LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đầy, nền kinh tế Việt Nam đang phát triển mạnh. Bên cạnh đó kỹ thuật của nước ta cũng từng bước tiến bộ, trong đó có ngành cơ khí động lực nói chung. 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 yêu cầu cấp thiết. Có như vậy ngành cơ khí động lực của ta mới phát triển được.
Sau khi được học hai môn chính của ngành động cơ đốt trong (Nguyên lý động cơ đốt trong và Kết cấu động cơ đốt trong) cùng một số môn cơ sở khác (sức bền vật liệu, cơ lý thuyết, thuỷ khí và máy thuỷ khí.), sinh viên được giao nhiệm vụ làm đồ án liên môn “Thiết Kế Động Cơ Đốt Trong”. Đây là một phần quan trọng trong nội dung học tập của sinh viên, nhằm tạo điều kiện cho sinh viên tổng hợp, vận dụng các kiến thức đã học để giải quyết một vấn đề cụ thể của ngành. Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm chúng em đã cố gắng tìm tòi, nghiên cứu các tài liệu, làm việc một cách nghiêm túc với mong muốn hoàn thành đồ án tốt nhất. Tuy nhiên, vì bản thân còn ít kinh nghiệm cho nên việc hoàn thành đồ án lần này không thể không có những thiếu sót, chúng em rất mong nhận được sự xem xét và chỉ bảo của các thầy để bản thân ngày càng được hoàn thiện hơn về kiến thức kỹ thuật trong ngành cơ khí động lực.
Cuối cùng, nhóm chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy, cô đã tận tình truyền đạt lại những kiến thức quý báu cho em. Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Quang Trung và thầy Lê Công Tín đã quan tâm, nhiệt tình hướng dẫn trong quá trình làm đồ án. Nhóm chúng em rất mong muốn nhận được sự xem xét và chỉ dẫn của các thầy để chúng em ngày càng hoàn thiện kiến thức của mình. Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn, mong gửi được lời chúc tốt đẹp nhất đến các thầy cô khoa Cơ Khí Giao Thông để là người lái đò vững chắc cho thế hệ mai sau.
Đà Nẵng, ngày 31 tháng 12 năm 2022 Nhóm thực hiện: Nhóm 36 Page 1 c MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .1 PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ XG6-022 .1 Các thông số động cơ. Tính toán thông số ban đầu. Đồ thi công, ̣ động học động cơ. Đồ thi chuyển ̣ vi, ̣ vận tốc theo alpha.
Đồ thi ̣biễu diễn hành trình piston x = f(α). Đồ thi ̣biểu diễn tốc độ của piston v=f(α). Đồ thi biễu ̣ diễn gia tốc j=f(α). Đồ thi khai ̣ triển: Pkt, Pj, P1 – α.
Đồ thi biễu ̣ diễn lực tiếp tuyến T - lực ngang N – lực pháp tuyến Z. Ve ̃ đồ thi tổng ̣ T: ∑T=f(α). Đồ thi phụ ̣ tải tác dụng lên chốt khuỷu. Ve ̃ đồ thi phụ ̣ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.
Đồ thi khai ̣ triển vector phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu Q=f(α). Đồ thi mài ̣ mòn chốt khuỷu .23 Phần 2: PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU ĐỘNG CƠ THAM KHẢO. Chọn động cơ tham khảo: Duratec 3.7l V6 lắp trên xe ford mustang 2014. Phân tích động cơ tham khảo ford mustang.
Giới thiệu nhóm Piston. Giới thiệu nhóm thanh truyền. Giới thiệu trục khuỷu .4 Giới thiệu bánh đà. Giới thiệu hệ thống phân phối khí.
Giới thiệu thân máy. Giới thiệu nắp máy .43 Phần 3 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ. Tính toán, thiết kế nhóm piston. Phân tích nhóm piston.
Tính toán piston. Tính toán, thiết kế nhóm thanh truyền. Phân tích nhóm thanh truyền. Tính toán nhóm thanh truyền.
Tính toán, thiết kế trục khuỷu.1 Phân tích kết cấu của trục khuỷu. Tính toán trục khuỷu. Tính toán, thiết kế bánh đà. Tính kích thước bánh đà.
Tính bền bánh đà. Phân tích kết cấu của bánh đà. Tính toán, thiết kế thân máy. Xác định kích thước của thân máy.
Phân tích kết cấu. Tính toán sức bền ống lót xylanh. Tính toán, thiết kế nắp máy. Xác định kích thước nắp máy.
Phân tích kết cấu. Tính bền nắp máy. Phân tích kết cấu và xác định kích thước cơ cấu phân phối khí. Phân tích kết cấu phân phối khí.
Xác định kích thước cơ cấu phân phối khí .91 Tài liệu tham khảo:.100 Page 3 c PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỒ THỊ CÔNG, ĐỘNG HỌC, ĐỘNG LỰC HỌC CỦA ĐỘNG CƠ XG6-022 1.1 Các thông số động cơ Thông số kĩ thuật Kí hiệu Giá tri đề ̣ Nhiên liệu Gasoline Số xilanh / Số kỳ / i/τ 6 / 4 / V-type cách bố trí Thứ tự làm việc 1-5-2-4-6-3 Tỷ số nén ε 10.8 Đường kính x hành D/S 96 x 80 trình piston(mm x mm) Công suất cực đại / số Ne / n 200 / 6200 vòng quay (kW/ v/ ph) Tham số kết cấu λ 0.25 Áp suất cực đại 𝑝𝑧 5.3 (MN/m2) Khối lượng nhóm 𝑚𝑝𝑡 1.0 piston(kg) Khối lượng nhóm 𝑚𝑡𝑡 1.3 thanh truyền (kg) Góc đánh lửa sớm (độ) 𝜃𝑠 15 𝛼1 16 𝛼2 71 Góc phân phối khí (độ) 𝛼3 30 𝛼4 10 Hệ thống nhiên liệu L-EFI Force-feed Hệ thống bôi trơn lubrication system Forced Circulation Hệ thống làm mát Water Cooling System Page 4 c Hệ thống nạp - thải _ Hệ thống phân phối khí 24 valve, DOHC Bảng 1.1 Các thông số của động cơ 1. Tính toán thông số ban đầu 𝑆 + Bán kính trục khuỷu: 𝑅 = = 0,04(𝑚) 2 Chỉ số nén và chỉ số giản nỡ đa biến trung bình. 𝑛1 = 1,34 ÷ 1,38 ; 𝑛2 = 1,23 ÷ 1,34 Chọn trước: 𝑛1 = 1,36 ; 𝑛2 = 1,28 + Áp suất khí cuối kì nạp: Động cơ bốn kì tăng áp: 𝑝𝑎 = (0.96) ×𝑝𝑘 Chọn áp suất cuối kì nạp: 𝑝𝑘 = 0. Đồ thi công, ̣ động học động cơ Các thông số cho trước: • Áp suất cực đại∶ 𝑃𝑧 = 5,3(𝑀𝑁/𝑚2 ) • Góc phun sớm: 𝜃𝑠 =15° • Góc phân phối khí: 𝛼1 = 16° , 𝛼2 = 71° ,𝛼3 = 30°,𝛼4 = 10° Xây dựng đường nén: Gọi 𝑝𝑛𝑥 và 𝑉𝑛𝑥 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: 𝑃𝑛𝑥. ( 𝑎 )𝑛1 𝑉𝑛𝑥 Va: Thể tích cuối quá trình nạp Xây dựng đường giãn nỡ: Gọi 𝑃𝑔𝑛𝑥 và 𝑉𝑔𝑛𝑥 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: 𝑃𝑛𝑥. 𝑚𝑚) 𝑝𝑧𝑏𝑑 160 + Về giá tri ̣biểu diễn ta có đường kính của vòng tròn Brick AB bằng giá tri ̣ biểu diễn của 𝑉ℎ , nghĩa là giá tri biểu ̣ diễn của AB =𝑉ℎ𝑏𝑑 = 147 [mm] 𝑠 80 𝜇𝑠 = = = 0,544(𝑚𝑚/𝑚𝑚) 𝑉ℎ𝑏𝑑 147 Page 6 c 𝑅𝜆 𝑂𝑂𝑏𝑑’ = = 9,1912(𝑚𝑚) 2𝜇𝑆 +𝜇𝛼 = 2 + Tỉ lệ xích của áp suất trong các quá trình: 𝑃𝑧 5,3 𝜇𝑃 = = = 0.033125 𝑃𝑧𝑏𝑑 160 + Tỉ lệ xích của thể tích xy lanh: 𝑉𝐶 𝜇𝑉 = = 0,00393 𝑉𝑐𝑏𝑑 ̣ + Tỉ lệ xích của chuyển vi của piston: 𝑆×𝜇𝑉 𝜇𝑥 = = 0,543 𝑉ℎ + Tỉ lệ xích của vận tốc piston: 𝜔×𝜇𝑥 𝜇𝑣 = = 0,35255 1000 Cách vẽ đồ thi ̣ Đồ thi công ̣ động cơ xăng 4 kỳ không tăng áp ̣ tiến hành vẽ đường nén và đường giản nở.
+ Từ bảng giá tri ta - Điểm mở sớm của xupáp nạp: r’ xác đinh ̣ từ đồ thi Brick ̣ ứng với 𝛼1 - Điểm đóng muộn của xupáp thải: r’’ xác đinh ̣ từ đồ thi Brick ̣ ứng với 𝛼4. - Điểm đóng muộn của xupáp nạp: a’ xác đinh ̣ từ đồ thi Brick ̣ ứng với 𝛼2. - Điểm mở sớm của xupáp thải: b’ xác đinh ̣ từ đò thi Brick ̣ ứng với 𝛼3. - Vẽ hệ trục tọa độ trong đó: Trục hoành biểu diễn V, Trục tung biểu diễn 𝑃𝑘𝑡.
- Từ các số liệu đã cho và tính toán ta dùng lệnh nối trong excel ta sẽ nối được hai trục hoành và tung tiếp tục ta copy hàm nối từ 0 đến 720 độ vào phần mềm autocad ta sẽ dùng lệnh spl trong autocad dể nối tất cả các điểm đã copy trong excel ta sẽ có được đề ̣ thi công. - Vẽ đồ thi ̣Brick trên đồ thi công. ̣ Lấy bán kính cung tròn R = S/2. 𝜆×𝑅 + Lấy về phía phải điểm O’ một khoảng: OO’ = = 9,1912(mm) 2×𝜇𝑆 + Dùng đồ thi Brick ̣ để biểu diễn các điểm: • Mở sớm nạp (r), đóng trễ nạp (a’) • Mở sớm thải (b’), đóng trễ thải (r’’) - Từ đồ thi Brick ̣ t xác đinh ̣ được các góc ta kẻ xuống đồ thi công ̣ ta sẽ xác đinh ̣ được các góc mở sớm đóng trễ của động cơ.
- Sau khi thực hiện đầy đủ ta sẽ được đồ thi công ̣ như thực tế: Page 7 c Hình 1. Đồ thi chuyển ̣ vi, ̣ vận tốc theo alpha 1. Đồ thi ̣biễu diễn hành trình piston x = f(α) - Chọn tỷ lệ xích: 𝜇𝛼 = 2(độ/𝑚𝑚) 𝑆. Ta có bảng só liệu sau: Page 8 c a abd X Xbd Vận tốc độ 2 mm 0.2 Số liệu đồ thị biểu diễn hành trình piston 1.
Đồ thi ̣biểu diễn tốc độ của piston v=f(α) * Vẽ đường biễu diễn tốc độ theo phương pháp đồ thi vòng. ̣ - Xác đinh ̣ vận tốc góc của chốt khuỷu. - Vẽ đường tròn tâm O bán kính 𝑅2 =10 mm. - Chia nửa vòng tròn tâm O bánh kính R thành 18 phần bằng nhau và đánh sô thứ tự từ 1 đến 18: - Chia vòng tròn tâm O bán kính 𝑅2 thành 18 phần bằng nhau và đánh số thứ tự từ 1’ đến 18’ và theo chiều ngược lại.
- Từ các điểm 1,2,3,… kẻ các đường thẳng vuông góc với AB cắt cấc đường song song với AB kẻ từ các điểm 1’, 2’, 3’,. tương ứng với các giao điểm. Nối các giao điểm này lại ta có đường cong giới hạn tốc độ của piston. Khoảng cách từ đường cong này đến nửa đường tròn biễn diễn tri số ̣ tốc độ của piston ứng với các góc α.
* Vẽ đường biễu diễn tốc độ trên excel 𝜔×𝜇𝑥 𝑚/𝑠 - Chọn tỷ lệ xích: 𝜇𝑣 = = 0,35255( ) 1000 𝑚𝑚 - Sử dụng công thức Page 9 c 𝜆 v = Rω[sin (α) + sin (2α)] 2 Hình 1.2 Đồ thị vận tốc * Để khảo sát mối quan hệ giữa hành trình piston và vận tốc của piston ta đặt chúng cùng chung hệ trục tọa độ.4 Đồ thị chuyển vị 1.