ĐẶT VẤN ĐỀ: Đất nước ta đang trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nước. Trong đó lĩnh vực cơ khí là nền tảng để thúc đẩy các ngành khác phát triển,vì vậy ngành cơ khí luôn được ưu tiên nghiên cứu phát triển và đã đạt được những thành tựu to lớn, tác động mạnh mẽ tới mọi lĩnh vực của đời sống xã hội. Hiện nay ngành công nghiệp Việt Nam đang phát triển không ngừng, trong đó phải kể đến ngành công nghiệp ô tô. Việc thiết kế, chế tạo, lắp ráp cũng như tính toán một chiếc ô tô đạt tiêu chuẩn, kiểu dáng đẹp, có khả năng cạnh tranh trên thị trường trong nước và thế giới đòi hỏi đội ngũ chuyên gia, kỹ sư phải tìm tòi áp dụng những công nghệ mới.
Trong đó có việc áp dụng những phần mềm tính toán thiết kế 3D, những phần mềm này ngoài khả năng thiết kế một cách trực quan nó còn có khả năng mô phỏng, tính toán phân tích động lực học máy. Do vậy có thể rút ngắn thời gian thiết kế, kiểm tra sai sót trong quá trình thiết kế và tối ưu hóa mà không phải sản xuất thử. Một số phần mềm thiết kế mô phỏng phổ biến hiện nay như SolidWorks, auto CAD Việc thiết kế một chiếc ô tô bao gồm rất nhiều chi tiết, trong đó động cơ là chi tiết quan trọng nhất. Đối với sinh viên ngành cơ khí nói chung và sinh viên ngành Tự động hóa thiết kế cơ khí nói riêng, việc tìm hiểu thiết kế động cơ giúp chúng em vận dụng tốt những kiến thức đã học, kết hợp vào quá trình thiết kế để sau khi ra trường không bị bỡ ngỡ.
Vì vậy em chon đề tài “Nghiên cứu tính toán, thiết kế và mô phỏng cơ cấu thanh truyền piston trục khuỷu của đông cơ V8 trên xe Zil 130”. Trong đề tài, em sử dụng phần mềm SolidWorks để tính toán thiết kế mô phỏng.Em xin chân thành cảm ơn sự tận tình hướng dẫn của thầy TS Nguyễn Văn Nhanh cũng như các thầy cô trong bộ môn công nghệ kỹ thuật ô tô đã giúp em hoàn thành đề tài này. Tuy nhiên, do thời gian có hạn, khối lượng kiến thức lớn nên không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự góp ý của thầy cô và các bạn. 1 Động cơ V8 Động cơ V8, xylanh bố trí trên hai dãy, mỗi dãy 4 xylanh, hợp thành góc 900.
Trục khuỷu có 4 cổ lắp thanh truyền. Các thanh truyền của 2 xylanh đối diện lắp trên cùng một cổ 1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: Trình bài được công dụng, các yêu cầu và phân loại cơ cấu truyền lực thanh truyền piston , trục khuỷu trên ô tô. Nắm được kết cấu nguyên lý hoạt động của cơ cấu truyền lực thanh truyền piston , trục khuỷu. Đo đạt kích thước từ đó sử dụng để vẽ các bản vẽ 3D&2D, đồng thời tạo dựng được mô hình của cơ cấu truyền lực thanh truyền piston , trục khuỷu trên phần mềm 3D&2D thông qua các số liệu thu thập được trên cơ cấu truyền lực thanh truyền piston , trục khuỷu thật trên ô tô.
Không tìm thấy chi mục nào. Sử dụng số liệu đo được trên cơ cấu truyền lực thanh truyền piston, trục khuỷu thực tế từ đó mô phỏng trên phần mềm. Nêu được các công dụng yêu cầu phân loại của cơ cấu truyền lực thanh truyền piston, trục khuỷu Lựa chọn các phương án tính toán và thiết kế được các cụm cơ cấu truyền lực thanh truyền piston, trục khuỷu. Tìm hiểu hoạt động của các linh kiện cấu thành.
Đo đạc các thông số.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: o Phương pháp tìm kiếm tài liệu trên internet hay thực tiễn, sách vở. - Các số thực tế đo được trên cơ cấu truyền lực thanh truyền piston, trục khuỷu thật. - Sử dụng phần mềm mô phỏng 3D Solidwork. - Trao đổi thảo luận giữa các thành viên trong nhóm về nội dụng đồ án cũng như phân bố công việc đảm nhiệm nhiệm vụ của từng thành viên.
- Phương pháp tổng hợp, so sánh, phân tích. - Phương pháp mô phỏng.4 KẾT CẤU CỦA ĐỒ ÁN Có 4 chương: 1) Giới thiệu đề tài 2) Cơ sở lý thuyết về đề tài 3) Tính toán, thiết kế và mô phỏng 4) Kết luận và hướng phát triển 3 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỀ TÀI Các động cơ kích nổ bằng tia lửa và động cơ Diesel có cấu tạo tương tự nhau. Cả hai đều có blốc xylanh, trục khuỷu, thanh truyền, Piston, truyền động van và các bạc (ổ trục). Sự khác nhau cơ bản giữa các bộ phận của 2 loại động cơ trên là các bộ phận của động cơ Diesel thường nặng nề và chắc chắn hơn, vì phải chịu áp lực bên trong cao hơn.
Trong chương này chúng ta sẽ tìm hiểu cấu tạo các chi tiết dùng trong động cơ ôtô.1 Thân máy Là bộ phận cơ bản của động cơ. Những bộ phận khác của động cơ được cài vào trong hoặc gắn với blốc xylanh. Blốc xylanh thường được đúc bằng gang hay hợp kim thép và các kim loại khác như nickel và chronium, một số được đúc từ hợp kim nhôm. Blốc có nhiều lỗ hình trụ lớn, đó là các nòng xylanh.
Nó cũng có áo nước và các rãnh làm mát. Phân loại: - Blốc xylanh có ống lót. - Blốc xylanh không có ống lót. 1: Kết cấu Thân Máy 4 2.2 Những bộ phận gắn vào Blốc xylanh.
- Trục khuỷu, với các bạc lót cổ trục chính (gọi tắt là bạc lót chính) được gắn vào đáy blốc. Trục khuỷu lắp vào các bạc lót trong nắp bạc lót chính và blốc. - Cụm Piston - thanh truyền. Các thanh truyền cùng với bạc lót thanh truyền, nắp bạc lót thanh truyền được gắn vào cổ lắp thanh truyền trên trục khuỷu.
- Những bộ phận khác. - Nắp xylanh với các van và trục cam (đối với động cơ có trục cam trên) được lắp vào blốc. -Các bơm dầu, máng dầu. Sau khi lắp ráp xong các bộ phận nạp dầu bôi trơn vào động cơ.
2: Những bộ phận Blốc xylanh.3 Máng dầu 5 Hình 2.3 Máng Dầu - Máng dầu làm bằng plastic hay kim loại, một miếng đệm đặt giữa máng dầu và blốc máy để làm kín mặt lắp ghép nhằm để tránh sự rò ri dầu. Đáy của blốc máy cộng với máng dầu tạo thành hộp trục khuỷu (cac-te), bao bọc trục khuỷu. - Máng dầu chứa từ 3 đến 8 lít dầu, tùy thuộc vào từng động cơ. Bơm dầu sẽ chuyển dầu từ máng đến các bộ phận của động cơ.
- Một số động cơ có máng dầu chống ồn. Những miếng vật liệu giảm chấn động bằng nhựa và thép dập được gắn vào mặt phẳng bên trong máng dầu.4 Nắp xylanh và tấm đệm nắp xylanh Hình 2.4: Nắp xylanh và tấm đệm nắp xylanh Một số nắp che trên nắp xylanh (còn gọi là nắp che van) là loại chống âm. Nó có 3 lớp, 2 lớp ngoài bằng kim loại, lớp chính giữa bằng plastic. Tiếng ồn từ động cơ làm cho lớp kim loại bên trong rung động.
Tuy nhiên, lớp plastic chính giữa sẽ ngăn cản tiếng ồn phát ra ngoài. 6 Tấm đệm nắp xylanh được đặt giữa và làm kín mặt tiếp xúc giữa nắp xylanh và blốc máy. Siết chặt các bu-lông, vật liệu mềm của tấm đệm sẽ lắp kín bề mặt tiếp xúc. Việc đặt tấm đệm nắp xylanh rất quan trọng trong việc làm kín giữa một nắp bằng nhôm và một blốc máy bằng gang.1 Nhiệm vụ, điều kiện làm việc và yêu cầu đối với trục khuỷu - Tiếp nhận lực khí thể truyền từ Piston xuống để tạo mô men quay cho động cơ.
Điều kiện làm việc trục khuỷu. + Trục khuỷu chịu lực quán tính và lực khí thể. + Chịu va đập chịu xoắn. + Mài mòn lớn, khó bôi trơn tốc độ cao.
Yêu cầu: + Trục khuỷu có độ cứng vững lớn có độ bền cao và trọng lượng nhỏ. + Có tính cân bằng cao không xảy ra cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng + Độ chính xác cao trong gia công cơ khí. + Kết cấu trục khuỷu phải đảm bảo tính cân bằng tốt (tĩnh và động). Đặc điểm kết cấu các dạng trục khuỷu 2.
Trục khuỷu nguyên. Trục khuỷu gồm các phần: Đầu trục khuỷu, khuỷu trục (chốt, má, cổ trục khuỷu) và đuôi trục khuỷu. Đầu trục khuỷu thường dùng để lắp bánh răng dẫn động bơm nước, bơm dầu bôi trơn, Hình 2.5: Kết cấu đầu trục khuỷu bơm cao áp, bánh đai (puly) để dẫn động quạt gió và đai ốc khởi động để khởi động động cơ bằng tay quay. Các bánh răng chủ động hoặc bánh đai dẫn động lắp trên đầu 7 trục khuỷu theo kiểu lắp căn hoặc lắp trung gian và đều là lắp bán nguyệt đai ốc hãm chặt bánh đai, phớt chắn dầu, ổ chắn dọc trục đều lắp trên đầu trục khuỷu.
Ngoài ra các bộ phận thường gặp kể trên trong 1 số động cơ còn có lắp bộ giảm dao động xoắn của hệ trục khủyu ở đầu trục khuỷu, bộ dao động xoắn có tác dụng thu năng lượng sinh ra do mô men kích thích trên hệ khuỷu do đó dập tắc dao động gây ra bởi mô men. Bộ dao động xoắn thường lắp ở đầu trục khuỷu là nơi có biên độ dao động xoắn lớn nhất. Cổ trục: Các cổ trục thường có cùng kích thước đường kính. Trong một vài động cơ cổ trục làm lớn dần theo chiều từ đầu đến đuôi trục để đảm bảo sức bền và khả năng chịu lực của cổ trục được đồng đều hơn.
Khi đường kính cổ trục tăng làm tăng thêm lượng cứng vững trục khuỷu mặt khác mô men quán tính độc cực của trục khuỷu tăng lên, độ cứng chống xoắn của trục tăng lên mà khối lượng chuyển động quay hệ thống trục khuỷu vẫn không thay đổi. Tuy vậy khi tăng kích thước cổ trục kích thước của ổ bi trục sẽ tăng theo đồng thời trọng lượng trục khuỷu lớn nên ảnh hưởng đến tần số dao động xoắn của hệ trục có thể xảy ra cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng. Chốt khuỷu có thể lấy đường kính của chốt khuỷu lấy bằng đường kính của cổ trục khuỷu, nhất là động cơ cao tốc do phụ tải và lực quán tính lớn muốn vậy để tăng khả năng làm việc bạc lót và chốt khuỷu người ta thường tăng đường kính chốt khuỷu.6: Kết cấu trục khuỷu Như vậy kích thước và khối lượng đầu to thanh truyền đầu to sẽ tăng theo tần số dao động riêng sẽ giảm có thể xảy ra hiện tượng cộng hưởng trong phạm vi tốc độ sử dụng cho phép. Vì vậy cần phải lựa chọn chiều dài sao cho có thể thoả mãn điều kiện hình thành màng dầu bôi trơn.