Tính toán và thiết kế nhóm piston-thanh truyền của động cơ XZ4-0112 theo các thông số kĩ thuật

* VẼ ĐỒ THỊ CÔNG: Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ.. N=f α .+ Việc vẽ đồ thị biểu diễn l

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ XZ4-0112 5

1.1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG 5

1.1.1 CÁC SỐ LIỆU CHỌN TRƯỚC KHI TÍNH TOÁN 5

1.1.2 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG NÉN 5

1.1.3 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG GIÃN NỞ 5

1.2 ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN 10

1.2.1 ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CẤU GIAO TÂM : 10

1.2.1.1 XÁC ĐỊNH ĐỘ DỊC CHUYỂN (X) CỦA PISTON BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐỒ THỊ BRICK 10

1.2.1.2 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN TỐC ĐỘ CỦA PISTON V=f(α).) 11

1.2.1.3 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN GIA TỐC J =f ( x) .13

1.2.2 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC 14

1.2.2.1 ĐƯỜNG BIỂU DIỄN LỰC QUÁN TÍNH CỦA KHỐI LƯỢNG CHUYỂN ĐỘNG TỊNH TIẾN −P J=f(x) 14

1.2.2.2 KHAI TRIỂN CÁC ĐỒ THỊ 15

1.2.2.3 VẼ ĐỒ THỊ BIỂU DIỄNLỰC TIẾP TUYẾN T = f(α).), LỰC PHÁP TUYẾN Z= f(α).) VÀ LỰC NGANG N= f(α).) 18

1.2.2.4 VẼ ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ΣT = f(α).T = f(α).) 21

1.2.2.5 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN CHỐT KHUỶU 23

1.2.2.6 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN 26

1.2.2.7 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN VÉC TƠ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN Q= f(α).) 27

1.2.2.8 ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU 29

2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHON THAM KHẢO 31

2.1 THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ CHỌN TƯƠNG ĐƯƠNG 31

2.2 TRỤC KHUỶU 31

2.3 THANH TRUYỀN 34

2.4.PISTON 34

2.5 NHÓM THÂN MÁY- NẮP MÁY 35

2.6 CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 35

2.7 HỆ THỐNG BÔI TRƠN CỦA ĐỘNG CƠ 1NZ-FE 36

2.8 HỆ THỐNG LÀM MÁT ĐỘNG CƠ 1NZ-FE 36

2.9 HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 37

2.10 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU 38

2.11 HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 38

3 THIẾT KẾ NHÓM PISTON-THANH TRUYỀN ĐỘNG CƠ XZ4-0112 40

3.1 NHÓM PISTON 40

3.1.1 NHIỆM VỤ, ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ VẬT LIỆU CHẾ TẠO PISTON 42

3.1.2 PHÂN TÍCH KẾT CẤU PISTON 42

3.1.3 CÁC KÍCH THƯỚC CƠ BẢN CỦA PISTON 42

3.1.4 CHỐT PISTON 42

3.2.2 KẾT CẤU VÀ TÍNH TOÁN XÉCMĂNG 43

3.2 NHÓM THANH TRUYỀN 43

3.2.1 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU THANH TRUYỀN 43

3.2.2 THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC CƠ BẢN NHÓM THANH TRUYỀN 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 52

LỜI NÓI ĐẦU

Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh Bên cạnh đó kỹthuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ Trong đó phải nói đến ngành động lực và sản xuấtôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiến trên thế giới cùng sản xuất và lắpráp ôtô Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiêncứu và chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết Có như vậy ngành ôtô của ta mới phát triển được.Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động cơ đốttrong, Kết cấu và tính toán động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác (sức bền vật liệu,

cơ lý thuyết, vật liệu học, ), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học kết cấu vàtính toán động cơ đốt trong Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinhviên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giảiquyết một vấn đề cụ thể của ngành

Trong đồ án này, em được giao nhiệm vụ tính toán và thiết kế nhóm piston-thanhtruyền của động cơ theo các thông số kĩ thuật Đây là một nhóm chi tiết chính, không thểthiếu trong động cơ đốt trong Nó dùng để tiếp nhận lực khí thể do khí cháy sinh ra, biếnchuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu

Trong quá trình thực hiện đồ án, em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làmviệc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất Tuy nhiên, vì bản thâncòn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể không có những thiếusót

Cuối cùng, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền đạtlại những kiến thức quý báu cho em Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Trần ThanhHải Tùng đã quan tâm cung cấp các tài liệu, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm đồ án

Em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để em ngày càng hoànthiện kiến thức của mình

Đà Nẵng, ngày 01 tháng 12 năm 2012.

Sinh viên

Trần Văn Linh

1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ 0112.

XZ4-1.1 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG

1.1.1 CÁC SỐ LIỆU CHỌN TRƯỚC KHI TÍNH TOÁN

pr= 0,108 (MN/m2) - Áp suất khí sót [Pr=(1,05-1,1)Pth và Pth=(1,02-1,04)Po]

pa= 0,080 (MN/m2) - Áp suất cuối quá trình nạp

[động cơ không tăng áp Pa=(0,8-0,9) Pk]

n1=1,35 - Chỉ số nén đa biến trung bình [n1=(1,34÷1,39)]

n2=1,25 - Chỉ số giãn nở đa biến trung bình [n2=(1,23÷1.27)]

ρ=1,00 - Tỉ số giản nở sớm

1.1.2 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG NÉN

Phương trình đường nén: p.Vn1 = cosnt => pc.Vcn1 = pnx.Vnxn1

i là tỉ số nén tức thời

p c=p a. ε n1

= 0,080.9,21,35=1,60 (MN/m2)1.1.3 XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG GIÃN NỞ

Phương trình đường giãn nở: p.Vn2 = cosnt => pz.Vcn2 = pgnx.Vgnxn2

Trong đó pgnx và Vgnx là áp suất và thể tích tại một điểm bất kỳ trên đường giãn nở.

0,077

 Điểm r(Vc,Pr) Vc-thể tích buồng cháy Vc=0,049 [l]

Pr-áp suất khí sót, phụ thuộc vào tốc độ động cơ

Các điểm đặc biệt:

r(Vc ; pr) = (0,049 ; 0,108) ; a(Va ; pa) = (0,451 ; 0,080)

b(Va ; pb) = (0,451 ; 0,320) ; c(Vc ; pc) = (0,049 ; 1,60)

z(Vc ; pz) = (0,049 ; 5,2)

* VẼ ĐỒ THỊ CÔNG: Để vẽ đồ thị công ta thực hiện theo các bước như sau:

+ Từ các số liệu đã cho ta xác định được các tọa độ điểm trên hệ trục tọa độ Nối các tọa độđiểm bằng các đường cong thích hợp được đường cong nén và đường cong giãn nở

+ Vẽ đường biểu diễn quá trình nạp và quá trình thải bằng hai đường thẳng song song vớitrục hoành đi qua hai điểm Pa và Pr Ta có được đồ thị công lý thuyết

S

mm mm V

Điểm z’ được xác định bằng trung điểm của đoạn thẳng giới hạn bởi đường đẳng tích Vc

và đường cháy giản nở

- Áp suất cuối quá trình nén thực tế pc’’.

Áp suất cuối quá trình nén thực tế thường lớn hơn áp suất cuối quá trình nén lý thuyết do

- Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế pb’’:

Áp suất cuối quá trình giãn nở thực tế thường thấp hơn áp suất cuối quá trình giãn nở lýthuyết do mở sớm xupap thải

Nối các điểm b’, b’’ và tiếp dính với đường thải prx

- Nối điểm r với r’’, r’’ xác định từ đồ thị Brick bằng cách gióng đường song song vớitrục tung ứng với góc 3 độ trên đồ thi Brick cắt đường nạp pax tại r’’

*) Sau khi hiệu chỉnh ta nối các điểm lại thì được đồ thị công thực tế

r' r r''

12 13 14 15 16 17 18

1

7' 6' 5'

2' 1

Hình 1.1- Đồ thị công

 R

B

B'S

O - Giao điểm của đường tâm xi lanh và đường tâm trục khuỷu

C - Giao điểm của đường tâm thanh truyền và đường tâm chốt khuỷu

B' - Giao điểm của đường tâm xy lanh và đường tâm chốt piston

A - Vị trí chốt piston khi piston ở ĐCT

B - Vị trí chốt piston khi piston ở ĐCD

R - Bán kính quay của trục khuỷu (m)

l - Chiều dài của thanh truyền (m)

S - Hành trình của piston (m)

x - Độ dịch chuyển của piston tính từ ĐCT ứng với góc quay trục khuỷu (m)

- Góc lắc của thanh truyền ứng với góc (độ)

1.2 ĐỘNG HỌC VĂ ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CĐ́U TRỤC KHUỶU THANH TRUYÍ̀N

Động cơ đốt trong kiểu piston thường có vận tốc lớn ,nín việc nghiín cứu tính toân độnghọc vă động lực học của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền (KTTT)lă cần thiết để tìm quy luậtvận động của chúng vă để xâc định lực quân tính tâc dụng lín câc chi tiết trong cơ cấuKTTT nhằm mục đích tính toân cđn bằng ,tính toân bền của câc chi tiết vă tính toân hao mònđộng cơ

Trong động cơ đốt trong kiểu piston cơ cấu KTTT có 2 loại loại giao tđm vă loại lệch tđm

Ta xĩt trường hợp cơ cấu KTTT giao tđm 1.2.1 ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CƠ CĐ́U GIAO TĐM :

Cơ cấu KTTT giao tđm lă cơ cấu mă đường tđm xilanh trực giao với đường tđm trụckhuỷu tại 1 điểm (hình vẽ)

Hình 1.2 Sơ đồ cơ cđ́u KTTT giao tđm

1.2.1.1 XÂC ĐỊNH ĐỘ DỊCH CHUYỂN (X) CỦA PISTON BẰNG PHƯƠNG PHÂP ĐỒ THỊ BRICK

-Theo phương phâp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức :

mm mm V

từ trái qua phải 0,1,2…18

+ Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu diễnkhoảng dịch chuyển của piston

+ Gióng các điểm ứng với 100; 200…1800 đã chia trên cung tròn đồ thị brick xuống cắt cácđường kẻ từ điểm 100; 200…1800 tương ứng ở trục tung của đồ thị x=f(α).) để xác định chuyển

vị tương ứng

+ Nối các giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình của piston x = f(α).)

1.2.1.2 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN TỐC ĐỘ CỦA PISTON V=f(α).)

* Vẽ đường biểu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thị vòng của Nguyễn Đức Phú

Giá trị biểu diễn: R1=

27197,5

81, 65( )

333, 07  mm+ Vẽ đường tròn tâm O bán kính R2 với:

R2 = R

ω.λ

2.μ vt = 43.

632,5.0, 242.333,07 = 9,89.(mm)+ Chia nửa vòng tròn tâm O bán kính R1 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự 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 cóđường cong giới hạn vận tốc của piston Khoảng cách từ đường cong này đến nửa đườngtròn biểu diễn trị số tốc độ của piston ứng với các góc α)

6 7

8 9 10 11

12 13 14 15 16 17 18

Trên đồ thị chuyển vị x = f(α).) lấy trục Ov ở bên phải đồ thị song song với trục Oα)., trụcngang biểu diễn hành trình của piston.

Từ các điểm 00, 100, 200, ,1800 trên đồ thị Brick ta gióng xuống các đường cắt đường Oxtại các diểm 0, 1, 2, ,18 Từ các điểm này ta đặt các đoạn tương ứng từ đồ thị vận tốc, nốicác điểm của đầu còn lại của các đoạn ta có đường biểu diễn v = f(x)

1.2.1.3 ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN GIA TỐC J =f ( x)

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.+ Chọn tỉ lệ xích: j 266,64 (m/s2.mm)

+ Trên trục Ox lấy đoạn AB = S=2R=86 mm

Giá trị biểu diễn: AB=

86

163,30,5266

0’;1’;2’…vẽ các đường bao trong tiếp tuyến 11’;22’;33’…Ta có đường cong biểu diễn quan

6 5

4 3 2 1

mpt = 0,7 (kg) - Khối lượng nhóm piston.

m1-Khối lượng thanh truyền qui về tâm chốt piston (kg)

Theo công thức kinh nghiệm:

1.2.2.2 KHAI TRIỂN CÁC ĐỒ THỊ.

a) Khai triển đồ thị công trên tọa độ p-V thành p=f(α).α).).

Để biểu diễn áp suất khí thể pkt theo góc quay của trục khuỷu α) ta tiến hành như sau: + Vẽ hệ trục tọa độ p - α) Trục hoành đặt ngang với đường biểu diễn p0 trên đồ thị công

+ Chọn tỉ lệ xích: μ α=2 (độ/mm)

µ p = 0,026 [m MN2 mm]

+ Dùng đồ thị Brick để khai triển đồ thị p-v thành p-α)

+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick, dựng các đường song song với trục Op cắt đồ thị côngtại các điểm trên các đường biểu diễn quá trình: nạp, nén, cháy - giãn nở, xả

+ Qua các giao điểm này ta kẻ các đường song song với trục hoành gióng sang hệ toạ độ α) Từ các điểm chia tương ứng 00, 100, 200,… trên trục hoành của đồ thị p-α) ta kẻ cácđường thẳng đứng cắt các đường trên tại các điểm ứng với các góc chia trên đồ thị Brick vàphù hợp với các quá trình làm việc của động cơ Nối các điểm lại bằng đường cong thíchhợp ta được đồ thị khai triển p-α)

p-b) Khai triển đồ thị p J=f(x ) thành p J=f(α )

Đồ thị −p J=f (x) biểu diễn đồ thị công có ý nghĩa kiểm tra tính năng tốc độ của độngcơ

Khai triển đường p J=f(x)

thành p J=f(α) cũng thông qua đồ thị brick để chuyểntọa độ Việc khai triển đồ thị tương tự khai triển P-V thành P=f(α).) Nhưng lưu ý ở tọa độ p-α)

c) Vẽ đồ thị p1 =f (α) .

Theo công thức p1= pkt+ pj Ta đã có p

kt =f (α).α).) và p J=f(α) Vì vậy việc xây

dựng đồ thị p 1 = f(α).α).) được tiến hành bằng cách cộng đại số các toạ độ điểm của 2 đồ thị

p kt =f(α).α).) và p j =f(α).α).) lại với nhau ta được tọa độ điểm của đồ thị p 1 =f(α).α).) Dùng một đường

cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta được đồ thị p 1 =f(α).α).).

Z =P1.

cos (α+β ) cos (β )

N=P1 tg(β)

Quá trình vẽ các đường này được thực hiên theo các bước sau:

+ Chọn tỉ lệ xích: μ α=2 (độ/mm)

µ p = 0,026 [m MN2 mm]

+ Căn cứ vào trị số 0, 24

R L

 

Tra các bảng phụ lục 2p, 7p, 11p trong sách Kết Cấu Và

Tính Toán Động Cơ đốt Trong - Tập 1 ta có các giá trị của:

sin (α+ β) cos( β ) ;

cos(α +β ) cos( β ) và

tg( β) Dựa vào đồ thị khai triển p= f(α).α).) ta có các giá trị của p 1 Từ đó ta lập được bảng

N=f (α ) .

+ Việc vẽ đồ thị biểu diễn lực tiếp tuyến T =f (α ) , lực pháp tuyến Z =f (α ) và lựcngang N=f (α ) cho ta mối quan hệ giữa chúng cũng như tạo tiền đề cho việc tính toán vàthiết kế về sau nhằm bảo đảm độ ổn định ngang, độ ổn định dọc của động cơ, phụ tải tácdụng lên chốt khuỷu, đầu to thanh truyền …đồng thời là cơ sở thiết kế các hệ thống khácnhư hệ thống làm mát, hệ thống bôi trơn…

Hình 1.7 Đồ thị N-T-Z =f(α).α).).

1.2.2.4 VẼ ĐỒ THỊ BIỂU DIỄN ΣT = f(α).T= f(α).)

Để vẽ đồ thị tổng T ta thực hiện theo những bước sau:

+ Lập bảng xác định góc α i ứng với góc lệch các khuỷu theo thứ tự làm việc

+ Góc lệch khuỷu trục của 2 xi lanh làm việc kế tiếp nhau: α k=

Bảng 1-3: Thứ tự làm việc của động cơ

160 0.6884 340 1.1541 700 1.6375 520 0.7331 4.2131 28.5764

170 0.3465 350 0.5495 710 0.9030 530 0.3637 2.1626 14.6685

180 0.0000 360 0.0000 720 0.0000 540 0.0000 0.0000 0.0000

suy ra cho các chu kỳ còn lại

+ Vẽ đồ thị tổng T bằng cách nối các tọa độ điểm a i=(α i ;∑T i) bằng một đường cong

thích hợp cho ta đường cong biểu diễn đồ thị tổng T

Hình 1.8 Đồ thị ∑ T =f ( α )+ Sau khi đã có đồ thị tổng ∑ T =f ( α ) ta vẽ ∑ Ttb (đại diện cho mô men cản).

Phương pháp xác định ∑ Ttb như sau:

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 ởmỗi 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 phụtải 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 phảicòn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới

+ Chọn tỉ lệ xích µT = 0,026 [m MN2 mm]

µZ = 0,026 [m MN2 mm]

+ Dựa vào bảng tính T =f (α ) , Z =f (α ) Ta có được toạ độ các điểm a i=(T i ;Z i)

ứng với các góc α) = 100 ; 200…7200 Cứ tuần tự như vậy ta xác định được các điểm từ

Với: m2 : Khối lượng đơn vị của thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu

Ta có khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt khuỷu là:

m 2 ’ = m tt – m 1 = 0,8 – 0,224 = 0,576 (kg)

=>

2 2

' 0,576.4

123,76( / ).0,077

O’O =

2,127

81,8( )0,026

ko p

Z

21 22

19 20

17 18

14 15 16

6

0

23

3 4

7 5

12

9 10 11

8 13

1 2

11 12 13 14 15 16 17 18 19

0

20 21 22 23

70 71

29

31 32

33

34 35

36

37 38

39

40 41

45 46 47

48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58

59

60

61

63 62

72

Hình 1.9 - Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

1.2.2.6 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN.

Để vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền ta thực hiện theo các bước nhưsau:

+ Vẽ dạng đầu to thanh truyền lên tờ giấy bóng, tâm của đầu to là O

+ Vẽ một vòng tròn bất kì tâm O Giao điểm của đường tâm phần thân thanh truyền vớivòng tròn tâm O tại 0o

+ Từ điểm 0o, ghi trên vòng tròn các điểm 0, 1, 2…36 theo chiều quay trục khuỷu (chiềukim đồng hồ) và tương tự ứng với các góc α100+β100 ; α200+β200 …

+ Căn cứ vào λ=0,24 dựa vào bảng phụ lục 9p sách Kết Cấu và Tính Toán Động Cơ ĐốtTrong - tập 1 có bảng xác định các góc α i0+β i0 như sau:

170 172.39 360 360.00 550 547.61

+ Đem tờ giấy bóng đặt chồng lên đồ thị phụ tải của chốt sao cho tâm O trùng với tâm Ocủa đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Lần lượt xoay tờ giấy bóng sao cho các điểm0;1;2…trùng với trục O’z về phần dương (theo chiều ngược chiều kim đồng hồ), đồng thời

đánh dấu các điểm mút của véc tơ Q→0 ; Q→1 ; Q→2 …của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt

khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 0;1;2…72

+ Nối các điểm lại bằng một đường cong thích hợp cho ta đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu tothanh truyền

Cách xác định lực trên đồ thị phụ tải như sau:

+ Giá trị của lực tác dụng lên đầu to là dộ dài đoạn thẳng nối từ tâm O đến điểm trên đườngvừa vẽ xong nhân với tỷ lệ xích

+ Chiều của lực hướng từ tâm O ra ngoài

+ Điểm đặt lực là giao điểm của đường nối từ tâm O đến điểm tính với vòng tròn tượngtrưng cho đầu to thanh truyền

1.2.2.7 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN VÉC TƠ PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN Q=f (α)

Các bước vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền thực hiện theo các bước

- Xác định Q i bằng cách đo khoảng cách từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt

khuỷu tới các điểm a i=(T i ;Z i) ta nhận được các giá trị khác nhau của Q: Q0 ; Q1 ;…

- Vẽ hệ trục toạ độ OQα) Đặt các toạ độ điểm lên hệ trục toạ độ, dùng một đường cong thích hợp nối các toạ độ điểm lại với nhau ta nhận được đồ thị khai triển véc tơ phụ tảitác dụng lên chốt khuỷu Q=f (α)

Hình 1.10 Đồ thị khai triển Q=f(α).α).)

- Sau khi vẽ xong đồ thị ta xác định Q tb bằng cách đếm diện tích bao bởi đường Q với

trục hoành α) rồi chia diện tích này cho chiều dài của đồ thị theo trục hoành Q tb=

∑Q i

72

Qtb =

6640, 275

72 = 92,2 (mm)

1.2.2.8 VẼ ĐỒ THI MÀI MÒN CHỐT KHUỶU.

Đồ thị mài mòn của chốt khuỷu (hoặc cổ trục khuỷu ) thể hiện trạng thái chịu tải củacác 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 dầunhờn vào ổ trượt ở vị trí có khe hở giữa trục và bạc lót của ổ lớn nhất Áp suất bé làm chodầu nhờn lưu động dễ dàng

Sở dĩ gọi là mài mòn lý thuyết vì khi vẽ ta dùng các giả thuyết sau đây :

- Phụ tải tác dụng lên chốt là phụ tải ổn định ứng với công suất Ne và tốc độ n định mức

- Lực tác dụng có ảnh hưởng đều trong miền 1200

- Độ mòn tỷ lệ thuận với phụ tải

- Không xét đến các điều kiện về công nghệ, sử dụng và lắp ghép

Để vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu ta thực hiện theo các bước như sau:

+ Từ tâm O của đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽ đường tròn (O,R) với bán kính tùy ý (vòng tròn đặc trưng mặt chốt khuỷu)

+ Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau, đánh số thứ tự theo chiều quy ước ngược chiềukim đồng hồ

+ Từ các điểm 0,1,2…23 trên vòng tròn gạch cát tuyến O0; O1;O2,…,O23 cắt đồ thị phụ tảitác dụng lên chốt khuỷu ở các điểm a;b;c…

Ta lập được bảng phụ tải tác dụng lên điểm thứ i trong một chu trình làm việc của động cơnhư sau (tính bằng mm):

+ Có được ∑ Q ta tiến hành thực hiện các bước vẽ đồ thị như sau:

- Vẽ đường tròn bán kính R = 80 (mm) tượng trưng cho chốt khuỷu

- Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau đồng thời đánh số thứ tự 0,1,2…23 theochiều ngược chiều kim đồng hồ

- Đặt các giá trị ∑ Q từ đường tròn hướng về tâm theo thứ tự các điểm.

- Nối các điểm lại với nhau bằng một đường cong thích hợp ta được đường cong thểhiện đồ thị mài mòn chốt khuỷu

7 8

12 13

Hình1.11 - Đồ thị mài mòn chốt khuỷu.

2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ CHON THAM KHẢO 2.1 THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ CHỌN TƯƠNG ĐƯƠNG.

Số xylanh – cách bố trí 4 xylanh – thẳng hàng 4 xylanh – thẳng hàng

Công suất cực đại/số vòng quay

-70 ~ 530 BTDC 150

Đóng muộnxupap nạp

520 ~ -80 ABDC 600

Mở sớm xupapthải

Đóng muộnxupap thải

Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cácte ướt Cưỡng bức cácte ướt

Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng

môi chất

Cưỡng bức, sử dụngmôi chất

Hệ thống phân phối khí 16 valve - DOHC có

Động cơ 1NZ-FE được lắp trên xe Toyota Vios Xe Toyota Vios là loại xe du lịch 5chỗ ngồi với ba loại Vios Limo, Vios 1.5E (sử dụng hộp số thường C50) và Vios 1.5G (sửdụng hộp số tự động U340E) Khả năng giảm xóc, chống rung tốt, hệ thống điều khiểnphanh điện tử ABS, hệ thống lái trợ lực điện tạo cảm giác thoải mái và êm dịu cho mọihành khách trong xe trên mọi nẻo đường.

Hình 2.1 Mặt cắt ngang động cơ 1NZ-FE

Trục khuỷu của động cơ 1NZ-FE được chế tạo gồm một khối liền, vật liệu chế tạo bằng thépcacbon, các bề mặt gia công đạt độ bóng cao, có 5 cổ trục và 4 cổ biên, má có dạng hình ôvan.Đường kính và bề rộng của chốt khuỷu và cổ trục chính được giảm để giảm khối lượng.

2.3 THANH TRUYỀN

Hình 2.4 Thanh truyền

1- Nắp đầu to thanh truyền; 2- Bu lông thanh truyền; 3- Thân thanh truyền;

4- Đầu nhỏ thanh truyền

Tiết diện thanh truyền của động cơ 1NZ-FE có dạng chữ I Đầu nhỏ thanh truyền có dạnghình trụ rỗng và được lắp tự do với chốt piston Đầu to thanh truyền được cắt thành hai nửa phầntrên nối liền với thân phần dưới là nắp đầu to thanh truyền và lắp với nhau bằng bulông thanhtruyền, mặt phẳng lắp ghép vuông góc với đường tâm trục thân thanh truyền Bulông thanh truyền làloại bulông chỉ chịu lực kéo, có mặt gia công đạt độ chính xác cao để định vị

2.4 PISTON.

Hình 2.5 Piston

1- Bệ chốt piston; 2- Thân piston; 3- Đầu piston; 4- Đỉnh pistonPiston của động cơ 1NZ-FE được làm bằng hợp kim nhôm, phần đỉnh được thiết kếđặc biệt để cải thiện chất lượng cháy Séc măng áp lực thấp được sử dụng để giảm ma sát vànâng cao tính kinh tế nhiên liệu và chất lượng dầu bôi trơn được nâng cao

Chân pittông có dạng vành đai để tăng độ cứng vững Để điều chỉnh trọng lượng của pittông,người ta thường cắt bỏ một phần kim loại ở phần chân pittông nhưng vẫn đảm bảo được độ cứngvững cần thiết cho pittông

2.5 NHÓM THÂN MÁY-NẮP MÁY

Hình 2.5 Nắp máy

1-Đường nạp; 2-Đường thải Nắp máy được đúc bằng hợp kim nhôm nhẹ, các trục cam đều được phân bố trên đầunắp máy Lắp đặt kim phun trong cửa nạp khí của nắp máy kết quả là sự tiếp xúc của nhiênliệu đập vào thành cửa nạp được tối thiếu hoá và tính kinh tế nhiên liệu được nâng cao Áonước được lắp đặt giữa cửa xả và lỗ bu gi trên nắp máy để giữ nhiệt độ đồng đều cho thànhbuồng cháy, điều này nâng cao chất lượng làm mát cho buồng cháy và khu vực xung quanh

bu gi

Thân máy được làm bằng hợp kim nhôm mà mục đích của việc này là giảm khối lượng chođộng cơ Bơm nước xoáy lốc và đường hút đến bơm được cung cấp đến thân máy Đặt tâm trụckhuỷu lệch với đường tâm lỗ xi lanh, đường tâm của xi lanh được dịch chuyển 12 mm về phíađường nạp Như vậy, tác dụng của lực ngang khi áp suất khí thể lớn nhất sẽ giảm Sử dụng ống lót xilanh thành mỏng, khoảng cách giữa hai xi lanh là 8 mm nên chiều dài động cơ ngắn hơn

Hình 2.6 Thân máy 1- Đường tâm trục khuỷu; 2- Đường tâm các xi lanh; A- Phía đầu động cơ;

B- Phía đường thải; C- Phía đường hút