Thiết kế nhóm piston trên động cơ xe du lịch

Cùng với việc phát triển của công nghệ thông tin và khoa học kỹ thuật với mức độ chóng mặt trong thời đại ngày nay. Đã kéo theo sự phát triển của các ngành nghề khác có liên quan. Với việc ứng dụng các thành tựu đạt được trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã giúp cho quá trình tự động hóa sản xuất của con người ngày một hoàn thiện và tối ưu. Đối với chuyên ngành cơ khí động lực thì việc áp dụng công nghệ thông tin ngày càng cấp thiết và đã liên tục diễn ra trong quá trình sản xuất để nhằm rút ngắn thời gian và nâng cao chất lượng sản phẩm. Ngày nay, việc lên bản vẽ thiết kế không chiếm nhiều thời gian của người thiết kế vì sự trợ giúp của các công cụ của công nghệ thông tin. Trong đó các phầm mềm hỗ trợ thiết kế đã luôn được dùng để tiến hành thiết kế chi tiết máy. Nhận thấy được tầm quan trọng đó em đã được thầy giao đề tài “Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế nhóm Piston trên động cơ xe du lịch”. Đây là một đề tài mới đối với sinh viên ngành động lực, nó không những giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại các kiến thức đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thức nhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế thiết kế.

NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hưng Yên, ngày tháng năm 2022 Giáo viên phản biện MỤC LỤC MỤC LỤC Trang NHẬN XÉT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .2 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương I: Giới thiệu tổng quan đề tài 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Đối tượng nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu .3 Chương II: Cơ sở lý luận đề tài 2.1 Cơ cấu sinh lực ô tô 2.1.1 Các phận tĩnh 2.1.2 Các phận chuyển động 2.2 Tính tốn chu trình cơng tác động đốt 12 2.2.1 Giới thiệu động thông số đầu vào phục vụ tính tốn .12 2.2.2 Tính tốn q trình cơng tác động .14 2.2.2.2 Tính tốn q trình nén 16 2.2.2.3 Tính tốn q trình cháy 17 2.2.2.4 Tính tốn q trình giãn nở 19 2.2.2.5 Tính tốn thơng số chu trình công tác 20 2.2.3 Vẽ hiệu đính đồ thị cơng 21 2.2.3.1 Vẽ vòng trịn Brick đặt phía đồ thị cơng 23 2.2.3.2 Lần lượt hiệu đính điểm đồ thị 24 2.2.4 Tính tốn động học, động lực học .27 2.2.4.1 Vẽ đường biểu diễn quy luật động học 27 a Đường biểu diễn hành trình piston x = ƒ(α) 27 b Đường biểu diễn tốc độ piston v = f(α) .27 c Đường biểu diễn gia tốc piston j = f( x) .28 2.2.4.2 Tính toán động lực học 30 a Các khối lượng chuyển động tịnh tiến 30 b Các khối lượng chuyển động quay 30 c Lực quán tính 31 d Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –Pj = f(x) 31 e Khai triển đồ thị công P–V thành p = ƒ(α) 33 g Vẽ đồ thị P = ƒ(α) .34 h Vẽ đồ thị lực tiếp tuyến T = ƒ(α) đồ thị lực pháp tuyến Z = ƒ(α) .36 i Vẽ đường biểu diễn ΣT = ƒ(α) động nhiều xylanh 39 2.3 Tính toán kiểm nghiệm bền cho piston 41 2.3.1 Thông số ban đầu 41 2.3.2 Các thông số chọn 41 2.3.3 Tính toán kiểm tra bền cho piston .44 2.3.4 Tính tốn kiểm nghiệm bền xéc măng 53 Chương III: Thiết kế nhóm Piston phần mềm Catia 55 3.1 Ứng dụng phần mềm Catia V5-R21 55 3.2 Các lệnh module .60 3.3 Thiết kế 3D nhóm Piston động xe du lịch 78 KẾT LUẬN 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 DANH MỤC HÌNH Ả Hình 2.1 Nắp máy .4 Hình 2.2 Đặc điểm nắp máy Hình 2.3 Các chi tiết bố trí nắp máy Hình 2.4 Thân máy .5 Hình 2.5 Thân máy .6 Hình 2.6 Cácte Hình 2.7 Piston Hình 2.8 Cấu tạo piston Hình 2.9 Hình dáng piston Hình 2.10 Thanh truyền Hình 2.11 Cấu tạo trục khuỷu 10 Hình 2.13 Sự dẫn động trục khuỷu .11 Hình 2.14: Đường biểu diễn hành trình pittơng x = f() 27 Hình 2.15: Đường biểu diễn tốc độ pittông v = f() 28 Hình 2.16: Đường biểu diễn gia tốc pittông j = f(x) 29 Hình 2.17: Vẽ đường biểu diễn lực quán tính –Pj = f(x) 33 Hình 2.18: Sơ đồ tính tốn piston 44 Hình 2.19: Sơ đồ tính đỉnh piston theo phương pháp Back 44 Hình 2.20: Sơ đồ tính đỉnh piston theo phương pháp Back 45 Hình 2.21: Sơ đồ tính tốn chốt piston .50 Hình 2.22: Ứng suất biến dạng tiết diện chốt piston 52 Y Hình 3.1: Giao diện Mechanical Design 56 Hình 3.2: Giao diện Shape 57 Hình 3.3: Giao diện Digital Mockup 57 Hình 3.4: Giao diện Ergonomics Design Analysis 58 Hình 3.5: Giao diện Equidment and system .58 Hình 3.6: Giao diện Module Machining simulation 59 Hình 3.7: Giao diện Modle Machining 59 Hình 3.8: Giao diện Part 60 Hình 3.9: Giao diện Sketch 73 Hình 3.10: Giao diện Assembly 75 Hình 3.11: Các cơng cụ 75 Hình 3.12: Giao diện Drafting 77 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với việc phát triển công nghệ thông tin khoa học kỹ thuật với mức độ chóng mặt thời đại ngày Đã kéo theo phát triển ngành nghề khác có liên quan Với việc ứng dụng thành tựu đạt lĩnh vực công nghệ thông tin giúp cho trình tự động hóa sản xuất người ngày hoàn thiện tối ưu Đối với chuyên ngành khí động lực việc áp dụng cơng nghệ thông tin ngày cấp thiết liên tục diễn trình sản xuất để nhằm rút ngắn thời gian nâng cao chất lượng sản phẩm Ngày nay, việc lên vẽ thiết kế không chiếm nhiều thời gian người thiết kế trợ giúp công cụ công nghệ thông tin Trong phầm mềm hỗ trợ thiết kế dùng để tiến hành thiết kế chi tiết máy Nhận thấy tầm quan trọng em thầy giao đề tài “Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế nhóm Piston động xe du lịch” Đây đề tài sinh viên ngành động lực, khơng giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại kiến thức học trường mà cịn hiểu biết kiến thức nhiều tiếp xúc với thực tế thiết kế Được giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy Bùi Hà Trung, thầy cô khoa với việc tìm hiểu, tham khảo tài liệu liên quan vận dụng kiến thức học, em cố gắng hoàn thành đề tài Mặc dù vậy, kiến thức em có hạn, đề tài mới, phần mềm chưa phổ biến Việt Nam việc tìm kiếm tài liệu gặp nhiều khó khăn nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo thêm để kiến thức em ngày hoàn thiện Cuối em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn Bùi Hà Trung thầy cô khoa bạn nhiệt tình giúp đỡ để em hồn thành đồ án Hưng Yên, ngày tháng năm 2022 Sinh viên thực Chương I: Giới thiệu tổng quan đề tài 1.1 Lý chọn đề tài Trong năm gần với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật nhân loại bước lên tầm cao mới, nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật, phát minh sáng chế mang đậm chất đại có tính ứng dụng cao Là quốc gia có kinh tế phát triển, nước ta có cải cách để thúc đẩy kinh tế Việc tiếp nhận, áp dụng thành tựu khoa học tiên tiến giới nhà nước quan tâm nhằm cải tạo, đẩy mạnh phát triển ngành cơng nghiệp mới, với mục đích đưa nước ta từ nước công nghiệp phát triển thành nước công nghiệp phát triển Trong ngành công nghiệp nhà nước trọng, đầu tư phát triển cơng nghiệp tơ số tiềm quan tâm Nhu cầu phát triển loại ô tô ngày cao, yêu cầu kỹ thuật ngày đa dạng Các loại ô tô chủ yếu sử dụng công nghiệp, giao thông vận tải Khoảng 20 năm gần tơ có bước tiến rõ rệt Ngày ô tô sử dụng rộng rãi phương tiện lại thông dụng trang thiết bị, phận ô tô ngày hoàn thiện đại nhằm đảm bảo độ tin cậy, an toàn tiện dụng cho người sử dụng Yêu cầu vận hành, sửa chữa bảo trì lắp đặt động đời địi hỏi phải hiểu biết sâu sắc cấu tạo Các đặc tính kỹ thuật, ngun lý vận hành có kỹ thành thạo tất quy trình Để đáp ứng u cầu người cơng nhân phải đào tạo cách có khoa học, có hệ thống đáp ứng nhu cầu xã hội Do đó, nhiệm vụ trường kỹ thuật phải đào tạo cho học sinh, sinh viên có trình độ tay nghề cần thiết để đáp ứng nhu cầu cơng nghiệp tơ Điều địi hỏi người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết học hỏi sáng tạo để bắt kịp với khoa học tiên tiến đại, nắm bắt thay đổi đặc tính kỹ thuật loại xe, dịng xe, đời xe… chuẩn đốn hư hỏng đưa phương án sửa chữa tối ưu Vì người kỹ thuật viên trước phải đào tạo với phương trình đào tạo tiên tiến, đại cung cấp đầy đủ kiến thức lý thuyết thực hành Trên thực tế trường đại học, cao đẳng kỹ thuật nước ta trang thiết bị cho học sinh, sinh viên thực hành thiếu thốn nhiều Các kiến thức có tính khoa học kỹ thuật cao cịn chưa khai thác đưa vào thực tế giảng dạy, tập hướng dẫn thực hành, thực tập thiếu thốn Vì mà người kỹ sư, kỹ thuật viên gặp nhiều khó khăn q trình nâng cao tay nghề, trình độ hiểu biết, tiếp xúc với kiến thức, thiết bị tiên tiến đại thực tế nhiều hạn chế Đề tài giúp sinh viên năm cuối tốt nghiệp củng cố kiến thức, tổng hợp nâng cao kiến thức chuyên ngành kiến thức thực tế, xã hội, đề tài thiết kế chi tiết, chế tạo thiết bị, mơ hình để sinh viên trường đặc biệt khoa Cơ khí động lực tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho học sinh, sinh viên khố sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu học tập 1.2 Mục tiêu đề tài Hiểu kết cấu, mô tả nguyên lý làm việc cấu, hệ thống ô tô, nắm cấu tạo, mối tương quan lắp ghép chi tiết, cụm chi tiết Hiểu sử dụng phần mềm thiết kế 3D CATIA cách thục, có hiệu Thiết kế nhóm piston động xe du lịch phần mềm 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: “Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế nhóm Piston động xe du lịch” 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu Phân tích đặc điểm, kết cấu, cách ứng dụng phần mềm CATIA việc thiết kế cụm chi tiết Tổng hợp tài liệu nước để hoàn thành đề tài nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu Bước 1: Thu thập, tìm tịi tài liệu phần mềm CATIA Bước 2: Vận dụng kiến thức học, tính tốn số liệu cần thiết để thiết kế nhóm piston động xe du lịch Bước 3: Ứng dụng phần mềm thiết kế 3D CATIA thiết kế nhóm piston động xe du lịch Bước 4: Tổng hợp, hệ thống hoá kiến thức liên quan (liên kết mặt, phận thơng tin phân tích) tạo hệ thống lý thuyết đầy đủ sâu sắc để hoàn thành đề tài Chương II: Cơ sở lý luận đề tài 2.1 Cơ cấu sinh lực ô tô 2.1.1 Các phận tĩnh a Nắp máy Được bố trí thân máy, phần chịu áp lực nhiệt độ cao suốt trình sử dụng Hình 2.1 Nắp máy Piston nắp máy tạo thành góc vát hình làm tăng tốc độ lan truyền trình cháy giảm tiếng gõ Hình 2.2 Đặc điểm nắp máy Chức năng: - Cùng với xilanh tạo thành buồng đốt động - Làm giá đỡ để bắt phận khác - Chịu lực - Bố trí chi tiết tương quan: trục cam, xu pắp, buồng cháy, bougie - Chứa đường nước làm mát, dầu bôi trơn động Cấu tạo: - Nắp máy đúc liền khối với động xy lanh thẳng hàng - Giữa nắp máy thân máy có lắp joint làm kín Hình 2.3 Các chi tiết bố trí nắp máy b Thân máy Động 1NZ – FE thân máy dạng thẳng hàng Hình 2.4 Thân máy Chức năng: - Thân động thành phần động cơ, giá đỡ để bắt chi tiết, phận động - Chịu phận lực động - Giao diện Sketch Part design: Hình 3.9: Giao diện Sketch Các công cụ: 73 Các lệnh bản: Profile : Vẽ biên dạng thay đổi Rectangles, Keyholes, Polygons Circles, Arcs Ellipse : Vẽ hình trịn : Tạo Elip Line Axis : Vẽ tứ giác : Tạo đường thẳng : Vẽ đường tâm Points : Tạo điểm Corner : Tạo góc bo trịn đối tượng Chamfer Trim options : Tạo góc vát đối tượng : Kéo nối đường vẽ Symmetry : Tạo đối tượng đối xứng Projection :Chiếu sketch lên mặt phẳng chọn 74 - Giao diện Assembly: Hình 3.10: Giao diện Assembly Các cơng cụ bản: Hình 3.11: Các công cụ 75 Các lệnh bản: Component Product : Tạo thành phần vẽ lắp : Tạo cụm chi tiết vẽ lắp Part : Tạo chi tiết đơn cụm chi tiết, thành phần hay chi tiết hoàn chỉnh Existing Component : lắp chi tiết hay cụm chi tiết vào vẽ lắp từ tập tin có sẵn hay file hữu Existing Component with Positioning : lắp chi tiết cụm chi tiết vào vẽ lắp từ tập tin có sẵn với tính ràng buộc Replace Component : Thay chi tiết thành chi tiết khác Graph Tree Reordering Specification Tree : thay đổi thứ tự lắp cho thành phần Fast Multi Instantiation : Nhân nhanh nhiều lần vẽ lắp Concidence Constraint : Ràng buộc đồng trục, điểm, phẳng cho đối tượng Contact Constraint : Ràng buộc tiếp xúc cho đối tượng Offsets Constraint : Ràng buộc khoảng cách song song Angle Constraint : Ràng buộc theo góc Fix Component Fix Toghether : Cố định chi tiết hay cụm chi tiết : Cố định chi tiết lại với vẽ lắp Quick Constraint : Tính ràng buộc nhanh, tự động chọn lựa kiểu ràng buộc ta chọn xong thành phần Change Constraint Manipulation : thay đổi thuộc tính ràng buộc : Di chuyển cụm chi tiết hay đối tượng vẽ lắp 76 77 - Giao diện Drafting (Triết xuất vẽ 2D từ vẽ 3D có sẵn): Hình 3.12: Giao diện Drafting - Tạo mặt đứng (Front View ) - Tạo hình chiếu phát sinh (Projection View) - Chiếu mơ hình tạo từ sheet metal workbench (Unfolded View cơng cụ) - Chiếu mơ hình 3D với ghi (View From 3D - Tạo hình chiếu phụ (Auxiliary View trên công cụ) cơng cụ) - Tạo hình chiếu mặt cắt (Offset Section View cơng cụ) - Tạo hình chiếu mặt cắt từ mặt phẳng cắt mơ hình 3D (Align Seciton cut ) - Dóng thẳng hàng hình chiếu hình cắt (Aligned Section View/Cut) - Tạo hình chiếu chi tiết (Quick Detail View Profile - Cắt hình chiếu (Clipping View Profile - Bỏ bớt đối tượng (Broken View - Tạo hình cắt trích (Breakout View công cụ) công cụ) công cụ) cơng cụ) 78 3.3 Thiết kế 3D nhóm Piston động xe du lịch Dựa vào vẽ kết cấu, số liệu Piston động 1NZ-FE đo ta tiến hành bước xây dựng 3D nhóm Piston động 1NZ-FE Bước 1: Tạo Sketch biên dạng Bước 2: Sử dụng lệnh Shaft để tạo biên dạng 79 Bước 3: Tạo Sketch biên dạng Bước 4: Sử dụng lệnh Groove để tạo biên dạng 80 Bước 5: Tạo Sketch biên dạng rãnh xéc măng Bước 6: Sử dụng lệnh Groove để tạo rãnh xéc măng 81 Bước 7: Tạo Sketch biên dạng lỗ bệ chốt Bước 8: Sử dụng lệnh Pocket để tạo lỗ 82 Bước 9: Sử dụng lệnh Pad để tạo bệ chốt Bước 10: Sử dụng lệnh Pocket để tạo bệ chốt 83 Bước 11: Tạo Sketch biên dạng lỗ chốt 84 Bước 12: Sử dụng lệnh Pocket để tạo lỗ chốt Bước 13: Fillet cạnh biên dạng 85 Bước 14: Fillet cạnh biên dạng KẾT LUẬN Trong thời gian nhận đề tài “Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế nhóm Piston động xe du lịch” Do kiến thức hạn hẹp em giúp đỡ nhiệt tình thầy hướng đẫn Bùi Hà Trung quý thầy cô khoa em hoàn tất đề tài thời hạn Khi làm đồ án em tiếp thu thêm kiến thức thực cụ thể là: Phần quan trọng đề tài biết thêm em sâu tìm hiểu kết cấu nhóm pistom phần mềm Catia Phần Catia em tìm hiểu chức tính phần mền tạo điều kiện cho việc thiết kế nhóm piston động xe du lịch Qua đề tài em vận dụng chức thiết kế 3D phần mềm Catia Em xin trân trọng cảm ơn! 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO - Động đốt – Phạm Minh Tuấn – NXB Khoa học Kỹ thuật - (I) Tài liệu tính tốn thiết kế; Tài liệu hướng dẫn thiết kế tính tốn động - Phầm mềm Catia 87 ... cần thiết để thiết kế nhóm piston động xe du lịch Bước 3: Ứng dụng phần mềm thiết kế 3D CATIA thiết kế nhóm piston động xe du lịch Bước 4: Tổng hợp, hệ thống hoá kiến thức liên quan (liên kết... Chương III: Thiết kế nhóm Piston phần mềm Catia 55 3.1 Ứng dụng phần mềm Catia V5-R21 55 3.2 Các lệnh module .60 3.3 Thiết kế 3D nhóm Piston động xe du lịch 78 KẾT LUẬN... piston động xe du lịch phần mềm 1.3 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: “Ứng dụng phần mềm Catia để thiết kế nhóm Piston động xe du lịch? ?? 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu Phân tích đặc điểm, kết cấu,