Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong

Đề bài: Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong 1. Các thông số cho trước. STT n (vgph) S (mm) = r l D (mm)  44 2800 175 1 4 152 185 Trong do n:vòng quay trục khuỷu D: đường kính xilanh. S: hành trình pittong. max: gia tốc lớn nhất của biên : hệ số không đề cho phép vận tốc khâu dẫn. R: bán kính tay quay. L: chiều dài tay quay. 2. Lược đồ chung của cơ cấu tay quay con trượt. 3. Các gia trị của khâu. Trọng lượng khâu 2: G2 = 90 (KGm) x l (m) Trọng lượng khâu 3: G3 = 0,35G2 Trọng tâm khâu 2 (S2): lAS = 0,35lAB Bán kính quán tính khâu 2: 22 = 0,17. lAB2 Áp suất lớn nhất: pmax = 50 KGcm2

Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong * Đề bài: Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong 1. Các thông số cho trước. STT n (vg/ph) S (mm) λ= r/ l D (mm) δ 44 2800 175 1/ 4 152 1/85 Trong do n:vòng quay trục khuỷu D: đường kính xilanh. S: hành trình pittong. θ max : gia tốc lớn nhất của biên δ: hệ số không đề cho phép vận tốc khâu dẫn. R: bán kính tay quay. L: chiều dài tay quay. 2. Lược đồ chung của cơ cấu tay quay con trượt. B A O 1 2 3 §CT §CD s p p max 3. Các gia trị của khâu. 2 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong - Trọng lượng khâu 2: G 2 = 90 (KG/m) x l (m) - Trọng lượng khâu 3: G 3 = 0,35G 2 - Trọng tâm khâu 2 (S 2 ): l AS = 0,35l AB - Bán kính quán tính khâu 2: ρ 2 2 = 0,17. l AB 2 - Áp suất lớn nhất: p max = 50 KG/cm 2 3 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong PHẦN I : PHÂN TÍCH CẤU TRÚC 1.Tính bậc tự do, xếp loại cơ cấu: Công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng W = 3n- 2p 5 - p 4 + r +r th - w th Trong đó: • n _ số khâu động. Trong động cơ đốt trong hai kì thì thực chất áp lực của khí đốt cháy sinh công đẩy pít tông (khâu 3) trượt thông qua tay biên (khâu 2). Khiến trục khuỷu (tay quay- khâu 1) quay, cơ cấu có ba khâu động nên n = 3. • P 5 _ Số khớp loại 5 Khâu 1 nối với giá bằmg khớp quay Khâu 2 nối với khâu 1 bằng khớp quay Khâu 2 nối với khâu 3 bằng khớp quay Khâu 3 nối với giá bằng khớp trượt ⇒ Cả bốn khớp đều là khớp thấp loại 5 nên có p 5 = 4. • p 4 _ Số khớp loại 4. Cơ cấu không có khớp loại 4 nên p 4 = 0. • r_ Số ràng buộc trùng, r = 0. • r th _ Số ràng buộc thừa, r th = 0. 4 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong • W th _ Số bậc tự do thừa, trong tất cả các khâu khi tham gia chuyển động đều làm thay đổi cấu hình của cơ cấu nên không có chuyển động thừa. ⇒ Vậy số bậc tự do: W = 3 3 - 2 4 - 0 + 0 + 0 - 0 = 1. * Tách nhóm : - Tách nhóm gồm khâu ( 2 và 3 ): nhóm tách ra có hai khớp chờ là A và khớp trượt ở B . Cả hai khớp A, B có vị trí xác định khi cơ cấu chuyển động. Khớp trong là khớp quay tại B, bậc tự do của nhóm tách là W = 3n -2p 5 = 3. 2- 2 .3 = 0 3 B 2 A ⇒ Nhóm tách ra là nhóm Axua loại 2 - Cơ cấu còn lại là khâu dẫn 1 nối với giá bằng khớp quay: 1 O KL: Cơ cấu động cơ đốt trong gồm một nhóm Axua loại 2 và một khâu dẫn hợp thành nên cơ cấu thuộc loại 2. 2. Tính kích thước thực của cơ cấu: Ta có OA = r 5 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong S: hành trình của pittông, do S = 2r nên )(5,87 2 175 2 mm S r === Có λ = r/l = 1/4 ⇒ l = 4r = 4.87,5 = 350 (mm) * Tính vận tốc góc khâu 1: Ta lại có: )(07,293 30 2800.14,3 30 . 1 1 − === s n π ω PHẦN II : PHÂN TÍCH ĐỘNG HỌC 1. Bài toán vị trí: * Trình tự giải: - Chọn tỉ lệ xích hoạ đồ vị trí 75,1 50 5,87 === OA r l µ (mm/mm). - Vẽ vòng tròn tâm O bán kính OA = 50 mm, chia vòng tròn thành tám phần bằng nhau, được xác định bởi mỗi điểm chia nên dược các điểm tương ứng la: A 0 , A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 , A 6 , A 7 . - Từ các điểm A i làm tâm quay các cung tròn có bán kính là AB )(200 75,1 350 mm l AB l AB === µ - Các cung này cắt theo phương trượt của piston yy tại các điểm tương ứng là B i . Tương ứng mỗi điểm A i ta xác định các điểm B i tương 6 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong ứng. Nối các điểm A i với B i ta được vị trí của cơ cấu tại các góc quay OA i B i . - Vị trí trọng tâm của khâu 2 là S 2 i được xác định: A i S 2 i = 0,35.AB = 0,35.200 = 70 (mm) - Nối các S 2 i bằng đường cong trơn ta được quỹ đạo của S 2 trong chu kì chuyển động của cơ cấu. Bài toán vị trí cơ cấu của động cơ hai kì được xác định bởi tám vị trí của khâu dẫn sau những khoảng góc quay /4 trong một chu kì chuyển vị (một vòng quay của khâu dẫn φ = 2π). Xác định quỹ đạo của các điểm S 2 trong chu kì chuyển động của cơ cấu. Ta được hoạ đồ vị trí cơ cấu của động cơ hai kì như hình vẽ. 2. Bài toán vận tốc. Ta giải bài toán vận tốc theo phương pháp vẽ hoạ đồ và vẽ tám hoạ đồ ứng tám vị trí của cơ cấu: Nhận xét: Cơ cấu có một bậc tự do loại 2 dạng 2. * Giải bài toán vận tốc : Tại các điểm A i trên chu kì chuyển động của khâu dẫn ta có vận tốc của chúng được xác định như nhau, nhưng khi vẽ trên hoạ đồ chúng được xác định bởi các điểm A i tương ứng. Giải phương trình véc tơ. 7 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong 1A V  có: - V A1 = ω 1 .l OA = 293,07.87,5= 25644(mm/s)=25,644(m/s) - Phương vuông góc với OA. - Chiều theo ω 1 , quay cùng chiều kim đồng hồ. Xét tại A: 12 AA VV  = . Xét khâu 2: ta có 2222 ABAB VVV  += (1) - = - 22 AB V  : Biết phương của nó vuông góc với AB Tại khâu 3: Do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên 32 BB VV  = Giải phương trình (1) bằng phương pháp vẽ hoạ đồ: - Chọn cực p i . - Chọn tỉ lệ xích )/(513,0 50 644,25 1 1 1 mmms pb V A v − === µ - Vẽ 1 pa biểu thị 1A V  . - Từ các điểm a 1i vẽ đường thẳng ∆ 1 ⊥ AB biểu diễn phương của 22 AB V  - Từ các điểm p i vẽ đường thẳng ∆ 2 // yy biểu diễn phương 3B V  ⇒ Giao điểm của ∆ 1 và ∆ 2 là b = b 2 = b 3 . 8 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong Kết quả là : V B3 = µ v . p i b V B2A2 = µ v . a i b ⇒ Vận tốc góc của khâu 2 là: AB BA l V 22 2 = ω (s -1 ) Như ở bài toán vị trí ta xác định S theo công thức A i S = 0,35.A i B i nhưng do kích thước thực và kích thước trên hoạ đồ vận tốc tỉ lệ với nhau (người ta đã chứng minh được kích thước thực và kích thước trên hoạ đồ đồng dạng với nhau). Nên ta cũng có: as = 0,35. ab (mm) Ta tìm được điểm s trên hoạ đồ vận tốc, nối p i với s ta có véc tơ p i s. Ta xác định v S theo công thức sau: V S = µ v . p i s. Dựa vào hoạ đồ vận tốc và các công thức tính ở trên ta tìm được các đại lượng, tổng hợp thành bảng kết quả như sau: 8 = 0 Vị trí Các đại lượng 0 1 2 3 4 5 6 7 8 50 V A pa(mm) 50 50 50 50 50 50 50 50 25,644 V A (m/s) 25,644 25,644 25,644 25,644 25,644 25,644 25,644 25,644 0 V B pb(mm) 0 28,39 50 41,12 0 41,12 50 28,39 0 V B (m/s) 0 14,564 25,644 21,094 0 21,094 25,644 14,564 32,5 V S ps(mm) 32,5 40,29 50 44,12 32,5 44,12 50 40,29 9 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong 16,673 V S (m/s) 16,673 20,669 25,644 22,634 16,673 22,634 25,644 20,669 50 V BA ab(mm) 50 35,98 0 36 50 36 0 35,98 25,644 V AB (m/s) 25,644 18,458 0 18,468 25,644 18,468 0 18,458 73,268 ω 2 (s - 1 ) 73,268 73,268 52,737 0 52,765 73,268 52,737 0 52,737 3. Bài toán gia tốc Lập phương trình gia tốc: Ta có: n AA aa 11  = . Có độ lớn ω 1 2 . l OA = 293,07 2 . 0,0875 = 7515,38 (m/s 2 ) Phương song song với OA. Chiều hướng từ A về O Tại A: A12 aa A  = Xét khâu 2: 2222 A22 AB t AB n B aaaa  ++= . 22 AB n a  có độ lớn: ω 2 2 . l AB , phương song song với AB. Chiều hướng từ B về A 22 AB t a  biết phương vuông góc với AB. Tại B: 32 BB aa  = . Do khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên gia tốc mọi điểm bằng nhau và có phương song song yy. Vậy phương trình trên giải được bằng phương pháp hoạ đồ: - Chọn cực p ' . - Chọn tỉ xích 308,150 50 38,7515 50 A2 === a a µ (m/s 2 /mm) 10 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong - Ta vẽ p ' a i biểu diễn 2A a  có p ' a i = 50 (mm), - Từ a i vẽ a i n biểu diễn 22 AB n a  ; a AB n i a na µ 22 = , có phương song song AB, có chiều hướng từ B về A. - Từ n vẽ ∆ 1 ⊥ AB biểu diễn phương của 22 AB t a  - Từ p ' vẽ ∆ 2 // yy biểu diễn phương của 3B a  ⇒ ∆ 1 ×∆2 = b = b 2 = b 3 ⇒ 22 AB t a  =ε 2 .l AB → AB AB t l a 22 2 = ε - Khâu 3 chuyển động tịnh tiến nên ε 3 = 0. Như bài toán vận tốc ta cũng có : as = 0,35.ab, dựa vào hoạ đồ ta có : Vị trí Các đai lượng 0 1 2 3 4 5 6 7 8=0 a A p ' a (mm) 50 50 50 50 50 50 50 50 50 a A1 (m/s 2 ) 7515, 38 7515,3 8 7515,3 8 7515,3 8 7515,3 8 7515, 38 7515,3 8 7515, 38 7515,3 8 a n BA an (mm) 12,5 6,24 0 6,24 12,5 6,24 0 6,24 12,5 11 Nguyễn Thi Nhung [...]... '' qt 2 : lực quán tính trong chuyển động quay của khâu quanh điểm cực Tóm lại : Hợp lực quán tính sẽ là tổng của hai lực quán tính thành phần này nên quy tắc xác định hợp lực quán tính như sau : 16 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong - Vẽ vị trí khâu 2 - Chọn B làm điểm cực và xác định vị trí tâm va đập K theo cực bằng khoảng cách lBK - Qua S2 vẽ phương của F’qt2 : ∆1 // p’b2... 2.55,838 [ψKmax] tính theo µJ 1,2333.10 −4 2 tg [ψ K max ] = ω tb (1 + [δ )]) = 157 2 (1 + 0,01111) = 0,0275 2µ E 2.55,838 • Các bước vẽ : - Vẽ tiếp tuýên dưới của đường cong , của ∆E (J) tạo với trục hoành [ψmin] - Vẽ tiếp tuýên dưới của đường cong , của ∆E (J) tạo với trục hoành [ψmax] 26 Giao của hai tiếp tuyến này chính là O’ Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong Jđ = O’H... 0,008 0,008 3 5 4 0,013 0,0144 0,008 5 3 2 Xây dựng đường cong Mđ(ϕ) Cơ cấu ta xét là một động cơ có một mômen cản đặt tại khâu dẫn coi như không đổi, tất cả các lực khác gọi là lực động bao gồm áp lực khí cháy , trọng lượng các khâu được thay thế bằng một mômen động đặt tại 22 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong khâu dẫn có trị số xác định theo góc quay theo cách xác định mômen... mômen ngoại lực đặt lên khâu dẫn để cân bằng với các ngoại lực khác tác dụng vào cơ cấu để động cơ làm việc ở chế độ cân bằng Ta phải tìm tám vị trí ứng với tám vị trí khác nhau của khâu dẫn Xác định mômen cân bằng bằng phương pháp phân tích áp lực khớp động: 20 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong - Vẽ vị trí khâu dẫn (có tám vị trí) chung một gốc O, có tỉ lệ xích µl = 1,5... bài toán được chọn giải theo hướng tìm vị trí đặt lực quán tính gọi là tâm quán tính T để lực quán tính đặt tại đó tương đương   với hệ lực Fqt 2 đặt tại S2 và M qt 2 15 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong * Tìm tâm quán tính khâu 2 : O a Tâm quán tính của một khâu chuyển động quay l AKi = l ASi + Mqt Fqt quanh một điểm không qua trọng tâm J Si mi l ASi  h F'qt aS2 h... thoả mãn điều kiện làm đều 25 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong δ= ω max − ω min > [δ ] ω tb Để máy chuyển động đều theo yêu cầu người ta phải lắp bánh đà để : ωmin = [ωmin ], ωmax = [ ωmax ] Khi đó gốc toạ độ của hệ trục E’(J’) là O’ là hệ trục E-J sau khi đã lắp bánh đà Jđ có thể tính được khi ta biết [ ψKmin ], [ ψKmax ] [ψKmin] tính theo µJ 1,2333.10 −4 2 tg [ψ K min ] =... -228,2 -807,2 -1215,3 0 2215,8 4 23 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong 3 Vẽ đồ thị Mđ(ϕ) theo số liệu trong bảng tính Ta lập hệ trục: Mđ thẳng đứng, ϕ nằm ngang Chọn tỉ xích µ M = M max 2215,8 = = 44,316 (Nm/mm) 150 150 µϕ = 2π/150 = 0,042 (rad/mm) 4 Tích phân đường cong Mđ(ϕ)để được Ađ(ϕ) bằng phương pháp đồ thị Cơ sở của tích phân đồ thị là đơn giản hoá đường cong M ,nếu... quán tính của khâu chuyển động song phẳng Chuyển động song phẳng được coi như là chuyển động tịnh tiến theo cực và chuyển động quay quanh trục đi qua điểm cực Hợp lực quán tính là hợp của lực quán tính và mômen quán tính    Ta có quan hệ gia tốc sau: aS 2 = a A2 + aS 2 A2       ' '' → − m2 aS 2 = −m2 aB 2 + (−m2 ).aS 2 B 2 Vậy Fqt 2 = F qt 2 + F qt 2  F ' qt 2 : lực quán tính trong chuyển động. .. thị π D 2 Công thức tính áp lực: Pi = pi với D = 152 (mm) , Pi (N) 4 Ta có bảng kết quả sau : 14 Nguyễn Thi Nhung s Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong 0 1 2 3 4 5 6 7 8 ii’ (mm) 7 15,6 19,27 38,19 125 81,03 30,89 18,52 7 pi (N/cm2) 28 62,4 77,08 152,76 500 324,12 155,56 74 28 π D 2 4 181,366 (cm2) 1342 Pi (N) 5081 11323 13987 27720 90730 58815 28228 5081 8 3 Lực quán tính của các khâu: - Khâu... 19975,7 2 (m/s ) Fqt3(N) 6209,28 5866,4 2099,47 5866,4 6209,28 6863,0 aS2 2 (m/s ) 6 Fqt2(N) 21618 17 Nguyễn Thi Nhung 21618 Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong II Xác định áp lực khớp động 1 Lập phương trình xác định các áp lực khớp động + Tách nhóm gồm khâu (2,3), áp lực khớp động tại các khớp chờ trở thành ngoại lực tác dụng vào nhóm P 3 B G3 2 Fqt3 Fqt2 S T G2 N12t A N12 N12n Ứng với mỗi vị . Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong * Đề bài: Tính toán cơ cấu chính của động cơ đốt trong 1. Các thông số cho trước. STT n (vg/ph) S (mm) λ=. quay: 1 O KL: Cơ cấu động cơ đốt trong gồm một nhóm Axua loại 2 và một khâu dẫn hợp thành nên cơ cấu thuộc loại 2. 2. Tính kích thước thực của cơ cấu: Ta có OA = r 5 Nguyễn Thi Nhung Tính toán cơ cấu chính. xếp loại cơ cấu: Công thức tính bậc tự do của cơ cấu phẳng W = 3n- 2p 5 - p 4 + r +r th - w th Trong đó: • n _ số khâu động. Trong động cơ đốt trong hai kì thì thực chất áp lực của khí đốt cháy