Thuyết minh đồ án 2 Thiết kế các cơ cấu trong động cơ đốt trong

Thuyết minh đồ án 2 Thiết kế các cơ cấu trong động cơ đốt trong Báo cáo đồ án thiết kế kết cấu động cơ đốt trong kĩ thuật ô tô , kĩ thuật cơ khí động lực Thuyết minh kèm bản vẽ bên trong để sinh viên tham khảo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA-ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG BÁO CÁO HỌC PHẦN PBL2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ CÁC CƠ CẤU TRONG ĐỘNG CƠ Giáo viên hướng dẫn GS.TS TRẦN VĂN NAM 103210100 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN QUỐC HUY 103210024 Ngày hoàn thành: NGUYỄN VĂN VŨ 103210121 HOÀNG HỮU LỢI 103210014 BÙI VIỆT HUY Ngày bào vệ: ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM Đà Nẵng, Ngày 2 tháng 12 năm 2023 2 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM 3 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM LỜI NÓI ĐẦU Trong quá trình thiết kế ô tô, việc thiết kế các chi tiết động cơ đóng vai trò không thể phủ nhận trong việc định hình và nâng cao chất lượng của phương tiện Động cơ, như trái tim của chiếc ô tô, đóng góp quyết định đến hiệu suất, hiệu quả năng lượng và khả năng vận hành của xe Việc chọn lựa và tối ưu hóa các chi tiết động cơ không chỉ ảnh hưởng đến khả năng tăng tốc và tốc độ tối đa mà còn đảm bảo sự tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải độc hại Thiết kế chi tiết động cơ cũng đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo độ an toàn và độ bền của ô tô Các chi tiết phải được thiết kế sao cho có khả năng chịu tải, chống mài mòn, và duy trì hiệu suất ổn định trong thời gian dài sử dụng Đồng thời, quá trình thiết kế còn phải đáp ứng các tiêu chuẩn khắt khe về tiêu thụ nhiên liệu, tiếng ồn, và khí thải để đồng bộ với các quy định và yêu cầu về bảo vệ môi trường Trong học phần này “ Thiết kế các cơ cấu trong động cơ ”chúng em được tổ bộ môn giao nhiệm vụ làm đồ án môn học Vì bước đầu làm quen với công việc tính toán , thiết kế ôtô nên không tránh khỏi những bỡ ngỡ và vướng mắc Nhưng với sự quan tâm , động viên , giúp đỡ, hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn , cùng giáo viên giảng dạy và các thầy giáo trong khoa nên chúng em đã cố gắng hết sức để hoàn thành đồ án trong thời gian được giao Qua đồ án này giúp sinh viên chúng em nắm được các nguyên lý, kết cấu cơ bản của động cơ đốt trong Vì thế nó rất thiết thực với sinh viên ngành Cơ khí – chuyên ngành cơ khí Động lực Tuy nhiên trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng rất nhiều không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy chúng em rất mong nhận được sự quan tâm đóng góp ý kiến của các thầy để chúng em có thể hoàn thiện đồ án của mình tốt hơn và cũng qua đó rút ra được những kinh nghiệm quý giá cho bản thân nhằm phục vụ tốt cho quá trình học tập và công tác sau này Chúng em xin chân thành cảm ơn Đà Nẵng, Ngày 02 tháng 12 năm 2023 Người thực hiện: Nhóm sinh viên 19 4 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM 5 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM MỤC LỤC PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ GG6-023 .6 1.1 TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ: 6 1.2 ĐỒ THỊ CÔNG .7 1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị 7 1.2.2 Cách vẽ đồ thị: .9 1.3 ĐỒ THỊ BRICK: 10 1.3.1 Đồ thị chuyển vị 10 1.4 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN TỐC V() VÀ GIA TỐC J = F(X) .12 1.4.1 Phương pháp 12 1.4.2 Đồ thị vận tốc V() .13 1.4.3 Đồ thị gia tốc J = F(x) 13 1.5 VẼ ĐỒ THỊ LỰC QUÁN TÍNH 14 1.5.1 Phương pháp 14 1.5.2 Đồ thị lực quán tính .15 1.6 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN: PKT, PJ , PL-Α 16 1.6.1 Vẽ PKT-α 16 1.6.2 Vẽ PJ-α 16 1.6.3 Vẽ Pl-α 16 1.6.4 Đồ thị khai triển PKT, PJ, Pl-α 17 1.7 XÂY DỰNG ĐỒ THỊ T, Z, N -  .17 1.7.1 Sơ đồ lực tác dụng lên cơ cấu trục khuỷu thanh truyền 17 1.7.2 Xây dựng đồ thị T, Z, N - 19 1.8 ĐỒ THỊ T -  23 1.9 ĐỒ THỊ PHỤ TẢI TÁC DỤNG TRÊN CHỐT KHUỶU 26 1.10 ĐỒ THI PHỤ TẢI TÁC DỤNG LÊN ĐẦU TO THANH TRUYỀN 27 1.11 ĐỒ THỊ MÀI MÒN CHỐT KHUỶU 29 1.12 ĐỒ THỊ KHAI TRIỂN Q() 30 6 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM PHẦN 2: TÌM HIỂU KẾT CẤU VÀ HỆ THỐNG ĐỘNG CƠ THAM KHẢO 2GR-FE 31 2.1.ĐẶC ĐIỂM ĐỘNG CƠ .31 2.2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ 32 2.2.1.Cơ cấu piston – thanh truyền – trục khuỷu 32 2.2.2 Phân phối khí 34 2.2.3 Bôi trơn, làm mát: 35 2.2.4 Nhiên liệu: .36 PHẦN 3 THIẾT KẾ CƠ CẤU PISTON- THANH TRUYỀN- TRỤC KHUỶU 36 I PISTON 36 1.1.Giới thiệu: 36 1.2.Kết cấu và nhiệm vụ 37 1.3 Xác định các kích thước cơ bản .39 II.THANH TRUYỀN 40 2.1.Nhiệm vụ 40 2.2 Cấu tạo 41 III) TRỤC KHUỶU 47 3.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc và yêu cầu đối với trục khuỷu .47 3.2 Vật liệu chế tạo 47 3.3 Cấu tạo .48 3.4 Tính toán thông số cơ bản thiết kế trục khuỷu .51 IV BÁNH ĐÀ 53 4.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc: 53 4.2 Tính toán thiết kế bánh đà .54 PHẦN 4: THIẾT KẾ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 60 I.NHÓM XUPAP .60 1.1 Phương án bố trí , dẫn động và kết cấu xupap .60 1.2 Kết cấu xupap và xác định kích thước xupap .62 1.3 Tính toán thiết kế xupap 67 II TRỤC CAM 71 2.1 Phương án dẫn động trục cam và kết cấu trục cam .71 7 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM 2.2 Tính toán thiết kế trục cam 73 PHẦN 5: THIẾT KẾ NẮP MÁY VÀ THÂN MÁY 76 I NẮP MÁY 76 1.1 Kết cấu nắp máy: 76 1.2 Thông số cơ bản để thiết kế nắp máy: 77 II THÂN MÁY 78 2.1 Yêu cầu và điều kiện làm việc: .78 2.2 Kết cấu thân máy: 79 2.3 Thông số cơ bản để thiết kế thân máy: 80 2.4 Thiết kế kĩ thuật .82 PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC ĐỘNG CƠ GG6-023 1.1 TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ: Xác định tốc độ trung bình của động cơ :Cm= S n 30 = 0.08 6200 30 = 16,5333 (m/s) S (m) là hành trình dịch chuyển của piston trong xilanh, n (vòng/phút) là tốc độ quay của động cơ Khi đó:  3,5 m/s  Cm < 6,5 m/s: động cơ tốc độ thấp  6,5 m/s  Cm < 9 m/s: động cơ tốc độ trung bình  Cm ≥ 9 m/s: động cơ tốc độ cao hay còn gọi là động cơ cao tốc Chọn trước: n1=1,32 ÷ 1,39; n2 = 1,25 ÷ 1,29  Chọn: n1 = 1.36 ; n2 = 1.28 + Áp suất khí cuối kỳ nạp: * Động cơ không tăng áp, có thể coi gần đúng pk ≈ p0 và Tk ≈ T0 Với p0 = 0.1 (MN/m2) Nên pk = p0 = 0.1 (MN/m2) Áp suất cuối kì nén: pc = pa.εn1 = 0,1×10,81,36 = 2,544 [MN/m2] Vì là động cơ xăng nên chọn ρ = 1 ( ) Áp suất cuối quá trình giản nở: Pb = Pz = 5,3 10 1,28 4.7 =¿ = 0,252 [MN/m2] ¿¿ ¿¿ 1 8 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM Thể tích công tác: V h=s × π × D2 =0,8 × π × 0.962 =0,579[dm3]44 Thể tích buồng cháy: V c= V h ε −1 = 0,579 10,8−1 =0,0591[dm3] Thể tích làm việc: V a=V c+V h=0,579+0.0591=0.638[dm3] Vận tốc góc của trục khuỷu ω= π ×n 30 = π ×6200 30 =649,26 [rad /s ] Áp suất khí thải thải có bình tiêu âm pth=1.04×p0=1,04×0.1= 0,104 [MN/m2] Động cơ cao tốc nên có: pr = 1,1×pth = 1,1×0,104= 0,1144 [MN/m2] Hình 1.1 Các thông số cơ bản của đồ thị công 1.2 ĐỒ THỊ CÔNG 1.2.1 Các thông số xây dựng đồ thị  Các thông số cho trước  Áp suất cực đại PZ =5,3 [Mn/m2];  Đánh lửa sớm S =150 ;  Góc phân phối khí : 1=160, 2 =510, 3 =300, 4=100  Các thông số chọn: + Áp suất khí nạp: pk = 0,1 [MN/m2]  Xây dựng đường nén: Gọi Pnx , Vnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình nén của động cơ.Vì quá trình nén là quá trình đa biến nên: Pnx V nxn1 =const (1.1) 9 ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GG6-023 GVHD: TRẦN VĂN NAM  Pnx V nxn1 = PC V Cn1 ( )V C n1  Pnx=PC V nx Đặt i= V nx V , ta có : P C nx= in1 PC (1.2) Để dễ vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , khi đó i = 1, 2 , 3,   Xây dựng đường giãn nở: Gọi Pgnx, Vgnx là áp suất và thể tích biến thiên theo quá trình giãn nở của động cơ.Vì quá trình giãn nở là quá trình đa biến nên ta có: Pnx V nxn2=const (1.3)  Pgnx V gnx n2 = P Z V Zn2 ( )V Z n2  Pgnx=PZ V gnx n2 P Z = PZ V gnx n2 Có: VZ = .VC V gnx ( ) ( )  Pgnx = VZ ρ.VC Đặt i= V gnx , ta có : PZ ρn2 VC Pgnx= n2 i (1.4) Để dể vẽ ta tiến hành chia Vh thành  khoảng , khi đó i = 1, 2 , 3,   Biểu diễn các thông số: Tỉ lệ xích biểu diễn thể tích: Vcbd = 10, 15, 20 mm => chọn Vcbd =15  µVc = V c V = 0,0591 =¿0.00394 [ dm3 ] cbd 15 mm Giá trị biểu diễn: V hbd= V h = 0,579 =147 [mm ] µVc 0.00394 Tỉ lệ xích biểu diễn áp suất cực đại: pzbd = 160-220mm Chọn pzbd = 160 [mm] [ ]  µp = Pz P = 5,3 =0,0331 zbd 160 m2 MN.mm 10