Đồ án thiết kế trục khuỷu ô tô

Tìm hiểu hệ thống truyền động, thân-nắp máy, xy lanh, trục khuỷu của động cơ, sẽ giúp chúng ta thấy kết cấu cũng như nguyên lý làm việc của động cơ, đồng thời củng cố và bổ sung kiến thứ

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRONG CÔNG NGHỆ Ô TÔ

THIẾT KẾ TRỤC KHUỶU CỦA ĐỘNG CƠ TRÊN Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn: T.S Nguyễn Văn Nhanh

Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 06 năm 2021

Trang 2

NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Đề số: ………

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRONG CÔNG NGHỆ Ô TÔ

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm: 3 ):

2 Tên đề tài : THIẾT KẾ TRỤC KHUỶU CỦA ĐỘNG CƠ TRÊN Ô TÔ

3 Các dữ liệu ban đầu : Toyota Asian 2008

4 Nội dung nhiệm vụ : - Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lí hoạt động của trục khuỷu

- Tính toán, đo đạc thông số kỹ thuật của trục khuỷu

- Vẽ các hình chiếu (HC đứng, bằng, cạnh hoặc mặt cắt)

- Mô phỏng 3D (nếu có)

- Viết báo cáo đồ án

5 Kết quả tối thiểu phải có:

1) Bản vẽ kỹ thuật (A1 hoặc A2)

2) Quyển báo cáo đồ án

3) Bản vẽ 3D của đối tượng thiết kế: trục khuỷu

Ngày giao đề tài: 06/04/2021 Ngày nộp báo cáo: 27/06/2021

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Đông Dương Trần Chung Huy Phong

Nguyễn Thanh Hiền

Trang 3

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN

Tên môn học: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CƠ KHÍ TRONG CÔNG NGHỆ Ô TÔ

Ngành: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

(Do giảng viên hướng dẫn ghi và giao lại cho sinh viên đóng vào cuốn báo cáo)

1) Tên đề tài: THIẾT KẾ TRỤC KHUỶU CỦA ĐỘNG CƠ TRÊN Ô TÔ 2) Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Nhanh

3) Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm: 3)

(1) Nguyễn Ngọc Đông Dương MSSV: 1911250602 LỚP: 19DOTA2 (2) Trần Chung Huy Phong MSSV: 1911251076 LỚP: 19DOTA2 (3) Nguyễn Thanh Hiền MSSV: 1911250738 LỚP: 19DOTA2

Kết quả thực hiện của sinh viên (Giảng viên hướng

dẫn ghi)

Giao đề tài, mục tiêu nhiệm vụ và các yêu cầu thiết kế đồ án, các số liệu ban đầu, các nội dung chính cần phải thực hiện theo

2 5/4 - 12/4

Tuần 1: Xây dựng mục lục đồ án, tìm hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của trục khuỷu

Nguyễn Văn Nhanh

Trang 4

Tuần Ngày Nội dung thực hiện

dẫn ghi)

3 12/4 - 19/4 Tuần 2: Đo đạc và tính toán thông số kỹ

thuật của trục khuỷu

4 19/4 – 26/4 Tuần 3: Tính giá trị trung bình, dung sai

và vẽ phát thảo

5 26/4 – 3/5 Tuần 4: Vẽ các hình chiếu của trục

khuỷu và mô phỏng 3D (nếu có)

(tiếp theo)

Trang 5

Tuần Ngày Nội dung thực hiện

dẫn ghi)

8 17/5 – 24/5 Tuần 7: Viết báo cáo đồ án

9 24/5 – 31/5 Tuần 8: Viết báo cáo đồ án

(tiếp theo)

10 31/5 – 7/6 Tuần 9: : Viết báo cáo đồ án

(tiếp theo)

11 7/6 – 13/6 Tuần 10: Hoàn thiện báo cáo đồ án và

chuẩn bị bảo vệ

12 14/6 – 23/6 Đánh giá kết quả báo cáo: (Nội dung báo

cáo ; Sản phẩm thực hiện; Thái độ ; Kỹ

Trang 6

Cách tính điểm:

Điểm quá trình = 0.5 x Tổng điểm tiêu chí đánh giá + 0.5 x điểm báo cáo

ĐA MH

Lưu ý: Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện đồ án;

Điểm báo cáo bảo vệ đồ án môn học; Điểm quá trình (Ghi theo thang điểm 10)

Họ tên sinh viên Mã số SV

Tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện

đồ án

Tổng điểm tiêu chí đánh giá về quá trình thực hiện

đồ án (tổng 2 cột điểm 1+2) 50%

Điểm báo cáo bảo vệ đồ

án môn học (50%)

Điểm quá trình = 0.5*tổng điểm tiêu chí + 0.5*điể

m báo cáo

Tính chủ động, tích cực, sáng tạo (tối đa 5 điểm)

Đáp ứng mục tiêu

đề ra (tối đa 5 điểm)

Trần Chung Huy Phong 1911251076

Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và ký

nháy vào phần điểm chỉnh sửa

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Ngọc Trần Chung

Đông Dương Huy Phong

Nguyễn Thanh Hiền

TP HCM, ngày 06 tháng 04 năm 2021

Giảng viên hướng dẫn

Trang 7

LỜI CẢM ƠN



Trong thực tế, không có thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp

đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt 3 tháng vừa qua, nhóm em đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của thầy và bạn bè Khi bắt đầu làm đồ án nhóm

em cảm thấy ngỡ không biết phải bắt đầu từ đâu rồi nhờ thầy đã giúp nhóm em định hướng

đề tài đồ án, phương pháp tìm kiếm thông tin đề tài để nhóm em biết phải bắt đầu từ đâu Do nhóm em còn thiếu sót nhiều kiến thức và kỹ năng chuyên môn trong việc vẽ trên phần mềm

và đo đạc thực tế là một điều chắc chắn Đặc biệt là trong quá trình làm đồ án đã nhận được nhiều sự giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình của thầy và các bạn, các anh chị khóa trên và các thành viên trong nhóm đã hết mình vì đồ án này Cảm ơn thầy đã hỗ trợ để nhóm em hoàn thành đồ án đúng kỳ hạn được giao Trong quá trình thực hiện đồ án nhóm em không tránh khỏi những thiếu sót nên nhóm em mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp quý báu của thầy và các bạn để nhóm em hoàn thiện hơn và hiểu rõ được phương pháp làm một đồ án và cách thực hiện nó

Cuối cùng nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Nhanh và các bạn trong lớp cũng như toàn thể thành viên trong nhóm Một lời chúc sức khỏe dồi dào, đạt được nhiều thành công trong công việc và cuộc sống

Chúng em xin chân thành cảm ơn

Trang 8

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG……….…… i

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH……….… ii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI……… 1

1.1 Đặt vấn đề……….….…1

1.2 Mục tiêu đề tài……… ….2

1.3 Nội dung đề tài……… … 2

1.4 Phương pháp nghiên cứu……….… 2

1.5 Kết cấu của đồ án……….… 3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TRỤC KHUỶU ……….…4

2.1 Nhiệm vụ và phân loại của trục khuỷu……… 4

2.1.1 Nhiệm vụ ……….…4

2.1.3 Phân loại……….….….4

2.2 Điều kiện làm việc và yêu cầu……… … 4

2.2.1 Điều kiện làm việc……….… ….5

2.2.2 Yêu cầu……… 5

2.3 Cấu tạo của trục khuỷu……… ….5

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG CỦA TRỤC KHUỶU 10

3.1 Đo và tính toán thông số kỹ thuật của trục khuỷu ……… 11

3.2 Phương pháp và công cụ thiết kế……… 12

3.3 Kết quả tính toán, thiết kế……… …… 12

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ……… …… 16

4.1 Kết luận……… ……….… 16

4.2 Hướng phát triển đề tài……….16

TÀI LIỆU THAM KHẢO……….……… ….17

Trang 9

i

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 3.1: Kết quả đo các chi tiết của trục khuỷu (10 lần) 10

Trang 10

ii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Hình ảnh giới thiệu về trục khuỷu……… 1

Hình 1.2: Cấu tạo cơ bản của một cụm trục khuỷu nguyên trên ô tô……….………….1

Hình 2.1: Cấu tạo cơ bản của một cụm trục khuỷu ghép……….… 4

Hình 2.2: Cấu tạo của trục khuỷu……….… …5

Hình 2.3: Cấu tạo của đầu trục khuỷu……….……… ….6

Hình 2.4: Cấu tạo của đối trọng……… … 7

Hình 2.5: Cấu tạo của đuôi trục khuỷu……… 8

Hình 2.6: Cấu tạo của chốt khuỷu……… 8

Hình 2.7: Cấu tạo của má khuỷu……… … 9

Hình 3.1: Ký hiệu thông số kỹ thuật để đo kết quả của trục khuỷu……… 11

Hình 3.2: Hình chiếu đứng của trục khuỷu……… 12

Hình 3.3: Hình chiếu bằng của trục khuỷu……….……….…….… 13

Hình 3.4: Hình chiếu cạnh của trục khuỷu……….……… 14

Hình 3.5: Tổng hợp hình 2D và 3D của trục khuỷu trên bản vẽ A1…….………….…… 15

Trang 11

- Có hai loại trục khuỷu là trục khuỷu nguyên và trục khuỷu ghép

Hình 1.1: Hình ảnh giới thiệu về trục khuỷu

Hình 1.2: Cấu tạo cơ bản của một cụm trục khuỷu nguyên trên ô tô

Trang 12

2

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI:

Để đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động trên đường, người vận hành phải có kinh nghiệm

xử lí và thành thạo các thao tác điều khiển Mặt khác, để thuận tiện cho người vận hành thực hiện các thao tác đó, đòi hỏi ôtô phải đảm bảo tính năng an toàn cao Hệ thống truyền động, thân-nắp máy, xy lanh hay trục khuỷu là hệ thống rất quan trọng trong động cơ Tìm hiểu hệ thống truyền động, thân-nắp máy, xy lanh, trục khuỷu của động cơ, sẽ giúp chúng ta thấy kết cấu cũng như nguyên lý làm việc của động cơ, đồng thời củng cố và bổ sung kiến thức chuyên nghành Tìm hiểu và nắm vững các chi tiết, nhóm chi tiết của hệ thống truyền động để từ đó rút ra được những ưu điểm và tìm cách khắc phục sửa chữa, cải tiến và phát triển chúng ngày càng tối ưu hơn Củng cố, bổ sung và tìm hiểu thêm kiến thức về cơ cấu trục khuỷu trên hệ thống Hiểu rõ được nguyên lý làm việc, công dụng và quy trình tháo lắp của các chi tiết, nhóm chi tiết lắp trên hệ thống, để có đủ kiến thức chẩn đoán và phát hiện hư hỏng thường gặp

- Ngoài mục đích chính là báo cáo, nghiên cứu hệ thống truyền lực đặc biệt là trục khuỷu

và còn giúp sinh viên nâng cao những kiến thức đã được học Qua đó, sinh viên có nền tảng kiến thức về kỹ thuật vững vàng để tiếp thu các công nghệ mới, các thiết bị mới của các hãng danh tiếng khác nhau và tích lũy kinh nghiệm có ích cho công việc sau này

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

- Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lí hoạt động của trục khuỷu

- Tính toán, đo đạc thông số kỹ thuật của trục khuỷu

- Vẽ các hình chiếu (HC đứng, bằng, cạnh hoặc mặt cắt)

- Mô phỏng 3D (nếu có)

- Viết báo cáo đồ án

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:

- Phương pháp tìm kiếm tài liệu trên Internet, sách báo và thực tiễn

- Phương pháp tổng hợp phân tích, so sánh

- Phương pháp thiết kế mô phỏng 2D, 3D trên phần mềm

- Tìm hiểu về hệ thống truyền động và động cơ đốt trong

- Tìm tổng hợp các tài liệu kỹ thuật về hệ thống truyền động

- Được thực hành trải nghiệm trực tiếp tại các xưởng ô tô

Trang 13

3

1.5 KẾT CẤU ĐỒ ÁN:

Gồm 4 chương:

- Chương 1: Giới thiệu đề tài

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết của trục khuỷu

- Chương 3: Tính toán, thiết kế và mô phỏng trục khuỷu

- Chương 4: Kết luận và hướng phát triển

Trang 14

4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA TRỤC KHUỶU

2.1 NHIỆM VỤ VÀ PHÂN LOẠI:

2.1.1 Nhiệm vụ:

Trục khuỷu là một trong những chi tiết quan trọng nhất, cường độ làm việc lớn nhất và giá thành cao nhất trong động cơ đốt trong Trục khuỷu nhận lực tác dụng từ piston tạo momen quay kéo các máy công tác nhận năng lượng của bánh đà, sau đó truyền cho thanh truyền và piston thực hiện quá trình nén cũng như trao đổi khí trong xylanh Hình dạng và kết cấu trục khuỷu phụ thuộc vào số xylanh, cách bố trí xylanh, cách bố trí xylanh, số kỳ của động cơ và thứ tự làm việc của các xylanh Kết cấu của trục khuỷu phải đảm bảo yêu cầu sau:

- Động cơ làm việc đồng đều,biên độ dao động mômen xoắn tương đối nhỏ

- Động cơ làm việc cân bằng ít rung động

- Ứng suất sinh ra do dao động nhỏ

- Công nghệ chế tạo đơn giản nên giá thành rẻ

Trang 15

5

2.2 ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU:

2.2.1 Điều kiện làm việc:

Trục khuỷu chịu lực T (lực tiếp tuyến) và Z (lực pháp tuyến) do lực khí thể và lực quán tính của nhóm piston-thanh truyền gây ra Ngoài ra trục khuỷu còn chịu lực quán tính ly tâm của các khối lượng quay lệch tâm của bản thân trục khuỷu và thanh truyền Những lực này gây uốc, xoắn, dao động xoắn và dao động ngang của trục khuỷu trên các ổ đỡ

2.2.2 Yêu cầu:

Vật liệu chế tạo thường dùng là thép và gang graphit cầu

Thép: trục khuỷu của động cơ tốc độ thấp như tàu thủy và tĩnh tại thường được chế tạo

bằng thép các bon trung bình như C35, C40, C45 Còn trục khuỷu của động cơ cao tốc thường dùng thép hợp kim crôm, niken Động cơ cường hóa như ở xe đua xe du lịc, trục khuỷu được chế tạo bằng thép hợp kim có các thành phần man-gan, vonphram…Thép các-bon có ưu thế

rẻ và có hệ số ma sát trong lớn nên giảm dao động xoắn tốt nhưng sức bền không cao bằng thép hợp kim

Gang graphit cầu: Có đặc điểm rất dễ đúc và rẻ Ngoài ra, do có các-bon ở dạng graphit

cầu nên ma sát trong lớn, chịu mòn tốt và không nhạy cảm với ứng suất tập trung Khi đúc tạo phôi có thể đúc tạo phôi ở hình dạng phức tạp như yêu cầu thiết kế đề ra nhằm bảo đảm sức bền đều trên toàn bộ trục khuỷu Tuy nhiên, khó khăn lớn nhất khi chế tạo trục khuỷu là cầu hóa

2.3 CẤU TẠO:

Hình 2.2: Cấu tạo của trục khuỷu

Trang 16

6

a Đầu trục khuỷu:

Hình 2.3: Cấu tạo của đầu trục khuỷu

Thường để lắp bánh răng dẫn động bơm nước, bơm dầu nhờn, bơm cao áp, puly để giảm dao động xoắn Lắp đai ốc khởi động động cơ bằng tay quay Các bánh răng chủ động hay bánh đai dẫn động hay bánh đai dẫn động lắp trên đầu trục theo kiểu lắp căng hoặc lắp trung gian và đều có then bán nguyệt Bộ truyền bánh răng từ trục khuỷu để dẫn động trục cam phối khí (động cơ diesel) và bơm cao áp hoặc bộ chia điện đánh lửa (động cơ xăng) và bơm dầu của hệ thống bôi trơn Ngoài ra, đầu trục khuỷu loại này còn có kết cấu hạn chế di chuyển dọc trục Các bề mặt đầu của cổ trục đầu tiên khi di chuyển dọc trục sẽ tỳ vào các tấm chặn có tráng hợp kim chịu mòn Ở một số động cơ ngoài các bộ phận thường gặp trên người ta còn lắp bộ phận giảm dao động xoắn

b Cổ biên:

Là vị trí lắp ghép với đầu to thanh truyền Giữa cổ biên và đầu to thanh truyền có bạc lót Ở động cơ nhiều xylanh, các cổ biên được bố trí lệch nhau một góc nhất định tùy theo số xylanh và kiểu động cơ: động cơ thẳng hàng, động cơ chữ V Góc này gọi là góc lệch khuỷu Trong cổ trục và cổ biên có khoan lỗ dẫn dầu bôi trơn Ở một số trục khuỷu, cổ biên được làm rỗng để giảm nhẹ trọng lượng của cổ biên đồng thời lọc một phần cặn bẩn trong dầu bôi trơn, hai đầu lỗ có nút ren bịt kín

Trang 17

7

c Cổ khuỷu:

Cổ trục khuỷu được gia công và xử lý bề mặt đạt độ cứng và độ bóng cao Phần lớn các động cơ có cổ trục cùng một đường kính Đặc biệt có động cơ thường là động cơ cỡ lớn, với đường kính cổ trục lớn dần từ đầu đến đuôi trục khuỷu để có sức bền đều Tuy nhiên nó sẽ rất phức tạp vì có nhiều bạc lót hoặc ổ đỡ có đường kính khác nhau Cổ khuỷu thường rỗng để làm rãnh dẫn dầu bôi trơn đến các ổ và chốt khác của trục khuỷu

d Đối trọng:

Hình 2.4: Cấu tạo của đối trọng

Dùng để cân bằng lực quán tính ly tâm cuẩ cổ biên và đầu to thanh truyền gây nên đảm bảo cho động cơ không bị rung khi làm việc

Thông thường người ta cân bằng một nửa lực quán tính chuyển động tịnh tiến cấp 1 của nhóm piston-thanh truyền Đối trọng lắp ngược với hướng của chốt khuỷu, tạo ra lực quán tính ly tâm có gia trị bằng P jl/2 =mR2/2 Như vậy trên phương ngang sẽ xuất hiện lực mất cân bằng mR2sin  / 2

Phương pháp cân bằng này về thực chất là chuyển một phần lực mất cân bằng trên một phương sang phương vuông góc Phương pháp này dùng cho những động cơ đặt nằm ngang

Trang 18

8

e Đuôi trục khuỷu:

Hình 2.5: Cấu tạo của đuôi trục khuỷu

Đuôi trục khuỷu có mặt bích để lắp bánh đà và được làm rỗng để lắp vòng bi đỡ trục sơ cấp hộp số Trên bề mặt ngõng trục có lắp phớt chắn dầu, tiếp đó là ren hồi dầu có chiều xoắn ngược với chiều quay của trục khuỷu để gạt dầu trở lại Sát với cổ trục cuối cùng là đĩa chắn dầu Dầu được các kết cấu chắn dầu ngăn lại sẽ rơi xuống và theo lỗ thoát trở về cácte

f Chốt khuỷu:

Hình 2.6: Cấu tạo của chốt khuỷu

Chốt khuỷu cũng phải được gia công và xử lý bề mặt để đạt độ cứng và độ bóng cao Đường kính chốt thường nhỏ hơn đường kính cổ, nhưng cũng có những trường hợp động cơ cao tốc do lực quán tính lớn, đường kính chốt khuỷu có thể bằng đường kính cổ khuỷu Trong trường hợp đầu to thanh truyền làm liền khối lắp ổ bi kim ở một số động cơ hai kỳ, do phải lắp lồng thanh truyền từ đầu trục khuỷu nên đường kính chốt phải lớn hơn đường kính cổ Cũng như cổ khuỷu, chốt khuỷu có thể làm rỗng để giảm trọng lượng và chữa dầu bôi trơn lên bề mặt chốt khuỷu có các phương pháp kết cấu như trên

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	1,03 MB