tailieumienphi vn do an thiet ke dong co dot trong nguyen van tuong (1)

Đô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản fullĐô án tkdcdt THUYẾT MINH bản full

Đ ồ án thi ế t k ế đ ộ ng c ơ đ ố t t r o n g

Đ ồ án thi ế t k ế đ ộ ng c ơ đ ố t t r o n g

SVTH: Nguyễn Văn Tường Trang2

PHẦN I XÂY DỰNG ĐỒTHỊCÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC

ĐỘNG CƠD1 V40415

1 XÂY DỰNG ĐỒTHỊCÔNG:

1.1 Các thông sốchotrước:

Bảng 11: Bảng các thông sốcho trước

[1]Chỉsốnén đa biến trung bình

Gọi Vnxvà pnxlà thểtích và áp suất của không khí biến thiên theo quá trình nén của động

cơ Vì quá trình nén là quá trình đa biến, nên:

Đặt , ta có:

1.3.2 Xây dựng đường giãnnở:

Gọi Vgnxvà pgnxlà thểtích và áp suất của khí cháy biến thiên theo quá trình giãn nởcủa động cơ Vì quá trình giãn nởlà quá trình đa biến, nên:

Mà

Đặt

1.3.3 Lập bảng xác định các điểm trên đường nén và đường giãnn ở:

Cho i tăng từ1,ρ, 2, 3, …,ε; từđó ta xác định được các điểm trên đường nén và đườnggiãn nở

+ Biểu diễn thểtích buồng cháy: [mm]

Chọn [mm]

[dm3/mm]

=>Giá trịbiểu diễn của thểtích công tác: [mm]

+Vềgiá trịbiểu diễn, ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá trịbiểu diễn của Vh Nghĩa là giá trịbiểu diễn của AB = Vhbd= 164,35 [mm]

[m/mm]

Bảng 13: Bảng giá trịcác điểm trên đường nén và đường giãn nở

200.00

116.23

0.030.02

0.120.11

3.913.56

27.8030.33

0.050.05

0.310.28

10.019.18

Dựng vòng tròn đồthịBrick với đường kính AB=164,35 [mm]

Dựng đường nén và đường giãn nởcủa đồthịcông dựa vào bảng 13 và các điểm đặc biệt sau:

+ Điểm phun sớm: c’ xác định từBrickứng với góc phun sớmφs

+ Điểm cuối đường nén không cháy: hay

+ Điểm bắt đầu quá trình nạp:h a y

+ Điểm mởsớm của xupap nạp: r’ xác định từBrickứng vớiα1

+ Điểm đóng muộn xupap thải: r’’ xác định từBrickứng vớiα4

+ Điểm đóng muộn của xupap nạp: a’ xác định từBrickứng vớiα2

+ Điểm mởsớm của xupap thải: b’ xác định từBrickứng vớiα3

+ Điểm hay

+ Điểm áp suất cực đại lý thuyết: hay

+Điểm áp suất cực đại thực tế: hay

+ Điểm cuối quá trình nénứng với đường nén cháy: c’’ sao cho

+ Điểm cuối quá trình cháy thực tế: b’’ sao cho

Ta có đồthịcông hoàn chỉnh nhưsau:

a2

16 6.2

4.65

z''

y z

3 4 5

c

15 14 13 12 11 7

b'

b

a'

b'' a

+TừO’ kẻđoạn thẳng O’M song song với đường tâm má khuỷu OB Tại M, hạđường

thẳng vuông góc với AD, cắt ADởC Theo đồthịBrick, đoạn AC =x Điều này có

+ Gióng các điểmứng với 100; 200…1800đã chia trên cung tròn đồthịbrick xuống cắt cácđường kẻtừđiểm 100; 200…1800tươngứngởtrục tung của đồthịx=f(α) đểxác địnhchuyển vịtươngứng

+ Nối các giao điểm này với nhau, ta có đồthịchuyển vịS = f(α), biểu diễn hành trình của piston theo góc quay trục khuỷu nhưsau:

Vòng tròn tâm O đồng tâm với nửa vòng tròn có bán kính: [mm]

+ Chia đều nửa vòng tròn bán kính R1thành 18 phần bằng nhau, đánh sốthứtự0, 1, 2,

…, 18

Trang10 SVTH: Nguyễn Văn Tường

3'

i

+ Chia đều vòng tròn bán kính R2thành 18 phần bằng nhau, đánh sốthứtự0’, 1’, 2’,

…, 18’ theo chiều ngược lại so với chiều đánh sốtrên nửa vòng tròn bán kính R1.+ Trên nửa vòng tròn bán kính R1, gọi AB là đường kính Từcác điểm 0, 1, 2,…, 18, ta kẻcác đường thẳng vuông góc với AB, các đường này lần lượt cắt các đường thẳng kẻtừcác điểm 0’, 1’, 2’,…, 18’ song song với AB

Gọi giao điểm của các đường kẻtừ1 và 1’ là a; giao điểm của các đường kẻtừ2 và 2’

là b; giao điểm của các đường kẻtừ3 và 3’ là c…

+ Nối các điểm 0, a, b, c … bằng các đường cong, ta được đường biểu diễn giá trịvận tốc của piston tại các vịtrí góc quay trục khuỷu khác nhau v=f(α) nhưsau:

v=f(a)

A a

4'5'6' 2' 7'1'

0

8' 9'

h

+ Trên đồthịchuyển vịS = f(α), thay trục tung Oαbiểu diễn góc quay trục khuỷu thànhtrục Ov, biểu thịgiá trịvận tốc piston, còn trục hoành OS vẫn biểu diễn hành trìnhcủapiston

Từcác điểm 00,100,200, ,1800trên đồthịBrick, ta gióng các đường thẳng góc vớitrục OS, cắt trục này tại các điểm 0,1,2, ,18tươngứng Từcác điểm này ta đặt cácđoạn tươngứng từđồthịvận tốc v=f(α), sau đó, nối các điểm của đầu còn lại của cácđoạn này, ta có đường biểu diễn v =f(S)

j=f(x) 1

+ Lấy đoạn thẳng AB=S=2R TừA, dựng đoạn thẳng AC vuông góc với AB, sao cho:

AC = Jmaxbd TừB, dựng đoạn BD vuông góc với AB, sao cho: BD = Jminbd Nối CD, đoạnnày cắt AB tại E

+TừE, dựng đoạn EF vuông góc với AB sao cho: [m/(s2.mm)]

[mm]

+ Nối CF và DF Chia đoạn CF thành 5 đoạn bằng nhau, đánh sốthứtựlà C, 1, 2, 3, 4,

F Chia đoạn DF thành 5 đoạn bằng nhau, đánh sốthứtựlà F, 1’, 2’, 3’, 4’, D

Nối11’,22’, 33’, 44’ với nhau, ta được đường bao của các đoạn này chính là đường biểu diễn mối quan hệcủa hàm sô: j=f(x) Cụthểnhưs a u :

2.2.1 Xây dựng đồthịlực quán tínhP j

Trươ

ć tiêntathấylựcquań tińhPj=mj Pj=mj.Dođó,thayvìvẽPj,tavẽ

Pjlấy trục hoành đi qua pocủa đồthịcông vì đồthịPjlà đồthịj = f(x) có tỷlệxích

khácmàthôi.Vìvậytacóthểaṕ dung phươngphaṕ Tôlê đểvẽđồthịPj=f(x).

Đểcó thểdùng phương pháp cộng đồthịPjvới đồthịcông thì Pjphải có cùng thứnguyên

và tỷlệxích với đồthịcông, thay vì vẽgiá trịthực của nó ta vẽPj= f(x)ứng với một đơn vịdiện tích đỉnh piston

Trong đó: m _ khối lượng tham gia chuyển động tịnh tiến

mnpt_ khối lượng nhóm Piston

mtt_ khối lượng nhóm thanh truyềnm’1_ khối lượng nhóm thanh truyền quy vềđầu nhỏm’2_ khối lượng nhóm thanh truyền quy vềđầu toChọn:

O O'

18

a 2

16 15 14 13 12 11

của động cơ(=0,10,20, ,720o).Nếu trục hoành của đồthịkhai triển nằm bằng với

thịmới ngang với trụcp0ởđồthịcông Làm nhưvậy bởi vì áp suất khí thể:pkt= p p0.

PJm

P jm

+ Sởdĩ khai triển nhưvậy, bởi vì trên cùng trục toạđộvới đồthịcông nhưng Pjđược vẽtrên trục có áp suất p0

38.2 3

48.3 8

Từbảng sốliệu, ta vẽđược đồthịkhai triển pkt, Pj, P1nhưsau:

Sơđồlực tác dụng lên cơcấu khuỷu trục thanh truyền:

+ Lực tác dụng trên chốt piston P1là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể Nó tác dụng lên chốt Piston và đẩyt h a n h truyền: P1= Pkt+Pj

+ Phân tích P1ra làm hai thành phần lực:

Ptt_ lực tác dụng trên đường tâm thanh truyền

N _ tác dụng trên phương thẳng góc với đường tâm xylanh

+ Từquan hệlượng giác,ta có thểxác định được trịsốcủa Pttvà N :

+ Phân tích Pttlàm hai thành phần lực : lực tiếp truyến T và lực pháp tuyến Z :

Trang20 SVTH: Nguyễn Văn Tường

+ Lập bảng xác định gócứng với góc lệch các khuỷu theo thứtựlàm việc.

+ Góc lệch công tác:

+ Thứtựlàm việc của động cơlà: 1342

+ Sau khi lập bảng xác định gócứng với các khuỷu theo thứtựlàm việc Lấy tỉl ệxích [MN/(m2.mm)] và lập được bảng tính Trịsốcủa ta đã tính, căn cứvào đó trabảng các giá trịđã tịnh tiến theoα Cộng tất cảcác giá trịcủa ta cóΣT Với giá trị

ΣT được tính theo μΣT, ta có bảng giá trịsau:

+ Vẽhệtrục toạđộTO’Z trong đó trục hoành O’T có chiều dương từtâm O’ vềphía phải, còn trục tung O’Z có chiều dương hướng xuống dưới

+ Chọn tỉlệxích: [MN/(m2.mm)]

+ Dựa vào bảng giá trị, , ta có được toạđộcác điểm

7200 Cứtuần tựnhưvậy ta xác định được các điểm từ

ứng với các gócα= 100

; 200

… cho đến

+Nốicácđiểmđãxácđịnhtrênhệtrụctoạđộbằngmộtđườngcongthíchhợp,tacó

đồthịbiểudiễnphụtảitácdụnglênchốtkhuỷu

Hình 212: Đồthịphụtải tác dụng lên chốt khuỷu

+ Tính lực quán tính của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền (tính trên đơnvịdiện tích của piston)

2.2.6 Xây dựng đồthịphụtải tác dụng lên đầu to thanhtruyền

Đểvẽđồthịphụtải tác dụng lên đầu to thanh truyền, ta thực hiện theo các bước nhưsau:

+ Vẽtượng trưng đầu to thanh truyền lên tờgiấy bóng, đầu nhỏhướng xuống, tâm củađầu to là O, trục tung OZ’ trùng với đường tâm thanh truyền và hướng xuống dưới,trục hoành OT’ hướng sangphải.

+ Vẽmột vòng tròn bất kì tâm O Giao điểm của trục tung OZ’ với vòng tròn tâm O tạiđiểm 0o

+ Lấy điểm 0ứng với điểm 0ođó, sau đó, chia tiếp trên vòng tròn tâm O các điểm từ1,2,

3, …36 theo chiều quay trục khuỷu (cùng chiều kim đồng hồ) và lần lượt tươngứngvới các góc ; ; ;

Từgiá trịgócβtính theoαởphần trước ta có bảng xác định các góc nhưsau: Bảng 24:

+ Đem tờgiấy bóng đặt chồng lên đồthịphụtải tác dụng lên chốt khuỷu, sao cho tâm Otrên tờgiấy bóng trùng với tâm O của đồthịphụtải tác dụng lên chốt khuỷu, đường tâmthanh truyền O’Z trùng với trục OZ’ của đồthị Lần lượt xoay tờgiấy bóng sao cho cácđiểm 0; 1; 2; 3; …; 36 trùng với trục O’Z vềphần dương (xoay tờgiấy bóng theo chiềungược chiều kim đồng hồ), đồng thời đánh dấu các điểm mút của véc tơ,,

,, củađ ồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu trêntờ giấy bóng bằng các điểm0;10;20 Vì đây là động cơ4 kỳnên ta quay thêm một vòng nũa, tức là đến điểm 720.+ Nối các điểm lại bằng một đường cong thích hợp cho ta đồthịphụtải tác dụng lên đầu to thanh truyền Cụthểnhưsau:

160 170 180 190200

150210 140220 130

120

230 240

40320 30

- Chiều của lực hướng từtâm O rangoài.

- Điểm đặt lực là giao điểm của đường nối từtâm O đến điểm tính với vòng tròn tượng trưng cho đầu to thanhtruyền

2.2.7 Xây dựng đồthịkhai triểnQ chα

Ta có:

Trong đó: vuông góc với và

và lại ngược chiều nhau

Đểxây dựng đồthịmài mòn chốt khuỷu ta dùng các giảthuyếts a u :

Tính toán động cơ ởtốc độđịnh mức

Độmàimònchốtkhuỷutạimộtvịtrítỷlệvớilựctácdụnglênchốtkhuỷutại vịtríđó.Tại mỗi điểm trên chốt khuỷu, lực tác dụng sẽgâyảnh hưởng lên điểm đó và vùng lân cận vềcảhai phía của điểm đó trong phạm vi 1200(mỗi phía 600)

Đểvẽđồthịmài mòn chốt khuỷu ta thực hiện theo các bước nhưsau:

+ Từtâm O của đồthịphụtải tác dụng lên chốt khuỷu ta vẽđường tròn tâm O, với bán kính R tùy ý (vòng tròn đặc trưng mặt chốt khuỷu)

+ Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau, đánh sốthứtựtheo chiều quyước ngược chiều kim đồng hồ

+ Tính hợp lực ∑Q’: từcác điểm 0, 1, 2 23 trên vòng tròn tâm O, ta kẻđường thẳngqua tâm O và kéo dài, các tia này sẽcắt đồthịphụtải tại một hoặc một sốđiểm, và có baonhiêu giao điểm nhưvậy thì có bấy nhiêu lực tác dụng lên điểm đó

Nên ta có: ∑Q’i= Qi1+ Qi2+Qi3 + Qin

Với: i _ điểm chia bất kỳ, n _ sốgiao điểm của tia chia và đồthịphụtải

+ Ghi kết quảtính được vào bảng trong pham vi tác dụng 1200

+ Tính ∑Qtheodòng: ∑Q = ∑Q’0 + ∑Q’1+ +∑Q’23

+ Chọn tỷlệxích: [MN/(m2.mm)] Có được ta tiến hành thực hiện các bước

vẽđồthịnhưsau:

Vẽđường tròn tượng trưng cho chốt khuỷu

Chia đường tròn thành 24 phần bằng nhau đồng thời đánh sốthứtheo

chiều ngược chiều kim đồng hồ

tự0,1,2…23Đặt các giá trịtừđường tròn hướng vềtâm theo thứtựcác điểm

Nối các điểm lại với nhau bằng một đường cong thích hợp ta được đường cong thểhiện đồthịmài mòn chốtk h u ỷu

Ta có bảng giá trịsau:

Trang30 SVTH: Nguyễn Văn Tường

Bảng 26: Bảng giá trịđồthịmài mòn chốt khuỷu

2 293.8

3 293.8

4 293.8

Đi 11

40.9

237.6 978.3 30.33

40.4

237.6 897.6 27.83

37.1

686.5 21.28

28.4

416.2 12.90

17.2

168 5.21

6.9

214 6.63

8.8

288 8.91

11.9

404.7 12.55

16.7

476 14.7 6

19.7

516.6 16.01

21.4

531.8 16.49

22.0

535.

9 16.61

22.2

537.9 16.67

22.2

528 3 16.38

21.8

4 8

1 5

2 0

Đ ồ án thi ế t k ế đ ộ ng c ơ đ ố t t r o n g

Trang31 SVTH: Nguyễn Văn Tường

Từbảng sốliệu, ta có đồthịmài mòn chốt khuỷu nhưsau:

PHẦN II

PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠCHỌN THAM KHẢO

2.1 CHỌN ĐỘNG CƠTHAMK H ẢO:

Động cơD1 V40415 là loại động cơI4, thứtựlàm việc là 1342 Dung tích

xylanh của động cơlà 1.4 lít, hệthống phối khí chỉgồm 1 trục cam bốtrí trên đỉnh piston,gồm 8 van xảvà van nạp ( mỗi xylanh có 1 van xảvà 1 van nạp) Động cơnày được lắp trên xe với các thông sốkỹthuật sau:

4JHDTE

Động cơyêu cầu

Đ ồ án thi ế t k ế đ ộ ng c ơ đ ố t t r o n g

Hình 11: Động cơYanmar 4JHDTE

Hình 12: Hình chiếu động cơYanmar 4JHDTE

2.2ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU CỦA MỘT SỐCƠCẤU, HỆTHỐNG CỦA ĐỘNG CƠ 2.2.1 Cơcấupiston,thanhtruyền,trụckhuỷu:

*Nhóm piston:Các chi tiếtđược lắp vớipiston bao gồm: piston, các xéc măng khí,

xéc măng dầu, chốt piston và các chi tiếtk h á c

Cấu tạo của piston được thểhiện trên hình2 1 :

Hình 21: Piston động cơYanmar 4JHDTE

Vai trò: Vai trò chủyếucủa piston là cùng với các chitiết khác nhưxylanh,n ắp

xylanh tham gia bao kín tạo thành buồng cháy, đồng thời truyềnlực khí thểcho thanh truyền, cũng nhưnhận lực từthanh truyền đểnén khí

Điều

kiện làm việc: Điều kiện làm việc của piston rất khắc nhiệt.Trong quá trình làm việc, piston phải chịu tải trọng cơhọc lớn có chu kỳ, nhiệtđộcao Do đó, piston của động cơthường được chếtạo bằng hợp kim nhômchịunhiệt

Trên phần đầu piston có xẻ3 rãnh đểlắp các xéc măng khí và xéc măngdầu Khe hởgiữa

mm

phần đầu piston và thành xylanh nằm trong khoảng 0,40 , 6Thânpiston códạng hìnhcôn,tiếtdiệnnganghình ôvanvàcóhaibệđểđỡchốt

píttông,trên thâncóphay rãnhphòngnởđểtránhbó kẹtp i s t o n

Hình 22: Xéc măng khí và xéc măng dầu

Xéc măngk h í c ó n h i ệm vụbao kín buồngc h á y c ủa

động cơvà dẫn nhiệt từđỉnhpiston ra thành xylanh và tới nước làm mát Mỗi piston được lắp 2 xéc măng khí vào hairãnhtrêncùngcủađầupiston.Đểxéc măngràkhítv ớithànhxylanhnóđượcmạmộtl ớp thiếc Xéc măng khí phía trên được mạcrôm đểgiảm mài mòn Vật liệuchếtạo xéc măng khí là thép hợp kim cứng

Xéc măng dầu được làm từthép chống gỉ Xéc măng dầu có nhiệm vụsan đều lớp dầu trên bềmặt làm việc và gạt dầu bôi trơn thừa từthành xy lanh vềcácte Xéc măng dầu trong động cơlà xéc măng dầu tổng hợp có cấu tạo nhưhình 22

Cấu tạo thanh truyền gồm: 1Đ ầu nhỏthanh truyền, 2 Thân thanh truyền, 3

Bulong thanh truyền, 4 Đaiốc, 5 Đaiốc khóa, 6 Nắp đầut o

Đầu nhỏthanh truyền đểlắp chốt khuỷu

Thân thanh truyền có mặt cắt dạng chữI và có tiết diện thay đổi tăng dần từđầu nhỏđến đầu to thanh truyền

Đầu to thanh truyền gồm hai nửa được nối với nhau bởi bulong Bác lót thanh truyền cũng gồm hai nửa ngăn cách giữa bềmặt khuỷu trục và thanh truyền

Hình 24: Thanh truyền

* Trục khuỷu:

Trục khuỷu có nhiệm vụ: nhận lực từpiston đểtạo ra mô men quay, sinh công đưa rabộphận công tác và nhận năng lượng từbánh đà truyền lại cho piston đểthực hiện các quá trình sinh công Ngoài ra trong quá trình làm việc, trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể, lực quán tính và lực quán tính ly tâm

Hình 25: Trục khuỷu

Đặc điểm: đây là loại trục khuỷu nguyên khối, gồm có năm cổtrục chính Trên trục

có khoan lỗdầu bôi trơn, đảm bảo cho dầu bôi trơn di chuyển đều tới bềmặt các cổtrụctrong quá trình làmv i ệc

*Nhiệm vụ yêu cầu:

Cơcấu phối khí bao gồm tất cảcác cụm,

các chi tiết và các kết cấu, với chứcnăng đảm bảo quá trình trao đổi khí giữa xylanh động cơvới môi trường bên ngoài

trong các quá trình nạp khí vào xy lanh và thải các sản phẩm cháy từxylanh ra môi

Đ ồ án thi ế t k ế đ ộ ng c ơ đ ố t t r o n g

Trang40 SVTH: Nguyễn Văn Tường

trường bên ngoài

Yêu cầu đối với cơcấu phối khí đó là:

Nạp đầy và thải sạchởmọi chếđộlàm việc của động cơ

Tiếngồn thấp, khảnăng bao kín tốt

Độbền và độtin cậy làm việcc a o

Dễdàng lắp ráp thay thếchi tiết và sửa chữa bảo dưỡng điều chỉnh

Với cơcấu phối khí xu páp treo bảo đảm cho buồng cháy nhỏgọn, chốngcháy kích nổtốt nên có thểtăng được tỉsốnén và làm cho dạng đường thải, nạpthanh thoát, khiến sức cản khí động giảm nhỏ, đồng thời do có thểbốtrí xu páp hợp líhơn nên có thểtăng được tiết diện lưu thông của dòng khí khiến hệsốnạp tăng.Cấutạoc ơcấuphốikhígồmcácchitiếtchínhsau:trụccam,xupáp

Trên động cơYanmar 4JHDTEgồm 4 xu páp nạp và 4 xu páp xả Các xu páp đượcdẫn động từtrục cam thông qua con đội và đũa đẩy Các xu páp làm việc trong điều kiện rất xấu, chịu tải động và phụtải nhiệt rất lớn nhất là đối với xu páp thải