A Trục khuỷu
Trục khuỷu la một chi tiết rất quan trọng, cường độ làm việc rất lớn và
giá thành chế tạo cao nhất của động cơ chiếm từ (25 ÷ 30%) giá thành
động cơ. Khối lượng trục khuỷu chiếm từ 7 ÷ 15% khối lượng toàn
động cơ.
Nhiệm vụ

nhận lực khí cháy truyền từ thanh truyền và biến chuyển động
tịnh tiến của piston thanh chuyển động quay của động cơ.

Dẫn động các cơ cấu khác của động cơ hoạt động.
II. ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC
Trục khuỷu làm việc trong diều kiện chịu lực và momem tác dụng luôn
luôn thay đổi. trục khuỷu chịu tác dụng của lực khí thể lực quán
tính(tịnh tiến và quay). Các lực này gây ra ứng suất uốn và xoắn, đông
thời gây nên hiện tượng dao động dọc và dao động xoắn, làm động cơ
rung động và mất cân bằng. ngoài ra các lực nói trên gây ra mài mòn
trên các bề mặt ma sát của cổ trục và chốt khuỷu.
1. khi lựa chọn trục khuỷu phải đảm bảo các yêu cầu sau:

Có sức bền lớn , độ cứng vững lớn, trọng lượng nhỏ và ít mòn.

Có độ chính xác gia công cao, bề mặt làm việc cần có độ cứng bề
mặt và độ cứng cao.

Không xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong phạm vi tốc độ của
động cơ.

Kết cấu phải đảm bảo tính cân bằng và tính đồng đều

Dễ chế tạo

2. Độ bền của trục khuỷu được xác định bởi

Kích thước và hình dáng của cổ trục, chốt khuỷu và má khuỷu

Các yếu tố làm giảm độ bền: sự tập trung ứng suất xuất hiện ở
góc lượn và mép các lỗ dầu trên bề mặt làm việc

Độ bền thực tế của vật liệu chế tạo trục: giới hạn chảy, giới hạn
mỏi khi chịu xoắn.

Các phương pháp tăng độ bền: bằng cơ học, bằng hóa nhiệt
luyện và bằng nhiệt luyện…
3. Kích thước trục khuỷu:

Số cổ trục và chốt khuỷu

Kết cấu của xilanh

Kết cấu của culasee

Kiểu lắp thanh truyền trong động cơ chữ v

Phương pháp chế tạo và vật liệu chế tạo của trục
III. KẾT CẤU TRỤC KHUỶU

Gồm có một khuỷu hoặc nhiều khuỷu, có các cổ trục để định vị
trục khuỷu và cho trục khuỷu chuyển động tròn, các cổ chốt nối
đầu to thanh truyền, có má khuỷu nối chốt với cổ khuỷu, có đối
trọng … , điều kiện để chọn kết cấu thích hợp là D
ch

+ D
cl
>2R

- Trục khuỷu nguyên: trục khuỷu là một khối liền

Trục khuỷu ghép: cổ trục, cổ chốt và má khuỷu được chế tạo
riêng rồi lắp ghép hoặc bắt bulon để thành trục khuỷu. Động cơ
cỡ lớn hay dùng trục khuỷu cỡ lớn chế tạo từng đoạn, mỗi đoạn
vài trục khuỷu rồi lắp lại thành trục khuỷu. Khi lắp nung nóng 200
÷ 250
0
C và lắp không cần then
1. Đầu trục khuỷu : dùng để lắp bánh răng dẫn động trục cam, bơm
nhớt, bơm cao áp, cơ cấu phân phối khí, lắp puli dẫn
động quạt gió hoạt bơm nước, puli kéo máy phát điện, đai ốc khởi
động …
2. Cổ trục:

Chiều dài cổ trục có khác nhau. Cổ sau cùng và cổ giữa thừơng
dài hơn các cổ khác vì chịu trọng lực của bánh đà và lực quán
tính của xilanh giữa.

Các cổ trục nằm trên một đường tâm

Khi tăng đường kính cổ trục dẫn đến độ cứng vững tăng. Mặt
khác kích thước ở trục tăng theo trọng lượng trục khuỷu lớn do
đó ảnh hưởng đến tần số dao động xoắn của toàn bộ hệ trục, dễ
xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng


D
ct
= (0,65 ÷ 0,68)D, l
cl
= (0,5 ÷ 0,6)D
cl
: xăng.

D
ct
= (0,7 ÷ 0,85)D : diesel, l
cl
= (0,5 ÷ 0,6)D
ct

D: đường kính xilanh
D
ct
:đường kính cổ trục
l
ct
:chiều dài cổ trục

Cổ trục được mài bóng, tôi cứng. Độ côn và độ ô van không vượt
quá 0,01mm

Cổ trục làm rỗng và khoan lỗ dẫn dầu đi bôi trơn cổ biên (chốt
khuỷu)

3. Chốt khuỷu

hướng theo các góc độ khác nhau tùy theo số lượng xilanh và thứ
tự làm việc của các động cơ

Đường kính chốt khuỷu có thể lấy bằng đường kính cổ trục(nhất
là đối với các động cơ cao tốc)

Động cơ xăng thẳng hàng
D
CK
= (0.6 ÷ 0.7 )D, l
ck
= (0.45 ÷ 0.6) D
CK


Động cơ xăng V : D
CK
= ( 0.57 ÷ 0.66)D, l
Ck
= (0.8 ÷ 1) D
CK


Động cơ diesel thẳng hàng: D
CK
= (0.64 ÷ 0.72 )D

Động cơ V diesel : D
CK
= 0.7 D, l

ck
=( 0.8 ÷ 1 ) D
CK

Trong đó : D: đường kính xilanh
D
CK
: đường kính chốt khuỷu
l
ck
: chiều dài chốt khuỷu

trong động cơ cơ cao tốc, độ phụ tải của lực quán tính lớn để
tăng khả năng làm việc của bạc lót và chốt khuỷu người ta tăng
D
CK
và D
CT
. Nếu tăng D
CK
và D
CT
do đó độ cứng vững tăng làm cho
lực quán tính quay tăng dẫn đến khối lượng quay tăng làm cho
tần số dao động (dao động riêng ) của hệ trục khuỷu thấp trong
phạm vi n
min
÷ n
max
. xảy ra hiện tượng cộng hưởng làm gãy trục

khuỷu. để khắc phục hiện tượng này chốt khuỷu làm rỗng ( 10 ÷
15) %. Lỗ rỗng trong chốt khuỷu có thể làm đồng tâm hoặc l chốt
khuỷu ệch tâm với chốt. lam chốt khuỷu rộng để bố trí kết cấu
đưa nhớt bôi trơn đến các nơi khác
`
4. Má khuỷu :





Dùng để nối giữa cổ trục và chốt khuỷu
- Hình dạng má khuỷu phụ thuộc hai yếu tố
Loại động cơ và vận tốc góc của khuỷu
Trị số lực khí thể
Loại má khuỷu hình chữ nhật và tròn có kết cấu đơn giản nhất,
dể chế tạo nhưng lãng phí vật liệu. để tránh lãng phí vật liệu ta
vát bớt các góc của má hình chữ nhật để tạo thành má có các
cung tròn tiếp tuyến má hình ovan
Má khuỷu dạng tròn có ưu điểm : sức bền cao, giảm chiều dài
má , chiều dài của trục và của chốt do đó giảm mài mòn cho cỏ
trục và chốt khuỷu.
Dễ gia công

Bán kính góc lượn thường chọn trong khoảng :
r = (0.06 ÷ 0.08 )D
CK
. Đôi khi để đảm bảo chiều dài bề mặt làm việc,
người ta có thể dùng các bán kính góc lượn khác nhau để nối giữa
má khuỷu với cổ trục và chốt khuỷu

5. Đối trọng
Đối trọng lắp với khuỷu theo ba phương pháp sau:

đối trọng làm liền với má khuỷu thường dùng trên động cơ ôto
máy kéo và động cơ xăng có công suất nhỏ.
 Đối trọng làm riêng rồi hàn với má khuỷu. Loại này ít dùng vì sau khi hàn trục
khuỷu bị biến dạng
 Đối trọng làm riêng rồi lắp lên má khuỷu. Loại này hay dùng
6.Đường dẫn dầu :
bôi trơn trục khuỷu và ảnh hưởng của nó
đối với kết cấu trục khuỷu:
Bôi trơn cổ trục và chốt khuỷu dung phương pháp bôi trơn cưỡng bức.Thường
muốn đưa dầu từ trong trục khuỷu ra bôi trơn bề mặt làm việc lỗ dầu phải khoan ở
chỗ mòn ít nhất vì:
•
Tmin
•
Thuận lợi trong gá đặt gia công.
•
Do lực ly tâm nên bụi bẩn không theo vào lỗ khoan dầu
Để chứa dầu bôi trơn, cổ và chốt khuỷu phải làm rỗng. Ống dầu dẫn cắm sâu vào
lỗ chốt khuỷu để lấy được dầu sạch để bôi trơn các chi tiết vì khi trục khuỷu quay
cặn bẩn văng ra phía ngoài còn dầu sạch phía trong.
Để dễ dàng khoan lỗ ta khoan như hình sau nhưng có khuyết điểm:
•
Ứng suất mỏi trên bề mặt chốt tăng.
•
Tác dụng lọc kém.
•
Không nằm trong vùng có mài mòn ít.

Khi làm rỗng trục khuỷu chứa dầu, việc dẫn dầu từ cổ đến chốt và dẫn dầu
đến bề mặt bôi trơn theo các phương pháp :
•
Bố trí theo (a) dầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát trong trường hợp khởi động
nhanh nhất nhưng dầu không được lọc sạch do đó mài mòn lớn.
•
Bố trí theo kiểu (b,d,e) làm giảm cặn bẩn trong dầu tốt nhất là (c,g).

•
Bố trí theo (a) dầu đến bôi trơn các bề mặt ma sát trong trường hợp khởi động
nhanh nhất nhưng dầu không được lọc sạch do đó mài mòn lớn.
•
Bố trí theo kiểu (b,d,e) làm giảm cặn bẩn trong dầu tốt nhất là (c,g).


Khi làm rỗng cổ và chốt để chứa dầu phải bịt kín đầu cổ và chốt. Phương pháp
thường dùng là: dùng bulong siết nút chặt hai nút hình côn (c,d) dùng nút tự
hãm(b),dùng bản mỏng đàn hồi (g).
7. Độ trùng điệp e
Tăng e làm cho sức bền mỏi tăng rất nhiều.
VD: e= 10 mm, sức bền mỏi tăng 3,5 %
e= 20 mm, sức bền mỏi tăng 29%
e= 30 mm, sức bền mỏi tăng 75%
• D: đường kính xilanh
• Điều kiện để chọn kết cấu hợp lý là: dCT + dCK >2R
8. Bán kính góc lượng r





• Tăng r làm giảm ứng suất tập trung nhưng tăng sức bền trục
khuỷu, nhưng tăng r chiều dài làm việc của cổ và chốt giảm.
• Do đó để đảm bảo tăng sức bền mà chiều dài làm việc không
tăng nhiều người ta dùng các bán kính góc lượn khác nhau (hinh
b) dùng rất nhiều.
• Vd: Tăng r từ (5÷9)mm ưng suất giảm 40%. Bố trí r theo (hình b và
c) đảm bảo được chiều dài làm việc nưng giảm sức bền má và
sức bền cổ chốt : hiện nay ít dùng.
9.Đuôi trục khuỷu:
Có mặt bích để lắp bánh đà. Để trục khuỷu lắp đúng vị trí trên bánh đà
và giảm lực cắt do bulong thường có các chốt định vị. Các chốt này bố
trí không đối xứng trên mặt bích.
• Để dầu không lọt xuống carter người ta còng dùng vòng đệm
chắn dầu, còn có ren ốc hồi dầu ở đuôi trục khuỷu. Ren ốc có
  
nhiều trái với chiều quay của trục khuỷu nên dầu được đẩy về
carter
IV- VẬT LIỆU CHẾ TẠO- CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO
TRỤC KHUỶU
1. Vật liệu chế tạo
• Trước đây chế tạo trục khuỷu bằng thép cứng sau đó tôi và nhiệt
luyện dấn đến trục khuỷu quá cứng do đó khó điều chỉnh.
• Ngày nay chế tạo bằng thép nửa cứng có pha Cr,Ni, Mn… Sau đó
tôi và thương hóa. VD oto :40,45,40X….
• Thép các bon được dùng nhiều nhất.
• ngoài ra còn dùng gang chế tạo trục khuỷu.
2.Phương pháp chế tạo
• Rèn tự do: Trục khuỷu lớn lượng dư lớn năng suất thấp làm sức
bền giảm.
• Rèn khuôn: phương pháp hiện đại, năng suất cao, sản xuất hàng

loạt thớ kim loại lien tục, tăng sức bền, lượng dư ít. Trước khi gia
công phải ủ và thường hóa để khử ứng suất nội và đồng đều hạt,
nhỏ hạt.
• Đúc: thích hợp sản xuất hàng loạt
• Ngày nay người ta mài bóng trục khuỷu bằng máy Micropolisher
TÍNH SỨC BỀN CỦA TRỤC KHUỶU
Tính sức bền của trục khuỷu thực chất là kiểm tra sự lựa chọn hợp lý
các kích thước của trục khuỷu. Do trục khuỷu là một dầm siêu tĩnh và
do tải trọng trên trục khuỷu phức tạp nên tính toán ứng suất thực tế rất
khó khăn. Để đơn giãn ngày nay thường dùng phương pháp phân
đoạn để tính và phương pháp tính hệ số an toàn khi trục khuỷu chịu tải
trọng động
I. Phương pháp tính sức bền theo cách phân đoạn
Khi tính toán theo phương pháp này ta chia trục khuỷu ra làm nhiều
đoạn,mối đoạn ứng với mỗi khuỷu,chiều dài mỗi đoạn bằng khoảng
cách giữa hai tâm điểm của ổ trục và coi mỗi đoạn như một đàm tĩnh
định đặt trên hai gối tựa. Khi các đoạn trục khuỷu, ta giả thiết rằng:
khuỷu trục là một dầm có độ cứng vững tuyệt đối.
Khi tính toán sức bền thường tính cho trục nào nguy hiểm nhất tức là
khuỷu mà trên đó tải trọng có giá trị lớn nhất.
Sơ đồ tính toán xem hình XII-14
l
o
z
z
''
z
'
2
p

r
2
p
r
1
p
r
1
p
r
1
h
b
A
A
A-A
p
r
1
p
r
1
p
r
1
p
r
2
z
'

z
'
z
'
M'
K
M''
K
T
'
T
T
''
M'
K
M''
K
ứng suất phát sinh lớn nhất trong trục khuỷu có thể xảy ra trong bốn
trường hợp chịu tải trọng sau đây:
1.Trường hợp “ khởi động “, khi chịu lực P
zmax
2.Trường hợp chịu lực pháp tuyến lớn nhất Z
max
3.Trường hợp chịu lực tiếp tuyến lớn nhất T
max
4.Trường hợp chịu mment xoắn lớn nhất
A. Trường hợp khởi động. Tính toán trường hợp khởi động là tính gần
đúng với giả thiết: khuỷu trục ở điểm chết trên ( α=0)
Bỏ qua lực quán tính (do số vòng quay khi khởi động nhỏ) và lực tác
dụng trên khuỷu có giá trị lớn nhất P

zmax

Do đó lực tác dụng lên khuỷu sẽ là:
Z
o
=Z=P
zmax
*F
p
T=0
a a
b' b'
l' l''
z
'
z''
lo
Các phản lực xác định theo công thức sau:
Z’=Z *
o
l
l"
MN
Z”=Z-Z’=Z*
o
l
l'
MN
1. Tính sức bền của chốt khuỷu
Môment uốn chốt khuỷu ( tính đối với tiết diện giữa các chốt ) bằng :

M
u
=Z’*l’ MNm
Do đó ứng suất chốt khuỷu là : σ
u
=
u
u
u
W
lZ
W
M
''*
=
MN/m
2
Trong đó W
u
: môduyn chống uốn của tiết diện ngang chốt khuỷu.
2.Tính sức bền của má khuỷu.
Lực pháp tuyến Z gây ra ứng suất uốn và nén tại tiết diện A-A của má
khuỷu (hình XII-14)
Ứng suất uốn má khuỷu bằng: σ
u
=
6
''*
2
hb

bZ
W
M
ux
u
=
MN/m
2
Ứng suất nén má khuỷu bằng: σ
n
=
bh
Z
2
MN/m
2
Ứng suất tổng cộng : σ
t
= σ
n
+ σ
u
3Tính sức bền của cổ trục khuỷu
Ứng suất uốn cổ trục khuỷu : : σ
u
=
ux
W
bZ ''
MN/m

2
Trong thực tế, do moment tác dụng trên cổ trục trong trương hợp này
thường nhỏ hơn nhiều so với moment uốn chốt khuỷu nên thường
không cần tính sức bền của cổ trục.
B.Trường hợp khuỷu trục chịu lực Z
max
.
Sơ đồ tính toán sức bền của khuỷu trục trong trường hợp này giới
thiệu trên hình XII-16.
Lực tác dụng trên khuỷu trục này là Z
max
và vị trí của khuỷu là α=0 (qui
ước rằng O
0
là vị trí của khuỷu trục với ĐCT , và là điểm bắt đầu của
quá trình cháy giãn nở)
Lực tác dụng ( khi có xét đến ảnh hưởng của lực quán tính) Z
max
xác
định theo công thức sau:
Z
max
=P
max
– MRω
2
(1+λ) và Z
o
= Z
max

– (C
1
+ C
2
)
Trong đó:
M: khối lượng chuyển động tịnh tiến của cơ cấu khuỷu trục thanh
truyền
C
1
: lực quán tính ly tâm của chốt khuỷu
C
2
:lực quán tính ly tâm của khối lượng thanh truyền quy về tâm chốt
khuỷu
Do đó Z
o
= P
max
– Rω
2
[M(1+λ)+m
ch
+ m
2
]
z'
z''
p
r

1
p
r
1
p
r
2
p
r
2
lo
A-A
T'
T
T''
M'
K
K
Z
MAX
c
2
c
1
A-A
IV
III
III
1
3

4
2
z'
z''
p
r
1
p
r
1
p
r
2
p
r
2
o
A-A
M'
K
M''
K
Z
MAX
c
2
c
1
A-A
IV

III
III
1
3
4
2
Ngoài lực Z
o
ra, khuỷu trục còn chịu lực quán tính ly tâm của má khuỷu
P
r1
và lực quán tính ly tâm của đối trọng P
r2
. Lực tiếp tuyến T trong
trường hợp này bằng 0 (vì α=0, T=0).
Do đó phản lực tác dụng trên các gối trục được xác định theo các công
thức sau:
Z’=
o
orro
l
bblPcclPlZ )"'()"'"2("
12
+−−−++
Z”=
o
orro
l
bblPcclPlZ )"'()'"'2('
12

−+−−++
Nếu khuỷu trục hoàn toàn đối xứng thì:
Z’=Z”=
21
2
rr
o
PP
Z
+−
Khi tính toán sức bền của một khuỷu nào đó của trục động cơ nhiều
xilanh, ngoài lực Z
max
ra, khuỷu đó còn chịu moment xoắn do các khuỷu
phía trước nó truyền đến nữa. Vì vậy khuỷu chịu lực và moment lớn
nhất sẽ là khuỷu nguy hiểm nhất.
1.Tính sức bền của chốt khuỷu:
- Ứng suất uốn chốt khuỷu :σ
u
=
)(
32
'''
44
21
ch
chch
rr
u
u

d
d
cPaPlZ
W
M
δ
π
−
−+
=
, MN/m2
Trong đó c=c’=c”(coi khuỷu hoàn toàn đối xứng)
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
0.1
1.2
1.4
1.6
1.8
30 60 90 120 150 180 210 240 270
300
330 370 400 430

460
490 520
550
580 610 640 670
700
730
α
0
0 120 240 360 480 600
T(MN/mm
2)
0 0.92 -0.62 0 0.64 -0.63
Khuỷu
α
0
0 120 240 360 480 600
1 T=0,9
0
1
=
∑
−i
T
0.92 -0.62 0 0.64 -0.63
2 -0.62 0 0.64 -0.62 T=0
64.0
1
=
∑
−i

T
0.92
3 0.64 -0.63 T=0
02.0
1
=
∑
−i
T
0.92 -0.62 0
4 0.92 -0.62 0 0.64 -0.63 T=0
29.0
1
=
∑
−i
T
5 -0.63 T=0
33.0
1
−=
∑
−i
T
0.92 -0.62 0 0.64
6 0 0.64 -0.63 T=0
31.0
1
=
∑

−i
T
0.92 -0.62
-Ứng suất xoắn chốt khuỷu : σ
k
=
x
k
W
M
, MN/m2
Trong đó W
k
:môduyn chống xoắn của chốt khuỷu
 Ứng suất tổng cộng của ứng suất uốn và ứng suất xoắn bằng
σ
Σ
=
2
2
4
k
u
σσ
+

α
0
Khuỷ
u

27 147 257 387 507 627
1 T=1.81
0
1
=
∑
−i
T
0.55 -0.4 -0.78 0.4 -0.45
2 -0.4 -0.78 0.4 -0.45 T=1.81
4.0
1
=
∑
−i
T
0.55
3 0.4 -0.45 T=1.81
0
1
=
∑
−i
T
0.55 -0.4 -0.78
4 0.55 -0.4 -0.78 0.4 -0.45 T=1.81
68.0
1
−=
∑

−i
T
5 -0.45 T=1.81
08.1
1
−=
∑
−i
T
0.55 -0.4 -0.78 0.4
6 -0.78 0.4 -0.45 T=1.81
68.0
1
−=
∑
−i
T
0.55 -0.4
2. Tính sức bền của cổ trục khuỷu.
Tính sức bền của cổ trục khuỷu thường tính tiết diện ở chỗ chuyển
tiếp giữa cổ trục và má khuỷu ( tiết diện nguy hiểm nhất):
 Ứng suất uốn cổ trục (cổ trục đặc0 :σ
u
=
2
32
''
ck
u
u

d
bZ
W
M
π
=
, MN/m2
-Ứng suất xoắn chổ trục : σ
k
=
x
k
W
M
'
, MN/m2
 Ứng suất tổng cộng khi chịu uốn và xoắn: σ
Σ
=
2
2
4
k
u
σσ
+
3. Tính sức bền của má khuỷu.
Trong quá trình làm việc, má khuỷu chịu nén và chịu uốn theo trục x-x
và y-y (hình XII-14)
-Ứng suất nén má khuỷu :σ

n
=
bh
PZ
r 2
'−
, MN/m2
-Ứng suất uốn trong mặt thẳng góc với mặt phẳng khuỷu trục (uốn
quanh trục y-y)
σ
y
u
=
uy
K
uy
y
u
W
M
W
M
'
=
, MN/m2
Ứng suất uốn trong mặt phẳng khuỷu trục (uốn quanh x-x)
,
ux
x
u

x
u
W
M
=
σ
MN/m2
 Ứng suất tổng khi má khuỷu chịu nén và chịu uốn bằng:
σ
Σ
= σ
u
+ σ
y
u
+
x
u
σ
, MN/m2




I I

II
II
C. Trường hợp khuỷu trục chịu lực tiếp tuyến lớn nhất (T
max

)
Trong trường hợp này, vị trí tính toán là α= α
Tmax
. Ỏ vị trí này α
Tmax
ta
cũng xác định được lực pháp tuyến Z tác dụng trên khuỷu trục.
Như vậy trong trường hợp này , lực tác dụng trên trục khuỷu gồm
có : lực pháp tuyến Z, lực tiếp tuyến T
max
, các lực ky tâm và moment
tích lũy
Do đó cũng như trong trường hợp tính toán với lực Z
max
, đối với trục
của độngcow nhiều xilanh , ta cũng phải lập bảng để xác định khuỷu
nguy hiểm, tức là tìm khuỷu vừa chịu lực tiếp tuyến T
max
vừa chịu
moment tác dụng.
1. Tính sức bền của chốt khuỷu
-Ứng suất uốn trong mặt phẳng khuỷu trục:
,
ux
x
u
x
u
W
M

=
σ
MN/m2
-Ứng suất uốn trong mặt phẳng thẳng góc với mặt phẳng trục khuỷu:
σ
y
u
=
uyuy
y
u
W
lT
W
M
''
=
, MN/m2
-Ứng suất uốn tổng cộng : σ
Σ
=
2
2
k
y
u
x
σσ
+
, MN/m2

- Ứng suất xoắn chốt khuỷu
k
k
k
W
M '
=
τ
, MN/m2
-Ứng suất tổng cộng khi chịu uốn và xoắn: σ
Σ
=
2
2
4
k
u
τσ
+
, MN/m2
2. Tính sức bền của cổ trục khuỷu.
Trong quá trình tính toán sức bền, ta thường tính sức bền của cổ trục
bên phải vì cổ này chịu lực lớn cổ bên trái.
-Ứng suất uốn do lực pháp tuyến Z” gây ra:
,
""
uxux
x
u
x

u
w
bZ
W
M
==
σ

MN/m2
-Ứng suất uốn do lực tiếp tuyến T” gây ra: σ
y
u
=
uy
uy
y
u
W
bT
W
M
""
=
, MN/m2
-Ứng suất uốn tổng cộng : σ
u
=
2
2
k

y
u
x
σσ
+
, MN/m2
-Ứng suất xoắn
k
k
k
W
M "
=
τ
, MN/m2
-Ứng suất tổng hợp khi chịu uốn và xoắn: σ
Σ
=
2
2
4
k
u
τσ
+
, MN/m2
3. Tính sức bền của má khuỷu.
Trong quá trình tính toán, ta thương tính sức bền của má khuỷu bên
phải vì má này chịu lực lớn hơn má bên trái
-Ứng suất uốn do lực pháp tuyến Z” gây ra:

,
6
""
2
hb
bZ
W
M
ux
ux
ux
==
σ
MN/m2
- Ứng suất uốn do lực quán tính ly tâm P
r2
gây ra:
,
6
)(
2
2
hb
caP
W
M
r
ur
ur
ur

−
==
σ

MN/m2
-Ứng suất uốn do lực tiếp tuyến T” gây ra: σ
uT
=
6
"
2
bh
rT
, MN/m2
-Ứng suất xoắn do moment xoắn M”
k
gây ra
6
"
2
bh
M
k
uk
=
τ
, MN/m2
-Ứng suất uốn do lực tiếp tuyến T” gây ra:
k
k

k
k
W
bT
W
M
""
==
τ
, MN/m2
Trong đó :W
k
moduyn chống xoắn của má khuỷu (m
3
)
Do tiết diện chịu xoắn của má khuỷu có dạng hình chữ nhật nên khi
chịu xoắn , ứng suất xoắn của các điểm trên iết diện hình chữ nhật đều
khác nhau.
D. Trường hợp khuỷu trục chịu lực
∑
mãx
T
Trong trường hợp này vị trí tính toán là
∑
=
max
T
αα
Góc
∑

max
T
α
xác định trên đồ thị
∑
T = f(
α
), ứng vói vị trí
∑
max
T
ngoài
lực này (hoặc
∑
max
M
) ra còn có các lực Z,T ứng với vị trí ấy, các lục
quán tính ly tam và mô men xoắn do tổng các lực tiếp tuyến của khuỷu
phía trước khuỷu tính toán gây ra (mô men này bằng
∑
−
RT
i 1
)
Do đó trong trường hợp tính toán sức bền này, ta cũng phải xác định
khuỷu nào chịu lực và mômen lớn nhất đẻ tính
Thí dụ động cơ 4 kì 6 xilanh đã nêu ở trên , căn cứ vào đồ thị
∑
T
= f(

α
), (hình XII – 20 ) ta tìm được
∑
max
T
α
= 80
0
và căn cứ vào đồ thị
∑
T
= f(
α
)
ta xác định được các giá trị của lực tiếp tuyến ứng với các góc quay α
α
0
80 200 320 440 560 680
T(MF/m
2
) 0.9 -0.2 0.83 0.1 -0.3 0.27

)/(
2
∑
mMNT
Căn cứ vào các trị số trên của lực tiếp tuyến T ta lập bảng để xác định
khuỷu nguy hiểm
Can cu vao bảng trên ,ta thấy khuỷu trục số 5chiu
∑

−1i
T
lon nhất so
vói các khuỷu kia nên nó là khuỷu nguy hiểm nhất ,cấn phải tính toán
kiểm ngiệm súc bền.

Các công thuc tính toán trong truong hop náy hoàn toàn
giống nhu các công thúc dung dê tinh súc bền trong trường hợp
khuỷu lực chịu lực tiếp tuyến lớn nhất. vị vậy có thể tính toán theo theo
trình tự và theo các công thức đã giới thiệu trong chương 3
Đối với trục khuỷu của động cơ một hàng xi lanh, có số cổ ít hơn số
xi lanh ( số cổ trục z = i/2 +1, i là số xi lanh ) thì khi tính toán sức bền
trục khuỷu, cần phải dùng sơ đồ lực giới thiêu trên hình XII-21a.
Nếu trục khuỷu có lắp bánh đà có trọng lương Gm và dẫn đọng máy
tiêu thụ công suất bằng đai truyền với lực căng đai truyền T
P
thì dùng
sơ đồ lực tính toán giới thiệu trên hình XII-21b để tính
Khuỷu
α
0
80 200 320 440 560 680
1 T=0,9
0
1
=
∑
−i
T
-0.2 0.83 0.1 -0.3 0.27

2 0.83 0.1 -0.3 0.27 T=0,9
3.0
1
−=
∑
−i
T
-0.2
3 -0.3 0.27 T=0,9 -0.2 0.83 0.1