Xuất phát từ yêu cầu tiêu chuẩn đầu ra của học phần môn “Ứng dụng máy tính trong thiết kế và mô phỏng động cơ . Sinh viên cần phải trang bị đầy đủ kiến thức nền tảng có khả năng sử dụng phần mềm Solidwork để thiết kế các bộ phận
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC Tiểu Luận MƠN: ỨNG DỤNG MÁY TÍNH TRONG THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG ĐỘNG CƠ GVHD : ThS LƯƠNG HUỲNH GIANG Lớp : DHOT18AVL Nhóm : TP.HCM, ngày 26 thán 11 năm 2023 LỜI NÓI ĐẦU Xuất phát từ yêu cầu tiêu chuẩn đầu học phần mơn “Ứng dụng máy tính thiết kế mô động cơ" Sinh viên cần phải trang bị đầy đủ kiến thức tảng có khả sử dụng phần mềm Solidwork để thiết kế phận Được phân công đề tài từ ThS Lương Huỳnh Giang Nhóm bao gồm : Trần Nguyễn Khánh Minh 22630841 (Nhóm trưởng) Phạm Thái Ân 22631781 Ngô Hoài Bảo 22631791 Phạm Anh Tỷ 22631471 Cùng tham gia thực tiểu luận vẽ, mơ phỏng, tính tốn kiểm nghiệm bền truyền, piston, trục khuỷu phần mềm Solidwork Được giúp đỡ, hướng dẫn thầy suốt trình thực đề tài, nhóm hồn thành tiểu luận Nội dung tiểu luận cịn nhiều điểm thiếu sót nên mong nhận ý kiến đóng góp bảo thầy để hồn thiện Nhận Xét Của Giáo Viên ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Mục Lục Chương 1: Tính bền lý thuyết 1.1 Bảng điều kiện đầu vào 1.1.2 Áp suất khí thể 1.1.3 Lực tịnh tiến cực đại 1.2 Tính bền pitton 1.2.1.Ứng suất uốn đỉnh pitton theo pp back 1.2.2 Đầu pitton 1.2.3.Tính thân pitton 1.2.4.Tính hệ số chốt pitton 1.3 Tính bền chốt pitton 1.3.1 Ứng suất uốn 1.3.2 Ứng suất cắt 1.3.3 Áp suất tiếp xúc đầu nhỏ truyền 1.3.4 Ứng suất biến dạng 1.4 Tính bền truyền 1.4.1 Tính sức bền đầu nhỏ truyền mỏng 1.4.2 Tính sức bền đầu nhỏ truyền chịu lực kéo 1.4.3 Tính bền đầu nhỏ truyền chịu nén 1.5 Tính Bền Trục Khuỷu 1.5.1.Trường hợp khởi động 1.5.2.Trường hợp trục khuỷu chịu lực Zmax Tmax 10 1.5.3 Tính bền máy 13 Chương 2: Dựng hình 14 Dựng Hình Piston 14 1.1 Thu Thập kích thước 14 1.2 Các bước vẽ 15 2.Vẽ chốt piston 39 Vẽ truyền 41 3.1 Thu thập kích thước 41 3.2 Các bước vẽ 43 Vẽ Trục Khuỷu 70 4.1 Thông Số Trục Khuỷu 70 4.2 Các Bước Vẽ 71 Chương 3: Mô Phỏng kiểm nghiệm bền phầm mềm Solidwork 92 3.1 Mô Phỏng kiểm nghiệm Piston 92 3.2 Mô kiểm nghiệm bền chốt piston 97 3.3 Mô kiểm nghiệm bền truyền 101 3.3.1 Trường hợp 101 3.3.2 Trường hợp 2: 105 3.3.3 Trường hợp 3: 109 3.3.4 Trường hợp 4: 113 3.4 Mô kiểm nghiệm bền trục khuỷu 117 3.4.1 Trường hợp máy nổ: 117 3.4.2 Trường hợp máy nổ 122 3.4.3 Trường hợp máy nổ 124 3.4.4 Trường hợp máy nổ 126 Chương 4: Tổng Kết 128 4.1 Kết luận đo đạc, tính bền 128 4.2 Bản vẽ 2D cụm piston truyền trục khuỷu 128 4.2.1 Bản vẽ 2D Piston 129 4.2.2 Bản vẽ 2D chốt Piston 130 4.2.3 Bản Vẽ 2D cụm truyền 131 4.2.4 Bản vẽ 2D trục khuỷu 133 GVHD: ThS Lương Huỳnh Giang Nhóm CHƯƠNG 1: TÍNH BỀN LÝ THUYẾT 1.1 Bảng điều kiện đầu vào Thông số Giá trị Áp suất, nhiệt độ kì nén P1=Po=101kPa; T1=29oC=302oK Tỉ số nén động rc=Ԑ=9 ; n = 6000v/p Nhiệt lượng đầu vào qin=1680 (KJ/Kg) Nhiệt dung riêng Cv=0.717 (KJ/KgK) Tỉ lệ S/D 1,1 Hành trình piston S=D*1.1=77.5*1.1= 85.25 Khối lượng đường kính pitton mm =85.25*10−3=0.08525m Tiết diện đỉnh pitton mpitton=201,61g Chiều dài chốt pitton Đường kính ngồi chốt pitton D=77,5 mm Đường kính chốt pitton Khối lượng chốt pitton Fp= π𝐷 =2 𝜋.(77.5)2 = Khối lượng nhóm pitton Khối lượng truyền 4717,29 𝑚𝑚2 =0.00471729 𝑚2 lcp=61mm dcp=18mm do=12mm mcp= mcp=67,89g mnp=269,5g mtt=1,063kg GVHD: ThS Lương Huỳnh Giang Nhóm Chiều dài truyền ltt=158mm Tổng khối lượng xec-măng 0.126 kg Khoảng cách (a) nhỏ truyền ld=0.11114m Khối lượng chuyển động quay 1.7 Kg trục khuỷu 𝑚𝑘 Bán kính vịng quay R=𝑆 = 0.08525 = 0.042625 𝑚 Khoảng cách từ trọng tâm đến đầu nhỏ truyền A=122mm Đường kính đầu nhỏ tt Đường kính ngồi đầu nhỏ tt Dd1=18mm Khoảng cách gối đỡ Dd2=25mm Thông số kết cấu I=33mm ʎ=0,27 1.1.2 Áp suất khí thể T2=T1.rck-1=302o x 91,4-1=727,28oK P2=P1.rck=101 x 91,4=2189,07(kPa) Qin=Cv(T3-T2) 1680=0,717(T3-727,28) T3=3070,38o 𝑃3 = 𝑇3 → 𝑃3 = 9241,37(𝐾𝑃𝑎) = 92,41(𝑏𝑎𝑟) 𝑃2 𝑇2 2𝜋𝑛 2𝜋 6000 ω = 60 = 60 = 200𝜋 GVHD: ThS Lương Huỳnh Giang Nhóm 1.1.3 Lực tịnh tiến cực đại PJmax=-mj.R.𝜔2(cosα+ʎcos2α) = -(mp+mcp+mA)R𝜔2(1+ʎ) =(0,201+0,067+0,314).0,0426.(200𝜋)2.(1+0,27) =-12430.713(N) PKT=(Pk-Po).Fp=(9241,37-101).103.4717,29.10-6=43117,776N PΣ= PKT+PJ=43117.776-12430.713=30687.063(N) 1.2 Tính bền pitton 1.2.1.Ứng suất uốn đỉnh pitton theo pp back y1=2 𝐷 = 77,5 = 0,016(𝑚) 3𝜋 𝜋 y2=𝐷𝑖 = 77,5 = 0,024(𝑚) 𝜋 𝜋 Moment uốn Mu= 𝑃𝑧2 (𝑦2 − 𝑦1) =0,03097 (0,024 − 0,016) = 1,725.10-4 (MN.m) δ=0,2.D=0,2.77,5=15,5mm Moduyn chống uốn Wu= 𝐷1.𝛿 = 0,0775.(15.5∗10−3)2 = 3.10323.10-6 MN.m Ứng suất uốn Ϭu= 𝑀𝑢 𝑊𝑢 = 3.10323.10−6 1,2388.10−4 = 55.5872 (MN/m2) 1.2.2 Đầu pitton Ứng suất kéo Ϭk = 𝑚1−1.𝐽𝑚𝑎𝑥 = (269.5∗10−3)∗(21371.148∗10−6) = 1.22 MN/𝑚2 𝐹1−1 0.00471729 Jmax= R.ω2(1+λ) =0,042625.(200π)2.(1+0,27)= 21371.148 (N) Ứng suất nén đầu pitton Ϭn= 𝑃𝑧𝑚𝑎𝑥.𝜋𝐷2 = 9241,37∗103∗𝜋∗(0.075)2 = 86.54 𝑀𝑁/𝑚2 4.𝐹1−1 4∗0,00471729 GVHD: ThS Lương Huỳnh Giang Nhóm 1.2.3.Tính thân pitton Nmax = 0,3 λ[(16,25-ε)PZmax -16].D2 = 0,3.0,27[(16,25-9).92,41 -16].7.752 = 3181.62(MN) 1.2.4.Tính hệ số chốt pitton Kb= 𝑃𝑧 = 43117,776.10−6 = 46.066 (𝑀𝑁/𝑚2) 2𝑑𝑐𝑝𝑙1 2.0,018.0,026 1.3 Tính bền chốt pitton 1.3.1 Ứng suất uốn Ϭu= 𝑃𝑧(𝑙𝑐𝑝+0,5𝑙đ) = 43117,776.10−6(0,04+0,5.0,025) = 402.625 (MN/m2) 1,2.𝑑𝑐𝑝(1−𝛼 ) 1,2.0,018 (1−0,666 ) Thỏa điều kiện bền cho phép Ϭu [ 350-450] MN/𝑚2 1.3.2 Ứng suất cắt τc= 𝑃𝑧 = 𝜋𝐷2 𝑃𝑧 = 𝜋(0,018)2 43117,776.10−6 = 80,7 (𝑀𝑁/𝑚2) 2.𝐹 𝑐𝑝 1.3.3 Áp suất tiếp xúc đầu nhỏ truyền Kđ = 𝑃𝑧 = 43117,776.10−6 = 95.81 (𝑀𝑁/𝑚2) 𝑑𝑐𝑝𝑙𝑑 0,018.0.025 GVHD: ThS Lương Huỳnh Giang Nhóm 1.3.4 Ứng suất biến dạng α= 𝑑𝑜 = 12 = 0,67 𝑑𝑐𝑝 18 k=[1.5+15(α − 0.4)3]=[1.5+15(0.67 − 0.4)3 = 1.78 Độ biến dạng tiết diện ngang ∆𝑑𝑚𝑎𝑥= 0,09.𝑃𝑧 𝐸.𝑙𝑐𝑝 (1+𝛼 1−𝛼)3 𝑘 = 2.105 0,09.0,03091 ∗61 (1+0,67 1−0,67)3 1,78 =1,91.10-8 (mm) Độ biến dạng tương đối δcp= ∆𝑑𝑚𝑎𝑥 = 1,91.10 = 1,0611 −8 ∗ 10−8 (𝑚𝑚) 𝑑𝑐𝑝 1.8 𝑐𝑚 *Ứng suất biến dạng điểm mặt (φ=0) ứng suất kéo: Ϭ1 = 𝑃𝑧 𝑙𝑐𝑝𝑑𝑐𝑝 [0,19 (1−𝛼)2 (2+𝛼)(1+𝛼) − 1−𝛼] 𝑘 = 0,03097 0,061.0,018 [0,19 (1−0,67)2 (2+0,67)(1+0,67) − 1−0,67] 1.78 = 331.908(MN/m2) *Ứng suất biến dạng điểm bề mặt (φ=90) ứng suất nén: Ϭ3= −𝑃𝑧 𝑙𝑐𝑝𝑑𝑐𝑝 [0,174 (1−𝛼)2 (2+𝛼)(1+𝛼) + 0,636 1−𝛼 ] 𝑘 = -632.59 MN/m2 *Ứng suất biến dạng điểm bên bề mặt (φ=0) ứng suất nén: