Đây là một phần quan trong nội dung học tập của sinh viên, tạo điều kiệnđể sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụthể.Trong thời gian thực hiện Đồ á
Trang 1*****
THUYẾT MINH
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Sinh viên: Đặng Thị Thu
Lớp: 18C4B
MSSV: 103180118
Trang 2Hiện nay nền kinh tế Việt Nam đang trong giai đoạn phát triển theo hướngcông nghiệp hóa - hiện đại hóa Thúc đẩy đa ngành đa lĩnh vực phát triển, trongđó các ngành kỹ thuật đóng vai trò rất lớn trong việc phát triển đất nước Để gópphần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật chúng ta phải tự nghiên cứuvà chế tạo, đó là yêu cầu cấp thiết Để đạt được những yêu cầu ấy, ngành Kỹ thuậtcơ khí đã có bộ môn Đồ án Thiết kế Động cơ đốt trong, nhằm tổng hợp các kiếnthức đã học, trang bị cho sinh viên nền tảng kiến thức cơ bản để học tập tốt hơn.Sau khi được học các môn nguyên lý động cơ đốt trong, Kết cấu động cơ đốttrong, Thiết kế các hệ thống động cơ đốt trong cùng một số môn cơ sở khác, sinhviên chúng em được giao nhiệm vụ làm đồ án môn học “Thiết kế Động cơ đốttrong” Đây là một phần quan trong nội dung học tập của sinh viên, tạo điều kiệnđể sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụthể.
Trong thời gian thực hiện Đồ án Tính toán & thiết kế động cơ đốt trong, emđã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc, mong muốnhoàn thành đồ án một cách tốt nhất Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm chonên việc hoàn thành đồ án này còn nhiều thiếu sót, mong Thầy cô góp ý giúp đỡđể em có thể hoàn thành tốt nhất Thời gian qua em đã nhận được nhiều sự giúpđỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy và bạn bè Em xin gửi lờicám ơn đặc biệt chân thành đến thầy Dương Việt Dũng luôn tận tình hướng dẫn,chỉ bảo em trong suốt quá trình làm đồ án Em cũng xin chân thành cám ơn cácthầy cô của khoa Cơ khí Giao thông trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵngđã tạo điều kiện thuận lợi và dạy cho em những kiến thức các môn cơ sở ngành,để em có thể nắm vững những kiến thức cơ bản chắc chắn, vững vàng Qua đó ápdụng và hồn thành Đồ án Tính tốn & thiết kế động cơ đốt trong đúng tiến độ.
Trang 41.10.2 Phương pháp vẽ 19
1.11 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền 20
1.11.1 Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu tothanh truyền 20
1.11.2 Xác định giá trị, chiều và điểm đặt lực 21
1.12 Đồ thị khai triển Q (α) 22
1.13 Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu 23
1.13.1 Các giả thiết cơ bản để xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu231.13.2 Phương pháp xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu 24
PHẦN 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO2GR-FE 27
2.1 THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 2GR-FE272.2 Phân tích các đặc điểm của động cơ 28
2.2.1 Cơ cấu piston, thanh truyền, trục khuỷu 28
2.2.2 Cơ cấu phân phối khí 31
2.2.3 Hệ thống làm mát 32
2.2.4 Hệ thống bôi trơn 33
2.2.5 Hệ thống nhiên liệu 34
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NẠP THẢI ĐỘNG CƠ XD4-0720 36
3.1 Phân tích cơ cấu hệ thống nạp – thải động cơ xăng 36
3.1.1.Đặc điểm hệ thống nạp – thải động cơ xăng 36
3.1.2 Quá trình nạp 36
Trang 53.2 Tính tốn một số thơng số và kích thước cơ bản 42
3.3 Hệ thống nạp - thải động cơ XGV6-0321 45
3.3.1 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động của hệ thống 45
3.3.2 Các chi tiết trong hệ thống: 46
Trang 6PHẦN 1 : XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC & ĐỘNG LỰCHỌC ĐỘNG CƠ XD4- 0720
1.1 Tính toán xây dựng bản vẽ đồ thị
1.1.1 Các thông số cho trước
Bảng 1-1: Các thơng số cho trước
THƠNG SỐ KỸ THUẬT KÝ
HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
Nhiên liệu Gasoline
Số xilanh/Số kỳ/Cách bố trí i / τ 6/4/V-type
Thứ tự làm việc 2-3-4-5-6-1
Tỷ số nén ε 10.4
Đường kính piston x hành trình piston D x S 86.7 x 75 mm x mm
Công suất cực đại/ số vòng quay Ne/n 117.3 / 5100 (kW/vg/ph)
Tham số kết cấu λ 0.25
Áp suất cực đại Pz 5 MN/m2
Khối lượng nhóm piston mpt 0.8 kg
Khối lượng nhóm thanh truyền mtt 1.1 kgGóc đánh lửa sớm θs 14 độGóc phân phối khíα1 15 độα2 20 độα3 47 độα4 13 độ
Hệ thống nhiên liệu EFI
Hệ thống bôi trơn Cưỡng bức cácte ướt
Hệ thống làm mát Cưỡng bức, sử dụng môi chất lỏng
Hệ thống nạp Không tăng áp
Trang 71.1.2 Các thông số chọn trước
- Chỉ số nén đa biến trung bình : �1= 1,38 (Tra trang 128 - Tài liệu [1])
- Chỉ số giãn nở đa biến trung bình : �2= 1,25 (Tra trang 188 – Tài liệu [1]).
1.1.3 Các thông số tính
- Tốc độ trung bình của động cơ: Cm=S.n30 =0,075.510030 = 12,75 (m/s) (1.1)
(Tra trang 205 – Tài liệu [1]).
Trong đó: S là hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh (m).n là tốc độ quay của động cơ (vòng/phút).Ta thấy rằng Cm= 12,7 (m/s) > 9 (m/s).=> Động cơ trên là động cơ tốc độ cao.- Áp suất khí cuối kỳ nạp:Đối với động cơ tốc độ cao : Pa= (0,8-0,9).Pk ( 1.2 ) Chọn Pa= 0,9.Pk(Tra trang100 – Tài liệu [1]).
Trong đó: Pklà áp suất môi chất mới ở trước xupáp nạp.
+ Đối với động cơ không tăng áp Pk≈ P0
Ta lấy Pk= 0,1 (MN/m2)
Suy ra Pa= 0,9Pk= 0,9.0,1 = 0,09 (MN/m2)
- Áp suất cuối kỳ nén:
Từ phương trình của quá trình nén đa biến:
Pa.Van1= Pc.Vcn1 (1.4) (Tra trang 128 – Tài liệu [1]).
Trang 8Vclà thể tích buồng cháy.� = 10,4 là tỷ số nén.
Nên Pc= Pa.εn1= 0,09.10,41,38= 2,28 (MN/m2).
- Áp suất cuối quá trình giãn nở:
Từ phương trình của quá trình giãn nở đa biến:
Pz.Vzn2 = Pb.Vbn2(1.5) (Tra trang 181- Tài liệu [1])Suy ra Pb= Pz(VzVb)n2 = Pzδn2Trong đó: Pz là áp suất cực đại : Pz = 5 (MN/m2).δ =VbVz= ερlà hệ số giãn nở.Suy ra: Pb= Pz(ερ)n2
-Với � là tỷ số giãn nở sớm Đối với động cơ xăng � = 1
Trang 9- Vận tốc góc của trục khuỷu:ω =π.n30 =π.510030 = 534,07 (rad/s).- Áp suất khí sót:Đối với động cơ tốc độ cao: Pr= (1,05÷1,10).Pth (1.6) ( Tra trang 101 – Tài liệu[1]).Ta chọn Pr= 1,1 PthTa chọn Pth= 1,04.PkSuy ra : Pr= 1,1.0,1.1,04= 0.104 (MN/m2).1.2 Đồ Thị Công1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị* Các thông số cho trước:- Áp suất cực đại: Pz= 5 (MN/m2).- Góc đánh lửa sớm: �s= 14o- Góc phân phối khí: �1= 15o, �2= 20o, �3= 47o, �4= 13o* Xây dựng đường nén:
Trang 10- Gọi Pgnxvà Vgnxlà áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của độngcơ Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có:Pgnx.(Vgnx)n2= const [3]Suy ra: Pgnx.(Vgnx)n2= Pz.(Vz)n2⇔ Pgnx= Pz( ������)n2Ta có: Vz= ρ.Vc= 1.0,047 = 0,047 (dm3).Suy ra: Pgnx= Pz(VgnxVz )n2= Pz(Vgnxρ.Vc)n2Đặt i =VgnxVc , nên ta có Pgnx=Pz.ρn2in2
* Biểu diễn các thông số:
Trang 11Trong đó λ là tham số kết cấu.
Suy ra: OO’bd=OOμ '
s =4,6880,798= 5,875 (mm).
Bảng 1-2: Bảng tính đồ thị công
1.2.2 Cách vẽ đồ thị công động cơ Xăng 4 kì không tăng áp
- Vẽ hệ trục tọa độ P-V với trục hoành biểu diễn thể tích, trục tung biểu diễn áp
suất theo tỉ lệ xích: �v= 0,00471 (dm3/mm), μp= 0,0227 (MN/m2.mm).
- Từ bảng giá trị đồ thị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giãn nở.- Vẽ nửa vòng tròn của đồ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt:
+ Điểm phun sớm : c’ Xác định từ đồ thị Brick ứng với góc phun sớm �s= 10o
+ Điểm c: (Vc=0,047;Pc= 2,28 MN/m2).
+ Điểm bắt đầu quá trình nạp: r (Vc; Pr) = (0,047; 0,1144)
+ Điểm mở sớm xupap nạp: �'xác định từ đồ thị Brick ứng với �1= 15ovà
Trang 12+ Điểm đóng muộn của xupap thải: �''xác định từ đồ thị Brick ứng với �4= 13o
và Pa= 0,09 (MN/m2).
+ Điểm đóng muộn của xupap nạp: �'xác định từ đồ thị Brick ứng với �2= 20o
+ Điểm mở sớm của xupap thải: �'xác định từ đồ thị Brick ứng với �3= 47o
+ Điểm y: (Vc, Pz= 5 MN/m2).
+ Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z ( ρ Vc; Pz= 5 MN/m2).
+ Điểm áp suất cực đại thực tế : z’’(ρ/2.Vc; Pz= 5 MN/m2).
+ Điểm c’’: c�'' = 1/3 cy.
+ Điểm �'': b�'' = 1/2 ba.
- Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp, tiến hành
Trang 13Hình 1-1: Đồ thị công1.3 Đồ thị Brick1.3.1 Phương pháp- Vẽ đường tròn tâm O, bán kính R Do đó S= AD = 2R = 75 (mm), R= 37,5(mm).
Điểm A ứng với góc quay � = 0o (vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với góc
quay � = 180o(vị trí điểm chết dưới).
- Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía điểm chết dưới với:
OO’ =2μRλ
s=37,5.0,252.0,798 = 5,875 (mm).
Trang 14R.O'ÂCDDxS=2RÂCTOCABR180M0X=f(xS=2R(S=Xmax)90 + AC=AO -OC= AO - (CO’- OO’) = R- MO’.cos +2R+ Ta xem: MO’ R +2R cosAC = R1cos21cos2 R1cos 41cos2 xHình 1-2: Phương pháp vẽ đồ thị Brick1.3.2 Đồ thị chuyển vị S = f (�)
- Vẽ hệ trục tọa độ vuông góc S-� phía dưới nửa vòng tròn Brick.
- Trục thẳng đứng O� biểu diễn giá trị � từ 0o÷180o.
- Trục nằm ngang OS Biểu diễn giá trị của S với tỉ lệ xích μS= 0.798 (mm/mm).
- Từ các điểm chia 0,1,2…,18 trên nửa vòng tròn Brick ta dóng các đường thẳngsong song với trục O�.Và từ các điểm chia trên trục O� ứng với các giá trị của �
từ 0o,10o,20o,…,180ota kẻ các đường thẳng nằm ngang song song với OS Những
đường thẳng tương ứng trên 2 trục sẽ giao nhau tại các điểm cắt.
Trang 16- Chia đều nửa vòng tròn bán kính R1 và vòng tròn bán kính R2ra thành 18 phần
bằng nhau Như vậy ứng với góc � ở nửa vòng tròn bán kính R1 thì ở vòng tròn
bán kính R2sẽ là góc 2�.
- Từ các điểm chia trên nửa vòng tròn bán kính R1ta đánh số thứ tự từ 0,1,2 …,18
ngược chiều kim đồng hồ và trên vòng tròn bán kính R2 ta đánh số thứ tự từ
0’,1’,2’, , 18’(điểm 0’≡18’) thuận chiều kim đồng hồ.
- Từ các điểm chia 0,1,2,…,18 trên nửa vòng tròn bán kính R1ta kẻ các đường
thẳng vuông góc với AB cắt các đường thẳng song song với AB kẻ từ các điểm
0’,1’,2’,…18’ trên đường tròn bán kính R2tại các điểm o, a, b, c,… Đường cong
đi qua các điểm o, a, b, c,… là đường biểu diễn trị số tốc độ.
- Các đoạn thẳng ứng với a1,b2,c3….q17 nằm giữa đường cong o,a,b … với nữa
đường trong �1biểu diễn trị số tốc độ ở các góc α tương ứng
Hình 1-4: Đồ thị vận tốc
1.5 Xây dựng đồ thị gia tốc j = f(x)
- Theo phương pháp giải tích lấy đạo hàm vận tốc theo thời gian ta có công thứcđể tính gia tốc của piston như sau:
Trang 17(Tra trang 3 – Tài liệu [2])
- Giải gia tốc piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp TôLê.- Ta có: jmax= R�2(1+�) =0,0752 ( 534,07)2.(1+0,25) = 13370,23(m/s2).jmin= -Rω2(1-λ) =-0,03752 ( 534,07)2.(1-0,25) = -8022,138 (m/s2).Chọn jmaxbd= 70 (mm) Suy ra μj= jmaxjmaxbd =13370,2370 = 191,003 (s2.mmm ).Và jminbd =jmin�� = −8022,138191,003 = - 42 (mm).- Vẽ hệ trục tọa độ J-S
- Lấy đoạn thẳng AB trên trục OS, sao cho AB = S = 2R
- Từ A dựng đoạn thẳng AC vuông góc với AB, với AC = jmaxbd= 70 (mm).
- Từ B dựng đoạn thẳng BD vuông góc với AB, với BD = jminbd= - 42 (mm).
- Nối C với D cắt AB tại E Dựng đoạn EF vuông góc với AB.
Với EF =−3Rλω� 2
� =−3.0,075.0,25.534,072.191,003 2= - 42 (mm).
- Nối đoạn CF và DF Phân chia các đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ bằngnhau ghi các số 1, 2, 3, 4,…và 1’, 2’, 3’, 4’,…như trên hình.
Trang 18Hình 1-5: Đồ thị gia tốc
1.6 Xây dựng đồ thị lực quán tính ��
- Ta có lực quán tính ��= - m.j Suy ra –�� = m.j Do đó thay vì vẽ �� ta vẽ –��
lấy trục hồnh đi qua P0 của đồ thị cơng vì đồ thị -�� thực chất là đồ thị j=f(x) có
tỷ lệ xích khác nhau mà thôi Vì vậy ta có thể áp dụng phương pháp TôLê để vẽ
đồ thị -��= f(x).
- Chọn tỷ lệ xích μpj= μp= 0,0227( m2MN.mm).
- Khối lượng chuyển động tịnh tiến m’ = mpt+ m1(1.10)
(Tra trang 4 – Tài liệu [2])
Trong đó mpt= 0,8 kg là khối lượng nhóm piston.
m1là khối thanh truyền tham gia chuyển động tịnh tiến quy về đầu nhỏ
thanh truyền.
Đối với động cơ ô tô - máy kéo ta lấy m1= (0,275 ÷ 0,35) mtt ,chọn m1= 0,3 mtt
Đã cho mtt= 1,1 kg là khối lượng nhóm thanh truyền.
Trang 19Suy ra m’ = 0,33 + 0,8 = 1,13 kg.
- Để có thể dùng phương pháp cộng đồ thị -Pj với đồ thị công thì phải lấy trục P0
trên đồ thị cơng làm trục hồnh cho đồ thị -Pj đồng thời đồ thị -Pj phải có cùngthứ nguyên và cùng tỷ lệ xích với đồ thị công, thay vì vẽ giá trị thực của nó ta vẽ
-Pj= f(x) ứng với một đơn vị diện tích đỉnh piston Tức là thay:m =Fm'pt=π.(0,075)4∗1,132 = 191,4 (kg/m2).- Do đó: -Pjmax= m.Jmax=191,4 13370,23106 = 2,56 (MN/m2).-Pjmin= m.���� =191,4 (−8022,14)106 = -1,535 (MN/m2).EF = - m3λR�2 = 191,4.3.0,25.0,0375.534,072= -1,535 (MN/�2).- Cách vẽ đồ thị -Pj= f(x) tương tự đồ thị j = f(x).Với các giá trị biểu diễn trên đồ thị:AC = -Pjmaxbd=−Pjmaxμpj =0,02272,56 = 112,6 (mm).BD = -Pjminbd=−Pjminμpj =−1,5350,0227 = -67,56 (mm).EF =−3.m.R.λ.ωμ 2Pj = −1,5350,0227 = -67,56 (mm).1.7 Xây dựng đồ thị khai triển : ���, ��, ��theo �1.7.1 Vẽ ���-�
- Đồ thị Pkt-� được vẽ bằng cách khai triển P theo � từ đồ thị công trong một chu
trình của động cơ, động cơ 4 kỳ � = (0,10,20,…,7200) Để được đồ thị Pkt-� ta đặt
trục hoành của đồ thị mới ngang với trục chứa giá trị P0của đồ thị công.
Vì áp suất khí thể Pkt= P – P0
Trang 20- Tỷ lệ xích: ��= 2 (0/ mm)
μPkt= 0,02273 ( mMN2.mm)
- Các bước tiến hành vẽ như sau:+ Vẽ hệ tọa độ vuông góc P – �
+ Từ các điểm chia trên đồ thị Brick dóng các đường thẳng vng góc với trụchồnh và cắt đồ thị công tại các điểm trên đường biểu diễn của quá trình nạp, nén,cháy-giãn nở, thải Qua các điểm này ta kẻ các đường thẳng song song với trụchoành sang hệ trục tọa độ P – �.
+ Từ các điểm chia trên trục Oα kẻ các đường thẳng song song với OP cắt nhữngđiểm dóng ngang tại những điểm ứng với điểm chia trên đồ thị Brick và phù hợp
với quá trình làm việc của động cơ Nối các giao điểm nạy lại ta được đồ thị Pkt-�.
1.7.2 Vẽ ��- �
- Cách vẽ giống với cách khai triển đồ thị công nhưng giá trị của điểm tìm đượcứng với � chọn trước sẽ được lấy đối xứng qua trục 0� bởi vì đồ thị trên cùng trục
tọa độ với đồ thị công là đồ thị -Pj.
- Khai triển như vậy bởi vì trên cùng trục tọa độ với đồ thị công nhưng -Pj được
vẽ trên trục có áp suất ��.
1.7.3 Vẽ ��- �
- Đồ thị P1- � được vẽ bằng phương pháp cộng đồ thị vì P1= Pkt+ Pj (1.11)
(Tra trang 5 – Tài liệu [2])
- Để có thể tiến hành cộng đồ thị thì P1 , Pkt, Pj phải cùng thứ nguyên và cùng tỉ
Trang 21Hình 1-6: Đồ thị khai triển : Pkt , Pj, P1theo α1.8 Xây dựng đồ thị T , Z , N theo �1.8.1 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyềnPktNPttP1PR0ZPttTRaa + ßA ß
Hình 1-7: Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu thanh truyền – trục khuỷu
- Lực tác dụng lên chốt piston P1 là hợp lực của lực quán tính và lực khí thể Nó
tác dụng len chốt piston và đẩy thanh truyền.
P1= Pkt+ Pj
- Trong quá trình tính toán động lực học các lực này được tính trên đơn vị diện
Trang 22p1= pkt + pjVới: p1= P1Fpt và pj = PjFpt- Phân tích p1ra làm 2 thành phần lực:p1= ptt+ N
Trong đó: p1là thành phần lực tác dụng lên đường tâm thanh truyền.
N là thành phần lực tác dụng lên phương vuông góc với đường tâmxilanh.- Từ quan hệ lượng giác ta có thể xác định được trị số của pttvà N:ptt = p1CosβN = p1 tgβ (1.12)- Ta lại phân tích ptt ra làm 2 thành phần lực: lực tiếp tuyến T và lực pháp tuyếnZ.
T = ptt Sin(α + β) = p1.Sin(α + β)cosβ
Z = ptt Cos(α + β) = p1.Cos(α + β)cosβ (1.13)
(Tra trang 5 – Tài liệu [2])
1.8.2 Xây dựng đồ thị T, Z , N theo �
- Từ đồ thị p1- α tiến hành đo giá trị biểu diễn của p1 theo α = 00, 100, 200, …,
7200 Sau đó xác định β theo quan hệ: Sinβ = �.Sinα ⇒ β = arcsin(�.Sinα ).
- Do đó, với mỗi giá trị của α ta có một giá trị của β tương ứng Từ quan hệ ở cáccông thức (1.12) và (1.13), ta lập được bảng giá trị của đồ thị T, N, Z – α.
- μT= μN= μZ= μp= 0,02273 (MN/m2.mm).
Bảng 1-3: Bảng tính T, N, Z
Trang 26720 0 0.00 1 -111.97 0.00 0.00
Hình 1-8: Đồ thị T,N,Z –α
1.9 Xây dựng đồ thị �T - �
- Góc lệch công tác �ct =180τi =180.46 = 1200
Bảng 1-4: Bảng thứ tự làm việc của động cơ 4 kỳ, 4 xilanh : 2-3-4-5-6-1
Trang 27+ Xilanh 3 ở đầu quá trình thải α3 = 600.
+ Xilanh 4 ở đầu quá trình nén nên α4 = 480.
+ Xilanh 5 ở đầu quá trình nạp nên α5= 360.
+ Xilanh 6 ở đầu quá trình thải nên α6= 240.
+ Xilanh 1 ở đầu quá trình nén nên α1= 120.
- Ta có quan hệ α2, α3 ,α4 , theo α1khi α1lần lượt nhận các giá trị từ 00đến 7200
được cho trong bảng.
Trang 30Hình 1-9: Đồ thị Σ�-α- Để kiểm tra quá trình vẽ đúng hay sai, tiến hành tính giá trị Σ��� từ bản vẽvà Σ��� từ số liệu của đề:+ Tính Σ���theo lý thuyết: PitbnRFNT 30meiNN =117.30,65 = 79,14 (Kw) với m= 0,63 0,93 , chọn m = 0,6542DFP =3,14.0,08674 2= 6.8.10-2[m2]= 1 (khi vẽ đã hiệu chỉnh đồ thị công)Vậy Σ��� = 9,0106 ( MN/ m2).
Giá trị biểu diển ở bản vẽ Σ��� = 22,15 (mm).
Vậy sai số của phương pháp vẽ là : = 22,15−9,010622,15 = 59,32%
1.10 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu
1.10.1 Mục đích của việc xây dựng đồ thị phụ tải
- Xác định lực tác dụng trên chốt ở mỗi vị trí của trục khuỷu.
Trang 31- Từ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu ta có thể xây dựng được đồ thị phụ tảitác dụng lên đầu to thanh truyền và đồ thị mài mòn chốt khuỷu, từ đó có thể xácđịnh được vị trí chịu phụ tải bé nhất ở chốt khuỷu để khoan lỗ dầu bôi trơn.
1.10.2 Phương pháp vẽ
- Vẽ hệ tọa độ T-Z, gốc tọa độ O, trục O’Z có chiều dương hướng xuống dưới.- Đặt giá trị của các cặp (T, Z) theo các góc α tương ứng lên hệ trục tọa độ T-Z.Ứng với mỗi cặp giá trị (T, Z) ta có một điểm Đánh dấu các điểm ứng với cácgóc α từ 00, 100, 200,…, 7200.- Nối các điểm này lại ta được đường cong biểu diễn phụ tải tác dụng lên chốtkhuỷu.- Dời gốc tọa độ O’ theo phương trục Z một đoạn O’O bằng giá trị biểu diễn củalực quán tính li tâm ��0.- Tính lực quán tính li tâm ��0:Ta có: ��0 = �2.R.ω2
Trong đó: �2 là khối lượng nhóm thanh truyền quy về đầu to thanh truyền, tính
Trang 32+ Giá trị của vectơ phụ tải là khoảng cách từ tâm O đến điểm A.+ Chiều của vectơ phụ tải theo chiều từ tâm O ra điểm A cần xác định.
+ Điểm đặt của vectơ phụ tải là điểm giao nhau của vectơ OA và kéo dài về phíagốc cho đến khi cắt vòng tròn tượng trưng chốt khuỷu.
Hình 1-10: Đồ thị lực tác dụng lên chốt khuỷu
1.11 Xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền
1.11.1 Phương pháp xây dựng đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền
- Vẽ tượng trưng dạng đầu to thanh truyền trên tờ giấy bóng mờ Lấy tâm đầu tolà tâm O Vẽ một vòng tròn tâm O bán kính bất kì Giao điểm giữa đường tâm
Trang 33- Chia vòng tròn tâm O thành 36 phần theo chiều kim đồng hồ xuất phát từ gốc 00,
các điểm chia sẽ tương ứng với các góc (αi+βi) Để đơn giản tại các điểm chia
trên vòng tròn thay vì ghi giá trị (αi+βi) ta chỉ ghi giá trị αi.Tức là ghi 0,1,2,…,36.
- Đem tờ giấy bóng đặt lên đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu sao cho tâm Otrùng với gốc O của đồ thị và đường tâm thanh truyền OZ’ trùng với trục OZ củađồ thị.
- Lúc này trên tờ giấy bóng hiện lên điểm 0 của đầu mút vectơ Q0, ta ghi điểmđầu bằng 0 lên tờ giấy bóng Lần lượt xoay tờ giấy bóng ngược chiều kim đồng hồcho các điểm chia 10, 20, 30, …, 720 trùng với trục OZ (xoay tờ giấy bóng haivòng) Đồng thời đánh dấu đầu mút của các vectơ Q10, Q20, Q30, …,Q720 củađồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu trên tờ giấy bóng bằng các điểm 10, 20,30, …, 720.
- Nối lần lượt các điểm vừa đánh dấu trên tờ giấy bóng theo đúng thứ tự ta sẽđược đường cong biểu diễn đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.
1.11.2 Xác định giá trị, chiều và điểm đặt lực
- Giá trị biểu diễn là khoảng cách từ tâm O ra điểm B bất kỳ cần xác định.- Chiều từ tâm O ra điểm cần xác định B.
Trang 34Hình 1-11: Đồ thị lực tác dụng lên đầu to thanh truyền
1.12 Đồ thị khai triển Q (�)
- Chọn tỉ lệ xích μQ= μp= 0,02273 (MN/m2.mm).
μα= 2 (0/ mm).
Trang 3550 100.70 230 117.66 410 62.57 590 118.0260 79.31 240 109.82 420 60.24 600 109.5770 64.60 250 99.19 430 61.62 610 98.3980 61.99 260 86.31 440 69.74 620 84.9090 70.62 270 73.01 450 82.53 630 71.23100 84.07 280 63.23 460 96.47 640 62.18110 97.44 290 62.28 470 109.12 650 64.24120 108.57 300 71.43 480 119.27 660 78.57130 116.82 310 85.58 490 126.62 670 99.77140 122.35 320 98.19 500 130.74 680 122.48150 125.69 330 103.96 510 132.64 690 143.14160 127.47 340 98.56 520 133.18 700 159.42170 128.28 350 84.30 530 132.95 710 169.79720 173.35Hình 1-12: Đồ thị khai triển Q- α
1.13 Xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu
Trang 36- Độ mài mòn tỉ lệ với lực tác dụng lên chốt khuỷu.
- Tại một điểm trên chốt khuỷu, lực tác dụng sẽ gây ảnh hưởng lên vùng lân cận
về cả hai phía trong phạm vi 1200.
1.13.2 Phương pháp xây dựng đồ thị mài mòn chốt khuỷu
- Vẽ vòng tròn tượng trưng cho chốt khuỷu, tâm O trùng với tâm đồ thị phụ tải tácdụng lên chốt khuỷu Chia vòng tròn thành 24 phần bằng nhau ngược chiều kimđồng hồ xuất phát từ điểm 0 (giao điểm của đường tâm má khuỷu và vòng tròntâm O) Đánh số các điểm chia từ 0, 1, 2, …, 23.
- Tích hợp lực ΣQ’i :
Từ các điểm 0 đến 23 ta kẻ qua tâm O và kéo dài, các tia này sẽ cắt đồ thị phụ tải.Có bao nhiêu điểm giao nhau sẽ có bấy nhiêu lực tác dụng tại một điểm.
-Do đó: ΣQ’i = Q’i1 + Q’i2 + Q’i3Trong đó: i là điểm chia bất kỳ.
1, 2, 3 là số giao điểm của tia chia với đồ thị phụ tải.
- Ghi kết quả tính ΣQ’i vào bảng trong phạm vi tác dụng lực giả thiết là 1200
- Tính ΣQi theo các cột: ΣQ = ΣQi = ΣQ’0 + ΣQ’1+ ΣQ’2 + …+ ΣQ’23
- Chọn tỉ lệ xích μΣQ = 1,5909 (MN/m2.mm) Đặt các đoạn 00’ = ΣQ0.μT / μΣQ,
11’ = ΣQ1.μT/ μΣQ, 22’ = ΣQ2.μT/ μΣQ, …, 2323’ = ΣQ23.μT/ μΣQ lên các tia chia
Trang 39PHẦN 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CHUNG CỦA ĐỘNG CƠTHAM KHẢO 2GR-FE
2.1 THƠNG SỐ KĨ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 2GR-FE
- Dựa vào thông số kĩ thuật của động cơ đề cho, qua thời gian tìm kiếm và tracứu thông số kỹ thuật của nhiều động cơ, động cơ 2GR-FE có thông số kỹthuật gần giống với động cơ đề yêu cầu và được lắp trên các dòng xe củaToyota và Lexus như: Camry, RX, LS, IS,
Trang 40- Sử dụng cơ cấu phân phối khí loại DOHC, 24 xupap, mỗi xi lanh được bố trí4 xupap trong đó có 2 xupap nạp và hai xupap thải Hệ thống này gồm 2 trụccam được bố trí trên mỗi dãy xi lanh Trục cam được dẫn động bằng truyềnđộng xích (với Dual VVT-i).
- Động cơ có công suất 201(KW), số vòng quay 6200 (vòng /phút), đườngkính xi lanh 94 (mm) và hành trình piston là 83 (mm).
- Động cơ 2GR-FE sử dụng khá nhiều các công nghệ điều khiển hiện đại nhưhun xăng điện tử EFI, hệ thống điều khiển thời điểm phối khí VVT-i trên 2 trụccam nạp và thải, hệ thống điều khiển nâng cam VVTL-i, bướm ga điện tửECTS-i, hệ thống điều khiển không tải ISC,
2.2 Phân tích các đặc điểm của động cơ.
2.2.1 Cơ cấu piston, thanh truyền, trục khuỷu.2.2.1.1 Cơ cấu piston.
Piston là một chi tiết quan trọng của động cơ đốt trong Trong quá trình làmviệc của động cơ, piston chịu lực rất lớn, nhiệt độ rất cao và ma sát mài mònlớn, lực tác dụng và nhiệt độ cao do khí thể và lực quán tính sinh ra gây nênứng suất cơ học và ứng suất nhiệt trong piston, còn mài mòn là do thiếu dầu bôitrơn mặt ma sát của piston với xilanh khi chịu lực Piston có nhiệm vụ quantrọng như sau: