Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

BÁO CÁO PHÂN TÍCH CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT
I. Khái niện nguyên lý hoạt động cơ cấu.
- Cơ cấu tay quay con trượt là biến thể của cơ cấu 4 khâu bản lề, gồm 4
khâu được nối với nhau bằng 4 khớp 3 khớp bản lề A, B, C và khớp tịnh
tiến D

Hình 1.1 cấu tạo cơ cấu tay quay con trượt
1. tay quay
2. thanh truyền
3. con trượt
4. giá
II. Phân loại cơ cấu.
1. Cơ cấu tay quay con trượt đồng tâm
Trang 1


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

- Phương chuyển động của con trượt đi qua tâm khớp

2. Cơ cấu tay quay con trượt lệch tâm
- Phương chuyển động của con trượt không đi qua tâm khớp

Trang 2

Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

III. Ứng dụng của cơ cấu.
- Tùy theo, yêu cầu của từng máy cụ thể mà cơ cấu có thể được ứng nhiều vào
quá trình sản xuất, mục đích chủ yếu của cơ cấu là biến chuyển động quay
thành chuyển động tịnh tiến và ngược lại để thực hiện một chức năng nào đó
của máy. Một ứng dụng rất quan trọng của cơ cấu là dùng để làm động cơ đốt
trong giúp cho các phương tiện di chuyển hoạt động được nhờ vào cơ cấu
piston xilanh. Ngoài ra cơ cấu còn được dùng cho một số máy công cụ như
máy bào xọc ….,

Trang 3


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

IV. Vài nét về cơ cấu piston xilanh trong động cơ đốt trong.
1. Chu kỳ làm việc của động cơ: Khi động cơ làm việc phải trải qua các quá
trình nạp, nén, cháy – giãn nở và thải khí. Tổng hợp các quá trình đó gọi là Chu
trình làm việc của động cơ.

Trang 4


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao


GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

Kì là một phần của Chu trình, diễn ra trong thời gian một hành trình của
pittông.
- Động cơ 4 Kì: Pittông thực hiện 4 hành trình.
`- Động cơ 2 kì: Pittông thực hiện 2 hành trình
a. Kỳ nạp: Pittông đi từ trên xuống. Xupap nạp mở, xupap thải đóng.
Do sự chênh lệch áp suất trong xilanh và bên ngoài nên không khí bên ngoài
sẽ đi vào xilanh qua cửa nạp.

b. Kỳ nén: Pittông đi từ dưới lên. Cả hai xupap đều đóng.
Thể tích xi lanh giảm, áp suất và nhiệt độ trong xilanh tăng. Cuối kì nén vòi
phun phun một lượng nhiên liệu Điêzen có áp suất cao vào buồng cháy.

c. Kỳ cháy - giãn nở: Pittông đi từ trên xuống dưới.Cả hai xupap đều đóng.
Trang 5


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

Nhiên liệu được phun tơi vào buồng cháy hoà trộn với khí nóng tạo thành hoà
khí.Trong điều kiện áp suất và nhiệt độ cao hoà khí tự bốc cháy sinh ra áp
suất đẩy pitông đi xuống.Kì này là kì sinh công.

d. Kỳ thải: Pittông đi từ dưới lên trên. Xupap nạp đóng, xupap thải mở.
Pittông được trục khuỷu dẫn động đi lên đẩy khí thải trong xilanh ra ngoài.
Khi pittông đi đến trên, Chu trình làm việc mới bắt đầu.


.
2. Điểm chết của piston.
Trang 6


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

Định nghĩa: Điểm chết là vị trí mà tại đó pittông đổi chiều chuyển động.
Ta sẽ có hai điểm chết.
Điểm chết trên (ĐCT)
Điểm chết dưới (ĐCD)

3. Hành trình piston. Là quãng đường pit-tông đi được giữa hai điểm chết
Xác định bằng công thức
S=2R
S là hành trình pit-tông
R bán kính quay của trục khuỷu

Trang 7


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

4. Thể tích toàn phần.
Thể tích toàn phần là thể tích xilanh khi pitông ở điểm chết dưới.

Giới hạn bởi lắp máy, thành xilanh và đỉnh pittông.
Đơn vị: cm3 hoặc lit.

5. Thể tích buồn cháy: Là thể tích xilanh khi pittông ở điểm chết trên.
Đơn vị: cm3 hoặc lit

Trang 8


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

6. Thể tích công tác. Thể tích công tác là thể tích xi lanh giới hạn bởi ĐCT và
ĐCD.
Như vậy:
Vct = Vtp – Vbc
Gọi D là đường kính xi lanh thì:
Vct = π D2S/4

7. Tỉ số nén. Tỉ số nén là tỉ số giữa thể tích toàn phần và thể tích buồng cháy.
ε= Vtp/ Vbc
Trang 9


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

Ở động cơ Điêzen: e = 6 – 10

Ở động cơ Xăng: e = 15 – 20

V. Mô phỏng cơ cấu.
1. Vật liệu do ta sử dụng vật liệu mặt định của phần mền
- Piston ta dùng vật liệu hợp Kim nhôm với các tính chất như bảng sau

- Các chi tiết còn lại dùng thép kết cấu với tính chất sau

Trang 10


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

2. Mô hình
- Phương án 1: Trục Piston và tâm của Tay quay trùng nhau

- Phương án 2: trục piston và tâm của Tay quay lệch nhau một khoảng
e = 5mm

Trang 11


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

- Phương án 3: Trục piston và tâm của Tay quay lệch nhau một khoảng
e =10mm


Trang 12


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

- Phương án 4: Trục piston và tâm của Tay quay lệch nhau một gốc 5 độ

- Phương án 5: Trục piston và tâm của Tay quay lệch nhau một gốc 10 độ

Trang 13


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

3. Ta tiến hành gán các ràn buộc chuyển động cho cơ cấu

4. Chia lưới cho cơ cấu

5. Gán chuyển động và áp suất cho cơ cấu
Trang 14


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung


7. Gán nhiệt độ cho cơ cấu
- Nhiệt độ tại buồn đốt piston

- Nhiệt độ các chi tiết xung quanh piston

Trang 15


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

6. Kết quả phân tích về ứng suất, chuyển vị, vận tốc và sự phân bố nhiệt độ
trong cơ cấu ở 5 phương án trên
- Phương án 1

Trang 16


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

- Phương án 2

- Phương án 3

Trang 17



Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

- Phương án 4

Trang 18


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

- Phương án 5

VI. Đánh giá kết quả mô phỏng
PA1
Ứng suất(Mpa)

PA2

PA3

PA4

PA5

190.34


188.87

192.76

192.32

190.46

Chuyển vị(mm) 10.074

10.113

10.265

10.096

10.156

Vận tốc(mm/s)

8.104

8.444

8.033

8.217

7.922


- Ta thấy khi cơ cấu được đặt lệch tâm so với trục piston hoặc làm thành một
gốc với trục piston ứng suất giảm do đó khắc phục được nhược điểm của cơ cấu
này là giảm được tác hại cua 2 điểm chết ở trên và dưới của piston chọn phương
án 2
Trang 19


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

- trong thực tế thì các dòng xe wave anpha của honda đã áp dụng cơ cấu piston
lệch tâm vào để cải tiến động cơ giúp giảm nhiên liệu và tăng độ bền nhưng khả
năng tăng tốc của các dòng xe anpha mới không bằng các dòng cũ

Trang 20


Thiết Kế kỹ thuật nâng cao

GVHD: PGS – TS. Đỗ Thành Trung

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Giáo trình “Ansys – Phân tích ứng suất và biến dạng”, TS. Đỗ Thành
Trung, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM

Trang 21