GIỚI THIỆU ĐỒ ÁN
ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đã có những bước phát triển mạnh mẽ nhờ vào quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa Ngành động lực, đặc biệt là sản xuất ô tô, đã có sự hợp tác với nhiều hãng nổi tiếng như Honda và Toyota để sản xuất và lắp ráp ô tô Đặc biệt, Việt Nam đã ra mắt thương hiệu ô tô riêng mang tên VinFast Để nâng cao trình độ kỹ thuật, đội ngũ kỹ sư cần tự nghiên cứu, đo đạc và thiết kế, từ đó góp phần phát triển ngành sản xuất ô tô và nâng tầm thương hiệu Việt Nam trên thị trường quốc tế.
Hình 1 1: Hình ảnh xe VinFast LUX 2.0 2002
MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Sau khi hoàn thành các môn học thiết kế cơ khí trong lĩnh vực công nghệ ô tô, nhóm chúng em đã áp dụng kiến thức đã học vào dự án mà viện kỹ thuật giao.
Áp dụng đo lường cơ khí đo các chi tiết trên ô tô.
Nghiên cứu tìm hiểu rõ về phần mềm solidwork và ứng dụng bản mô phỏng.
Mang đến kiến thức nền tảng của các chi tiết nói riêng và trên ô tô nói chung.
Thiết kế và mô phỏng các chi tiết trên ô tô.
NỘI DUNG NHIỆM VỤ VÀ ĐỀ TÀI
Nghiên cứu kết cấu và công dụng của các chi tiết piston, thanh truyền nói chung và động cơ đốt trong nói riêng.
Nghiên cứu và áp dụng phần mềm solidwork vào thực tế, trình bày các bản vẽ chi tiết.
Đưa ra các hướng phát triển giúp hoàn thiện tốt hơn.
Hình 1 2: Hình ảnh piston, thanh truyền
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Áp dụng các kiến thức đã được học trên trường, lớp vào thực tiễn.
Tìm kiếm thông tin qua tài liệu liên quan, các trang mạng điện tử, sách báo chính thống và đáng tin cậy từ những cộng đồng ô tô uy tín đang hoạt động.
KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN
Chương 1: Giới thiệu đồ án
Chương 2: Cơ sở lý thuyết của piston, thanh truyền
Chương 3: Tính toán, thiết kế và mô phỏng
Chương 4: Kết luận và phương hướng phát triển
CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA PISTON ,THANH TRUYỀN
2.1 NHIỆM VỤ YÊU CẦU PISTON, THANH TRUYỀN 2.1.1 Nhiệm vụ
Piston là một thành phần quan trọng trong động cơ, máy bơm và máy nén khí, đóng vai trò chính trong việc tạo ra buồng đốt cùng với xylanh và nắp máy Trong động cơ đốt trong, piston nhận áp suất từ sự giãn nở của khí cháy, truyền lực cho trục khuỷu để sinh công trong quá trình nổ, đồng thời nhận lực từ trục khuỷu để thực hiện các quá trình nạp và nén.
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG
Chương 4: Kết luận và phương hướng phát triển
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA PISTON ,THANH TRUYỀN
2.1 NHIỆM VỤ YÊU CẦU PISTON, THANH TRUYỀN 2.1.1 Nhiệm vụ
Piston là bộ phận quan trọng trong động cơ, máy bơm và máy nén khí Trong động cơ đốt trong, piston kết hợp với xylanh và nắp máy để tạo thành buồng đốt, nhận áp suất từ khí cháy và truyền lực cho trục khuỷu, góp phần sinh công trong quá trình nổ Ngoài ra, piston còn nhận lực từ trục khuỷu để thực hiện các giai đoạn nạp, nén và thải trong động cơ 4 kỳ Đối với động cơ 2 kỳ, piston còn đóng vai trò như van điều khiển quá trình nạp và xả.
Thanh truyền dùng để piston với trục khuỷu, nó có nhiệm vụ biến chuyển động tịnh triển của piston thảnh chuyển động quay của trục khuỷu và ngược lại.
Hình 2 2: Hình ảnh thanh truyền
Piston hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt, phải chịu ma sát với thành xy lanh dưới lực pháp tuyến, áp lực từ quá trình cháy và lực quán tính trong chuyển động qua lại Áp lực khí và lực quán tính thay đổi liên tục về cường độ và chiều, tạo ra tải trọng va đập trên piston Bên cạnh đó, piston còn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao từ quá trình cháy, dẫn đến hiện tượng ăn mòn hóa học.
Piston cần được chế tạo từ vật liệu đảm bảo độ bền, chịu mài mòn và chống ăn mòn hóa học, với trọng lượng nhẹ để giảm lực quán tính và hạn chế biến dạng khi nhiệt độ tăng Thông thường, piston được làm từ hợp kim nhẹ, chủ yếu là hợp kim nhôm và hợp kim manhe, vì chúng có trọng lượng nhỏ, dẫn nhiệt tốt và giảm hao phí ma sát so với gang và thép Tuy nhiên, hợp kim nhẹ cũng có nhược điểm là độ chịu mài mòn kém và hệ số dãn nở nhiệt cao.
Thanh truyền là bộ phận quan trọng trong động cơ, chịu áp lực từ các chất lỏng và lực quán tính, với các lực này thay đổi liên tục về trị số, phương và chiều Do đó, vật liệu chế tạo thanh truyền cần đảm bảo độ bền, cứng và nhẹ Thông thường, thanh truyền được sản xuất từ thép các bon chất lượng cao hoặc thép hợp kim để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
2.2 CẤU TẠO, PHÂN LOẠI VÀ CHU TRÌNH LÀM VIỆC CỦA
PISTON, THANH TRUYỀN 2.2.1 Cấu tạo và phân loại
Piston có hình dạng hình trụ tròn, rỗng bên trong thân và kín phần đỉnh
Piston được chia làm 3 phần đỉnh, đầu và thân.
Hình 2 3: Hình ảnh mô phỏng piston
Đỉnh piston có các dạng: đỉnh bằng, đỉnh lồi, đỉnh lõm và định dạng đặc biệt Đỉnh piston nhận áp suất khỉ đổi vả phải chịu nhiệt cao.
Hình 2 4: Các dạng đỉnh piston
Đỉnh phẳng dùng cho động cơ xăng 4 kỳ, đinh lõm thường dùng cho động cơ điêzel
Đỉnh lõm phần lõm của đỉnh tạo nên sự xoáy lốc trong buồng đốt của xilanh, giúp cho hỗn hợp được hoà trộn tốt hơn
Đỉnh lồi thường dùng cho động cơ hai kỳ Trên đỉnh có thể có chỗ khoét lõm để tránh chạm vào xupáp.
Đầu piston được thiết kế với các rãnh để lắp xéc măng khí và xéc măng dầu Đặc biệt, đáy rãnh lắp xéc măng dầu được khoan các lỗ nhỏ, giúp cấp và thoát dầu hiệu quả.
Rảnh vòng găng hơi trên cùng chịu áp suất và nhiệt độ cao nhất trong quá trình cháy, vì vậy cần được đặt cách đinh piston một khoảng cách nhất định để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Rãnh vòng gâng của động cơ hai kỷ có chốt định vị miệng vòng gâng (nhằm mục đích chống xoay miệng Vòng gâng)
Phần đầu piston thường làm nhỏ hơn thân tạo thành độ côn để có thể giãn nở vị chịu nhiệt độ cao
Thân piston đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn hướng cho piston di chuyển trong xylanh và kết nối với thanh truyền lực để quay trục khuỷu Trên thân piston, có một lỗ ngang để lắp chốt liên kết giữa piston và thanh truyền lực.
Thân piston có vai trò quan trọng trong việc dẫn hướng cho piston di chuyển trong xylanh và kết nối với thanh truyền lực, giúp quay trục khủyu Trên thân piston có lỗ ngang để lắp chốt liên kết giữa piston và thanh truyền.
Phần trên của thân có lỗ để lắp chốt, với hai bên lỗ có rãnh vòng nhằm lắp vòng hãm chốt Việc bỏ bớt lượng kim loại tại lỗ lắp chốt giúp cho sự giãn nở tốt hơn, dẫn đến việc piston có hình dạng trụ tròn.
Hầu hết các động cơ có công suất trung bình và cao đều sử dụng piston với thiết kế xẻ rãnh trên thân, giúp giảm trọng lượng Đuôi piston thường được cắt vát để tránh va chạm với trục khuỷu trong quá trình chuyển động.
Thân piston có hình dạng hơi ôvan, với trục nhỏ trùng với đường tâm lỗ trục Khi động cơ hoạt động, phần đầu của piston tiếp xúc trực tiếp với nhiệt độ cao, dẫn đến sự giãn nở nhiều hơn.
Thân piston của động cơ diesel thường được thiết kế với một số găng dầu dưới vảy, giúp cải thiện khả năng bôi trơn Cuối piston có cạnh gạt đầu và gờ, điều này làm tăng độ cứng vững và độ bền cho piston.
Thanh truyền gồm 3 phần: Đầu nhỏ nhanh truyền, thân thanh truyền, đầu to thanh truyền.
Hình 2 6: Chi tiết thanh truyền
Đầu nhỏ của thanh truyền có hình dạng trụ rỗng, được kết nối với chốt piston bên trong có bạc lót Phía trên có lỗ dầu bôi trơn cho bạc, đảm bảo bạc lót được ghép chặt vào đầu nhỏ Cấu tạo của đầu nhỏ thanh truyền cũng phụ thuộc vào phương pháp lắp ghép với chốt piston.
Nếu lắp chốt pít-tông cố định, thì đầu nhỏ thanh truyền có lỗ để lắp bu lông hãm chặt với chốt.
Nếu lắp tự do, thì đầu nhỏ thanh truyền bao giờ cũng có bạc lót (hình a).
Một số động cơ người ta làm vấu lồi trên đầu nhỏ (hình b) để điều chỉnh trọng tâm thanh truyền cho đồng đều giữa các xi-lanh.
Để bôi trơn bạc lót và chốt pít-tông trong các cơ cấu đầu nhỏ thanh truyền, có thể sử dụng rãnh hứng dầu hoặc áp dụng phương pháp bôi trơn cưỡng bức từ đầu trục khuỷu dọc theo thân thanh truyền Trong động cơ hai kỳ, do điều kiện bôi trơn khó khăn, thường sử dụng rãnh chứa dầu ở bạc đầu nhỏ hoặc thay thế bạc lót bằng ổ bi kim.
Đầu to của thanh truyền bao gồm hai nửa: nửa trên gắn liền với thanh truyền và nửa dưới, gọi là nắp đầu to hay nắp biên, được chế tạo rời Nắp này được lắp ghép với nửa trên thông qua các bu lông.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Qua quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án nhóm em đưa ra kết luận như sau:
- Nhóm đã hoàn thành đề tài do viện giao cho.
- Áp dụng kiến thức đã cho để đo đạc và tính toán và đọc hiểu các chi tiết đã thể hiện trong bản vẽ.
- Áp dụng phần mềm solidworks để mổ phỏng 2D, 3D các chi tiết piston, thanh truyền và bồi dưỡng được them những kĩ năng làm phần mềm.
- Hoàn thành bản báo cáo bằng phần mềm như yêu cầu.
- Tìm hiểu sâu về nguyên lý hoạt động của động cơ đốt trong.
Trong quá trình nghiên cứu, nhóm đã thu thập được nhiều kiến thức quý giá về piston và thanh truyền, cũng như hiểu rõ hơn về động cơ đốt trong.
4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
- Khắc phục về các thiếu sót về kiến thức, kĩ năng để hoàn thiện tốt hơn.