ĐỒ ÁN HỌC PHẦN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Năm học 2015-2016

NGUYỄN TUẤN LỰC
NGUYỄN NHẬT MINH
ĐẶNG VĂN BÌNH
NGUYỄN ĐỨC TRỌNG

13090711
13094341
13052291
13087881


BẢNG PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ:
1.
2.
3.
4.

Nguyễn Tuấn Lực:
- Tính toán nhiệt phần nén
Vẽ đồ thị động học piston
Vẽ mô phỏng cơ cấu trục khuỷu – thanh truyền
Nguyễn Đức Trọng:
- Tính toán nhiệt phần nạp
Tính toán và vẽ đồ thị lực khí thể, lực quán tính Pj, lực momen-tiếp tuyến
Tính toán và vẽ đồ thị phụ tải lực tác dụng lên chốt khuỷu và bạc đầu to thanh
truyền
Đặng Văn Bình:
- Tính toán nhiệt phần cháy

Tính toán bền phần trục khuỷu
Tính toán kiểm nghiệm bền nhóm piston
Nguyễn Nhật Minh:
- Tính toán nhiệt phần giãn nở

-

Tính toán bền phần trục khuỷu
Tính toán kiểm nghiệm bền nhóm thanh truyền

MỤC LỤC
Đề mục
Chương 1: Tính toán nhiệt động cơ đốt trong
I.
Các thông số cho trước của động cơ
II.
Chọn các thông số tính toán nhiệt
III. Tính toán nhiệt
1. Quá trình nạp
2. Qúa trình nén
3. Qúa trình cháy
4. Qúa trình dãn nở
5. Kiểm tra hệ số khí sót
6. Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình

Trang
(4-11)

Trang 2



7.
8.
9.

Tính toán thông số kết cấu của động cơ
Vẽ đồ thị công chỉ thị
Đường đặc tính ngoài

Chương 2: Tính toán động học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
I. Tính toán động học trục khuỷu thanh truyền
II. Tính toán động học piston
1. Chuyển vị piston
2. Vận tốc piston
3. Gia tốc piston

(12-13)

Chương 3: Tính toán động lực học cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
(14-29)
I.
Sơ đồ lực và momen tác động lên cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền của 1 xylanh
của động cơ
II. Lực khí thể
III. Khối lượng các chi tiết của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền
IV. Hệ lực tác dụng trên cơ cấu trục khuỷu-thanh truyền
V. Đồ thị tổng lực tiếp tuyến và momen tổng
1. Momen tổng
2. Đồ thị vectơ tải tác dụng lên bề mặt chốt khuỷu
VI. Đồ thị vecto phụ tải bạc đầu to thanh truyền


Chương 4: Tính toán nghiệm bền các chi tiết chính của động cơ đốt trong
I. Tính toán các chi tiết chính của nhóm piston
1.Piston
a) Đỉnh Piston
b) Đầu piston
c) Phần dẫn hướng
d) Bệ chốt
e) Chốt pít-tông
f) Ứng suất uốn chốt
g) Ứng suất cắt chốt
h) Tính độ biến dạng của chốt
i) Ứng suất biến dạng
2.Xéc măng

(30-49)

Trang 3


Tính toán nhóm thanh truyền
1.
Tính toán đầu nhỏ thanh truyền
2.
Tính toán thân thanh truyền
3.
Tính bền đầu to thanh truyền
4.
Tính bền bulong thanh truyền
Tính bền trục khuỷu

1.
Tính bền cổ trục
2.
Tính bền chốt khuỷu
3.
Tính toán má khuỷu

II.

III.

KẾT LUẬN
Thuận lợi
Khó khăn
Kinh nghiệm rút ra

61

CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN NHIỆT ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
I.
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.

II.

1.
2.
3.

CÁC THÔNG SỐ CHO TRƯỚC CỦA ĐỘNG CƠ :
Động cơ tham khảo: động cơ xăng Aston Martin Cygnet 2011
Công suất: Ne = 72KW
Số vòng quay: n = 6000 vòng/phút
Số xylanh: i = 4
Tỷ số nén:
Thể tích công tác: Vh=1329cm3
Thứ tự làm việc của các xy lanh: 1-3-4-2
Thông số kết cấu:
- Tỷ số với động cơ xăng thì a=[0,8 1,2] => a=0,87
Ta có: Vh=1329 cm3
Mà => S = 13,46cm với a=1,2
- Tỷ số R= = 6,73cm => L=26,91cm
CHỌN CÁC THÔNG SỐ TÍNH TOÁN NHIỆT :
Áp suất không khí nạp: p0 = 0,1 MPa
Nhiệt độ không khí nạp mới: T0 = 3000K
Áp suất khí nạp trước xupap nạp: pk = 0,1 MPa
Trang 4


Nhiệt độ khí nạp trước xupap nạp: Tk = 3000K
Áp suất cuối quá trình nạp: pa = 0,09 MPa
Áp suất khí sót: pr = 0,1 MPa [30]
Nhiệt độ khí sót: Tr = 10000K
Độ sấy nóng khí nạp: oK
Hệ số nạp phụ:

Hệ số quét buồng cháy:
Hệ số dư lượng không khí:
[34]
Hệ số hiệu đính tỷ nhiệt
([2],35)
Chỉ số nén trung bình của không khí: m = 1,5 [29]
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm b: ξb =0,9
Hệ số lợi dụng nhiệt tại điểm z: ξz =0,8
Hệ số điền đầy đồ thị công: d=0,95
TÍNH TOÁN NHIỆT :
1. Quá trình nạp:
- Hệ số khí sót:
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.

III.

=
-


= 0,03

Hệ số nạp:

= = 0,88
2.

Nhiệt độ cuối quá trình nạp:

Quá trình nén:
2.1

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của khí nạp mới:

2.2.

Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:

2.3.

= 19,806 + 0,02389T kj/kmolđộ
Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của hỗn hợp khí trong quá trình nén:
Trang 5


= 19,806+0,00289T kj/kmolđộ
2.4.

Chỉ số nén đa biến n1:




n1 = 1,37

Áp suất cuối quá trình nén:
pc = 0,09 . = 2,55 MPa
- Nhiệt độ cuối quá trình nén:
Tc
=> Tc = 341,1 . = 842,1 0K
-

3.

Quá trình cháy :
-

Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg xăng:
Mo = 0,512 kmol kk
[39]
Lượng khí nạp mới thực tế vào xylanh M1:
([1],48)
Trong đó:
µnl: trọng lượng phân tử của xăng
µnl = 110 ÷114
Chọn µnl = 112[Kg/Kmol]
+

-


-

1
112

M1= 0,9.0,512
= 0,47 [Kmol/kgnl]
Số mol của lượng sản phẩm cháy M2:
Do α<:
([1],49)
= = 0,508 [Kmol/kgnl]
Hệ số biến đổi phan tử khí lý thuyết βo:
Trang 6


β0 =

-

-

M2
M1

= = 1,08

Hệ số biến đổi phân tử khí thực tế
β +γ
β= 0 r
1+ γ r


β

:

= = 1,08

Hệ số thay đổi phân tử tại

β

z

:

xz == 0,89
=>
-

Nhiệt độ cuối quá trình cháy Tz:

Trong đó

ξZ

+ Đối với động cơ xăng: = 0,8 ([1],35)
+ Nhiệt độ cuối quá trình nén Tc= 842,10K
 kJ 
 kg 
 


+ Nhiệt trị thấp QH = 43960
;
+ Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn:
 kJ 
 kg 
 

-

∆QH = 120.103 (1-α) M0
= 120.103 (1 -0,9).0,512 = 6144 [KJ/kgnl]
Thế các thông số vào phương trình (**):



Tz = 23750K

(Tz=[2400-27000K])

Trang 7


λP = β

Tz
Tc

λP


- Tỷ số tăng áp suất:
= = 3,05 ( =[3-4,5])
- Áp suất cuối quá trình cháy:
pz = λp pc = 3,05.2,55 = 7,7
[MPa]
(pz=[3,5-5MPa])
4.

Quá trình dãn-nở :
- Chỉ số dãn nở đa biến trung bình n2 :
.
=>Tb=1530,16 0K
- Nhiệt độ cuối quá trình cháy giãn nở:
=> n2=1,18
=>Tb=1530,16 0K
pb =

5.

6.

- Áp suất cuối quá trình dãn nở:
Kiểm tra nhiệt độ khí sót :

pz
ε n2

= = 0,43 MPa

Sai số:

Tính toán các thông số đặc trưng của chu trình :
- Áp suất chỉ thị trung bình tính toán pi’:
=>
-

Áp suất chỉ thị trung bình thực tế pi:
pi=φd.pi’= 1,02 MPa
Ngày nay, do động cơ có tỉ số nén cao nên với yêu cầu cao như thế người ta đã
áp dụng các biện pháp thiết kế và công nghệ chế tạo hiện đạ nên ta có thể chọn
trước để kết quả thiết kế đạt thông số tối ưu hơn.

Ta có

pm=(1-).pi
=> pm=0,102 Mpa
- Áp suất có ích trung bình pe:
pe=pi-pm=1,02-0,102=0,918 MPa
- Hiệu suất chỉ thị trung bình
- Hiệu suất có ích==0,278
- Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị gi:

Trang 8


7.

Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge:

Tính toán thông số kết cấu của động cơ :
-Thể tích công tác Vh:


Trong đó :
-số chu kì động cơ
i
-số xi-lanh động cơ
ne -số vòng quay động cơ cần thiết kế vòng/phút
Ne -công suất động cơ thiết kế kW
pe -áp suất có ích trung bình MPa
8. Vẽ đồ thị công chỉ thị :
 Bước 1: Vẽ đồ thị với trục tung thể hiện cho áp suất khí thể (p kt), trục hoành thể hiện
cho thể tích khí (Vxl)
 Bước 2: đánh dấu các điểm lên đồ thị
• Điểm a: điểm cuối quá trình nạp có áp suất pa và thể tích Va
Va=Vh+Vc ;
=>
3
=>Va=429,55 cm
• Điểm c (Vc;pc): điểm cuối hành trình nén tính toán
3
• Điểm z (Vz;pz): điểm cuối hành trình cháy tính toán, với Vz=Vc=37,35 cm
3
• Điểm b (Vb;pb): điểm cuối hành trình cháy giãn nở với Vb=Va=429,55 cm
• Điểm r (Vc;pr): điểm cuối hành trình thải
 Bước 3: Dựng đường cong nén
Trong hành trình nén khí ta có:
=>
429,55
400
380
360

340
320
300
280
0,09
0,1
0,106
0,11
0,12
0,13
0,15
0,16
260
240
220
200
180
160
140
120
0,18
0,2
0,23
0,26
0,3
0,35
0,42
0,52
100
80

60
37,35
0,66
0,9
1,33
2,56


Bước 4: Dựng đường cong giãn nở
Trong quá trình cháy ta có:
429,55
0,43
260

400
0,47
240

380
0,5
220

360
0,53
200

340
0,57
180


320
0,61
160

300
0,66
140

280
0,71
120
Trang 9




9.

0,78
0,86
0,95
1,06
100
80
60
37,35
2,41
3,13
4,4
7,7

Bước 5: Dựng và hiệu đính đồ thị công

1,20

1,38

1,62

1,94

Đường đặc tính ngoài :
Ta có:

Trong đó :
Công suất có ích lớn nhất tính được [kW ]
Tốc độ trục khuỷu ứng với công suất lớn nhất [v/ph]
Momen xoắn có ích ứng với tốc độ quay nN [Nm]
Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ứng với tốc độ nN [g/kW.h]
Ta lại có a=b=c=1 nên:

Trang 10


Giá trị biến thiên Gnl:
Ta được:
600
1200
7,85
16,70
124,91 132,93

0,63
0,69
4,95
11,52
Ta được đồ thị:

1800
26,13
138,62
0,75
19,6

2400
35,71
142,09
0,83
29,64

3000
45
143,24
0,91
40,95

3600
53,57
142,1
1
53,57


4200
60,98
138,65
1,1
67,08

4800
66,82
132,93
1,21
80,85

5400
70,63
124,9
1,32
93,23

6000
72
114,59
1,44
103,68

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU
THANH TRUYỀN
I.

PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN :
Nguyên tắc làm việc của các chi tiết chuyển động chính trong động cơ đốt trong:

- Nhóm piston chuyển động tịnh tiến nhờ cơ cấu trục khuỷu thanh truyền và nhờ
áp suất của quá trình cháy.
- Nhóm thanh truyền có chuyển động phức tạp (song phẳng) là chi tiết truyền
chuyển động trung gian.
- Trục khuỷu là chi tiết máy quan trọng có chuyển động quay để truyền công suất
ra trục sơ cấp của hộp số.
Có thể phân loại làm 3 loại cơ cấu trục khuỷu thanh truyền:
• Trục khuỷu cắt đường tâm xylanh.
• Trục khuỷu lệch với đường tâm xylanh 1 khoảng nhỏ a<0,1S

Trang 11


Kết cấu trục khủyu dành cho động cơ chữ V- loại này có 2 thanh truyền lắp
trên cùng 1 chốt khuỷu.
Vì mỗi loại cơ cấu trục khuỷu thanh truyền có 1 ưu nhược điểm riêng vì thế ta chọn
loại cơ cấu trục khuỷu cắt đường tâm xylanh.
II.
ĐỘNG HỌC CỦA PISTON :
Chọn , ta có góc quay trục khuỷu α tỷ lệ thuận với thời gian.
1. Chuyển vị của piston :
Khi trục khuỷu quay 1 góc α thí piston dịch chuyển được một khoảng Sp so với vị trí
ban đầu và khoảng dịch chuyển được tính bằng công thức sau:
•

α

0
0


30
60
90
120 150
180
210
240 270 300 330 360
0,01 0,04 0,08 0,11 0,128 0,135 0,128 0,11 0,08 0,04 0,01 0

2. Tốc độ piston:
Do ; -vận tốc góc của trục khuỷu
=>
α
0
30
60
90
0
245,61
393,41
403,8
α
210
240
270
300
-158,19
403,8
-393,41
305,99


120
305,99
330
-245,61

150
158,19

180
0
360
0

Trang 12


Gia tốc của piston:

1

α
α

0
3028500
180
-1817100

30

2401056
210
-1795356

60
908550
240
-1514250

90
-605700
270
-605700

120
-1514250
300
908550

150
-1795356
330
2401056

360
3028500

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU
THANH TRUYỀN
I.


SƠ ĐỒ LỰC VÀ MOMEN TÁC ĐỘNG LÊN CƠ CẤU TRỤC KHUỶU-THANH
TRUYỀN CỦA 1 XYLANH CỦA ĐỘNG CƠ:
Quy ước chiều quay và dấu
Chiều quay của động cơ quy ước là “+” nếu động cơ quay theo chiều kim đồng hồ
nhìn từ phía bánh đà ngược trở lại.

Trang 13


Dấu của các lực và momen tác dụng được quy ước như trên hình sau:

Pkt-lực khí thể tác dụng lên đầu piston
Pj-lực quán tính của khối lượng các chi tiết chuyển động thẳng
PƩ-lực tổng cộng tác dụng lên đỉnh piston (hợp lực của lực khí thể và lực quán
tính chuyển động tịnh tiến
N-lực ngang tác dụng lên vách xylanh có hướng vuông góc với đường tâm
xylanh
Ptt-lực dọc theo đường tâm thanh truyền
Z-lực pháp tuyến theo hướng từ tâm chốt đến tâm cổ khuỷu
T-lực tiếp tuyến vuông góc với lực pháp tuyến
Mq-momen quay của trục khuỷu (momen xoắn)
ML-momen lật động cơ
II.
LỰC KHÍ THÊ:
Các lực tác dụng lên piston gồm lực khí thể P kt và lực quán tính chuyển động tịnh tiến
Pj
Lực khí thể được tạo bởi sự chênh lệch áp suất giữa mặt trên và mặt dưới đỉnh piston
được
xác định như sau:

Trang 14


trong đó:

po -áp suất phía dưới đỉnh piston
pkt-áp suất khí trong xylanh động cơ
Fp -diện tích tiết diện của piston. m2
D -đường kính danh nghĩa của piston, m
Trình tự vẽ đồ thị Pkt=f(α):
• Dựng trục hoành thể hiện áp suất của môi trường
• Trục tung thể hiện lực P kt với tỷ lệ xích: (MN/m), trong đó (MPa/mm) là tỷ lệ
xích áp suất trên đồ thị công chỉ thị.
• Xác định quan hệ giữa piston và góc quay α thực hiện bằng phương pháp vòng
tròn Brich
- Ta xác định được điểm O’ tương tự cách vẽ đồ thị công chỉ thị
- Từ O’ dựng các tia tạo góc α với O’A, tia này cắt vòng tròn Brich tại 1 điểm từ
điểm đó dựng đường song song với trục áp suất cắt đồ thị công tại điểm tương
ứng. Từ giao điểm đó gióng sang đồ thị lực khí thể và cắt đường thằng đứng
tương ứng gióng từ trục α lên. Giao điểm đó là độ lớn của lực khí thể tại góc α
tương ứng trên đồ thị lực khí thể Pkt –α
- Dựng lần lượt các góc α (α=0 0,300,600,900,...) tiến hành tương tự như bước trên
ta tập hợp được các điểm trên đồ thị Pkt –α
- Nối các điểm tìm được bằng cách đường cong liên tục ta được đồ thị biến thiên
của lực khí thể tại các quá trình nạp, nén, cháy-giãn nở, thải.

Trang 15


III.


KHỐI LƯỢNG CÁC CHI TIẾT CỦA CƠ CẤU TRỤC KHUỶU THANH TRUYỀN:

Khối lượng của piston được thiết kế bằng hợp kim nhôm: 419 grams

Khối lượng của khuỷu trục được thiết kế bằng hợp kim thép:


Khối lượng của thanh truyền được thiết kế bằng thép hợp kim:



Khối lượng đầu nhỏ thanh truyền:
385,88 grams
Khối lượng đầu to thanh truyền:





Tổng khối lượng chuyển động tịnh tiến: 804,88
Tổng khối lượng chuyển động quay:
Trang 16


Lực quán tính (văng thẳng) của khối lượng chuyển động tịnh tiến:
Lực quán tính do khối lượng chuyển động tịnh tiến m j gây nên thường được gọi
là lực quán tính chuyển động tịnh tiến, ký hiệu là Pj



Trong đó: R- bán kính quay trục khuỷu
-vận tốc góc trục khuỷu
-hệ số kết cấu
Dấu “-“ là tượng trưng về sự ngược chiều giữa gia tốc và lực quán tính
Gọi: =là lực quán tính tịnh tiến cấp 1
= là lực quán tính tịnh tiến cấp 2
=> là hàm điều hòa với chu kì của ứng với 1 vòng quay trục khuỷu và chu kì của
ứng với ½ vòng quay trục khuỷu
- Lực Pj thay đổi trong suốt chu trình công tác của động cơ, luôn luôn tác dụng
lên đường tâm của xilanh và có hướng thay đổi khi piston đổi chiều. Khi piston ở DCT P j có
dấu “-“ , khi piston ở DCD Pj có dấu “+”.
Đồ thị lực quán tính này có dạng dấu đồ thị lực gia tốc nhưng có chiều ngược lại.

Lực quán tính (lực ly tâm) của khối lượng chuyển động quay Pk:
Lực này tác dụng trên đường tâm của má khuỷu, chiều ly tâm và có giá trị không
đổi khi vận tốc góc là hằng số.

Trang 17


IV.

HỆ LỰC TÁC DỤNG TRÊN CƠ CẤU TRỤC KHUỶU-THANH TRUYỀN:
Lực tổng cộng tác dụng lên đỉnh piston PƩ:
Lực tác dụng dọc tâm thanh truyền Ptt và lực ngang N ép piston lên thành xilanh là
các lực thành phần của , cá phân lực này xác định bằng công thức:
Lực Ptt sau khi rời xuống tâm chốt trục lại được phân thành 2 phân
tuyến Z, gây uốn trục khuỷu
Chúng được tính bằng các quan hệ sau:
Lực tiếp tuyến:

Lực pháp tuyến:
α
pkt
Pkt
Pj
T
0 0 0,1050
0
-0,0267
-0,0267 0,0000
1,2485 5 0,1040
0
-0,0265
-0,0265 -0,0029
2,4881 10 0,1020
0
-0,0261
-0,0260 -0,0056
3,7099 15 0,1000
0
-0,0253
-0,0253 -0,0081
4,9052 20 0,0950
0
-0,0242
-0,0242 -0,0102
6,0651 25 0,0950
0
-0,0228
-0,0229 -0,0119

7,1811 30 0,0900 -0,0001 -0,0212
-0,0213 -0,0130
8,2448 35 0,0900 -0,0001 -0,0193
-0,0194 -0,0134
9,2481 40 0,0900 -0,0001 -0,0173
-0,0174 -0,0134
10,1831 45 0,0900 -0,0001 -0,0151
-0,0152 -0,0127
11,0424 50 0,0900 -0,0001 -0,0128
-0,0129 -0,0115
11,8190 55 0,0900 -0,0001 -0,0104
-0,0105 -0,0099
12,5064 60 0,0900 -0,0001 -0,0080
-0,0081 -0,0079
13,0987 65 0,0900 -0,0001 -0,0056
-0,0057 -0,0057
13,5909 70 0,0900 -0,0001 -0,0032
-0,0033 -0,0034
13,9785 75 0,0900 -0,0001 -0,0009
-0,0010 -0,0011
14,2583 80 0,0900 -0,0001
0,0013
0,0012
0,0012
14,4276 85 0,0900 -0,0001
0,0034
0,0033
0,0033
14,4849 90 0,0900 -0,0001
0,0053

0,0052
0,0052
14,4296 95 0,0900 -0,0001
0,0071
0,0070
0,0068
14,2624 100 0,0900 -0,0001
0,0087
0,0086
0,0081
13,9846 105 0,0900 -0,0001
0,0101
0,0100
0,0091
13,5989 110 0,0900 -0,0001
0,0114
0,0113
0,0097
13,1086 115 0,0900 -0,0001
0,0125
0,0124
0,0100
12,5180 120 0,0900 -0,0001
0,0133
0,0132
0,0100
11,8324 125 0,0900 -0,0001
0,0141
0,0140
0,0098


lực là lực tiếp

Z
-0,0267
-0,0264
-0,0255
-0,0240
-0,0221
-0,0197
-0,0171
-0,0143
-0,0115
-0,0088
-0,0064
-0,0042
-0,0025
-0,0012
-0,0004
0,0000
-0,0001
-0,0006
-0,0013
-0,0024
-0,0036
-0,0050
-0,0064
-0,0078
-0,0092
-0,0104

Trang 18


11,0574
10,1995
9,2658
8,2637
7,2010
6,0859
4,9267
3,7320
2,5106
1,2713
0,0228
-1,2258
-2,4656
-3,6878
-4,8836
-6,0443
-7,1611
-8,2259
-9,2304
-10,1667
-11,0275
-11,8056
-12,4946
-13,0888
-13,5828
-13,9724
-14,2542

-14,4255
-14,4848
-14,4316
-14,2664
-13,9907
-13,6069
-13,1185
-12,5297
-11,8457
-11,0723
-10,2159
-9,2835

130
135
140
145
150
155
160
165
170
175
180
185
190
195
200
205
210

215
220
225
230
235
240
245
250
255
260
265
270
275
280
285
290
295
300
305
310
315
320

0,0900
0,0900
0,0900
0,0900
0,0900
0,0900
0,0900

0,0900
0,0900
0,0900
0,0900
0,1010
0,1030
0,1040
0,1040
0,1050
0,1080
0,1100
0,1120
0,1060
0,1200
0,1250
0,1310
0,1370
0,1450
0,1520
0,1640
0,1710
0,1890
0,2030
0,2270
0,2480
0,2840
0,3250
0,3680
0,4260
0,5070

0,6070
0,7240

-0,0001
-0,0001
-0,0001
-0,0001
-0,0001
-0,0001
-0,0001
-0,0001
-0,0001
-0,0001
-0,0001
0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
0,0000
0,0001
0,0001
0,0001
0,0001
0,0002
0,0002
0,0003
0,0004
0,0004
0,0005
0,0006

0,0007
0,0009
0,0010
0,0013
0,0015
0,0018
0,0022
0,0026
0,0032
0,0040
0,0050
0,0062

0,0147
0,0151
0,0154
0,0157
0,0158
0,0159
0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0159
0,0158

0,0157
0,0154
0,0151
0,0147
0,0141
0,0134
0,0125
0,0114
0,0102
0,0088
0,0072
0,0054
0,0035
0,0014
-0,0008
-0,0031
-0,0055
-0,0079
-0,0104
-0,0127
-0,0150
-0,0172

0,0146
0,0150
0,0153
0,0156
0,0157
0,0158
0,0159

0,0159
0,0159
0,0159
0,0159
0,0160
0,0161
0,0161
0,0160
0,0160
0,0159
0,0158
0,0156
0,0152
0,0149
0,0143
0,0137
0,0129
0,0119
0,0107
0,0094
0,0079
0,0063
0,0045
0,0026
0,0006
-0,0013
-0,0033
-0,0053
-0,0071
-0,0087

-0,0100
-0,0111

0,0093
0,0087
0,0080
0,0071
0,0062
0,0052
0,0042
0,0031
0,0021
0,0011
0,0000
-0,0017
-0,0034
-0,0051
-0,0067
-0,0083
-0,0097
-0,0109
-0,0119
-0,0126
-0,0132
-0,0135
-0,0134
-0,0129
-0,0121
-0,0110
-0,0097

-0,0080
-0,0063
-0,0044
-0,0025
-0,0006
0,0011
0,0027
0,0040
0,0050
0,0056
0,0058
0,0058

-0,0115
-0,0125
-0,0133
-0,0140
-0,0146
-0,0151
-0,0154
-0,0156
-0,0158
-0,0159
-0,0159
-0,0159
-0,0157
-0,0152
-0,0146
-0,0138
-0,0128

-0,0116
-0,0103
-0,0088
-0,0074
-0,0058
-0,0042
-0,0028
-0,0014
-0,0002
0,0007
0,0013
0,0016
0,0015
0,0011
0,0003
-0,0008
-0,0021
-0,0037
-0,0053
-0,0069
-0,0084
-0,0096
Trang 19


-8,2826
-7,2209
-6,1066
-4,9482
-3,7541

-2,5331
-1,2940
-0,0456
1,2030
2,4431
3,6657
4,8621
6,0234
7,1412
8,2070
9,2126
10,1503
11,0125
11,7922
12,4829
13,0788
13,5747
13,9663
14,2500
14,4233
14,4847
14,4336
14,2704
13,9967
13,6148
13,1283
12,5413
11,8590
11,0872
10,2322

9,3012
8,3014
7,2408
6,1274

325
330
335
340
345
350
355
360
365
370
375
380
385
390
395
400
405
410
415
420
425
430
435
440
445

450
455
460
465
470
475
480
485
490
495
500
505
510
515

0,9020
1,0900
1,3200
1,6200
1,9170
2,2430
2,4300
2,6520
7,3270
6,4670
5,5730
4,8320
4,1880
3,6420
3,1360

2,5960
2,2480
1,8880
1,6400
1,4420
1,2840
1,1470
1,0350
0,9410
0,8620
0,7970
0,7440
0,6940
0,6530
0,6180
0,5870
0,5620
0,5390
0,5190
0,5040
0,4900
0,4780
0,4690
0,4610

0,0079
0,0098
0,0120
0,0150
0,0179

0,0211
0,0230
0,0252
0,0713
0,0628
0,0540
0,0467
0,0403
0,0349
0,0299
0,0246
0,0212
0,0176
0,0152
0,0132
0,0117
0,0103
0,0092
0,0083
0,0075
0,0069
0,0064
0,0059
0,0055
0,0051
0,0048
0,0046
0,0043
0,0041
0,0040

0,0038
0,0037
0,0036
0,0036

-0,0193
-0,0211
-0,0227
-0,0241
-0,0252
-0,0260
-0,0265
-0,0267
-0,0266
-0,0261
-0,0253
-0,0242
-0,0229
-0,0212
-0,0194
-0,0174
-0,0152
-0,0129
-0,0105
-0,0081
-0,0057
-0,0033
-0,0010
0,0012
0,0033

0,0053
0,0070
0,0087
0,0101
0,0113
0,0124
0,0133
0,0140
0,0146
0,0151
0,0154
0,0157
0,0158
0,0159

-0,0114
-0,0114
-0,0107
-0,0091
-0,0073
-0,0049
-0,0035
-0,0015
0,0447
0,0367
0,0287
0,0225
0,0175
0,0137
0,0105

0,0072
0,0060
0,0047
0,0047
0,0051
0,0060
0,0070
0,0082
0,0095
0,0108
0,0121
0,0134
0,0145
0,0155
0,0165
0,0172
0,0179
0,0184
0,0188
0,0191
0,0193
0,0194
0,0195
0,0195

0,0052
0,0045
0,0035
0,0024
0,0015

0,0007
0,0002
0,0000
0,0047
0,0078
0,0091
0,0094
0,0090
0,0083
0,0073
0,0055
0,0050
0,0042
0,0044
0,0050
0,0060
0,0072
0,0085
0,0098
0,0110
0,0121
0,0131
0,0137
0,0140
0,0141
0,0140
0,0135
0,0129
0,0121
0,0111

0,0100
0,0089
0,0077
0,0064

-0,0102
-0,0105
-0,0102
-0,0088
-0,0072
-0,0049
-0,0035
-0,0015
0,0445
0,0359
0,0273
0,0205
0,0151
0,0110
0,0078
0,0048
0,0035
0,0024
0,0019
0,0016
0,0013
0,0008
0,0002
-0,0007
-0,0018

-0,0031
-0,0045
-0,0061
-0,0077
-0,0093
-0,0109
-0,0123
-0,0136
-0,0148
-0,0159
-0,0167
-0,0175
-0,0181
-0,0185
Trang 20


4,9697
3,7762
2,5556
1,3167
0,0685
-1,1803
-2,4206
-3,6436
-4,8405
-6,0026
-7,1212
-8,1880
-9,1948

-10,1338
-10,9974
-11,7787
-12,4711
-13,0688
-13,5666
-13,9601
-14,2458
-14,4212
-14,4846
-14,4356
-14,2744
-14,0027
-13,6228
-13,1381
-12,5529
-11,8723
-11,1020
-10,2485
-9,3188
-8,3202
-7,2606
-6,1482
-4,9912
-3,7982
-2,5781

520
525
530

535
540
545
550
555
560
565
570
575
580
585
590
595
600
605
610
615
620
625
630
635
640
645
650
655
660
665
670
675
680

685
690
695
700
705
710

0,4550
0,4500
0,4470
0,4460
0,4450
0,3550
0,3830
0,3690
0,3570
0,3460
0,3350
0,3230
0,3130
0,3010
0,2910
0,2810
0,2700
0,2600
0,2500
0,2400
0,2300
0,2200
0,2070

0,2020
0,1920
0,1840
0,1750
0,1670
0,1590
0,1510
0,1440
0,1370
0,1310
0,1260
0,1210
0,1170
0,1130
0,1100
0,1070

0,0035
0,0035
0,0034
0,0034
0,0034
0,0025
0,0028
0,0027
0,0025
0,0024
0,0023
0,0022
0,0021

0,0020
0,0019
0,0018
0,0017
0,0016
0,0015
0,0014
0,0013
0,0012
0,0011
0,0010
0,0009
0,0008
0,0007
0,0007
0,0006
0,0005
0,0004
0,0004
0,0003
0,0003
0,0002
0,0002
0,0001
0,0001
0,0001

0,0160
0,0160
0,0160

0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0160
0,0159
0,0158
0,0157
0,0155
0,0151
0,0147
0,0141
0,0134
0,0125
0,0115
0,0102
0,0088
0,0072
0,0055
0,0035
0,0014
-0,0008
-0,0031
-0,0054
-0,0079
-0,0103
-0,0126
-0,0150
-0,0171

-0,0192
-0,0211
-0,0227
-0,0241
-0,0252
-0,0260

0,0195
0,0195
0,0194
0,0194
0,0194
0,0185
0,0188
0,0187
0,0185
0,0184
0,0182
0,0179
0,0176
0,0171
0,0166
0,0159
0,0151
0,0141
0,0130
0,0116
0,0101
0,0084
0,0065

0,0045
0,0024
0,0001
-0,0023
-0,0048
-0,0073
-0,0098
-0,0122
-0,0146
-0,0168
-0,0189
-0,0208
-0,0225
-0,0240
-0,0251
-0,0259

0,0052
0,0039
0,0026
0,0013
0,0001
-0,0019
-0,0040
-0,0059
-0,0077
-0,0094
-0,0110
-0,0123
-0,0134

-0,0142
-0,0147
-0,0149
-0,0147
-0,0141
-0,0132
-0,0120
-0,0104
-0,0086
-0,0065
-0,0044
-0,0022
-0,0001
0,0020
0,0039
0,0000
0,0069
0,0079
0,0085
0,0088
0,0087
0,0082
0,0075
0,0064
0,0050
0,0035

-0,0189
-0,0191
-0,0193

-0,0194
-0,0194
-0,0184
-0,0184
-0,0178
-0,0169
-0,0159
-0,0146
-0,0132
-0,0117
-0,0100
-0,0083
-0,0065
-0,0047
-0,0031
-0,0016
-0,0003
0,0007
0,0014
0,0016
0,0015
0,0010
0,0000
-0,0013
-0,0030
-0,0050
-0,0072
-0,0096
-0,0121
-0,0146

-0,0170
-0,0193
-0,0214
-0,0232
-0,0246
-0,0257
Trang 21


-1,3395 715 0,1070
-0,0913 720 0,1050

0,0001
0,0000

-0,0265
-0,0267

-0,0265
-0,0267

0,0019
0,0001

-0,0264
-0,0267

Kết quả tính toán động học cơ cấu khuỷu trục-thanh truyền

V.

1.

ĐỒ THỊ TỔNG LỰC TIẾP TUYẾN VÀ MOMEN TỔNG :
Momen tổng:
Quy ước các momen tác dụng lên khuỷu trục:
Mi-momen tác dụng lên khuỷu trục thứ i
Mi-1-momen của các khuỷu trục phía trước khuỷu trục thứ i
Mi-tổng momen tác dụng lên ổ trục cuối cùng còn gọi là momen tổng cộng của động
cơ
Momen tổng là là một hàm số: Mi =f(α), có chu kì biến thiên bằng góc lệch công tác
(là góc quay của trục khuỷu ứng với khoảng thời gian giữa hai lần làm việc kế tiếp
nhau của hai xilanh) góc này có giá trị phụ thuộc vào số xilanh và số kỳ của động cơ
thiết kế và nó được xác định bằng quan hệ sau:
Trong đó:
- là tổng lực tiếp tuyến
Trang 22


R- bán kính quay trục khuỷu

2.

Tổng lực tiếp tuyến: Xác định tổng lực tiếp tuyến bằng phương pháp cộng đại số
a. Tính góc lệch công tác :
Ta có:

-

Trong đó: -số kỳ
i-số xilanh

Do động cơ được thiết kế là động cơ 4 kỳ, 4 xilanh nên
b. Chọn thứ tự làm việc của động cơ: 1-3-4-2
c. Pha công tác của của từng xilanh:
Nếu khuỷu trục của xilanh 1 nằm ở vị trí thì ta có thời gian ngắn
nhất tính theo góc quay của khuỷu trục , giữa hai lần nổ trong
xilanh kề nhau :
Giữa xilanh 1 và 2 là 1800
Giữa xilanh 2 và 3 là 3600
Giữa xilanh 3 và 4 là 1800
d. Bảng giá trị các lực tiếp tuyến tác dụng lên từng khuỷu trục:
α1
T1
α2
T2
α3
T3
α4
T4
0
0
180
0
540
0
360
0
0
0
5 -0,003 185 0,002 545 -0,002 365 0,005 -0,002 -0,0001
10 -0,006 190 0,003 550 -0,004 370 0,008 -0,005 -0,0004

15 -0,008 195
555 -0,006 375 0,009 -0,010 -0,0007
Trang 23


20

-0,010

200

25

-0,012

205

30

-0,013

210

35

-0,013

215

40


-0,013

220

45

-0,013

225

50

-0,012

230

55

-0,010

235

60

-0,008

240

65


-0,006

245

70

-0,003

250

75

-0,001

255

80

0,001

260

85

0,003

265

90


0,005

270

95
10
0
10
5
11
0
11

0,007

275

0,008

280

0,009

285

0,005
0,007
0,008
0,010

0,011
0,012
0,013
0,013
0,013
0,013
0,013
0,012
0,011
0,010
0,008
0,006
0,004
0,002
0,001

0,010
0,010

290
295

0,001
0,003

560

-0,008

380


0,009

-0,015

-0,0010

565

-0,009

385

0,009

-0,021

-0,0014

570

-0,011

390

0,008

-0,025

-0,0017


575

-0,012

395

0,007

-0,029

-0,0020

580

-0,013

400

0,006

-0,033

-0,0022

585

-0,014

405


0,005

-0,035

-0,0023

590

-0,015

410

0,004

-0,035

-0,0024

595

-0,015

415

0,004

-0,034

-0,0023


600

-0,015

420

0,005

-0,031

-0,0021

605

-0,014

425

0,006

-0,027

-0,0018

610

-0,013

430


0,007

-0,022

-0,0015

615

-0,012

435

0,008

-0,016

-0,0010

620

-0,010

440

0,010

-0,009

-0,0006


625

-0,009

445

0,011

-0,002

-0,0001

630

-0,007

450

0,012

0,005

0,0003

635

-0,004

455


0,013

0,011

0,0007

640

-0,002

460

0,014

0,017

0,0012

645

0,000

465

0,014

0,022

0,0015


650
655

0,002
0,004

470
475

0,014
0,014

0,027
0,030

0,0018
0,0021
Trang 24


5
12
0
12
5
13
0
13
5

14
0
14
5
15
0
15
5
16
0
16
5
17
0
17
5
18
0
-

0,010

300

0,004

660

0,006


480

0,014

0,033

0,0022

0,010

305

0,005

665

0,007

485

0,013

0,035

0,0023

0,009

310


0,006

670

0,008

490

0,012

0,035

0,0023

0,009

315

0,006

675

0,009

495

0,011

0,034


0,0023

0,008

320

0,006

680

0,009

500

0,010

0,033

0,0022

0,007

325

0,005

685

0,009


505

0,009

0,030

0,0020

0,006

330

0,004

690

0,008

510

0,008

0,027

0,0018

0,005

335


0,004

695

0,007

515

0,006

0,023

0,0015

0,004

340

0,002

700

0,006

520

0,005

0,018


0,0012

0,003

345

0,001

705

0,005

525

0,004

0,014

0,0009

0,002

350

0,001

710

0,004


530

0,003

0,009

0,0006

0,001

355

0,000

715

0,002

535

0,001

0,004

0,0003

0

360


0

720

0,000

540

0

0,000

0

Lực tiếp tuyến tổng:

Trang 25