bao gồm đồ thị công, đồ thị vận tốc, đồ thị gia tốc, lực khí thể, lực quán tính, lực tiếp tuyến, lực pháp tuyến, đồ thị mài mòn chốt khuỷu, đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu, đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền, động cơ xăng 4xilanh hệ thống bôi trơn
Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ. Trong đó phải nói đến ngành động lực và sản xuất ôtô, chúng ta đã liên doanh với khá nhiều hãng ôtô nổi tiếng trên thế giới như Nissan, Honda, Toyota, cùng sản xuất và lắp ráp ôtô. Để góp phần nâng cao trình độ và kỹ thuật, đội ngũ kỹ thuật của ta phải tự nghiên cứu và chế tạo đó là một yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành sản xuất ôtô của ta mới có thể phát triển được. Đây là lần đầu tiên em vận dụng lý thuyết đã học, tính toán thiết kế hệ động cơ theo số liệu kỹ thuật (XM-0614). Trong quá trình tính toán mặc dù em đã được sự giúp đỡ và hướng dẫn rất tận tình của thầy Trần Thanh Hải Tùng và các thầy trong bộ môn động lực, nhưng vì mới lần đầu làm đồ án về môn học này nên gặp rất nhiều khó khăn và không tránh khỏi sự sai sót, vì vậy em rất mong được sự xem xét và giúp đỡ chỉ bảo của các thầy để bản thân ngày càng được hoàn thiện hơn về kiến thức kỹ thuật. Qua lần này em đã tự xây dựng cho mình phương pháp nghiên cứu. Rất mong được sự giúp đỡ hơn nữa của các thầy. Sinh viên Trần Ngọc Sơn 1 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 PHẦN I : TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ Các thông số tính: Xác định tốc độ trung bình của động cơ : = = = 15,11[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: 9 [m/s] : động cơ tốc cao hay còn gọi là động cơ cao tốc. Chọn trước : =1,34 1,38 lấy =1,35. =1,23 1,34 lấy =1,23. Áp suất khí cuối kỳ nạp của động cơ bốn kỳ không tăng áp : p a = (0,8 0,9).p k Đối với động cơ không tăng áp : p k ≈ p 0 ≈ 0,1 MN/m 2 vậy p a = (0,8 0,9).0,1=0,08 [MN/]. Áp suất cuối kỳ nén : P c = P a .ε n1 = 0,08.10,5 1,35 = 1,91 [MN/]. Chọn tỷ số giản nở sớm () : Động cơ xăng : = 1. Áp suất cuối quá trình giản nở : = = 1,23 5,1 0,28 10,5 1 = ÷ [MN/]. Thể tích công tác : = S. = 2 3,14.0,76 0,88. 0,399 4 = []. Thể tích buồng cháy := = = 0,042 []. Vận tốc góc của trục khuỷu : = = = 539.3 [rad/s]. Áp suất khí sót := (1,05 1,1).=1,05.0,103=0,1082[MN/]. Do p th =(1,02 ÷ 1,04)p 0 = 1,03.0,1= 0,103[MN/m 2 ]. Đồ thị công: Các thông số cho trước. • Áp suất cực đại =5,1 [MN/]. • Góc đánh lửa sớm θ S = 16 (độ). • Góc phân phối khí: = 33 ; = 51; = 51; = 14 [độ]. Thông số chọn : Áp suất khí nạp : = 0,1 [MN/]. 2 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 Xây dựng đường nén: Gọi , 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 : .= const (1.1) .= . = . Đặt i= , ta có : 1 c nx n P P i = (1.2) Để dễ vẽ ta chia thành khoảng , khi đó i= 1, 2, 3, 4…… . Xây dựng đường giãn nỡ: Gọi , 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 : . = const (1.3) = . = . Ta có : V z = P gnx = = Đặt = , ta có = (1.4) Để dễ vẽ ta chia thành khoảng , khi đó i = 1, 2, 3, 4…… . Biểu diễn các thông số : Biểu diễn thể tích buồng cháy : = 15 mm Vậy = = = 0,0028 Giá trị biểu diễn của = = = 142,5 [mm] Biểu diễn áp suất cực đại : = 160 mm. Khoảng chọn ( 160-220) mm = = = 0,0319. Về giá trị biểu diễn ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá trị biểu diễn của V h , nghĩa là giá trị biểu diễn của AB = V hbd =142,5[mm] hbd S V S = µ = = 617,5.= 0,6175. Giá trị biểu diễn của oo’: S bd oo oo µ , , = [mm] OO’= = = 5.72 [mm] 3 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 ⇒ = ' S OO µ = = 9,26[mm]. Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động cơ xăng Cách vẽ đồ thị : Vẽ đồ thị công của động cơ xăng 4 kỳ không tăng áp: 4 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 Hình 1- 1: Đồ thị công động cơ xăng 4 kỳ không tăng áp + Từ bảng giá trị ta tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở. + Vẽ vòng tròn của độ thị Brick để xác định các điểm đặc biệt: • Điểm đánh lửa sớm : c’ xác định từ Brick ứng với θ s c’(0,053;1.499). • Điểm c(V c ;P c ) = (0,042;1,913). • Điểm r(V c ;P r ) = (0,042;0,108). • Điểm mở sớm của xu páp nạp : r’ xác định từ Brick ứng với α 1 : r’ = (0,081;0,112). • Điểm đóng muộn của xupáp thải : r’’ xác định từ Brick ứng với α 4 :r’’ = (0,054;0,064). • Điểm đóng muộn của xupáp nạp : a’ xác định từ Brick ứng với α 2 : a’ = ( 0,38;0,087). • Điểm mở sớm của xupáp thải : b’ xác định từ Brick ứng với α 3 : b’(0,38;0,335). • Điểm y (V c , 0.85P z ) : y = (0,042;4,34). • Điểm áp suất cực đại lý thuyết: z (V c, P z ) : z = (0,042;5,1). • Điểm áp suất cực đại thực tế: z’’=1/2yz’ : z’’ = (0,046;4,34). • Điểm c’’ : cc”=1/3cy : c’’ = (0,042;2,71). • Điểm b’’ : bb’’=1/2ba : b’’ =(0,44;0,175). 5 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 + Sau khi có các điểm đặc biệt tiến hành vẽ đường thải và đường nạp , tiến hành hiệu chỉnh bo tròn ở hai điểm z’’ và b’’. Có đồ thị như hình 1.1: Đồ thị chuyển vị Phương pháp đồ thị Brick : + Vẽ vòng tròn tâm O , bán kính R .Do đó AD=2R . Điểm A ứng với góc quay α=0 0 (vị trí điểm chết trên) và điểm D ứng với khi α=180 0 (vị trí điểm chết dưới). + Từ O lấy đoạn OO’ dịch về phía ĐCD như hình 1-3 với : OO’ = 44.0,26 5,72 2 2 R λ = = + Từ O’ kẻ đoạn O’M song song với đường tâm má khuỷu OB , hạ M’C thẳng góc với AD . Theo Brich đoạn AC = x . Điều đó được chứng minh như sau: + Ta có : AC = AO – OC = AO - (CO’ - OO’) = R- MO’.cos α + 2 λ R + Coi : MO’ ≈ R + 2 λ R cosα ⇒ AC = ( ) ( ) ( ) ( ) xRR = −+−= −+− α λ αα λ α 2cos1 4 cos1cos1 2 cos1 2 o o' α A D α o S x R λ/2 x=f( α ) S=2R C B M α Hình 1-2: Phương pháp vẽ đồ thị Brick 6 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 Đồ thị chuyển vị: -Theo phương pháp giải tích chuyển dịch x của piston được tính theo công thức : ( ) ( ) −+−≈ α λ α 2cos1 4 cos1.Rs . -Các bước tiến hành vẽ như sau: + chọn tỷ lệ xích ( ) 88 0,0.6175 / 142,5 s hbd S mm mm v µ = = = , 1= α µ (mm/độ) + Đồ thị Brick có nửa đường tròn tâm O bán kính R = S/2=88/2=44(mm). Lấy bán kính R bằng ½ khoảng cách từ V a đến V c . + Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng OO’ ( ) . . 0,26.88 9,26 2. 4. 4.0,6175 s s R S mm λ λ µ µ = = = = . + Từ tâm O’ của đồ thị brick kẻ các tia ứng với 10 0 ; 20 0 …180 0 . Đồng thời đánh số thứ tự từ trái qua phải 0,1,2…18. + Chọn hệ trục tọa độ với trục tung biểu diễn góc quay trục khuỷu, trục hoành biểu diễn khoảng dịch chuyển của piston. + Gióng các điểm ứng với 10 0 ; 20 0 …180 0 đã chia trên cung tròn đồ thị brick xuống cắt các đường kẻ từ điểm 10 0 ; 20 0 …180 0 tương ứng ở trục tung của đồ thị x=f(α) để xác định chuyển vị tương ứng. + Nối các giao điểm ta có đồ thị biểu diễn hành trình của piston x = f(α). 7 Tớnh toỏn thit k ng c XM4-0614 V à = 2[õọỹ/mm] à v = 0,0028[m/s.mm] éễ ệTHậ CHUYỉN Vậ VN TC S( ) V( S ) Vmax 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1314 16 17 15 S 180 160 140 60 40 20 0 120 100 80 Hỡnh 1-3 : th chuyn v vn tc Xõy dng th vn tc V() Phng phỏp + Chn t l xớch à V = à S . mms m . = 0,6175.539,3 = 333,05 mms m . + V vũng trũn tõm O bỏn kớnh ][ 2 2 mm R R V à = = = 9,26 [mm]. ng tõm vi na vũng trũn cú bỏn kớnh ][ 1 mmR + ng phõn nh hng chia na vũng trũn R 1 v vũng trũn R 2 thnh n phn ỏnh s 1, 2 , 3, , n v 1 , 2 , 3 ,, n theo chiu nh trờn hỡnh 1.4 . + T cỏc im 0 , 1 , 2 , 3 , k cỏc ng thng gúc vi AB ct cỏc ng song song vi AB k t 0 , 1 , 2, 3, ti cỏc im o , a , b , c Ni cỏc im o , a, b , c bng cỏc ng cong ta dc ng biu din tr s tc . 8 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 + Các đoạn thẳng ứng với a1 , b2 , c3 ,… nằm giữa đường cong o, a ,b , c…với nữa đường tròn R 1 biểu diễn trị số tốc độ ở các góc α tương ứng; Được chứng minh như sau: Đồ thị vận tốc V() Hình 1-4: Đồ thị vận tốc V=f() Từ hình 1-5 , ở một góc α bất kỳ ta có : bb’ = R 2 sin2α và b’2 = R 1 sinα Do đó : v a = bb’ + b’2 = R 2 sin2α + R 1 sinα = + α λ α 2sin 2 sinR + Vẽ tọa độ vuông góc V-S. Trục Ov trùng với trục Oα. Từ các điểm chia trên đồ thị Brich ta kẻ các đường song song với trục OV và cắt trục OS tại các điểm 0,1,2,3, Từ các điểm này ta đặt các đoạn thẳng trên đồ thị giới hạn vận tốc như a1, b2, c3, Nối các điểm mút lại ta có đường cong biều diễn vận tốc pittông V = f(S). 1.5. Đồ thị gia tốc 1.5.1. Phương pháp + Giải gia tốc của Piston bằng phương pháp đồ thị thường dùng phương pháp TôLê Cách tiến hành cụ thể như sau: Lấy đoạn thẳng AB = S = 2R . Từ A dựng đoạn thẳng AC = J max = Rω 2 (1+λ) . Từ B dựng đoạn thẳng BD = J min = -Rω 2 (1-λ) , nối CD cắt AB tại E. 9 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 Lấy EF = -3λRω 2 . Nối CF và DF . Phân đoạn CF và DF thành những đoạn nhỏ bằng nhau ghi các số 1 , 2 , 3 , 4 , … và 1’ , 2’ , 3’ , 4’ , … như trên hình 1.6. Nối 11’ , 22’ , 33’ , 44’ , … Đường bao của các đoạn thẳng này biểu thị quan hệ của hàm số : j = f(x). 1.5.2. Đồ thị gia tốc j = f(x) + Ta có : J max = Rω 2 (1+λ) =0,044.539.3 2 (1+0,26)=16124 2 s m J min = -Rω 2 (1-λ) = -0,044.539.3 2 (1-0,26)= -9470 2 s m EF = -3λRω 2 = -3.0,26.0,044.539.3 2 = -9982 2 s m + Chọn giá trị biểu diễn của J max [mm] ⇒ max 2 max 16124 161,24 100 . j bd J m J s mm µ = = = + Do đó : Giá trị biểu diễn [ ] min min 9470 58,73 161,24 bd j J J mm µ − = = = − Giá trị biểu diễn EF = [ ] 9982 61,9 161,24 j EF mm µ − = = − + Dùng phương pháp TôLê ta có đồ thị như hình 1.5 : 10 [...]... ng c XM4-0614 2.2 Gii thiu v ng c 1NZ-FE Hỡnh 2.1 : ng c 1NZ-FE ng c 1NZ-FE: l ng c xng cú 4 xylanh thng hng, dung tớch xylanh 1.5 liter, trc cam kộp DOHC 16 xupỏp dn ng bng xớch, h thng van np thụng minh VVT-i, h thng ỏnh la trc tip DIS c s dng trong ng c ny t c hiu sut cao, ờm, tit kim nhiờn liu v thi sch hn 34 Tớnh toỏn thit k ng c XM4-0614 2.3 c im kt cu cỏc cm chi tit chớnh ng c 1NZ-FE 2.3.1 . toán thiết kế động cơ XM4-0614 ⇒ = ' S OO µ = = 9,26[mm]. Bảng 1-1: Bảng giá trị đồ thị công động cơ xăng Cách vẽ đồ thị : Vẽ đồ thị công của động cơ xăng 4 kỳ không tăng áp: 4 Tính toán. thị T , Z , N - α như sau: Bảng 1-3: Bảng giá trị T, N, Z 18 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 19 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 Bảng 1-3: Bảng giá trị T, N, Z 2 0,0319[ ] . T Z N P MN m. Sinh viên Trần Ngọc Sơn 1 Tính toán thiết kế động cơ XM4-0614 PHẦN I : TÍNH TOÁN XÂY DỰNG BẢN VẼ ĐỒ THỊ Các thông số tính: Xác định tốc độ trung bình của động cơ : = = = 15,11[m/s]. S(m) là hành