V Thanh Thy

Thiết kế môn học động cơ đốt trong

đề bài thiết kế môn học môn ĐCĐT
Đề 3
Kiểu động cơ

MADA323

Đờng kính xilanh (mm) D

83,6

Hành trình Piston

78

Số xylanh i

4

Công suất Ne

87 (mã lực)

Tỷ số nén

9.2

Số vòng quay n

6000 vòng / phút

Suất tiêu hao nhiên liệu ge ( g/ml.h)

160

Xupap nạp mở sớm 1

300

Xupap nạp đóng muộn 2

45o

Xupap thải mở sớm 3

50O

Xupap thải đóng muộn 4

32o

Góc đánh lửa sớm s

16 o

áp suất cuối hành trình nạp pa

0,093 Mpa


áp suất khí sót pr

0,12 Mpa

áp suất cuối hành trình nén pc

1,8 Mpa

áp suất cuối hành trình cháy pz

7,6 Mpa

áp suất cuối hành trình giãn nở pb

0,5 Mpa

Khối lợng nhóm piston Mnp

0,65 Kg

Khối lợng nhóm thanh truyền Mtt

0,74 kg

Yêu cầu : Vẽ pittông và tính bền pittông.
Giáo viên hớng dẫn:
1

Lê Hoài Đức



V Thanh Thy

Thiết kế môn học động cơ đốt trong

Phần I . động học cơ cấu kttt
1.1. Chuyển vị của Piston
Chuyển vị của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng



X = R.(1 cos ) + .(1 cos 2 )
4


X = R.(1 cos )

(mm)


X = R. .(1 cos 2 )
4

Trong đó:
R=

S 78
=
= 39 (mm )

2 2

;

=

1
4

Tính toán theo từng 10O một ta có bảng thống kê sau


1-cos
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160

170
180
190
200

0
0.015192
0.060307
0.133975
0.233956
0.357212
0.5
0.65798
0.826352
1
1.173648
1.34202
1.5
1.642788
1.766044
1.866025
1.939693
1.984808
2
1.984808
1.939693

X

1-cos(2)

0
0
0.5925 0.060307
2.35199 0.233956
5.22501
0.5
9.12427 0.826352
13.9313 1.173648
19.5
1.5
25.6612 1.766044
32.2277 1.939693
39
2
45.7723 1.939693
52.3388 1.766044
58.5
1.5
64.0687 1.173648
68.8757 0.826352
72.775
0.5
75.648 0.233956
77.4075 0.060307
78
0
77.4075 0.060307
75.648 0.233956
2


XII
0
0.146999
0.570267
1.21875
2.014233
2.860767
3.65625
4.304733
4.728001
4.875
4.728001
4.304733
3.65625
2.860767
2.014233
1.21875
0.570267
0.146999
0
0.146999
0.570267

X
0
0.739497
2.922254
6.443759
11.1385
16.79205

23.15625
29.96595
36.95572
43.875
50.50028
56.64352
62.15625
66.92948
70.88997
73.99374
76.21828
77.5545
78
77.5545
76.21828


Vũ Thanh Thủy
210 1.866025
220 1.766044
230 1.642788
240
1.5
250
1.34202
260 1.173648
270
1
280 0.826352
290

0.65798
300
0.5
310 0.357212
320 0.233956
330 0.133975
340 0.060307
350 0.015192
360
0
370 0.015192
380 0.060307
390 0.133975
400 0.233956
410 0.357212
420
0.5
430
0.65798
440 0.826352
450
1
460 1.173648
470
1.34202
480
1.5
490 1.642788
500 1.766044
510 1.866025

520 1.939693
530 1.984808
540
2
550 1.984808
560 1.939693

72.775
68.8757
64.0687
58.5
52.3388
45.7723
39
32.2277
25.6612
19.5
13.9313
9.12427
5.22501
2.35199
0.5925
0
0.5925
2.35199
5.22501
9.12427
13.9313
19.5
25.6612

32.2277
39
45.7723
52.3388
58.5
64.0687
68.8757
72.775
75.648
77.4075
78
77.4075
75.648

0.5
0.826352
1.173648
1.5
1.766044
1.939693
2
1.939693
1.766044
1.5
1.173648
0.826352
0.5
0.233956
0.060307
0

0.060307
0.233956
0.5
0.826352
1.173648
1.5
1.766044
1.939693
2
1.939693
1.766044
1.5
1.173648
0.826352
0.5
0.233956
0.060307
0
0.060307
0.233956
3

ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
1.21875 73.99374
2.014233 70.88997
2.860767 66.92948
3.65625 62.15625
4.304733 56.64352
4.728001 50.50028
4.875

43.875
4.728001 36.95572
4.304733 29.96595
3.65625 23.15625
2.860767 16.79205
2.014233
11.1385
1.21875 6.443759
0.570267 2.922254
0.146999 0.739497
0
0
0.146999 0.739497
0.570267 2.922254
1.21875 6.443759
2.014233
11.1385
2.860767 16.79205
3.65625 23.15625
4.304733 29.96595
4.728001 36.95572
4.875
43.875
4.728001 50.50028
4.304733 56.64352
3.65625 62.15625
2.860767 66.92948
2.014233 70.88997
1.21875 73.99374
0.570267 76.21828

0.146999
77.5545
0
78
0.146999
77.5545
0.570267 76.21828


V Thanh Thy
570 1.866025
580 1.766044
590 1.642788
600
1.5
610
1.34202
620 1.173648
630
1
640 0.826352
650
0.65798
660
0.5
670 0.357212
680 0.233956
690 0.133975
700 0.060307
710 0.015192

720
0

72.775
68.8757
64.0687
58.5
52.3388
45.7723
39
32.2277
25.6612
19.5
13.9313
9.12427
5.22501
2.35199
0.5925
0

0.5
0.826352
1.173648
1.5
1.766044
1.939693
2
1.939693
1.766044
1.5

1.173648
0.826352
0.5
0.233956
0.060307
0

Thiết kế môn học động cơ đốt trong
1.21875 73.99374
2.014233 70.88997
2.860767 66.92948
3.65625 62.15625
4.304733 56.64352
4.728001 50.50028
4.875
43.875
4.728001 36.95572
4.304733 29.96595
3.65625 23.15625
2.860767 16.79205
2.014233
11.1385
1.21875 6.443759
0.570267 2.922254
0.146999 0.739497
0
0

Ta có đồ thị chuyển vị của pittông:


1.2. Vận tốc của piston
_ Vận tốc của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng
V=

dx



= R.. sin + . sin 2
dt
2


V = R.. sin

(mm/s)


V = R.. . sin 2
2
4


Vũ Thanh Thủy
ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
Trong ®ã : ω = 628.3 (1/s )
_TÝnh to¸n α theo tõng 10Omét ta cã b¶ng thèng kª sau:
α
sinα
VI

sin2α
VII
V
0
0
0
0
0
0
10 0.17365 4255.023 0.34202 1047.5949 5302.6177
20 0.34202 8380.759 0.64279 1968.8343 10349.593
30
0.5 12251.85 0.86603 2652.6033 14904.453
40 0.64279 15750.67 0.98481 3016.4292 18767.104
50 0.76604 18770.92 0.98481 3016.4292 21787.352
60 0.86603 21220.83 0.86603 2652.6033
23873.43
70 0.93969 23025.95 0.64279 1968.8343
24994.78
80 0.98481 24131.43 0.34202 1047.5949 25179.029
90
1
24503.7 1.2E-16 3.753E-13
24503.7
100 0.98481 24131.43 -0.34202 -1047.595 23083.839
110 0.93969 23025.95 -0.64279 -1968.834 21057.112
120 0.86603 21220.83 -0.86603 -2652.603 18568.223
130 0.76604 18770.92 -0.98481 -3016.429 15754.494
140 0.64279 15750.67 -0.98481 -3016.429 12734.246
150

0.5 12251.85 -0.86603 -2652.603 9599.2467
160 0.34202 8380.759 -0.64279 -1968.834 6411.9246
170 0.17365 4255.023 -0.34202 -1047.595
3207.428
180 1.2E-16
3E-12 -2.5E-16 -7.51E-13 2.252E-12
190 -0.17365 -4255.02 0.34202 1047.5949 -3207.428
200 -0.34202 -8380.76 0.64279 1968.8343 -6411.925
210
-0.5 -12251.9 0.86603 2652.6033 -9599.247
220 -0.64279 -15750.7 0.98481 3016.4292 -12734.25
230 -0.76604 -18770.9 0.98481 3016.4292 -15754.49
240 -0.86603 -21220.8 0.86603 2652.6033 -18568.22
250 -0.93969 -23025.9 0.64279 1968.8343 -21057.11
260 -0.98481 -24131.4 0.34202 1047.5949 -23083.84
270
-1 -24503.7 3.7E-16 1.126E-12
-24503.7
280 -0.98481 -24131.4 -0.34202 -1047.595 -25179.03
290 -0.93969 -23025.9 -0.64279 -1968.834 -24994.78
300 -0.86603 -21220.8 -0.86603 -2652.603 -23873.43
310 -0.76604 -18770.9 -0.98481 -3016.429 -21787.35
320 -0.64279 -15750.7 -0.98481 -3016.429
-18767.1
330
-0.5 -12251.9 -0.86603 -2652.603 -14904.45
5


Vũ Thanh Thủy

340 -0.34202
350 -0.17365
360 -2.5E-16
370 0.17365
380 0.34202
390
0.5
400 0.64279
410 0.76604
420 0.86603
430 0.93969
440 0.98481
450
1
460 0.98481
470 0.93969
480 0.86603
490 0.76604
500 0.64279
510
0.5
520 0.34202
530 0.17365
540 3.7E-16
550 -0.17365
560 -0.34202
570
-0.5
580 -0.64279
590 -0.76604

600 -0.86603
610 -0.93969
620 -0.98481
630
-1
640 -0.98481
650 -0.93969
660 -0.86603
670 -0.76604
680 -0.64279
690
-0.5

-8380.76
-4255.02
-6E-12
4255.023
8380.759
12251.85
15750.67
18770.92
21220.83
23025.95
24131.43
24503.7
24131.43
23025.95
21220.83
18770.92
15750.67

12251.85
8380.759
4255.023
9.01E-12
-4255.02
-8380.76
-12251.9
-15750.7
-18770.9
-21220.8
-23025.9
-24131.4
-24503.7
-24131.4
-23025.9
-21220.8
-18770.9
-15750.7
-12251.9

ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
-0.64279 -1968.834 -10349.59
-0.34202 -1047.595 -5302.618
-4.9E-16
-1.5E-12 -7.51E-12
0.34202 1047.5949 5302.6177
0.64279 1968.8343 10349.593
0.86603 2652.6033 14904.453
0.98481 3016.4292 18767.104
0.98481 3016.4292 21787.352

0.86603 2652.6033
23873.43
0.64279 1968.8343
24994.78
0.34202 1047.5949 25179.029
6.1E-16 1.876E-12
24503.7
-0.34202 -1047.595 23083.839
-0.64279 -1968.834 21057.112
-0.86603 -2652.603 18568.223
-0.98481 -3016.429 15754.494
-0.98481 -3016.429 12734.246
-0.86603 -2652.603 9599.2467
-0.64279 -1968.834 6411.9246
-0.34202 -1047.595
3207.428
-7.4E-16 -2.25E-12 6.755E-12
0.34202 1047.5949 -3207.428
0.64279 1968.8343 -6411.925
0.86603 2652.6033 -9599.247
0.98481 3016.4292 -12734.25
0.98481 3016.4292 -15754.49
0.86603 2652.6033 -18568.22
0.64279 1968.8343 -21057.11
0.34202 1047.5949 -23083.84
8.6E-16 2.627E-12
-24503.7
-0.34202 -1047.595 -25179.03
-0.64279 -1968.834 -24994.78
-0.86603 -2652.603 -23873.43

-0.98481 -3016.429 -21787.35
-0.98481 -3016.429
-18767.1
-0.86603 -2652.603 -14904.45
6


V Thanh Thy
700 -0.34202
710 -0.17365
720 -4.9E-16

Thiết kế môn học động cơ đốt trong
-8380.76 -0.64279 -1968.834 -10349.59
-4255.02 -0.34202 -1047.595 -5302.618
-1.2E-11 -9.8E-16
-3E-12
-1.5E-11

Ta có đồ thị vận tốc pittông:

1.3. Gia tốc chuyển động của Piston
_ Gia tốc chuyển động của Piston đợc xác định theo công thức gần đúng
J=

dv
= R. 2 .( cos + cos 2 ) (mm/s2)
dt
J = R. 2 . cos
(mm/s2)

2
J = R. .. cos 2

_Tính toán theo từng 10O một ta có bảng thống kê sau:
()

cos

JI

cos2
7

J II

J(mm/s)


Vũ Thanh Thủy

ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
(mm/s²)

(mm/s²)
0
10
20
30
40
50

60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
250
260
270
280
290
300
310
320
330
340


1
0.984808
0.939693
0.866025
0.766044
0.642788
0.5
0.34202
0.173648
6.13E-17
-0.17365
-0.34202
-0.5
-0.64279
-0.76604
-0.86603
-0.93969
-0.98481
-1
-0.98481
-0.93969
-0.86603
-0.76604
-0.64279
-0.5
-0.34202
-0.17365
-1.8E-16
0.173648
0.34202

0.5
0.642788
0.766044
0.866025
0.939693

15395675
15161780
14467202
13333045
11793771
9896149
7697837
5265631
2673431
9.43E-10
-2673431
-5265631
-7697837
-9896149
-11793771
-13333045
-14467202
-15161780
-15395675
-15161780
-14467202
-13333045
-11793771
-9896149

-7697837
-5265631
-2673431
-2.83E-09
2673431
5265631
7697837
9896149
11793771
13333045
14467202

0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
-0.125
-0.19151
-0.23492
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
0.234923

0.25
0.234923
0.191511
0.125
0.043412
-0.04341
-0.125
-0.19151
-0.23492
-0.25
-0.23492
-0.19151
-0.125
-0.04341
0.043412
0.125
0.191511
8

3848918.7
3616800.5
2948442.8
1924459.3
668357.71
-668357.7
-1924459
-2948443
-3616800
-3848919
-3616800

-2948443
-1924459
-668357.7
668357.71
1924459.3
2948442.8
3616800.5
3848918.7
3616800.5
2948442.8
1924459.3
668357.71
-668357.7
-1924459
-2948443
-3616800
-3848919
-3616800
-2948443
-1924459
-668357.7
668357.71
1924459.3
2948442.8

19244593
18778580
17415645
15257505
12462129

9227791
5773378
2317188
-943369.6
-3848919
-6290231
-8214074
-9622297
-10564507
-11125413
-11408586
-11518759
-11544979
-11546756
-11544979
-11518759
-11408586
-11125413
-10564507
-9622297
-8214074
-6290231
-3848919
-943369.6
2317188
5773378
9227791
12462129
15257505
17415645



Vũ Thanh Thủy
350 0.984808
360
1
370 0.984808
380 0.939693
390 0.866025
400 0.766044
410 0.642788
420
0.5
430 0.34202
440 0.173648
450 3.06E-16
460 -0.17365
470 -0.34202
480
-0.5
490 -0.64279
500 -0.76604
510 -0.86603
520 -0.93969
530 -0.98481
540
-1
550 -0.98481
560 -0.93969
570 -0.86603

580 -0.76604
590 -0.64279
600
-0.5
610 -0.34202
620 -0.17365
630 -4.3E-16
640 0.173648
650 0.34202
660
0.5
670 0.642788
680 0.766044
690 0.866025
700 0.939693

15161780
15395675
15161780
14467202
13333045
11793771
9896149
7697837
5265631
2673431
4.72E-09
-2673431
-5265631
-7697837

-9896149
-11793771
-13333045
-14467202
-15161780
-15395675
-15161780
-14467202
-13333045
-11793771
-9896149
-7697837
-5265631
-2673431
-6.6E-09
2673431
5265631
7697837
9896149
11793771
13333045
14467202

ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
0.234923 3616800.5 18778580
0.25 3848918.7 19244593
0.234923 3616800.5 18778580
0.191511 2948442.8 17415645
0.125 1924459.3 15257505
0.043412 668357.71 12462129

-0.04341 -668357.7
9227791
-0.125 -1924459
5773378
-0.19151 -2948443
2317188
-0.23492 -3616800 -943369.6
-0.25 -3848919 -3848919
-0.23492 -3616800 -6290231
-0.19151 -2948443 -8214074
-0.125 -1924459 -9622297
-0.04341 -668357.7 -10564507
0.043412 668357.71 -11125413
0.125 1924459.3 -11408586
0.191511 2948442.8 -11518759
0.234923 3616800.5 -11544979
0.25 3848918.7 -11546756
0.234923 3616800.5 -11544979
0.191511 2948442.8 -11518759
0.125 1924459.3 -11408586
0.043412 668357.71 -11125413
-0.04341 -668357.7 -10564507
-0.125 -1924459 -9622297
-0.19151 -2948443 -8214074
-0.23492 -3616800 -6290231
-0.25 -3848919 -3848919
-0.23492 -3616800 -943369.6
-0.19151 -2948443
2317188
-0.125 -1924459

5773378
-0.04341 -668357.7
9227791
0.043412 668357.71 12462129
0.125 1924459.3 15257505
0.191511 2948442.8 17415645
9


V Thanh Thy
710 0.984808
720
1

15161780
15395675

Thiết kế môn học động cơ đốt trong
0.234923 3616800.5 18778580
0.25 3848918.7 19244593

_Ta có đồ thị gia tốc chuyển động của Piston:

Phần II: Động lực học
1. Khái quát
Khi động cơ làm việc, cơ cấu trục khuỷu - thanh truyền (CCTKTT) nói
riêng và động cơ nói chung chịu tác dụng của các lực nh lực khí thể, lực quán
tính, trọng lực và lực ma sát. khi tính toán động lực học, ta chỉ xét các lực có giá
trị lớn là lực khí thể và lực quán tính.


10


V Thanh Thy
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
Mục đích của việc tính toán động lực học là xác định các lực do hợp lực
của hai loại lực trên đây tác dụng lên CCTKTT và mô men do chính chúng sinh ra
để làm cơ sở cho việc tính toán cân bằng động cơ, tính toán sức bền của các chi
tiết, nghiên cứu trạng thái mài mòn và tính toán dao động xoắn của hệ trục khuỷu.
Việc khảo sát động lực học đợc dựa trên phơng pháp và quan điểm của cơ
học lý thuyết. Các lực và mô men trong tính toán động lực học đợc biểu diễn dới
dạng hàm số của góc quay trục khuỷu và quy ớc là pittong ở ĐCT thì =00.
Ngoài ra, các lực này thờng đợc tính với một đơn vị diện tích đỉnh pittong. Về sau
khi cần tính giá trị thực của các lực, ta nhân giá trị của áp suất với diện tích tiết
diện ngang của đỉnh pittong.
2. Lc khí th :
Xây dng th công P-V
Th tích ca xilanh:
2

* D * S 3,14 * 0,0836 * 0,078
Vh=
=
= 4,27910-4= 0,4279(l).
4
4
2

Dung tích bung cháy:
V c= V h =

1

0,0004279
= 0,0000522= 0,0522( l ).
9,2 1

Th tích ca xilanh:
Va= Vh+Vc = 0,4279 + 0,0522 = 0,4801( l ).

Ch s nén a bin trung bình n1:

Pc=Pa.

n1

log Pc

1,8
Pa 0,093
n1= log = ln 9,2 = 1.335
ln

Vi các giá tr áp sut ã cho:
Pa=0.093 Mpa Pc=1,8
Pr=0,12Mpa Pz=7,6 Mpa Pb=0,5 Mpa
Ch s giãn n a bin trung bình n2:
11


V Thanh Thy


Thiết kế môn học động cơ đốt trong
1
Pb=Pz*( )n2 n2 =


ln Pb

0.5
P z = 7.6 =1.226
1
1
ln
ln
9.2
9.2
ln

Dng ng nén a bin a-c:
n1

Va


Pci= Pa V ci

Vi n1=1,338

Dng ng giãn a bin z-b:
n2


Vc


Pbi=Pz V ai
Lp bng :i=
i
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Vi n2=1,226

Vx
Vc

i^n1
Pci=Pc/i^n1
i^n2
Pbi=Pz/i^n2
1
1.8
1
7.6

2.528006197 0.712023571 2.339175328 3.249008276
4.34898829 0.41388936 3.84548089
5
4
7
1.976345795
5.47174121
6.390815332 0.281654203
6
1.388954576
7.19344993
8.61433716 0.208953976
4
1.056516702
10.99426936 0.163721657 8.995254039 0.844889979
13.51267021 0.133208313 10.86651283 0.699396404
16.15602076 0.111413573 12.79936205 0.593779594
14.7877233
18.91369919 0.095169114
3
0.513939829

Chn h trc to P-V nh bn v với gốc toạ độ là 0 t l xích à p=0,0304
(MPa/mm) v à v= 0.0233*10-4 ( m3/mm ) với các thông s trên ta tin hnh v
th công:
Hiu chnh th công
12


V Thanh Thy

Thiết kế môn học động cơ đốt trong
Bán kính vòng tròn Brick Rb= 12.3(cm)
Tham s kt cu : =

1
4


2

Khong di chuyn : OO=R* =0.039*

1
2*4

Hiu chnh im c: góc ánh la sm s =16o
Hiu chnh im c: Pc=1,25*Pc=1,25*1.8=2.25
Dựng ng tròn Bric hon chnh th công
Hiu chnh im 1 : Góc m sm xupap np 1 =300

2 : Góc óng mun xupap np 2 =450

=500
r:Góc đóng mun xupap x =320
b: Góc m sm xupap x

3

4


Hiu chnh im z : áp sut cc i ca ng c Pz=0,85Pz
c/ Khai trin th
S dng ng tròn Brick trin khai th công v th Pj =P( ).
Dng h trc to P- ca th khai trin, trục tung biu thi áp sut, trc
honh biu th góc quay trc khuu vi à = 2 (/mm).
Khai trin th công P-V ta s dng h trc P- vi trc honh l phn kéo di
ca ng P0 trên trc th P-V, trc tung có tỷ l xích à p =0.0304(MPa/mm)
3/Lc quán tính.
2
Pj=-mR (cos + cos2 ) (KG/cm2)
Vi m= mpt+m1
2

2

3,14 * 0.0836

2
2
Din tích nh pittông: Fp= D =
= 0.5486 *10 (m )
4
4

Ta có : m1=0,3*0.74= 0,222 (kg)
Khi lng trên mt n v din tích nh pittông
m=

0.65 + 0,222
= 158.95 (kg/m2)

0,005486

Pj=-m*J=-0,015895*J (MPa/cm2)
Bảng tính PJ
a
0
10

cosa
1
0.9848078

*cos2a
Jp
Pj
0.25
19226.22
-3.056007
0.23492316 18760.65183 -2.982005
13

P(mm)
-100.52657
-98.09229


Vũ Thanh Thủy
20
0.9396926
30

40

0.8660254
0.7660444

0.125
0.04341204

50
60

0.6427876
0.5

-0.043412
-0.125

70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190

200
210
220
230
240
250
260
270

0.3420201
0.1736482
6.126E-17
-0.1736482
-0.3420201
-0.5
-0.6427876
-0.7660444
-0.8660254
-0.9396926
-0.9848078
-1
-0.9848078
-0.9396926
-0.8660254
-0.7660444
-0.6427876
-0.5
-0.3420201
-0.1736482
-1.838E-16


-0.1915111
-0.2349232
-0.25
-0.2349232
-0.1915111
-0.125
-0.043412
0.04341204
0.125
0.19151111
0.23492316
0.25
0.23492316
0.19151111
0.125
0.04341204
-0.043412
-0.125
-0.1915111
-0.2349232
-0.25

ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong
17399.01745 -2.765573 -90.972823
15242.9379
5
-2.42286 -79.699506
12450.23081 -1.978964 -65.097506
9218.98118

4
-1.465357 -48.202535
5767.866
-0.916802 -30.15797
2314.97581
7
-0.367965 -12.104125
-942.468959 0.1498054 4.92781056
-3845.244 0.6112015 20.1053136
-6284.22587 0.9988777 32.8578191
-8206.23141 1.3043805 42.9072527
-9613.11
1.5280038 50.263284
-10554.4204 1.6776251 55.185037
-11114.7916 1.7666961 58.115004
-11397.694 1.8116635 59.5941925
-11507.7618 1.8291587 60.1696956
-11533.957 1.8333225 60.30666
-11535.732 1.8336046 60.3159408
-11533.957 1.8333225 60.30666
-11507.7618 1.8291587 60.1696956
-11397.694 1.8116635 59.5941925
-11114.7916 1.7666961 58.115004
-10554.4204 1.6776251 55.185037
-9613.11
1.5280038 50.263284
-8206.23141 1.3043805 42.9072527
-6284.22587 0.9988777 32.8578191
-3845.244 0.6112015 20.1053136


280

0.1736482

-0.2349232

0.1498054 4.92781056

290
300

0.3420201
0.5

310
320

0.6427876
0.7660444

330
340
350
360

0.8660254
0.9396926
0.9848078
1


0.19151111

-942.468959
2314.97581
-0.1915111
7
-0.125
5767.866
9218.98118
-0.043412
4
0.04341204 12450.23081
15242.9379
0.125
5
0.19151111 17399.01745
0.23492316 18760.65183
0.25
19226.22
14

-0.367965
-0.916802

-12.104125
-30.15797

-1.465357
-1.978964


-48.202535
-65.097506

-2.422865
-2.765573
-2.982005
-3.056007

-79.699506
-90.972823
-98.09229
-100.52657


Vũ Thanh Thủy

ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong

4/Tổng hợp lực khÝ thể và lực qu¸n tÝnh t¸c dụng lªn cơ cấu
PΣ =Pkt+Pj
Dựa vào đồ thị P- α ta t×m được gi¸ trị Pkt tương ứng với c¸c gãc quay α trục
khuỷu.Ta cộng đại số với gi¸ trị của Pj tương ứng với gãc α ta t×m được gi¸ trị

P

Σ

a
0
30

60
90
120
150
180
210
240
270
300
330
360
375
390
420
450
480
510
540
570
600
630
660
690
720

Jp
19226.22
15242.9
4
5767.866

-3845.24
-9613.11
-11397.7
-11535.7
-11397.7
-9613.11
-3845.24
5767.866
15242.9
4
19226.22
15242.9
4
5767.866
-3845.24
-9613.11
-11397.7
-11535.7
-11397.7
-9613.11
-3845.24
5767.866
15242.9
4
19226.22

Pj
3.056008
2.42286
5

0.916802
-0.6112
-1.528
-1.81166
-1.8336
-1.81166
-1.528
-0.6112
0.916802
2.42286
5
3.056008
2.75245
2.42286
5
0.916802
-0.6112
-1.528
-1.81166
-1.8336
-1.81166
-1.528
-0.6112
0.916802
2.42286
5
3.056008

PΣ
P(mm) Pkt(mm)

100.5266
0.5
101.0266
79.69951
30.15797
-20.1053
-50.2633
-59.5942
-60.3159
-59.5942
-50.2633
-20.1053
30.15797

-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
-0.5
0
2
3.5
10.5

79.19951
29.65797
-20.6053
-50.7633
-60.0942

-60.8159
-59.5942
-48.2633
-16.6053
40.65797

79.69951
100.5266

30.5
70.5
255

110.1995
171.0266
145.026

79.69951
30.15797
-20.1053
-50.2633
-59.5942
-60.3159
-59.5942
-50.2633
-20.1053
30.15797

65.5
27.5

29
18.5
12.5
6.5
0.5
0.5
0.5
0.5

145.1995
57.65797
8.894686
-31.7633
-47.0942
-53.8159
-59.0942
-49.7633
-19.6053
30.65797

79.69951
100.5266

0.5
0.5

80.19951
101.0266

5/Vẽ đồ thị lực t¸c dụng lªn chốt khuỷu Qch

15


Vũ Thanh Thủy

ThiÕt kÕ m«n häc ®éng c¬ ®èt trong

+Vẽ toạ độ T-z gốc toạ độ O1 chiều dương của z hướng xuống
+TÝnh lực qu¸n tÝnh của khối lượng chuyển động quay của thanh truyền
+X¸c định sự biến thiªn của lực tiếp tuyến (T) và lực ph¸p tuyến (Z)
sin ( α + β )
* PΣ
cos β
cos( α + β )
* PΣ
Z=
cos β

T=

(MPa)
(MPa)

Bảng gÝa trị phụ tải t¸c dụng lªn chốt khuỷu
α

sin( α + β )/cos β T(MPa)
cos( α + β )/cos β
0
0

1
0.61
-1.55514
0.803
0.98
-1.11378
0.308
1
0.5928
-0.258
0.76
1.055792
-0.692
0.38
0.689411
-0.929
0
0
-1
-0.39
-0.7013
-0.929
-0.76
-1.17055
-0.692
-1
-0.7296
-0.258
-0.98
0.623717

0.308
-0.61
0.870139
0.803
0
0
1

375
390
420
450

0.321450
0.62
0.98
1

11.6525
1.314466
0.831622
1.444

0.49414
0.803
0.308
-0.258

Z(MPa)
-2.964

-2.05054
-0.35112
-0.15294
-0.96769
-1.63801
-1.7936
-1.66625
-1.07288
-0.18824
-0.19663
-1.14733
-0.912
34.4046
4
1.733195
0.26217
-0.37255

480

0.75

1.503356

-0.692

-1.37791

43.239
27.356

47.5
49.452
5

-1.96279
-2.0064
-1.73686
-1.0834
-0.17647
-0.24812
-1.81863

27.174
5
0
-24.046
-38.882
-22.5
25.8905
45.3705

0
30
60
90
120
150
180
210
240

270
300
330
360

510
540
570
600
630
660
690

0.39
0
-0.39
-0.75
-1
-0.98
-0.62

0.826105
0
-0.73101
-1.18203
-0.684
0.787071
1.379263

-0.929

-1
-0.929
-0.692
-0.258
0.308
0.803
16

T(mm)
0
-51.156
-36.637
19.5
34.73
22.678
0
-23.069
-38.505
-24
20.517
28.623
0

Z(mm) P Σ (MPa)
-97.5
-2.964
-67.452 -2.5536
-11.55
-1.14
-5.031

0.5928
-31.832 1.3984
-53.882 1.7632
-59
1.7936
-54.811 1.7936
-35.292 1.5504
-6.192
0.7296
-6.468
-0.6384
-37.741 -1.4288
-30
-0.912
57.013
8.624
-12.255
-45.326
64.565
5
-66
-57.133
-35.638
-5.805
-8.162
-59.823

36.25
2.1584
0.8512

1.444
1.9912
2.1128
2.0064
1.8696
1.5656
0.684
-0.8056
-2.2648


720

V Thanh Thy
0

0

Thiết kế môn học động cơ đốt trong
-3.0552
0
-100.5
-3.0552

1

V h to T-Z gc ti O1 chiu dng ca T hng sang phi, chiu dng
ca Z hng xung di.
Ta có lc quán tính ly tâm ca khi lng chuyn ng quay ca thanh truyn
2

Pk=-m2R /Fp (MPa)
Trong ó m2: L khi lng thanh truyn qui dn v tâm cht khuu
M2=Mtt-M1=0,74-0,222=0,52 (kg)
2

Pk=

0,52 * 0,039 * 628
2

0,5486 *10

*10-6=-1,4579

MPa

Xác nh tâm cht khuu: tâm cht khuu nm trên trc Z v cách O1 mt
on bng tr s ca Pk
6/V th Q-
T th ph ti tác dng lên c biên ta lp c quan h Q- ,trong ó
Q l lc tng hp tác dng lên c biên.
Q = P Xo + T + Z = P Xo + Ptt
Trên th thì lc tng hp Q c xác nh bng cách: vi góc quay
trc khuu ta xác nh c im Ptt tng ng trên th , sau ó ni im
Ptt vi tâm c biên ti gi nh D ta xác nh c vecto DPtt biu din tng
hp tác dng lên c biên ti thi im ng vi góc quay ca trc khuu.
Sau khi xác nh c quan h Q- ta tin hnh xây dng c th Q nh trên bn v. Cn c th Q- ta tin hnh xác nh Qtb:
Qtb= S dt ; Trong ó Sdt=3456 mm2
L


L=360mm
Qtb=

3456
=96 mm
360

Do ó h s va p =

Q
Q

Vy =1,541<4 tho mãn

max
tb

=

148
= 1.541
96

7/V th mi mòn cht khuu
- Các giả thiết khi vẽ đồ thị mài mòn chốt khuỷu:
Lợng mòn tỷ lệ thuận với lực tác dụng.
Lực tác dụng gây mài mòn bề mặt trục trên phạm vi 120 o (60o về
mỗi bên).
17



V Thanh Thy
Thiết kế môn học động cơ đốt trong
Không xét đến điều kiện làm việc thực tế của cổ trục, cổ chốt (bôi
trơn, vật liệu chế tạo, phơng pháp gia công..).
- Cách vẽ:
Vẽ vòng tròn bán kính 80 mm tợng trng cho vòng tròn bề mặt chốt
khuỷu và chia vòng tròn đó ra làm 24 phần bằng nhau, đánh số thứ tự
là 0,1,2..23.
Xác định tổng Qi tác dụng lên các điểm 0,1,2,..23 (dựa vào đồ thị
phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu) với tỷ lệ xích: 0,0253 MPa/mm rồi
ghi vào bảng, chú ý rằng phạm vi tác dụng lực là 120o.
Xác định lực Qi bằng cách cộng tất cả các lực Qi tác dụng lên mỗi
điểm.
Chọn tỷ lệ mài mòn, nó là tỷ lệ giữa lợng mòn và lực tác dụng. Từ
đó xác định đợc lợng mòn i và ghi vào bảng.
i = a.Qi
Với: a = 1 mm/MPa
Bảng xác định hợp lực tác dụng trên chốt khuỷu (tờ giấy)

Phần III:

tính toán sức bền piston

1/ Tính bền đỉnh piston bằng phơng pháp Back
- Giả thiết:
Coi đỉnh piston là đĩa có chiều dày đồng đều, đặt tự do trên gối đỡ
hình trụ.
áp suất khí thể phân bố đều.
- Sơ đồ tính:

Chọn vật liệu làm piston là gang, đỉnh có gân tăng bền, ứng suất uốn cho
phép:
[u] = 90 ữ 200 MN/m2

18


V Thanh Thy

Thiết kế môn học động cơ đốt trong

.- Tính toán:
Lực khí thể Pz và phản lực của nó gây uốn trên gối đỡ hình trụ.
Lực khí thể: Pz = pz .FP = 7, 6.5, 486.103 = 0, 042( MN )
Pz
= 0, 021( MN )
2

Lực này tác dụng lên trọng tâm nửa hình tròn, cách trục x-x một đoạn:
2 D 2 83, 6.103
y1 = . = .
= 17, 75.103 (m)
3 3

Pz
Phản lực
phân bố trên nửa đờng tròn đờng kính Di (đờng kính trung
2

bình) tác dụng lên trục tâm của đờng tròn, cách trục x-x một đoạn:

y2 =

Di


Tính mômen uốn đỉnh:
Mu =

Pz
P D 2 D
.( y 2 y1 ) = z .( i . )
2
2 3

Coi Di D, thì:

19


V Thanh Thy
M u = Pz .

Thiết kế môn học động cơ đốt trong

Di
1
= . p z .Di3 ( MNm)
6 24

Môđun chống uốn của tiết diện x-x:

Di . 2 3
Wu =
(m )
6

Do đó ứng suất uốn đỉnh piston là:
u =

M u pz .Di2 7, 6.(83, 6.103 ) 2
=
=
= 51,87( MN / m 2 ) < [ u ]
2
3 2
Wu
4.
4.(16.10 )

Vậy đỉnh piston thỏa mãn điều kiện bền.
2/ Tính bền đầu piston
Tiết diện nguy hiểm nhất của đầu piston là tiết diện mặt cắt qua rãnh
Xéc măng dầu. Tiết diện này chịu kéo bởi phần khối lợng mI-I phía trên nó và chịu
nén bởi lực khí thể trong quá trình cháy và giãn nở.
ứng suất kéo đợc tính theo công thức:
k =

PjI
FI I

=


mI I . jmax
FI I

jmax : gia tốc cực đại, ta tính cho trạng thái vợt tốc n=1,3nđm (vòng/phút).
1
jmax = Rw2 (1 + ) = 39.(628,3.103 ) 2 (1 + ) = 750539,14( m / s 2 )
4
mI I : khối lợng phần đầu piston phía trên tiết diện I-I qua rãnh xécmăng

dầu thứ nhất.
0,1.750539,14
= 9,3 < [ ] = 10 MN / m 2
.50,52

k =

ứng suất nén:
n =

Pz
0, 042
=
= 5,3 < [ n ] = 25MN / m 2
3 2
FI I .(50,5.10 )

Vậy đầu piston thỏa mãn điều kiện
3/ Tính bền thân piston
áp suất nén của thân piston lên vách xylanh kiểm nghiệm theo công thức

sau:
K th =

N max
6000
=
= 0, 6 < [ K tb ] = 1, 2 MN / m 2
D.lth 83, 6.107

Vậy thân piston thỏa mãn điều kiện
4/ Tính bền bệ chốt piston
Tính áp suất nén để đảm bảo điều kiện bôi trơn:
áp suất nén bệ chốt:
Kb =

Pz
0, 042
=
10,93 < [ K b ] = 20MN / m 2
3
3
2d ch .l1 2.(40.10 ).(48.10 )

Vậy bệ chốt piston thỏa mãn điều kiện.
20