Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Sự phát triển của công nghệ thông tin và khoa học kỹ thuật đã thúc đẩy mạnh mẽ quá trình tự động hóa trong sản xuất cơ khí. Đối với chuyên ngành kỹ thuật cơ khí và kỹ thuật động lực, việc áp dụng các phần mềm máy tính hỗ trợ thiết kế (CAD) và tính toán kiểm nghiệm (CAE) là yêu cầu cấp thiết nhằm rút ngắn chu kỳ thiết kế, nâng cao chất lượng sản phẩm, hạn chế sai sót kỹ thuật và tiết kiệm chi phí thử nghiệm thực tế.

Trong ngành công nghiệp ô tô, động cơ đốt trong đóng vai trò là nguồn động lực chủ yếu, đòi hỏi không ngừng nâng cao tính kinh tế, độ tin cậy, công suất, khả năng thích ứng với điều kiện vận hành và giảm thiểu phát thải ô nhiễm môi trường. Cơ cấu piston - thanh truyền - trục khuỷu là cụm cơ cấu biến đổi chuyển động tịnh tiến của piston thành chuyển động quay của trục khuỷu, chịu tải trọng cơ học và tải trọng nhiệt rất lớn trong quá trình động cơ làm việc. Do đó, việc tính toán động học, động lực học và kiểm nghiệm bền chi tiết thanh truyền là nhiệm vụ quan trọng hàng đầu trong thiết kế và cải tiến động cơ.

Đề tài tập trung nghiên cứu đối tượng là động cơ xăng EA888 2.0L (trang bị trên xe Audi A4). Nhiệm vụ nghiên cứu được xác lập bao gồm các nội dung cụ thể sau:

  1. Tổng quan về kết cấu động cơ EA888, đặc biệt là các chi tiết trong cơ cấu biến đổi chuyển động: piston, thanh truyền và trục khuỷu.
  2. Tính toán chu trình nhiệt công tác của động cơ ở chế độ công suất định mức để xác định các thông số trạng thái của môi chất tại các điểm đặc trưng.
  3. Xây dựng và hiệu đính đồ thị công $P-V$ theo phương pháp vòng tròn Brick.
  4. Tính toán động học và động lực học: xây dựng quy luật chuyển vị, vận tốc, gia tốc của piston, lực quán tính, lực tổng hợp tác dụng lên cơ cấu và các thành phần lực tiếp tuyến $T$, lực pháp tuyến $Z$.
  5. Tính toán kiểm nghiệm sức bền cơ học của nhóm thanh truyền (đầu nhỏ chịu kéo, chịu nén, ứng suất lắp ghép do độ dôi và biến dạng nhiệt theo lý thuyết Lamé, độ bền mỏi thân thanh truyền).
  6. Ứng dụng phần mềm CATIA V5 để thiết kế mô hình 3D các chi tiết của cụm thanh truyền và thực hiện mô phỏng kiểm nghiệm bền (FEA), mô phỏng động học cơ cấu.
  • Đối tượng nghiên cứu: Cơ cấu thanh truyền - trục khuỷu, nhóm thanh truyền và chu trình công tác của động cơ xăng EA888 4 kỳ.
  • Phạm vi nghiên cứu: Khảo sát các thông số làm việc định mức của động cơ Audi A4 2.0L; tính toán giải tích nhiệt động học, động lực học một chiều và mô phỏng tĩnh học kết cấu 3D trên nền tảng phần mềm CATIA V5.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Khóa luận kết hợp giữa lý thuyết tính toán động cơ đốt trong truyền thống, phương pháp đồ giải kỹ thuật và công nghệ mô phỏng phần tử hữu hạn số (CAE):

  • Lý thuyết nhiệt động học động cơ đốt trong: Ứng dụng phương pháp cân bằng nhiệt và phương pháp tính toán chu trình công tác thực tế của động cơ xăng 4 kỳ nhằm xác định các quá trình nạp, nén đa biến ($n_1$), quá trình cháy đẳng tích - đẳng áp, và quá trình giãn nở đa biến ($n_2$).
  • Phương pháp đồ giải động học và động lực học:
    • Phương pháp vòng tròn Brick: Sử dụng để khai triển hành trình piston và hiệu đính đồ thị công $P-V$ thực tế (xác định điểm đánh lửa sớm $c''$, điểm áp suất cực đại $P_{z\text{max}}$, điểm mở sớm xupáp thải $b'$ và điểm cuối giãn nở $b''$).
    • Phương pháp đồ thị vòng: Dựng đường biểu diễn vận tốc piston $v = f(\alpha)$ trên hệ tọa độ độc cực.
    • Phương pháp Tô-lê (Tolle): Dựng đường biểu diễn gia tốc piston $j = f(x)$ và đường biểu diễn lực quán tính chuyển động tịnh tiến $-P_j = f(x)$.
  • Lý thuyết sức bền vật liệu và cơ học kết cấu:
    • Mô hình dầm cong ngàm hai đầu đối xứng (theo Kinaxotsvili) để xác định mô men uốn và lực dọc tác dụng lên đầu nhỏ thanh truyền khi chịu lực kéo và lực nén.
    • Công thức Lamé để tính toán phân bố ứng suất tiếp xúc trên bề mặt trong và bề mặt ngoài của đầu nhỏ thanh truyền do độ dôi lắp ghép bạc lót kết hợp với độ giãn nở nhiệt khi làm việc ở nhiệt độ cao.
    • Phương pháp kiểm tra sức bền mỏi thân thanh truyền chịu nén uốn dọc và uốn ngang theo hai phương trục tiết diện $x-x$ và $y-y$.
  • Phương pháp mô hình hóa và mô phỏng 3D (CAD/CAE):
    • Sử dụng phần mềm CATIA V5: Module Part Design và Sketcher để dựng hình học tham số 3D của thanh truyền, bạc lót, nắp đầu to và bu lông; Module Assembly Design để lắp ráp hoàn chỉnh cụm chi tiết; Module Generative Structural Analysis để chia lưới phần tử hữu hạn, đặt điều kiện biên và phân tích ứng suất Von Mises, trường chuyển vị; Module Digital Mockup (DMU Kinematics) để mô phỏng động học chuyển động cơ cấu.

Bảng thông số kỹ thuật ban đầu của động cơ EA888:

Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Công suất định mức $N_e$ 126 mã lực (HP)
Số vòng quay trục khuỷu $n$ 5300 vg/ph
Đường kính xilanh $D$ 88 mm
Hành trình piston $S$ 92,8 mm
Dung tích công tác một xilanh $V_h$ 0,56564 $\text{dm}^3$
Số xilanh $i$ 4 xilanh
Tỷ số nén $\varepsilon$ 10,7 -
Suất tiêu hao nhiên liệu ban đầu $g_e$ 175 g/ml.h
Góc mở sớm / đóng muộn xupáp nạp $\alpha_1 / \alpha_2$ 26 / 48 độ
Góc mở sớm / đóng muộn xupáp thải $\gamma_1 / \gamma_2$ 32 / 8 độ
Chiều dài thanh truyền $l_{tt}$ 144 mm
Khối lượng nhóm piston $m_{pt}$ 0,36 kg
Khối lượng nhóm thanh truyền $m_{tt}$ 0,64 kg

Thiết kế và kiểm nghiệm mô phỏng kỹ thuật

Quá trình thiết kế mô hình 3D và phân tích kỹ thuật của cụm thanh truyền được thực hiện trên hệ thống phần mềm CATIA V5 theo trình tự:

  1. Thiết kế hình học 3D chi tiết (CAD):

    • Thanh truyền: Dựng phác thảo tiết diện chữ I của thân thanh truyền nhằm tối ưu hóa độ cứng vững chịu uốn và giảm trọng lượng; tạo hình đầu nhỏ, đầu to thanh truyền, vát mép chuyển tiếp, tạo hốc giảm khối lượng và tạo lỗ dẫn dầu bôi trơn làm mát.
    • Bạc lót: Thiết kế bạc lót đầu nhỏ và hai nửa bạc lót đầu to với độ dày và dung sai phù hợp tiêu chuẩn lắp ghép.
    • Nắp đầu to (nửa dưới đầu to): Dựng hình khối nửa dưới, lấy đối xứng và tạo lỗ bắt bu lông chính xác.
    • Bu lông thanh truyền: Dựng biên dạng đầu bu lông, thân bu lông và thiết kế phần ren chịu lực.
    • Lắp ráp cụm chi tiết: Ráp nối thân thanh truyền, hai nửa bạc lót, nắp đầu to và bu lông cố định trong module Assembly Design.

  2. Kiểm nghiệm bền bằng phương pháp phần tử hữu hạn (FEA/CAE):

    • Gán vật liệu: Gán các thông số cơ tính vật liệu với thanh truyền bằng thép hợp kim ($E_d = 2,2 \times 10^5\text{ MN/m}^2$) và bạc lót bằng hợp kim đồng ($E_b = 1,15 \times 10^5\text{ MN/m}^2$).
    • Điều kiện biên: Đặt ràng buộc cố định (Fixed Support) tại nửa gối trục đầu to thanh truyền.
    • Tác dụng tải trọng: Đặt lực tác dụng $P_\Sigma = 5,464\text{ MPa}$ phân bố đều lên nửa bề mặt tiếp xúc của đầu nhỏ thanh truyền (tương ứng với vị trí chịu tải nguy hiểm nhất trong chu trình).
    • Chia lưới: Thực hiện chia lưới phần tử khối (Tetrahedral Mesh) với mật độ lưới dày tại các vị trí bán kính góc lượn chuyển tiếp ($\rho_1 = 15\text{ mm}$) và các bề mặt lắp ghép chịu lực.
    • Phân tích kết quả: Xuất biểu đồ phân bố ứng suất Von Mises và biểu đồ chuyển vị, đối chiếu với giới hạn bền mỏi và giới hạn chảy của vật liệu chế tạo.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài

  • Trình bày tính cấp thiết của việc áp dụng công nghệ thông tin và phần mềm CAD/CAE trong ngành cơ khí động lực nhằm tối ưu hóa quá trình thiết kế, chế tạo chi tiết máy.
  • Đánh giá vai trò của động cơ đốt trong trên các dòng xe hiện đại, xu hướng phát triển động cơ tiết kiệm nhiên liệu, giảm phát thải ô nhiễm và khả năng sử dụng nhiên liệu thay thế trong thế kỷ XXI.
  • Khảo sát kết cấu tổng thể của động cơ xăng EA888: động cơ 4 kỳ, 4 xilanh thẳng hàng, nắp máy đúc chung bằng hợp kim nhôm - silic với buồng cháy hình chêm; thân máy kiểu xilanh - hộp trục khuỷu đúc bằng gang xám; trục cam kép dẫn động bằng đai răng.
  • Phân tích cấu tạo và chức năng của các cụm chi tiết chuyển động:
    • Piston: Chế tạo bằng hợp kim nhôm, thân có dạng hình oval bù giãn nở nhiệt, đỉnh tiếp nhận áp suất khí cháy và lắp các vòng xéc măng.
    • Thanh truyền: Chế tạo bằng thép rèn, tiết diện thân chữ I, có đường khoan dẫn dầu bôi trơn và làm mát đỉnh piston.
    • Trục khuỷu: Chế tạo bằng phương pháp rèn thép chất lượng cao, các cổ trục được đặt trong ổ trục chính có bạc lót hai nửa.

Chương 2: Cơ sở lý luận của đề tài

  • Tính toán nhiệt chu trình công tác:
    • Xác định các thông số quá trình nạp: áp suất cuối quá trình nạp $p_a = 0,09\text{ MPa}$, nhiệt độ $T_a = 347,2\text{ K}$, hệ số khí sót $\gamma_r = 0,0438$, hệ số nạp $\eta_v = 0,8629$, lượng không khí lý thuyết $M_0 = 0,511\text{ kmol/kg}$, hệ số dư lượng không khí $\alpha = 1,0828$.
    • Xác định các thông số quá trình nén: chỉ số nén đa biến $n_1 = 1,371$, áp suất cuối nén $P_c = 2,3202\text{ MPa}$, nhiệt độ cuối nén $T_c = 836,5\text{ K}$.
    • Quá trình cháy: hệ số biến đổi phân tử thực tế $\beta = 1,0316$, nhiệt độ cháy cực đại $T_z = 2945,8\text{ K}$, áp suất cháy cực đại $P_z = 8,435\text{ MPa}$.
    • Quá trình giãn nở: chỉ số giãn nở đa biến $n_2 = 1,235$, áp suất cuối giãn nở $P_b = 0,4516\text{ MPa}$, nhiệt độ cuối giãn nở $T_b = 1687,7\text{ K}$.
    • Các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật: áp suất chỉ thị trung bình $P_i = 1,1670\text{ MPa}$, vận tốc trung bình của piston $v_{tb} = 16,34\text{ m/s}$, áp suất tổn thất cơ giới $P_m = 0,2372\text{ MPa}$, áp suất có ích trung bình $P_e = 0,92987\text{ MPa}$, hiệu suất cơ giới $\eta_m = 0,7968$, suất tiêu hao nhiên liệu tính toán $g_e = 237,30\text{ g/kW.h}$, hiệu suất có ích $\eta_e = 0,3448$.
  • Xây dựng và hiệu đính đồ thị công $P-V$:
    • Tính toán thể tích buồng cháy $V_c = 0,05826\text{ dm}^3$, thể tích công tác $V_h = 0,56413\text{ dm}^3$, tổng thể tích xilanh $V_a = 0,62229\text{ dm}^3$.
    • Lập bảng giá trị biến thiên 11 điểm trên đường nén và đường giãn nở với tỷ lệ xích thể tích $\mu_v = 0,00276\text{ dm}^3/\text{mm}$ và tỷ lệ xích áp suất $\mu_p = 0,0422\text{ MPa/mm}$.
    • Ứng dụng vòng tròn Brick (hệ số kết cấu $\lambda = 0,32$) hiệu đính các điểm đặc biệt: điểm áp suất nén thực tế $P'c = 4,3585\text{ MPa}$ ($y{c'} = 103,3\text{ mm}$), điểm $P_{z\text{max}}$ tại góc quay trục khuỷu $375^\circ$, điểm mở sớm xupáp thải $b'$, và điểm cuối giãn nở thực tế $P_{b''} = 0,2808\text{ MPa}$ ($y_{b''} = 6,654\text{ mm}$).
  • Tính toán động học và động lực học:
    • Dựng đồ thị hành trình $x = f(\alpha)$, vận tốc $v = f(\alpha)$ và gia tốc $j = f(x)$ theo phương pháp Tô-lê với $J_{\text{max}} = 111\text{ mm}$, $J_{\text{min}} = -9678\text{ m/s}^2$.
    • Phân tích khối lượng: khối lượng tịnh tiến $m_{np} = m_{pt} + m_1 = 0,36 + 0,20 = 0,56\text{ kg}$; khối lượng chuyển động quay thanh truyền $m_2 = 0,44\text{ kg}$; khối lượng chốt khuỷu $m_{ch} = 0,536\text{ kg}$ (vật liệu thép có khối lượng riêng $\rho = 7800\text{ kg/m}^3$).
    • Xác định lực quán tính tịnh tiến cực đại $P_{j\text{max}} = 1,736\text{ MPa}$ ($41,14\text{ mm}$), cực tiểu $P_{j\text{min}} = -0,894\text{ MPa}$ ($-21,18\text{ mm}$).
    • Khai triển lực tổng $P_\Sigma = P_{kt} + P_j$ và lập bảng tổng hợp giá trị lực tiếp tuyến $T$ và lực pháp tuyến $Z$ theo từng nấc góc quay trục khuỷu $\alpha$ từ $0^\circ$ đến $720^\circ$.
  • Tính toán kiểm nghiệm bền thanh truyền:
    • Kích thước hình học: đường kính chốt $d_{cp} = 25\text{ mm}$, đường kính trong đầu nhỏ $d_1 = 26\text{ mm}$, đường kính ngoài đầu nhỏ $d_2 = 35\text{ mm}$, chiều dài đầu nhỏ $l_{d1} = 25\text{ mm}$, bán kính góc lượn $\rho_1 = 15\text{ mm}$, đường kính trong đầu to $D_1 = 48\text{ mm}$, đường kính ngoài đầu to $D_2 = 65\text{ mm}$, chiều dài đầu to $l_{dt} = 46\text{ mm}$.
    • Tính sức bền đầu nhỏ khi chịu kéo (góc ngàm $\gamma = 121^\circ$, lực kéo $p_j = 0,010553\text{ MN}$) và khi chịu nén theo phân bố tải trọng cosin Kinaxotsvili.
    • Tính toán ứng suất do độ dôi lắp ghép và biến dạng nhiệt ở nhiệt độ $t = 150^\circ\text{C}$ theo công thức Lamé: ứng suất trên mặt ngoài đầu nhỏ $\sigma_{n\Delta} = 174,55\text{ MN/m}^2$, ứng suất trên mặt trong $\sigma_{t\Delta} = 245,43\text{ MN/m}^2$, nằm trong phạm vi cho phép ($100 - 250\text{ MN/m}^2$).
    • Tính sức bền mỏi thân thanh truyền tại tiết diện nhỏ nhất và tiết diện trung bình với hệ số tải trọng $k_x = k_y = 1,12$.

Chương 3: Mô phỏng và kiểm nghiệm bền nhóm thanh truyền trên CATIA

  • Khảo sát các module chức năng trong CATIA V5: Mechanical Design (Part Design, Sketcher, Assembly Design, Drafting), Shape Design, Machining & Machining Simulation, và Generative Structural Analysis.
  • Trình bày chi tiết các bước dựng hình 3D từng chi tiết của nhóm thanh truyền:
    • Thiết kế biên dạng thân thanh truyền chữ I, tạo hốc, vát mặt bên, tạo lỗ bu lông và lỗ thoát dầu bôi trơn đầu nhỏ.
    • Thiết kế bạc đầu nhỏ, bạc đầu to, nửa dưới đầu to (nắp thanh truyền) và bu lông liên kết có ren.
  • Thiết lập bài toán kiểm nghiệm bền trên module phân tích kết cấu: gán vật liệu thép và đồng, cố định nửa đầu to, đặt lực tác dụng $P_\Sigma$ lên đầu nhỏ, chạy chia lưới phần tử hữu hạn và hiển thị trường phân bố ứng suất, chuyển vị.
  • Mô phỏng động học cơ cấu piston - thanh truyền - trục khuỷu, kiểm tra trạng thái làm việc và vị trí tương đối của piston tại các góc quay trục khuỷu khác nhau.

Chương 4: Kết luận

  • Tổng kết các kết quả đạt được về tính toán nhiệt, động lực học và mô hình hóa 3D cụm thanh truyền động cơ EA888 trên CATIA V5.

Kết quả và đóng góp

Khóa luận đã hoàn thành đầy đủ chuỗi tính toán nhiệt động học, động lực học và kiểm nghiệm bền cho cụm thanh truyền động cơ EA888 với các kết quả cụ thể:

Bảng tổng hợp kết quả tính toán nhiệt và động lực học:

Đại lượng tính toán Ký hiệu Giá trị tính toán Đơn vị
Áp suất cuối nén $P_c$ 2,3202 MPa
Nhiệt độ cuối nén $T_c$ 836,5 K
Áp suất cháy cực đại $P_z$ 8,435 MPa
Nhiệt độ cháy cực đại $T_z$ 2945,8 K
Áp suất cuối giãn nở $P_b$ 0,4516 MPa
Nhiệt độ cuối giãn nở $T_b$ 1687,7 K
Áp suất có ích trung bình $P_e$ 0,92987 MPa
Hiệu suất cơ giới $\eta_m$ 0,7968 -
Suất tiêu hao nhiên liệu có ích $g_e$ 237,30 g/kW.h
Hiệu suất có ích $\eta_e$ 0,3448 -
Lực quán tính tịnh tiến cực đại $P_{j\text{max}}$ 1,736 MPa
Lực quán tính tịnh tiến cực tiểu $P_{j\text{min}}$ -0,894 MPa
Ứng suất mặt ngoài đầu nhỏ (Lamé) $\sigma_{n\Delta}$ 174,55 $\text{MN/m}^2$
Ứng suất mặt trong đầu nhỏ (Lamé) $\sigma_{t\Delta}$ 245,43 $\text{MN/m}^2$
  • Giải pháp và đóng góp kỹ thuật:
    • Xây dựng thành công quy trình thiết kế và mô phỏng 3D hoàn chỉnh cho nhóm thanh truyền động cơ EA888 trên phần mềm CATIA V5, từ khâu thiết kế tham số từng chi tiết, lắp ráp cụm máy đến phân tích ứng suất và chuyển vị bằng phần tử hữu hạn.
    • Kết hợp đồng bộ giữa phương pháp giải tích lý thuyết và công cụ CAE hiện đại, giúp sinh viên và kỹ sư cơ khí động lực có cái nhìn trực quan, chính xác về trạng thái chịu lực của các chi tiết máy chuyển động phức tạp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế:
    • Việc tiếp cận tài liệu và phần mềm CATIA còn nhiều bỡ ngỡ do phần mềm chưa thực sự phổ biến rộng rãi trong chương trình đào tạo tại thời điểm thực hiện đề tài.
    • Các tính toán nhiệt và động lực học chủ yếu dựa trên chế độ vận hành ổn định định mức, chưa xét đến các chế độ tải trọng thay đổi đột ngột hoặc hiện tượng kích nổ.
    • Bài toán mô phỏng FEA trên CATIA tập trung vào phân tích tĩnh học kết cấu tại trạng thái chịu lực nguy hiểm nhất, chưa thực hiện mô phỏng tương tác nhiệt - cơ đồng thời (Coupled Thermal-Structural Analysis).
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Mở rộng bài toán phân tích mỏi động lực học (Dynamic Fatigue Analysis) theo toàn bộ chu trình làm việc của động cơ.
    • Nghiên cứu tối ưu hóa cấu trúc hình học thân thanh truyền nhằm giảm thiểu khối lượng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay, từ đó giảm tải trọng quán tính tác dụng lên hệ thống trục khuỷu.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên cao học và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Cơ khí Động lực, Kỹ thuật Ô tô và Cơ khí Chế tạo máy:

  • Phần tính toán nhiệt và động lực học (Chương 2): Cung cấp tài liệu mẫu chi tiết về các bước tính toán chu trình công tác nhiệt, phương pháp hiệu đính đồ thị công Brick, phương pháp Tô-lê và công thức tính bền dầm cong đầu nhỏ thanh truyền.
  • Phần ứng dụng CATIA V5 (Chương 3): Cung cấp quy trình dựng hình 3D chuẩn xác cho chi tiết thanh truyền tiết diện chữ I, kỹ thuật lắp ghép cụm chi tiết máy và các bước thiết lập bài toán phân tích ứng suất phần tử hữu hạn (FEA) trong môi trường Generative Structural Analysis.

Câu hỏi thường gặp

  1. Động cơ xăng EA888 trong đề tài có những thông số kết cấu chính nào? Động cơ có 4 xilanh thẳng hàng, đường kính xilanh $D = 88\text{ mm}$, hành trình piston $S = 92,8\text{ mm}$, chiều dài thanh truyền $l_{tt} = 144\text{ mm}$, tỷ số nén $\varepsilon = 10,7$, công suất định mức $126\text{ HP}$ tại số vòng quay $5300\text{ vg/ph}$.

  2. Áp suất và nhiệt độ cháy cực đại ($P_z, T_z$) của chu trình công tác đạt giá trị bao nhiêu? Qua tính toán nhiệt chu trình công tác, áp suất cháy cực đại tại điểm $z$ đạt $P_z = 8,435\text{ MPa}$ và nhiệt độ cháy cực đại đạt $T_z = 2945,8\text{ K}$.

  3. Phương pháp nào được sử dụng để hiệu đính đồ thị công và dựng đường gia tốc của piston? Tác giả sử dụng phương pháp vòng tròn Brick để xác định hành trình piston và hiệu đính các điểm đặc biệt trên đồ thị công $P-V$; phương pháp Tô-lê (Tolle) được áp dụng để dựng đường biểu diễn gia tốc $j = f(x)$ và đường biểu diễn lực quán tính $-P_j = f(x)$.

  4. Ứng suất do biến dạng nhiệt và độ dôi lắp ghép ở đầu nhỏ thanh truyền có thỏa mãn điều kiện bền không? Theo công thức Lamé ở nhiệt độ làm việc $150^\circ\text{C}$, ứng suất mặt ngoài đầu nhỏ đạt $\sigma_{n\Delta} = 174,55\text{ MN/m}^2$ và ứng suất mặt trong đạt $\sigma_{t\Delta} = 245,43\text{ MN/m}^2$, hoàn toàn nằm trong giới hạn ứng suất biến dạng cho phép ($100 - 250\text{ MN/m}^2$).

  5. Phần mềm CATIA V5 được ứng dụng qua các module cụ thể nào trong đề tài? Tác giả sử dụng module Mechanical Design (Part Design, Sketcher, Assembly Design, Drafting) để thiết kế và lắp ráp 3D; module Generative Structural Analysis để chia lưới, gán tải trọng và kiểm nghiệm bền; cùng module Digital Mockup để mô phỏng động học cơ cấu.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp đã giải quyết trọn vẹn nhiệm vụ tính toán nhiệt chu trình công tác, động học, động lực học và kiểm nghiệm sức bền của nhóm thanh truyền trên động cơ xăng EA888 2.0L. Việc ứng dụng phần mềm CATIA V5 đã trực quan hóa kết cấu hình học 3D, hỗ trợ kiểm nghiệm bền bằng phương pháp phần tử hữu hạn và mô phỏng chính xác sự làm việc của cơ cấu piston - thanh truyền - trục khuỷu. Công trình là tài liệu tham khảo có giá trị chuyên môn cao cho công tác giảng dạy, học tập và nghiên cứu thiết kế trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí động lực ô tô.