Tính toán và thiết kế ô tô về nhóm piston ( bản vẽ + thuyết minh)

§å ¸n m«n häc:TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ « t« 2.2 Các thông số chọn cơ bản của piston, chốt và xéc măng Chọn kích thước cơ bản của piston, chốt piston, xéc măng theo bảng 16 /Trang 51[I] - Chiều dày đỉnh piston: δ=(0,1÷0,2).D =(0,1÷0,2).D=(0,1÷0,2).105=10,5 21 (mm) Chọn =15 (mm) - Khoảng cách C từ đỉnh piston đến xéc măng khí thứ nhất: C (1÷2).δ =(1÷2).15=15 30 (mm) Chọn =20 (mm) - Chiều dày S của phần đầu: S (0,05÷0,1).D S (0,05÷0,1).105=5,25 10,5 (mm) Chọn =10,5 (mm) - Chiều cao H của piston: H (1,0÷1,6).D H (1,0÷1,6).105=105 168 (mm) Chọn H=125 (mm) - Vị trí của chốt piston (đến chân piston H-h: H-h (0,5 1,2).D H-h (0,5 1,2).105=52,5 126 (mm) Chọn -h=55 (mm)  h=70 (mm) - Đường kích chốt piston d cp : d cp (0,3÷0,45).D GVHD: Khæng V¨n Nguyªn Trang 18 SVTH: TrÇn Quang Nguyªn §å ¸n m«n häc:TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ « t« (0,3÷0,45).105=31,5 47,25 (mm) Chọn d cp =35 (mm) - Đường kính bệ chốt d b : d b =(1,3÷1,6).d cp d b =(1,3÷1,6).35=45,5 56 (mm) Chọn d b =46 (mm) - Đường kính lỗ chốt d 0 d 0 =(0,6÷0,8).d ch d 0 =(0,6÷0,8).35=21 28 (mm) Để đảm bảo điều kiện bền chọn d 0 =14 (mm) - Chiều dày phần thân s 1 : s 1 =(2 5) (mm) Chọn s 1 =5 (mm) - Số xéc măng khí: =3 4 Chọn số xéc măng khí =3 - Chiều dày hướng kính t của xéc măng khí: t= D = 105=4,77 4,2 (mm) Chọn t=4,2 (mm) - Chiều cao a của xéc măng khí: a=2,2 4 (mm) Chọn a=2,5 (mm) - Số xéc măng dầu: =1 3 Chọn số xéc măng dầu =1 - Chiều dày bờ rãnh xéc măng a 1 : a 1 a GVHD: Khæng V¨n Nguyªn Trang 19 SVTH: TrÇn Quang Nguyªn §å ¸n m«n häc:TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ « t« Chọn a 1 =2,5mm - Chiều dài chốt piston l cp : l cp =(0,8 0,9)D =(0,8 0,9)105=84 94,5 (mm) Chọn chiều dài chốt piston l cp =90 (mm) - Chiều dài đầu nhỏ thanh truyền l đ : l đ =(0,33 0,45)D =(0,33 0,45)105=34,65 47,25 (mm) Chọn chiều dài đầu nhỏ thanh truyền l đ =35 (mm) GVHD: Khæng V¨n Nguyªn Trang 20 SVTH: TrÇn Quang Nguyªn Đồ án môn học:Tính toán và thiết kế ô tô Bng thụng s kớch thc c bnca piston, cht piston, xộc mng STT Thụng s Ký hiu Giỏ tr n v 1 Chiu dy nh piston 15 mm 2 Khong cỏch t nh piston n xộc mng khớ th nht C 20 mm 3 Chiu dy ca phn u S 10,5 mm 4 Chiu cao ca piston H 125 mm 5 V trớ ca cht piston (n chõn piston ) H-h 55 mm 6 ng kớch cht piston d cp 35 mm 7 ng kớnh b cht d b 46 mm 8 ng kớnh l cht d 0 14 mm 9 Chiu dy phn thõn s 1 5 mm 10 S xộc mng khớ 3 11 Chiu cao ca xộc mng khớ a 2,5 mm 12 Chiu dy hng kớnh ca xộc mng khớ t 4,2 mm 13 S xộc mng du 1 14 Chiu dy b rónh xộc mng a 1 2,5 mm 15 Chiu cao ca xộc mng du a 2 5 mm 16 Chiu di cht piston l cp 90 mm 17 Chiu di u nh thanh truyn l 35 mm Phn 3 Tớnh toỏn kim nghim bn nhúm piston GVHD: Khổng Văn Nguyên Trang 21 SVTH: Trần Quang Nguyên Đồ án môn học:Tính toán và thiết kế ô tô 3.1. Tớnh kim nghim piston 3.1.1. Tớnh kim nghim bn nh piston Trong thc th vic kim nghim chớnh xỏc nh piston khỏ khú khn. n gin trong tớnh toỏn ta kim nghim nh piston vi nhng gi thit nht nh. p dng cụng thc Back kim nghim cho piston vi gi thit: -Coi nh piston mt a trũn cú chiu dy ng u t t do trờn mt tr rng -Coi ỏp sut khớ th p z phõn b u trờn nh (hỡnh ). Lc khớ th P z =p z .F p v phn lc ca nú gõy un nh piston ti tit din x-x Tớnh lc khớ th ln nht tỏc dng lờn piston: P zmax =p zmax .F p Trong ú: p zmax - ỏp sut khớ th ln nht F p -din tớch nh piston,c tớnh theo cụng thc : => lc khớ th ln nht tỏc dng lờn piston: P zmax = p zmax . =8,1. =0,07 01 (MN/m 2 ) *Trờn na piston cú nhng lc tỏc dng sau õy: GVHD: Khổng Văn Nguyên Trang 22 SVTH: Trần Quang Nguyên §å ¸n m«n häc:TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ « t« -Lực khí thể .Lực này tác dụng lên trong tâm của nửa hình tròn các trục x-x một đoạn : 0,0223 (m) -Phản lực khí thể phân bố trên nử đường tròn đường kính D i ,cũng có trị số bằng ,tác dụng tại trong tâm của nửa đường tròn,cách trục x-x một đoạn Coi D i xấp xỉ bằng D ta có: 0,0034 (m) Do đó đỉnh chịu mô men uốn: GVHD: Khæng V¨n Nguyªn Trang 23 SVTH: TrÇn Quang Nguyªn §å ¸n m«n häc:TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ « t« 3,9070.10 -4 (MN.m) Mô đun chống uốn của đỉnh : (m 3 ) Ứng suất uốn của đỉnh piston: 99,2250 (MN/m 2 ) Với piston gang đỉnh có gân: [σ u ] 90 200 (MN/m 2 ) Ta có σ u =99,2250 MN/m 2 <[σ u ] Vậy đỉnh piston đảm bảo điều kiện bền 3.1.2.Tính kiểm nghiệm bền đầu piston GVHD: Khæng V¨n Nguyªn Trang 24 SVTH: TrÇn Quang Nguyªn §å ¸n m«n häc:TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ « t« Tiết diện I-I trên hình vẽ là tiết diện suy yếu nhất của đầu piston (tiết diện này cắt ngang qua rãnh của xécmăng dầu). Tiết diện này chịu kéo bởi phần khối lượng II m − phía trên nó và chịu nén bởi lực khí thể trong quá trình cháy, giãn nở. Vì vậy, để kiểm tra xem đầu Piston có đảm bảo bền hay không ta cần phải xác định được ứng suất kéo và ứng suất nén tại tiết diện I-I a. Ứng suất kéo k σ : Theo công thức 10-5/Trang 54 [I] ta có (MN/m 2 ) Trong đó: m I-I là khối lượng phía trên tiết diện I-I (kg) j max là gia tốc lớn nhất của piston (m/s 2 ) F I-I là diện tích tiết diện I-I (m 2 ) Tính khối lượng m I-I phía trên tiết diện I-I: Áp dụng công thức: m I-I = .V Trong đó: γ là khối lượng riêng vật liệu làm piston, với piston làm bằng nhôm ta chọn GVHD: Khæng V¨n Nguyªn Trang 25 SVTH: TrÇn Quang Nguyªn §å ¸n m«n häc:TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ « t« γ = 7 kg/d 3 m = 7. 3 10 (kg/ 3 m ) V là thể tích phần đầu piston phía trên mặt cắt I-I : V = 321 VVV −− Trong đó: 1 V là thể tích phần đầu piston phía trên mặt cắt I-I coi là đặc ) 2 33( 4 2 1 2 1 a aaC D V +++= π ⇒ 4 2 1 10.2038,3) 2 004,0 0025,0.30025,0.302,0( 4 )105,0.(14,3 − =+++=V )( 3 m V 2 là thể tích phần rỗng của đầu piston phía trên mặt cắt I-I 0966,00042,0.2105,02 1 =−=−= tDd (m) 0756,00105,0.2105,02 12 =−=−= Sdd (m) ) 2 33( 4 . 2 1 2 2 2 δ π −+++= a aaC d V 5 2 2 10.8754,9)015,0 2 004,0 0025,0.30025,0.302,0( 4 )0756,0.(14,3 − =−+++=⇒ V )( 3 m 3 V là thể tích phần rãnh xecmăng phía trên mặt cắt I-I (m 3 ) (m 3 ) Thể tích phần đầu piston là: V=V 1 - V 1 - V 1 =3,2038.10 -4 -9,8754.10 -5 - =2,0899.10 -4 (m 3 ) Khối lượng phần đầu piston là: m I-I = .V (kg) =7.10 3 . 2,0899.10 -4 =1,463 (kg) Tính diện tích II F − của tiết diện I-I Áp dụng công thức: 0028,0)0756,00966,0( 4 14,3 )( 4 222 2 2 1 =−=−= − ddF II π )( 2 m Tính gia tốc lớn nhất của piston Áp dụng công thức: ( ) αλαω 2cos.cos. 2 += RJ Trong đó: R là bán kính quay của trục khuỷu (mm), R = 0.13/2 =0,0650 (m) GVHD: Khæng V¨n Nguyªn Trang 26 SVTH: TrÇn Quang Nguyªn §å ¸n m«n häc:TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ « t« l=0,22 λ là thông số kết cấu: λ=R/l =0,0650/0,22=0,2955(m) ω là vận tốc góc của pittông (rad/s) được xác định theo công thức )/(8554,240 60 2300.14,3.2 60 2 srad n ==⇒ = ω π ω Từ biểu thức tính gia tốc J ta nhận thấy J đạt giá trị cực đại khi 1cos0 =⇒= αα . Khi đó ta có: )1(. 2 max λω += RJ 8,4884)2955,01(8554,240.0,0650 2 max =+= J )/( 2 sm Ứng suất kéo sinh ra áp dụng theeo công thức 10.5(I) 2516200 0028,0 8,4884.463,1 . max ===⇒ − − II II k F Jm σ (N/m 2 ) Nhận xét thấy [ ] ⇒=<= )/(10)/(5162,2 22 mMNmMN kk σσ đầu piston thỏa mãn về sức bền kéo. Ứng suất nén: Ứng suất nén tiết diện I-I được xác định theo công thức 10.6(I) 6951,24 0028,0 0701.0 . === −II z n F P σ (MN/m 2 ) Đối với piston làm bằng gang ta có n σ )/(6951,24 2 mMN= [ ] )/(25 2 mMN nn =<⇒ σσ vậy đầu piston thỏa mãn điều kiện chịu nén. 3.2.3 Tính sức bền thân piston Để kiểm tra xem thân piston có đảm bảo bền không ta cần phải tính được áp suất nén của thân piston lên vách xylanh sau đó so sánh với áp suất nén cho phép. Áp dụng công thức: (10-7/55 I) )/(, . 2 max mMN lD N K th th = Trong đó: th K là áp suất tác dụng lên vách xylanh th l là chiều dài thân piston 0860,0)004,00025,0.30025,0.3020,0(125,0 )33( 21 =+++−=⇒ +++−= th th l aaaCHl . (m) max N là lực ngang cực đại được tính theo công thức N max =(0,8 1,3)P zmax .F p , (MN) Chọn N max =1,3. P zmax .F p =1,3.0.0701.0.0087 GVHD: Khæng V¨n Nguyªn Trang 27 SVTH: TrÇn Quang Nguyªn [...]... môn học :Tính toán và thiết kế ô tô k=[1,5-1 5( -0,4)3] E-Mụun n hi ca thộp ; k=1,5 E=2.105MN/m2 1,5 6,6826.10-6 (MN/m2) bin dng tng i tớnh theoo cụng thc 10-19/Trang 64 [I] 3.2.5 ng sut bin dng Do s bin dng thnh hỡnh ụ van nờn trong tit din piston sn sinh ng sut bin dng Trờn cỏc im 1,2,3,4 cú ng sut ln nht GVHD: Khổng Văn Nguyên SVTH: Trần Quang Nguyên Trang 32 Đồ án môn học :Tính toán và thiết kế ô. .. u=150,3970(MN/m2 )< [u] Vy cht piston m bo iu kin bn un 3.2.2 ng sut ct Cht piston chu ct tit din I-I ng sut ct xỏc nh theo cụng thc 1015/Trang63 (I) (MN/m2) GVHD: Khổng Văn Nguyên SVTH: Trần Quang Nguyên Trang 30 Đồ án môn học :Tính toán và thiết kế ô tô Trong ú Fcp l tit din ngang ca cht ,m 9,6211.10-4 (m ) (MN/m2 ) 36,45 Vi cht piston lm bng vt liu thộp hp kim ta cú [ Ta cú: u =36,45MN/m2 . Đồ án môn học :Tính toán và thiết kế ô tô 3.1. Tớnh kim nghim piston 3.1.1. Tớnh kim nghim bn nh piston Trong thc th vic kim nghim chớnh xỏc nh piston khỏ. Đồ án môn học :Tính toán và thiết kế ô tô Bng thụng s kớch thc c bnca piston, cht piston, xộc mng STT Thụng s Ký hiu Giỏ tr n v 1 Chiu dy nh piston 15 mm