Tiểu Luận: Tính Toán Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong - Đại Học Công Nghiệp TP.HCM

Tính toán kết cấu động cơ đốt trong: Tìm hiểu các yếu tố quan trọng, phương pháp tính toán và ứng dụng thực tế. Tối ưu hiệu suất động cơ.

• Tác giả: Lê Văn Hượng
• Người hướng dẫn: Ths. Nguyễn Quốc Sỹ
• Trường học: Trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Động Lực
• Đề tài: Tính Toán Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong Trên Xe Ford Ecosport 1.5Ti – Vct110 Power Shift Titanium Specs
• Loại tài liệu: Tiểu luận cuối kì
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• Mục lục
• 1. PHẦN 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
• 1.1. Giới thiệu đề tài
• 1.2. Lí do chọn đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp thực hiện
• 1.5. Tổng quan về động cơ
• 1.5.1. Giới thiệu xe
• 1.5.2. Đặc điểm chung của động cơ
• 1.5.3. Các phiên bản của động cơ
• 2. PHẦN 2 : PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CÁC CƠ CẤU HỆ THỐNG PHÁT LỰC
• 2.1. Nhiệm vụ của hệ thống phát lực
• 2.2. Điều kiện làm việc và yêu cầu của hệ thống phát lực
• 3. PHẦN 3 : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHO TỪNG HỆ THỐNG CƠ CẤU PHÁT LỰC
• 3.1. Một số phương án thiết kế
• 3.2. Chọn phương án thiết kế
• 3.2.1. Nguyên lý làm việc
• 4. PHẦN 4 : TÍNH TOÁN NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ
• 4.1. Các thông số ban đầu của động cơ FordEco Sports
• 4.2. Thông số tự chọn :
• 4.3. TÍNH TOÁN NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ
• 4.3.1. Tính toán quá trình nạp
• 4.3.2. Tính toán quá trình nén
• 4.3.3. Tính toán quá trình cháy
• 5. PHẦN 5 : ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU
• 5.1. Động lực học Piston
• 5.2. Động lực học của thanh truyền – trục khuỷu:
• 6. PHẦN 6 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THÔNG PHÁT LỰC
• 6.1. Tính toán kích thước Piston
• 6.2. Tính toán thông số kích thước thanh truyền
• 6.3. Tính toán thông số kích thước trục khuỷu
• 7. PHẦN 7 THIẾT KẾ CỤM CHI TIẾT CƠ CẤU PHÁT LỰC
• 7.1. Tính bền chi tiết của hệ thống phát lực
• 7.1.1. Tính bền chi tiết Piston
• 7.1.2. Tính bền chi tiết thanh truyền
• 7.1.3. Tính bền chi tiết trục khuỷu
• 8. PHẦN 8 THIẾT KẾ MỘT CHI TIẾT TRONG CỤM CƠ CẤU PHÁT LỰC BẰNG PHẦN MỀN SOLIDWORKS
• 8.1. Chọn chi tiết thiết kế
• 8.2. Tiến hành thiết kế
• 9. PHẦN 9 : KẾT LUẬN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC BẢNG BIỂU

Tóm tắt

I. Tính Toán Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong Tổng Quan Xu Hướng

Động cơ đốt trong (ĐCĐT) là trái tim của nhiều phương tiện và thiết bị. Việc tính toán kết cấu động cơ chính xác là yếu tố then chốt đảm bảo hiệu suất, độ bền và độ tin cậy. Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan về tính toán kết cấu động cơ đốt trong, từ các khái niệm cơ bản đến các phương pháp tiên tiến. Thiết kế động cơ đốt trong không chỉ là tạo ra một cỗ máy hoạt động, mà còn là tối ưu hóa mọi thành phần để đạt được hiệu suất cao nhất, tuổi thọ dài nhất và đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải khắt khe. Việc này đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức về cơ học vật liệu, nhiệt động lực học và kỹ thuật sản xuất. Ứng dụng các phần mềm phân tích kết cấu động cơ hiện đại như phần mềm CAE động cơ, phân tích FEM động cơ và phân tích CFD động cơ đóng vai trò quan trọng trong việc dự đoán và cải thiện hiệu suất của động cơ. Các phần mềm này cho phép các kỹ sư mô phỏng các điều kiện hoạt động khác nhau, từ đó tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu ứng suất, biến dạng và dao động. Việc này giúp kéo dài tuổi thọ của động cơ và giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc. Theo tài liệu gốc từ Trường Đại học Công nghiệp TP.HCM, tính toán kết cấu động cơ là môn học quan trọng trong đào tạo kỹ sư ô tô, trang bị cho họ khả năng thiết kế và phân tích các hệ thống cơ khí phức tạp.

1.1. Giới Thiệu Tổng Quan Về Tính Toán Kết Cấu Động Cơ Đốt Trong

Tính toán kết cấu động cơ đốt trong bao gồm việc phân tích ứng suất, biến dạng, độ bền, độ tin cậy và các đặc tính động lực học của các thành phần động cơ như piston, thanh truyền, trục khuỷu và xilanh. Mục tiêu là đảm bảo rằng các thành phần này có thể chịu được các tải trọng và điều kiện hoạt động khắc nghiệt mà không bị hỏng hóc. Các yếu tố quan trọng trong thiết kế động cơ đốt trong bao gồm lựa chọn vật liệu, hình dạng, kích thước và phương pháp gia công. Vật liệu phải có độ bền cao, chịu nhiệt tốt và có khả năng chống mài mòn. Hình dạng và kích thước phải được tối ưu hóa để giảm thiểu ứng suất và biến dạng. Phương pháp gia công phải đảm bảo độ chính xác và độ nhám bề mặt. Việc mô phỏng kết cấu động cơ bằng các phần mềm CAE, FEM và CFD cho phép các kỹ sư dự đoán và cải thiện hiệu suất của động cơ trước khi chế tạo. Các phần mềm này cho phép mô phỏng các điều kiện hoạt động khác nhau, từ đó tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu ứng suất, biến dạng và dao động.

1.2. Vai Trò Của Phân Tích FEM Và CFD Trong Thiết Kế Động Cơ

Phân tích FEM động cơ (Finite Element Method) là một phương pháp số để giải các bài toán về ứng suất, biến dạng và độ bền của các thành phần động cơ. FEM chia thành phần động cơ thành các phần tử nhỏ và giải các phương trình cân bằng trên mỗi phần tử. Kết quả là một bản đồ ứng suất và biến dạng chi tiết, cho phép các kỹ sư xác định các vùng có ứng suất cao và tối ưu hóa thiết kế để giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc. Phân tích CFD động cơ (Computational Fluid Dynamics) là một phương pháp số để mô phỏng dòng chảy của chất lỏng và khí trong động cơ. CFD cho phép các kỹ sư nghiên cứu quá trình cháy, trao đổi nhiệt và dòng khí trong xilanh, từ đó tối ưu hóa thiết kế buồng đốt, hệ thống nạp và hệ thống xả để cải thiện hiệu suất và giảm thiểu khí thải. Cả FEM và CFD đều là các công cụ mạnh mẽ giúp các kỹ sư tối ưu hóa động cơ đốt trong. Tuy nhiên, việc sử dụng các công cụ này đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về cơ học vật liệu, nhiệt động lực học và kỹ thuật số.

II. Thách Thức Trong Tính Toán Độ Bền Động Cơ Đốt Trong

Việc tính toán kết cấu động cơ chính xác đối mặt với nhiều thách thức. Tải trọng lên các bộ phận động cơ thường biến đổi theo chu kỳ và có tính chất va đập, gây ra ứng suất phức tạp. Nhiệt độ cao và gradient nhiệt độ lớn cũng ảnh hưởng đến độ bền vật liệu. Ngoài ra, các yếu tố như mài mòn, ăn mòn và rung động cũng góp phần làm giảm tuổi thọ của động cơ. Các kỹ sư cần phải sử dụng các phương pháp phân tích tiên tiến và các mô hình vật liệu chính xác để dự đoán chính xác độ bền động cơ đốt trong và độ tin cậy động cơ đốt trong. Theo kinh nghiệm thực tế, việc bỏ qua bất kỳ yếu tố nào trong số này có thể dẫn đến sai sót lớn trong tính toán và gây ra hỏng hóc sớm cho động cơ.

2.1. Phân Tích Ứng Suất Và Biến Dạng Trong Điều Kiện Tải Trọng Biến Đổi

Các thành phần của động cơ đốt trong, như piston, thanh truyền và trục khuỷu, phải chịu tải trọng biến đổi theo chu kỳ trong quá trình hoạt động. Tải trọng này có thể bao gồm lực khí thể, lực quán tính và lực ma sát. Việc phân tích ứng suất động cơ đốt trong và biến dạng động cơ đốt trong trong điều kiện tải trọng biến đổi là rất quan trọng để đảm bảo độ bền và độ tin cậy của động cơ. Các kỹ sư thường sử dụng phân tích FEM để mô phỏng ứng suất và biến dạng trong các thành phần động cơ. Tuy nhiên, việc mô phỏng tải trọng biến đổi đòi hỏi các mô hình tải trọng chính xác và các phương pháp giải số hiệu quả.

2.2. Ảnh Hưởng Của Nhiệt Độ Cao Lên Độ Bền Vật Liệu Động Cơ

Nhiệt độ cao là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến sức bền vật liệu động cơ. Nhiệt độ cao có thể làm giảm độ bền, độ cứng và độ dẻo của vật liệu. Ngoài ra, gradient nhiệt độ lớn có thể gây ra ứng suất nhiệt, làm tăng nguy cơ hỏng hóc. Các kỹ sư cần phải lựa chọn vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt và sử dụng các phương pháp làm mát hiệu quả để giảm thiểu ảnh hưởng của nhiệt độ cao lên độ bền vật liệu. Nhiệt động lực học động cơ đóng vai trò quan trọng trong việc dự đoán và kiểm soát nhiệt độ trong động cơ. Các phần mềm CFD có thể được sử dụng để mô phỏng quá trình trao đổi nhiệt trong động cơ và tối ưu hóa hệ thống làm mát.

III. Phương Pháp Tính Toán Tối Ưu Hóa Kết Cấu Động Cơ Hiện Đại

Các phương pháp tính toán kết cấu động cơ hiện đại kết hợp các kỹ thuật phân tích số, mô hình hóa vật liệu tiên tiến và tối ưu hóa động cơ đốt trong. Các phần mềm CAE cho phép mô phỏng toàn diện các hiện tượng vật lý trong động cơ, từ quá trình cháy đến ứng suất và biến dạng trong các thành phần. Các thuật toán tối ưu hóa được sử dụng để tìm ra thiết kế tối ưu đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất, độ bền và chi phí.

3.1. Sử Dụng Phần Mềm CAE Để Mô Phỏng Và Phân Tích Kết Cấu

Các phần mềm CAE động cơ (Computer-Aided Engineering) là các công cụ mạnh mẽ cho phép các kỹ sư mô phỏng và phân tích kết cấu của động cơ đốt trong. Các phần mềm này tích hợp các phương pháp phân tích FEM và CFD, cho phép mô phỏng các hiện tượng vật lý phức tạp như ứng suất, biến dạng, nhiệt độ, dòng chảy và quá trình cháy. Các phần mềm CAE phổ biến bao gồm ANSYS, ABAQUS và COMSOL. Việc sử dụng các phần mềm CAE đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về cơ học vật liệu, nhiệt động lực học và kỹ thuật số.

3.2. Ứng Dụng Các Thuật Toán Tối Ưu Hóa Trong Thiết Kế Động Cơ

Tối ưu hóa động cơ đốt trong là quá trình tìm ra thiết kế tối ưu đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất, độ bền, chi phí và khí thải. Các thuật toán tối ưu hóa có thể được sử dụng để tối ưu hóa hình dạng, kích thước, vật liệu và các thông số hoạt động của động cơ. Các thuật toán tối ưu hóa phổ biến bao gồm thuật toán di truyền, thuật toán mô phỏng luyện kim và thuật toán tối ưu hóa dựa trên gradient. Việc sử dụng các thuật toán tối ưu hóa đòi hỏi kinh nghiệm và kiến thức về các phương pháp tối ưu hóa và các ràng buộc thiết kế.

3.3. Quy Trình Tính Toán Động Cơ Đốt Trong

Việc tính toán kết cấu động cơ đốt trong bao gồm những bước cụ thể như: Xây dựng mô hình vật lý của động cơ, xác định các điều kiện biên (tải trọng, nhiệt độ), chọn phương pháp tính (FEM, CFD), chạy mô phỏng, phân tích kết quả và hiệu chỉnh thiết kế cho đến khi đạt yêu cầu. Quy trình tính toán động cơ cần tuân thủ các tiêu chuẩn tính toán động cơ hiện hành để đảm bảo tính chính xác và tin cậy của kết quả.

IV. Nghiên Cứu Ứng Dụng Thực Tiễn Tính Toán Cho Xe Ford EcoSport

Việc tính toán kết cấu động cơ không chỉ dừng lại ở lý thuyết mà còn được ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Ví dụ, việc tính toán kết cấu động cơ trên xe Ford EcoSport 1.5Ti-VCT110 PowerShift Titanium Specs, như được trình bày trong tài liệu gốc, cho thấy sự quan trọng của việc phân tích các chi tiết như piston, thanh truyền và trục khuỷu để đảm bảo hiệu suất và độ bền của động cơ. Các thông số kỹ thuật và kết quả tính toán được sử dụng để đánh giá hiệu năng làm việc và hiệu quả của các chi tiết phát lực. Ứng suất động cơ đốt trong và biến dạng động cơ đốt trong được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo động cơ hoạt động ổn định và đáng tin cậy. Các nghiên cứu này giúp cải thiện hiệu suất và tuổi thọ của động cơ trong điều kiện vận hành thực tế.

4.1. Phân Tích Kết Cấu Piston Thanh Truyền Trục Khuỷu Xe Ford EcoSport

Việc tính toán kết cấu động cơ trên xe Ford EcoSport tập trung vào các thành phần chính như piston, thanh truyền và trục khuỷu. Các thông số kỹ thuật của động cơ, như công suất, momen xoắn và tỉ số nén, được sử dụng để xác định tải trọng tác dụng lên các thành phần này. Các kỹ sư sử dụng phân tích FEM để mô phỏng ứng suất và biến dạng trong các thành phần này và đảm bảo rằng chúng có thể chịu được tải trọng mà không bị hỏng hóc. Theo tài liệu tham khảo, việc lựa chọn vật liệu phù hợp và tối ưu hóa hình dạng của các thành phần là rất quan trọng để đạt được hiệu suất và độ bền cao.

4.2. Đánh Giá Độ Bền Và Tuổi Thọ Của Động Cơ Sau Tính Toán

Sau khi tính toán kết cấu động cơ và tối ưu hóa thiết kế, các kỹ sư tiến hành đánh giá độ bền động cơ đốt trong và tuổi thọ động cơ đốt trong. Việc này có thể được thực hiện bằng các thử nghiệm thực tế hoặc bằng các mô phỏng máy tính. Các thử nghiệm thực tế thường bao gồm việc chạy động cơ trong các điều kiện hoạt động khác nhau và theo dõi các thông số như nhiệt độ, áp suất và độ rung. Các mô phỏng máy tính sử dụng các mô hình vật liệu và các phương pháp phân tích số để dự đoán tuổi thọ của các thành phần động cơ. Việc đánh giá độ bền và tuổi thọ là rất quan trọng để đảm bảo rằng động cơ có thể hoạt động đáng tin cậy trong suốt vòng đời của nó.

V. Vật Liệu Chế Tạo Động Cơ Đốt Trong Ảnh Hưởng Đến Độ Bền

Lựa chọn vật liệu chế tạo động cơ có ảnh hưởng rất lớn đến độ bền động cơ đốt trong. Các vật liệu như thép, hợp kim nhôm và gang được sử dụng rộng rãi, mỗi loại có ưu và nhược điểm riêng. Thép có độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt, nhưng lại nặng và dễ bị ăn mòn. Hợp kim nhôm nhẹ và dẫn nhiệt tốt, nhưng độ bền thấp hơn thép. Gang có khả năng chịu mài mòn tốt và giá thành rẻ, nhưng lại giòn và dễ bị nứt. Việc lựa chọn vật liệu phù hợp đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố như tải trọng, nhiệt độ, môi trường và chi phí.

5.1. Ưu Điểm Và Nhược Điểm Của Thép Hợp Kim Nhôm Gang

Thép là một vật liệu phổ biến trong chế tạo động cơ, được biết đến với độ bền cao và khả năng chịu nhiệt tốt. Thép thường được sử dụng cho các thành phần chịu tải trọng lớn như trục khuỷu và thanh truyền. Tuy nhiên, thép có nhược điểm là nặng và dễ bị ăn mòn. Hợp kim nhôm nhẹ hơn thép và có khả năng dẫn nhiệt tốt, giúp tản nhiệt nhanh chóng. Hợp kim nhôm thường được sử dụng cho các thành phần như piston và xilanh. Tuy nhiên, hợp kim nhôm có độ bền thấp hơn thép và có thể bị biến dạng ở nhiệt độ cao. Gang là một vật liệu rẻ tiền và có khả năng chịu mài mòn tốt. Gang thường được sử dụng cho các thành phần như thân máy và nắp máy. Tuy nhiên, gang giòn và dễ bị nứt.

5.2. Các Vật Liệu Mới Nổi Trong Chế Tạo Động Cơ Ceramic Composite

Ngoài các vật liệu truyền thống như thép, hợp kim nhôm và gang, các vật liệu mới như ceramic và composite đang được nghiên cứu và ứng dụng trong chế tạo động cơ đốt trong. Ceramic có độ bền cao, khả năng chịu nhiệt tốt và chống mài mòn tốt. Composite nhẹ, có độ bền cao và có thể được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu cụ thể. Tuy nhiên, ceramic và composite có giá thành cao và khó gia công.

VI. Tương Lai Của Tính Toán Kết Cấu Động Cơ AI Và Mô Hình Hóa Đa Tỷ Lệ

Tương lai của tính toán kết cấu động cơ hứa hẹn nhiều đột phá với sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI) và mô hình hóa đa tỷ lệ. AI có thể được sử dụng để tự động hóa quá trình thiết kế, phân tích và tối ưu hóa động cơ. Mô hình hóa đa tỷ lệ cho phép mô phỏng các hiện tượng vật lý ở các cấp độ khác nhau, từ cấp độ nguyên tử đến cấp độ vĩ mô. Sự kết hợp của AI và mô hình hóa đa tỷ lệ sẽ giúp các kỹ sư thiết kế ra các động cơ hiệu quả hơn, bền hơn và thân thiện với môi trường hơn.

6.1. Ứng Dụng Trí Tuệ Nhân Tạo Trong Thiết Kế Và Tối Ưu Hóa

Trí tuệ nhân tạo (AI) đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật, bao gồm cả thiết kế và tối ưu hóa động cơ đốt trong. Các thuật toán học máy có thể được sử dụng để phân tích dữ liệu từ các thử nghiệm và mô phỏng để tìm ra các mối quan hệ phức tạp giữa các thông số thiết kế và hiệu suất động cơ. AI cũng có thể được sử dụng để tự động hóa quá trình thiết kế, giảm thiểu thời gian và chi phí phát triển.

6.2. Mô Hình Hóa Đa Tỷ Lệ Để Hiểu Rõ Hơn Về Vật Liệu Và Ứng Suất

Mô hình hóa đa tỷ lệ là một phương pháp mô phỏng các hiện tượng vật lý ở các cấp độ khác nhau, từ cấp độ nguyên tử đến cấp độ vĩ mô. Mô hình hóa đa tỷ lệ cho phép các kỹ sư hiểu rõ hơn về các cơ chế phá hủy vật liệu và ảnh hưởng của ứng suất lên độ bền động cơ. Phương pháp này đang trở nên quan trọng hơn bao giờ hết trong việc phát triển các vật liệu mới và các phương pháp thiết kế tiên tiến cho động cơ đốt trong.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC -------- TIỂU LUẬN CUỐI KÌ MÔN : TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG TRÊN XE FORD ECOSPORT 1.5Ti – VCT110 POWER SHIFT TITANIUM SPECS GVHD : Ths.Nguyễn Quốc Sỹ Nhóm thực hiện : 1 Lớp học phần : DHOT16E TP.HCM, tháng 12 năm 2023 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ ĐỘNG LỰC TIỂU LUẬN CUỐI KÌ MÔN : TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Lớp học phần: DHOT16E Nhóm thực hiện : 1 STT Họ và tên MSSV Vai trò 1 Lê Văn Hượng 20081681 Thành viên 2 Lê Anh Khoa 20079471 Nhóm trưởng 3 Danh Tùng Dương 20079701 Thành viên 4 Trần Võ Thanh Hợi 20081181 Thành viên TP.HCM, tháng 12 năm 2023 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 BẢNG PHÂN CHIA NHIỆM VỤ STT Họ và tên MSSV Vai trò Nhiệm vụ + Tính toán nhiệt của động cơ Nhóm + Tổng hợp Word 1 Lê Anh Khoa 20079471 trưởng + Phân tích nhiệm vụ và điều kiện làm việc của cơ cấu phát lực + tính bền các chi tiết của cơ Thành cấu phát lực 2 Lê Văn Hượng 20081681 viên + Giới thiệu đề tài + Phương pháp thiết kế Thành + Tính toán thông số của 3 Danh Tùng Dương 20079701 động cơ viên + Thiết kế và tính bền các Thành chi tiết của cơ cấu phát lực 4 Trần Võ Thanh Hợi 20081181 viên TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 BẢNG ĐÁNH GIÁ CHÉO Người đánh giá Lê Văn Trần Võ Danh Tùng Họ và tên Lê Anh Khoa Hượng Thanh Hợi Dương o 20% o 20% o 20% o 40% o 40% o 40% Lê Văn Hượng X o 60% o 60% o 60% o 80% o 80% o 80% o 100% o 100% o 100% o 20% o 20% o 20% o 40% o 40% o 40% Trần Võ Thanh Hợi o 60% X o 60% o 60% o 80% o 80% o 80% o 100% o 100% o 100% o 20% o 20% o 20% o 40% o 40% o 40% Lê Anh Khoa o 60% o 60% X o 60% o 80% o 80% o 80% o 100% o 100% o 100% o 20% o 20% o 20% o 40% o 40% o 40% Danh Tùng Dương o 60% o 60% o 60% X o 80% o 80% o 80% o 100% o 100% o 100% TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 Mục lục PHẦN 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI .1 Giới thiệu đề tài .1 Lí do chọn đề tài .2 Mục tiêu nghiên cứu .3 Phương pháp thực hiện .2 Tổng quan về động cơ .1 Giới thiệu xe .2 Đặc điểm chung của động cơ: .3 Các phiên bản của động cơ .4 PHẦN 2 : PHÂN TÍCH NHIỆM VỤ VÀ ĐIỀU KIỆN LÀM VIỆC CỦA CÁC CƠ CẤU HỆ THÔNG PHÁT LỰC .1 Nhiệm vụ của hệ thống phát lực .2 Điều kiện làm việc và yêu cầu của hệ thống phát lực .7 PHẦN 3 : PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHO TỪNG HỆ THỐNG CƠ CẤU PHÁT LỰC .1 Một số phương án thiết kế .2 Chọn phương án thiết kế.4 Nguyên lý làm việc.16 PHẦN 4 : TÍNH TOÁN NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ .1 Các thông số ban đầu của động cơ FordEco Sports .17 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 4.2 Thông số tự chọn : .3 TÍNH TOÁN NHIỆT CHO ĐỘNG CƠ .1 Tính toán quá trình nạp:.2 Tính toán quá trình nén .3 Tính toán quá trình cháy .21 PHẦN 5 : ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU PISTON-THANH TRUYỀN-TRỤC KHUỶU .1 Động lực học Piston .2 Động lực học của thanh truyền – trục khuỷu: .24 PHẦN 6 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA HỆ THÔNG PHÁT LỰC.1 Tính toán kích thước Piston .2 Tính toán thông số kích thước thanh truyền .3 Tính toán thông số kích thước trục khuỷu .31 PHẦN 7 THIẾT KẾ CỤM CHI TIẾT CƠ CẤU PHÁT LỰC.1 Tính bền chi tiết của hệ thống phát lực.1 Tính bền chi tiết Piston .2 Tính bền chi tiết thanh truyền .3 Tính bền chi tiết trục khuỷu .49 PHẦN 8 THIẾT KẾ MỘT CHI TIẾT TRONG CỤM CƠ CẤU PHÁT LỰC BẰNG PHẦN MỀN SOLIDWORKS .1 Chọn chi tiết thiết kế.2 Tiến hành thiết kế .58 PHẦN 9 : KẾT LUẬN. 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………….60 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Xe Ford EcoSports 2015:. 2 Hình 2: Kết cấu của thanh truyền.

8 Hình 3: Kết cấu của đầu nhỏ thanh truyền. 9 Hình 4: Kết cấu của thân thanh truyền. 10 Hình 5: Các loại tiết diện của thanh thân truyền. 10 Hình 6: Kết cấu đầu to thân thanh truyền.

11 Hình 7: Kết cấu của trục khuỷu. 12 Hình 8:Kết Cấu đầu trục khuỷu. 12 Hình 9: Kết cấu của má khuỷu. 13 Hình 10: Kết cấu của cố trục khuỷu.

14 Hình 11: Đối trọng của trục khuỷu. 15 Hình 12: Sơ đồ cấu tạo của trục khuỷu. 16 Hình 13: Nguyên lí hoạt động của cơ cất phát lực. 16 Hình 14: Thông số kích thước Piston.

26 Hình 15: Thông số kích thước của chốt Piston. 28 Hình 16: Kích thước dầu nhỏ thanh truyền. 29 Hình 17: Kích thước đầu to thanh truyền. 30 Hình 18: Đỉnh Piston.

32 Hình 19: Tính bền trục khuỷu. 49 Hình 20: Trường hợp khởi động. 50 Hình 21: Trường hợp chịu tác dụng lực Zmax. 52 Hình 22: Bản vẽ 2D Chốt Piston.

57 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thông số động cơ Ford Eco Sports 2015. 3 Bảng 2: Thông số cơ bản của xe Ford Eco Sports 2015. 4 Bảng 3: Thông số kích thước của xe Ford EcoSports 2015. 4 Bảng 4: Hoạt động của từng xi lanh.

17 Bảng 5: Thông số ban đầu của động cơ. 17 Bảng 6: Hệ số đỉnh nhiệt. 18 Bảng 7: Hệ số dư sản lượng không khí 𝛼. 19 Bảng 8: Hệ số điền đầy đủ.

19 Bảng 9: thành phần khí C-H-O trong nhiên liệu. 22 Bảng 10: thông số tính của piston. 26 Bảng 11: Kết quả tính chọn của Piston. 28 Bảng 12: Kết quả tính chọn chốt Piston.

28 Bảng 13: Kết quả tính chọn Xéc Măng. 29 Bảng 14: Kết quả tính chọn thông số đầu nhỏ thân truyền. 30 Bảng 15: Kết quả tính chọn thông số đầu to thân truyền. 31 Bảng 16: Ứng suất bền của chốt Piston.

37 Bảng 17: Thông số kích thước của đầu to thân truyền. 47 Bảng 18:Trị số T của chốt khủy theo góc a. 53 Bảng 19: Trị số T của chốt khuỷu theo từng xilanh. 53 Bảng 20: Giá trị P vs J của từng xi lanh theo góc a.

54 Bảng 21: Trị số T của má khuỷu theo từng góc a. 55 Bảng 22: Trị số T của má khuyry theo từng xilanh. 55 Bảng 23: Trị số P và T của má khuỷu theo từng xilanh. 56 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 Phần 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 1.1 Lí do chọn đề tài Việc Việt Nam trở lại hội nhập với khu vực và thế giới, đất nước ta đang hướng tới để trở thành một nước có ngành công nghiệp phát triển.

Do vậy chúng ta đang có sự chuyển đổi trong cơ cấu kinh tế với việc ưu tiên phát triển các ngành công nghiệp. Và trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế nước ta thì ngành công nghiệp ô tô cũng có những bước phát triển và chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển của nền kinh tế của một quốc gia, nhằm đáp ứng nhu cầu di lại và vận chuyển hàng hoá ngày càng tăng của xã hội.Đối với thế giới ngành công nghiệp sản xuất ô tô đã có lịch sử phát triển khá lâu đời, nhưng lại là ngành công nghiệp khá mới ở Việt Nam. Cho nên cần phải có từng bước tạo nền tảng cho ngành công nghiệp sản xuất ô tô ở nước ta trong tương lai. Theo em đó là chúng ta tiến hành nghiên cứu thiết kế các hệ thống, các cụm tổng thành chi tiết trên ô tô không những đảm bảo yêu cầu về kỹ thuật, tính năng an toàn mà còn phải đạt hiệu quả kinh tế cao, đáp ứng được nhu cầu sử dụng.

Với thực tế hệ thống giao thông đường bộ ở nước ta chưa phát triển kịp, phù hợp với sự phát triển của phương tiện di lại chính, nên nhóm chúng em chọn đề tài khảo sát tính toán thiết kế hệ thống phát lực trên động cơ trên xe Ford EcoSport.2 Mục tiêu nghiên cứu Thiết kế và phát triển hệ thống phát lực có tính năng và hiệu suất tối ưu. Kiểm tra và xác định độ bền và độ ổn định của các cụm phát lực và các chi tiết trục khuỷu. Đánh giá hiệu năng làm việc và hiệu quả của các chi tiết phát lực trên xe Ford EcoSport 1.5 Ti-VCT110 PowerShift Titanium. Nghiên cứu và áp dụng các phương pháp và kỹ thuật để tăng cường sự đáng tin cậy và độ bền của hệ thống phát lực trên xe .Tiến hành thử nghiệm và kiểm tra các chi tiết phát lực trong điều kiện hoạt động thực tế trên xe Ford EcoSport 1.5 Ti-VCT110 PowerShift Titanium để đảm bảo chúng hoạt động đúng theo các yêu cầu và tiêu chuẩn đã đặt ra.

Mục tiêu chung là đảm bảo rằng các chi tiết phát lực được thiết kế và kiểm nghiệm một cách đáng tin cậy, đáp ứng được yêu cầu và chất lượng cần thiết để đạt được hiệu suất tối ưu trong việc sử dụng trên xe. Qua việc tìm hiểu và thiết kế sẽ giúp cho nhóm hiểu rõ hơn về đặc tính phát lực của các chi tiết từ đó làm tư liệu cho việc tìm hiểu và làm đồ án sau này. 1 TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Nhóm 1 1.3 Phương pháp thực hiện Xác định mục tiêu: Đầu tiên, nhóm cần xác định rõ mục tiêu của đồ án ( thiết kế và kiểm nghiệm độ bền các chi tiết phát lực.) Thiết kế: Tiếp theo, nhóm sẽ thiết kế các chi tiết phát lực ( piston, thanh truyền ,trục khuỷu) dựa trên mục tiêu đã định. Trong quá trình này, các kỹ thuật thiết kế như kỹ thuật CAD (Computer-Aided Design) và mô phỏng 3D có thể được sử dụng để tạo ra các mô hình và mô phỏng đối tượng.

Xây dựng nguyên mẫu: Sau khi hoàn thành thiết kế, nhóm sẽ xây dựng các nguyên mẫu thực tế của các chi tiết phát lực.