1.5 ĐỒ THỊ GIA TỐC: 15

1.5.1 Phương pháp: 15

1.5.2 Đồ thị gia tốc j = f(α):x): 16

1.6 VẼ ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH: 19

1.6.1 Phương pháp: 19

1.6.2 Đồ thị lực quán tính: 20

1.7 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT, PJ, P1 – α):: 21

1.7.1 Vẽ Pkt – α):: 21

1.7.2 Vẽ Pj – α):: 21

1.7.3 Vẽ p1 – α):: 22

1.7.4 Đồ thị khải triển Pkt, Pj, P1 – α):: 22

1.8 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ T, Z, N – α):: 24

1.9 ĐỒ THỊ ∑T – α):: 28

1.10 Đồ thị phụ tải tác dụng lên khuỷu……….31

1.11 Đồ thị khai triển Q(α):a)……… 35

1.12 Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền……… 36

1.13 ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU: 39

KẾT LUẬN 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

LỜI MỞ ĐẦU

Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh Bên cạnh đó

kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ Trong đó phải nói đến ngànhđộng lực và sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổitiếng trên thế giới cùng sản xuất và lắp ráp ôtô Để góp phần nâng cao trình độ

và kỹ thuật, đội ngũ kỹ sư của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo, đó là yêu cầucấp thiết Có như vậy ngành ôtô của ta mới đuổi kịp với đà phát triển của cácquốc gia trong khu vực và trên thế giới

Sau khi được học hai học phần của ngành động lực là nguyên lý động cơ đốttrong , kết cấu và tính toán động cơ đốt trong cùng một số môn cơ sở nghànhkhác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên được giao nhiệm

vụ làm đồ án môn học tính toán động cơ đốt trong Đây là một học phần quantrọng trong chương trình đào tạo của nghành động lực, nhằm tạo điều kiện chosinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học vào quá trình tính toán thiết

Cuối cùng, em xin bày tỏ sự cảm ơn đến các thầy trong khoa cùng các anhchị khóa trên đã tận tình chỉ dẫn Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầyNguyễn Châu Đông đã quan tâm, cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫntrong quá trình làm đồ án

Đà Nẵng, ngày 20 tháng 12 năm 2021

Sinh viên

Đông

Nguyễn Châu Đông

CHƯƠNG 1: TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ

1.1 CÁC THÔNG SỐ TÍNH:

Các thông số cho trước

Khối lượng nhóm thanh

+ S (m): Hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh

+ n (vòng/phút) : Tốc độ quay của động cơ

Đối với động cơ bốn kỳ tăng áp ta chọn: pa = (0,9 - 0,96).pk ( áp suất khí cuối kì

nạp)

+ Áp suất cuối kì nén:

+ Chọn tỷ số giãn nở sớm(động cơ diesel): ρ = 1

+ Áp suất cuối quá trình giãn nở sớm:

3 ] ¿0,3746

Áp suất khí sót (động cơ cao tốc) chọn:

+ α2 = 40o

+ α3 = 40o + α4 = 3o

b Biểu diễn các thông số:

Về giá trị biểu diễn ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá trị

d Vận tốc của piston.

+ Theo phương pháp giải tích vận tốc của piston được xác định theo công thức:

v = Rω (2λ.Sin2α + Sinα ) (m/s)Trong đó: R là bán kính của trục khuỷu (m)

9 130,839491903374,4,04642629375008

 Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α1 =310

Giá trị thực Giá trị biểu diễn

 Điểm c’’ : cc” = 1/3cy

 Điểm b’’ : bb’’=1/2ba

Hình 1-2: Đồ thị công động cơ p = f(α):V)

+ Ta có : AC=AO - OC= AO - (CO’ - OO’) = R- MO’.cos +

Rλλ

2+ Coi : MO’  R +

Hạ MC vuông góc với AD Điểm A ứng với góc quay =00(vị trí điểm chết trên) và

-Vẽ hệ trục vuông góc OS, trục O biểu diễn giá trị góc còn trục OS biễu diễn

khoảng dịch chuyển của Piston Tùy theo các góc  ta vẽ được tương ứng khoảng

dịch chuyển của piston Từ các điểm trên vòng chia Brick ta kẻ các đường thẳng

song song với trục O Và từ các điểm chia (có góc tương ứng) trên trục O ta vẽ

các đường song song với OS Các đường này sẽ cắt nhau tại các điểm Nối các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x của piston theo 

kính R2 sẽ là 2, 18 điểm trên nửa vòng tròn bán kính R1 mỗi điểm cách nhau 10 và

kim đồng hồ, cả hai đều xuất phát từ tia OA

các đường thẳng song song với AB Các đường kẻ này sẽ cắt nhau tương ứng theotừng cặp 0-0’;1-1’; ;18-18’ tại các điểm lần lượt là 0, a, b, c, , 18 Nối các điểm

1,2, 3 18 Phầngiới hạn của đường cong này và nửa vòng tròn lớn gọi là giới hạn vận tốc củapiston

Hình 1.4: Giải vận tốc bằng đồ thị.

1.4.2 Đồ thị vận tốc V(α):α):):

Hình 1-5: Đồ thị vận tốc V = f(α):α):)

- Vẽ hệ toạ độ vuông góc v - s trùng với hệ toạ độ trục thẳng đứng 0v trùng với  trục thẳng đứng 0v trùng với trục 0 Từ các điểm chia trên đồ thị Brích, ta kẻ các đường thẳng song song với trục

0v và cắt trục 0s tại các điểm 0,1,2,3, ,18, từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng

00’’, 11’’, 22’’, 33’’, ,1818’’ song song với trục 0v có khoảng cách bằng khoảng

nó biểu diển tốc độ ở các góc  tương ứng Nối các điểm 0’’,1’’,2’’, ,18’’ lại với

nhau ta có đường cong biểu diễn vận tốc piston v=f(s)

1.5 ĐỒ THỊ GIA TỐC:

1.5.1 Phương pháp:

-Để giải gia tốc j của piston, người ta thường dùng phương pháp đồ thị Tôlê vì

phương pháp này đơn giản và có độ chính xác cao.Cách tiến hành cụ thể như sau:

bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 ,  và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ , (hình 1.6)

-Nối 11’ , 22’ , 33’ , 44’ ,  Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ củahàm số : j = f(x)

- Nối đoạn CF và DF, ta phân chia các đoạn CF và DF thành 8 đoạn nhỏ bằng nhau

và ghi số thứ tự cùng chiều, chẳng hạn như trên đoạn CF: C, 1, 2, 3, 4, F; trên đoạn

là đường cong biểu diễn gia tốc của piston: J = f(x)

0,580741 229,2673 0,580740740740741,229,267254828268

1,279898 82,33184 1,27989842773541,82,33183630408635,057748 76,35625 5,05774810254299,76,356251880681611,15266 66,89421 11,1526602445504,66,894214755449619,27817 54,63831 19,2781718399366,54,638312908660529,06316 40,45785 29,063164595691,40,457850655712

40,07813 25,3125 40,078125,25,312551,86414 10,15936 51,8641403199255,10,159359696849963,96183 -4,13606 63,9618262514228,-4,1360609832444

87,40433 -27,5786 87,4043302364583,-27,5785649682898,03686 -36,0134 98,0368596688908,-36,0133596521154107,5781 -42,1875 107,578125,-42,1875

115,8395 -46,3185 115,839491903374,-46,3184766519709122,6942 -48,7777 122,694171660999,-48,7776869124016128,0661 -50,0192 128,06608975545,-50,0192147554496131,9163 -50,5023 131,916251908641,-50,5022519254161134,2289 -50,6172 134,228945084383,-50,6172103525618

134,2289 -50,6172 134,228945084383,-50,6172103525618131,9163 -50,5023 131,916251908641,-50,5022519254161128,0661 -50,0192 128,06608975545,-50,0192147554496122,6942 -48,7777 122,694171660999,-48,7776869124016115,8395 -46,3185 115,839491903374,-46,3184766519709107,5781 -42,1875 107,578125,-42,1875

98,03686 -36,0134 98,0368596688909,-36,013359652115487,40433 -27,5786 87,4043302364583,-27,57856496828

63,96183 -4,13606 63,9618262514228,-4,1360609832444451,86414 10,15936 51,8641403199255,10,1593596968499

29,06316 40,45785 29,063164595691,40,45785065571219,27817 54,63831 19,2781718399366,54,638312908660411,15266 66,89421 11,1526602445504,66,89421475544965,057748 76,35625 5,05774810254302,76,35625188068163,670677 78,54058 3,67067671327854,78,54058006437121,547358 81,90606 1,54735823082905,81,90606242853190,32095 83,86177 0,320950170786923,83,86177295327380,051396 84,29277 0,0513958391774023,84,29277417192350,461962 83,63647 0,461961872045802,83,63646869974141,279898 82,33184 1,2798984277354,82,33183630408635,057748 76,35625 5,057748102543,76,356251880681611,15266 66,89421 11,1526602445504,66,894214755449719,27817 54,63831 19,2781718399366,54,638312908660529,06316 40,45785 29,0631645956909,40,457850655712

51,86414 10,15936 51,8641403199255,10,1593596968563,96183 -4,13606 63,9618262514228,-4,1360609832444

87,40433 -27,5786 87,4043302364583,-27,57856496828

98,03686 -36,0134 98,0368596688908,-36,0133596521154107,5781 -42,1875 107,578125,-42,1875

115,8395 -46,3185 115,839491903374,-46,3184766519709119,4485 -47,7297 119,448457730092,-47,729707730092125,5686 -49,5212 125,568615509852,-49,5211730708863131,9163 -50,5023 131,916251908641,-50,5022519254161134,2289 -50,6172 134,228945084383,-50,6172103525618134,8072 -50,6245 134,807234413173,-50,6245112891118134,8072 -50,6245 134,807234413173,-50,6245112891118134,2289 -50,6172 134,228945084383,-50,6172103525618131,9163 -50,5023 131,916251908641,-50,5022519254161128,0661 -50,0192 128,06608975545,-50,0192147554496122,6942 -48,7777 122,694171660999,-48,7776869124016115,8395 -46,3185 115,839491903374,-46,3184766519709107,5781 -42,1875 107,578125,-42,1875

98,03686 -36,0134 98,0368596688908,-36,013359652115487,40433 -27,5786 87,4043302364584,-27,57856496828

63,96183 -4,13606 63,9618262514228,-4,1360609832444651,86414 10,15936 51,8641403199256,10,1593596968498

29,06316 40,45785 29,0631645956909,40,45785065571219,27817 54,63831 19,2781718399367,54,638312908660411,15266 66,89421 11,1526602445504,66,89421475544965,057748 76,35625 5,057748102543,76,35625188068161,279898 82,33184 1,27989842773541,82,3318363040863

Trong đó:

Được chọn tùy theo loại động cơ ôtô máy kéo hay tàu thủy, tĩnh tại Vì động cơ đang

cùng thứ nguyên và tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ

m=m'

Fpis=

m'

π 0,07824

− PJ= m⋅J [MN/m2]

Từ công thức ta xác định được:

− PJmax= m⋅Jmax ¿209,27⋅1 0−6⋅19245,72=4,027 [MN/m2]

Cách vẽ tiến hành tương tự như cách vẽ đồ thị J - S, với:

- Kết hợp đồ thị Brick và đồ thị công như ta đã vẽ ở trên, ta tiến hành khai triểnnhư sau:

+ Từ các điểm chia trên đồ thi Brick, dóng các đường thẳng song song với OP và cắt đồ thị công tại các điểm trên các đường biểu diễn các quá trình nạp,

nén, cháy - giãn nở và thải Qua các giao điểm này ta kẻ các đường ngang song song với trục hoành sang hệ trục toạ độ OP

+Từ các điểm chia trên trục O, kẻ các đường song song với trục OP, những đường này cắt các đường dóng ngang tại các điểm ứng với các góc chia của

đồ thị Brick và phù hợp với quá trình làm việc của động cơ Nối các giao điểm này

1.7.2 Vẽ P j – α)::

phải đổi dấu

1.7.3 Vẽ p 1 – α)::

Pkh N

l Pk

T Ptt

N

Z

Ptt O





+

Hình 1-9: Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu khuỷu trục thanh truyền

- Lực tiếp tuyến tác dụng lên chốt khuỷu:

sinβ = .sinα  = arcsin(sin) [2]

- Ta lập bảng xác định các giá trị N, T, Z Sau đó, ta tiến hành vẽ đồ thị N, T, Z theo

 trên hệ trục toạ độ vuông góc chung (N, T, Z - )

- Với tỷ lệ xích :

76,983520

-4,905067

30,8205

6,25792

66,381830

39,6344

8,40771

34,1544

-70

13,58709

8,23965

80

14,25288

6,119267

1,510735

0,4550590

-14,4775

4,758347

4,75835100

-14,25288

27,20162

7,345385

12,2551110

-13,58709

31,86519

8,986146

21,1608

43,2628150

-7,180756

19,89791

6,413298

47,2908160

-4,90506

4,409162

49,7869170

-2,488109

6,737726

2,237391

51,0962180

-15

1,75E-15

6,31E-15

1,58E51,4975

-210

7,18076

19,9471

6,42917

47,4078

-220 9,24735- 25,8626- 8,12785- 43,4665

-240

12,5039

33,0972

9,71981

30,3321250

13,5871

32,6272

9,20105

21,6669260

14,2529

28,4146

7,67294

12,8016270

14,4775

20,2766

5,23539

5,23539

-300

12,5039

-16,99841

3,85878

26,40151

5,778717

14,6099320

9,24735

-30,26206

6,419532

26,0779330

7,18076

-27,50928

5,690023

36,2674340

4,90507

-19,26406

3,911449

41,4913

-355

1,24851

-0,278315

0,055716

2,54189362

-0,499905

2,866567

0,573401

65,65768

10,18788

2,040369

77,41145370

2,488109

15,9773

72,14012380

4,905067

20,15219

4,091779

43,40413

410

11,04098

4,538421

0,993362

2,511446420

12,50392

8,61369

9 6 7440

14,25288

25,98302

6,414732

1,93218450

-14,47751

34,22896

8,837879

8,83788460

-14,25288

39,71729

10,72505

17,8937

-490

11,04098

36,18907

11,02259

44,7552495

-10,18207

33,35211

10,32606

47,9554505

-8,244297

26,68112

8,498497

52,9213520

-4,905067

15,20937

4,993786

56,3882530

-2,488109

7,518888

2,496791

57,0202

53,9542560

4,90507

13,9944

4,59486

51,8837570

7,18076

20,7422

6,68541

49,2973580

9,24735

26,8582

8,44075

45,1398

31,6657

9,64485

39,1611

-620

14,2529

29,2143

7,88888

13,1618630

14,4775

20,5645

5,30974

5,30974640

2,05218

0,61814650

13,5871

-6,064623

1,433691

0,68164

-670 -11,041 31,76008 6,951592 17,5752

-690

7,18076

-37,48295

7,752978

49,4164700

4,90507

-29,99586

6,090476

64,6056710

2,48811

-16,74014

3,360773

75,5841

80,7766

-Bảng 1.5: Giá trị biểu diễn của các thành phần lực theo : T = f(), N = f(), Z

= f()

Hình 1-10: Đồ thị T, N, Z -

Thứ tự làm việc của động cơ : 1 – 3– 4 – 2

Bảng 1.9 : Bảng thứ tự làm việc của động cơ

84,01442

77,89809170

84,01442300

16,9984

40,3321

320 30,26206 500 #N/A 140 25,7414 680 38,01084 #N/A330

77,89809343

16,2109

349

8,64317

530 8 710 4 350 #N/A 170 6 #N/A

84,01442

77,89809710

∑Ttb=30⋅N i

π⋅Rλ⋅F P⋅ϕ⋅n [N/m2] [2]

Trong đó:

R = 0,039 [m]

+ : là hệ số hiệu đính đồ thị công

 = 1 (Khi vẽ đã hiệu chỉnh đồ thị công)

1.10 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU:

- Đồ thị véctơ phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu dùng để xác định lực tác dụnglên chốt khuỷu ở mỗi vị trí của trục khuỷu Từ đồ thị này ta có thể tìm trị số trungbình của phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu cũng như có thể dễ dàng tìm được lực lớn

xác định vị trí khoan lỗ dầu bôi trơn và để xác định phụ tải khi tính sức bền ở trục.

- Vẽ hệ toạ độ T - Z gốc toạ độ O’ trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới

6 9 30.2620551969742,26.07789463477327,5092

-3,61383 55,1145 -3.61383170686671,55.1144977472868-7,1146

+ Vẽ hệ trục tọa độ Q - α

+ Đặt các cặp điểm (Q, α) lên hệ trục tọa độ.

+ Đường cong nối các điểm này biểu diễn đồ thị Q – α cần vẽ.

1.12 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN:

- Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền được xây dựng bằng cách :

+ Vẽ một đường tròn bất kì tâm O, tâm của đầu to thanh truyền là O.

+ Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt khuỷu sao cho tâm O trùng với tâm O của đồ thị phụ tải chốt khuỷu Lần lượt xoay tờ giấy bóng cho các điểm 00 ,

100 , 200 , 300,  trùng với trục +Z của đồ thị phụ tải chốt khuỷu Đồng thời đánh dấu các điểm đầu mút của các véc tơ Q →0 , Q →10,Q →20,Q →30, của đồ thị phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0 , 10 , 20 , 30, 

+ Nối các điểm 0 , 15 , 30 ,  bằng một đường cong , ta có đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền

112,148

25,95906

59,2561

40,96779

32,5399 5 32.5399016555388,19.778947628415637,5841

-18,089 9 -18.0890361797585,110.189914614979-9,28846

119,354

-6,1E-14

123,7316

14,123.731573271422

-6.06358183267581E-Hình 1-14: Đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền

1.13 ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU:

- Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ) thể hiện trạng thái chịu tải của các điểm trên bề mặt trục Đồ thị này cũng thể hiện trạng thái hao mòn lý thuyết của trục, đồng thời chỉ rõ khu vực chịu tải ít để khoan lỗ dầu theo đúng nguyên tắc đảm bảo đưa