Luận văn thạc sĩ thiết kế và mô phỏng cơ cấu phân phối khí của động cơ duratec bằng phần mềm solidworks

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ CỦA ĐỘNG CƠ DURATEC BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: PGS.TS TRẦN THANH HẢI TÙNG PHAN QUANG HÙNG Đà Nẵng, 2020 Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks TÓM TẮT Tên đề tài: “Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks” Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Số thẻ SV: 103150043 Lớp: 15C4A Trong đề tài em sâu tìm hiểu tính thiết kế chi tết, lắp ráp cấu, mô động học với Solidworks thiết kế cấu phân khí động Duratec Ở chương đồ án em trình bày tổng quan cấu phối khí động đốt đồng thời giới thiệu cấu phân phối khí thay đổi góc phân phối khí Ở chương 2, mục trọng tâm đồ án em sâu phân tích kết cấu tính tốn chi tiết, phương án bố trí dẫn động xupáp, phương án bố trí trục cam dẫn động trục cam Đồng thời mục em sâu nghiên cứu kết cấu nguyên lý làm việc hệ thống thay đổi góc phân phối khí cấu phân phối khí động Duratec Chương mục thiết kế 3D mô chi tiết hệ thống phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Chương đồ án em nêu số hư hỏng phương pháp sửa chữa chi tiết cấu phân phối khí Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng i Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks LỜI NÓI ĐẦU Đối với sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng vai trị quan trọng Đề tài tốt nghiệp em Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Đây đề tài sinh viên mục đích đề tài thiết thực, khơng giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại kiến thức học trường mà cịn hiểu biết thêm nhiều kiến thức đặc biệt phần mềm Solidworks phần mềm ứng dụng rộng rãi lĩnh vực thiết kế mô chi tiết máy cấu máy Bên cạnh q trình tìm hiểu động Duratec thật đem đến cho em nhiều điều hay bổ ích Được giúp đỡ hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Trần Thanh Hải Tùng, thầy cô khoa với việc tìm hiểu, tham khảo tài liệu liên quan vận dụng kiến thức học, em cố gắng hoàn thành đề tài Mặc dù vậy, kiến thức em có hạn lại thiếu kinh nghiệm thực tế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo thêm để kiến thức em ngày hoàn thiện Cuối em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn PGS TS Trần Thanh Hải Tùng thầy cô khoa bạn nhiệt tình giúp đỡ để em hồn thành đồ án Sinh viên thực Phan Quang Hùng Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng i Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài tốt nghiệp em thực với hướng dẫn từ Thầy giáo – PGS TS Trần Thanh Hải Tùng Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực Trong trình thực có tham khảo số liệu tài liệu hướng dẫn từ nguồn khác tin tưởng trích dẫn, thích, nguồn gốc phần Tài liệu tham khảo Em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước Hội đồng kết đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực Phan Quang Hùng Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng ii Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i CAM ĐOAN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH v MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Nhiệm vụ cấu phân phối khí 1.2 Yêu cầu cấu phân phối khí 1.3 Phân loại cấu phân phối khí 1.3.1 Hệ thống phân phối khí dùng động hai kỳ 1.3.2 Hệ thống phân phối khí động bốn kỳ 1.4 Giới thiệu cấu phân phối khí phổ biến động đại 1.4.1 Cơ cấu phân phối khí MIVEC Mitsubishi 1.4.2 Cơ cấu phân phối khí VTEC Honda: 11 1.4.3 Cơ cấu VVT-i hãng Toyota 14 1.4.4 Cơ cấu phân phối khí VCT hãng Ford: 17 Nhận xét chung: 20 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 20 Chương TÍNH TỐN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ 22 2.1 Giới thiệu động Duratec: 22 2.2 Khảo sát đặc điểm cấu phân phối khí động Duratec 25 2.2.1 Sơ đồ bố trí xupáp nguyên lý làm việc cấu phân phối khí: 25 2.2.2 Phương án dẫn động trục cam: 27 2.2.3 Kết cấu xupáp: 29 2.2.4 Đế xupáp: 31 2.2.5 Ống dẫn hướng xupáp: 32 2.2.6 Lò xo xupáp: 33 2.2.7 Kết cấu đội: 34 2.2.8 Kết cấu trục cam: 35 2.2.9 Hệ thống thay đổi góc phân phối khí: 37 2.2.10 Đặc điểm,kết cấu hệ thống thay đổi góc phân phối khí: 41 2.3 Tính tốn thơng số cấu phân phối khí 54 2.3.1 Xác định kích thước tiết diện lưu thông: 54 2.3.2 Phân tích chọn dạng cam: 57 Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng iii Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks 2.3.3 Dựng hình cam lồi: 58 2.3.4 Động học đội đáy bằng: 63 2.4 Tính kiểm nghiệm chi tiết cấu phân phối khí động Duratec: 67 2.4.1 Quy dẫn khối lượng chi tiết máy cấu phối khí: 67 2.4.2 Tính tốn lò xo xupáp: 68 2.4.3 Tính tốn sức bền đội: 71 2.4.4 Tính tốn sức bền xupáp: 71 Chương 3: MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ DURATEC BẰNG SOLIDWORK 73 3.1 Giới thiệu phần mềm Solidworks 73 3.2 Quá trình thiết kế mơ cấu phân phối khí Solidworks 74 3.2.1 Mục đích 75 3.2.2 Phương pháp 75 3.3 Thiết kế 3D xupáp cấu phân phối khí 75 3.4 Thiết kế 3D lò xo cấu phân phối khí động 77 3.5 Thiết kế 3D ống dẫn hướng cấu phân phối khí 78 3.6 Thiết kế 3D trục cam cấu phân phối khí 80 3.7 Thiết kế 3D xoay cam cấu phân phối khí 83 3.8 Thiết kế 3D đội cấu phân phối khí 85 3.9 Lắp ráp 3D cấu phân phối khí động Duratec 86 3.10 Mô động học cấu phân phối khí động Duratec 92 Chương 4: CHẨN ĐOÁN HƯ HỎNG CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ DURATEC 96 4.1 Chẩn đoán hư hỏng: 96 4.1.1 Các chi tiết khí 96 4.1.2 Các chi tiết điều khiển 97 4.2 Phương pháp kiểm tra, sửa chữa hư hỏng: 98 4.2.1 Kiểm tra sửa chữa xupáp: 98 4.3.2 Kiểm tra sửa chữa ống dẫn hướng: 100 4.2.3 Kiểm tra sửa chữa đế xupáp: 100 4.2.4 Kiểm tra sửa chữa lò xo xupáp: 102 4.2.6 Kiểm tra sửa chữa trục cam: 104 4.2.7 Kiểm tra dắt cắm van dầu OCV: 106 KẾT LUẬN 107 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 108 Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng iv Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH ẢNH Bảng 2.1 - Thông số động Duratec Bảng 2.2 - Các giá trị h; Pjx Plx theo a Bảng 3.1 - Số liệu Xupap Bảng 3.2 - Số liệu lò xo Xupap Bảng 3.3 - Số liệu ống dẫn hướng xupap Bảng 3.4 - Số liệu trục cam Bảng 3.5 - Số liệu đội xupap Hình 1.1 - Một số phương án quét thải động hai kỳ Hình 1.2 - Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt Hình 1.3 - Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo Hình 1.4 - Kết cấu xupáp treo dẫn động trực tiếp; Hình 1.5 - Cấu trúc hệ thống Mivec Hình 1.6 - Hệ thống điều khiển Hình 1.7 - Hoạt động hệ thống MIVEC Hình 1.8 - Cấu trúc hệ thống điều khiển Hình 1.9 - Cấu tạo cấu phân phối khí VTEC tốc độ thấp Hình 1.10 - Cấu tạo cấu phân phối khí VTEC tốc độ cao Hình 1.11 – Hệ thống VVT-i Hình 1.12 - Cấu tạo điều khiển VVT-i Hình 1.13 - Cấu tạo van điều khiển dầu phối khí trục cam Hình 1.14 - Van điều phối dầu vị trí phía làm sớm Hình 1.15 - Van điều phối dầu vị trí phía làm muộn Hình 1.16 - Van điều phối dầu vị trí ổn định Hình 1.17 - Hệ thống cấu phân phối khí VCT Hình 1.18 - Sơ đồ điều khiển điện tử Hình 1.19 - Làm sớm thời điểm phối khí Hình 1.20 - Làm sớm thời điểm phối khí Hình 1.21 - Thời điểm phối khí chuẩn sau điều chỉnh Hình 2.1 - Mặt cắt động Duratec Hình 2.2 - Sơ đồ bố trí xupáp Hình 2.3 – Hệ thống dẫn động trục cam Hình 2.5 - Kết cấu phần xupáp Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng v Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Hình 2.6 - Kết cấu đế xupáp Hình 2.7 - Kết cấu ống dẫn hướng Hình 2.8 - Kết cấu lị xo xupáp Hình 2.9 - Kết cấu đội Hình 2.10 - Kết cấu trục cam Hình 2.11 - Pha phân phối khí Hình 2.12 - Ảnh hưởng pha phân phối đến trình hoạt động động Hình 2.13 - Sơ đồ điều khiển hệ thống xoay cam nạp Hình 2.14 - Cấu tạo điều khiển Hình 2.15- Cấu tạo van điều khiển phối khí (OCV) Hình 2.16 - Cảm biến vị trí trục cam Hình 2.17 - Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục cam Hình 2.18 - Cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 2.19 - Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí trục khuỷu Hình 2.20 - Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Hình 2.21 - Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát Hình 2.22 - Kết cấu cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng Hình 2.23 - Sơ đồ mạch điện điều khiển cảm biến đo lưu lượng khí nạp Hình 2.24 - Sơ đồ điều khiển điện tử Hình 2.25 - Trạng thái điều khiển chế độ muộn Hình 2.26 - Sơ đồ điều khiển trạng thái giữ Hình 2.27 - Sơ đồ điều khiến chế độ mở sớm Hình 2.28 - Tiết diện lưu thơng qua xupáp Hình 2.29 - Dựng hình cam lồi cam nạp Hình 2.30 - Xác định bán kính cam nạp Hình 2.31 - Dựng hình cam lồi cam thải Hình 2.32 - Xác định bán kính cam thải Hình 2.33 - Động học đội đáy giai đoạn I Hinh 2.34 - Động học đội giai đoạn II Hình 2.35 – Đồ thị đặc tính lị xo Hình 3.1 – Các bước vẽ 3D Xupap động Duratec Hình 3.2 – Vẽ 3D lò xo xupap bước Hình 3.3 - Lị xo xupap động Duratec Hình 3.4 – Các bước vẽ ống dẫn hướng xupap Hình 3.5 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước 1,2,3 Hình 3.6 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước 4, 5, Hình 3.7 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước 7, Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng vi Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks Hình 3.8 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước Hình 3.9 – Vẽ 3D trục cam động Duratec bước 10 Hình 3.10 - Trục cam động Duratec Hình 3.11 – Vẽ 3D xoay cam động Duratec bước 1,2,3 Hình 3.12 – Vẽ 3D xoay cam động Duratec bước 4,5,6 Hình 3.13 – Vẽ 3D xoay cam động Duratec bước 7,8,9 Hình 3.14 – Các bước vẽ 3D Con đội động Duratec Hình 3.15 – Hộp thoại tạo file lắp ráp Hình 3.16 – Các chi tiết để lắp ráp Hình 3.17 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước Hình 3.18 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước 3,4,5 Hình 3.19 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước Hình 3.20 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước Hình 3.21 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước Hình 3.23 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước 10 Hình 3.24 – Lắp ráp cấu phân phối khí động Duratec bước 11 Hình 3.25 – Cơ cấu phân phối khí động Duratec Hình 3.26 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 0° Hình 3.27 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 90° Hình 3.28 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 180° Hình 3.29 - Biểu diễn vị trí xupáp trục cam trục cam 270° Hình 4.1 - Kiểm tra xupáp Hình 4.2 - Kiểm tra khe hở thân xupáp ống dẫn hướng Hình 4.3 - Kiểm tra ống dẫn hướng Hình 4.4 - Kiểm tra đế xupáp Hình 4.5 - Kiểm tra chiều dài lị xo chịu nén Hinh 4.6 - Kiểm tra chiều dài lị xo Hình 4.7 - Kiểm tra độ vng góc lị xo Hình 4.8 - Kiểm tra đường kính lắp ghép đội Hình 4.9 - Kiểm tra đường kính đội Hình 4.10 - Kiểm tra độ cong trục cam Hình 4.11 - Kiểm tra chiều cao cam Hình 4.12 - Kiểm tra đường kính cổ trục cam Hình 4.13 - Kiểm tra điện trở jack cắm Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng vii Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Với phát triển không ngừng khoa học công nghệ đặc biệt lĩnh vực điều khiển số tin học Ngày có nhiều phần mềm hỗ trợ cho công việc người kỹ sư thiết kế Giúp cho công việc người thiết kế trở nên thuận lợi tiết kiệm nhiều thời gian Trong đề tài em tập trung vào vấn đề kết cấu nguyên lý hoạt động chi tiết hệ thống phân phối khí động Duratec, tính tốn thơng số kích thước bản, phân tích nguyên nhân hư hỏng biện pháp khắc phục hư hỏng mô động học cấu phân phối khí Solidworks Phần mềm Solidworks thiết kế mô cấu máy phần mềm hỗ trợ cho người học tập làm việc lĩnh vực thiết kế chi tiết cấu máy Và phần mềm phần mềm ứng dụng phổ biến Thông qua việc làm đề tài góp phần cho em củng cố lại kiến thức học tập cho em cách nghiên cứu làm việc độc lập tạo điều kiện thuận lợi cho công việc sau người kỹ sư tương lai Sinh viên thực hiện: Phan Quang Hùng Giảng viên hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng .. .Thiết kế mơ cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks TÓM TẮT Tên đề tài: ? ?Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks? ?? Sinh viên thực hiện:... 3.3 Thiết kế 3D xupáp cấu phân phối khí 75 3.4 Thiết kế 3D lị xo cấu phân phối khí động 77 3.5 Thiết kế 3D ống dẫn hướng cấu phân phối khí 78 3.6 Thiết kế 3D trục cam cấu phân. .. Tùng Thiết kế mô cấu phân phối khí động Duratec phần mềm Solidworks trí xupáp trục cam, người ta chia cấu phân phối khí động bốn kỳ thành nhiều loại khác cấu phối khí dùng xupáp treo, cấu phối khí