TÍNH TOÁN KCĐCĐT PDF

Preview

Summary

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO(Times New Roman 14)BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT(Times New Roman 14)TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI(Times New Roman 16 in đậm)KHOA CƠ KHÍ(Times New Roman 14)-----------BÀI TẬP LỚN MÔN HỌCTÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG(Times New Roman 28 in HOA, đậm)HỌ VÀ TÊN SINH VIÊNTRẦN VĂN C(Times...

Description

Mẫu Bìa BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP & PTNT (Times New Roman 14)

(Times New Roman 14)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC THUỶ LỢI (Times New Roman 16 in đậm)

KHOA CƠ KHÍ

(Times New Roman 14)

-----------

BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC TÍNH TOÁN KẾT CẤU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (Times New Roman 28 in HOA, đậm)

HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN TRẦN VĂN C (Times New Roman 14 in đậm)

TÊN ĐỀ TÀI (Times New Roman 20 in đậm)

Ví dụ : Lựa chọn tổ máy làm đất tối ưu…..(Times New Roman 14 đậm) Ngành: KĨ THUẬT CƠ KHÍ GIÁO VIÊN GIẢNG DẠY: TS. NGUYỄN TƯỜNG VI (Times New Roman 13 thường)

HÀ NỘI – NĂM 20… LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với việc phát triển của công nghệ thông tin và khoa học kỹ thuật với mức độ chóng mặt trong thời đại ngày nay. Đã kéo theo sự phát triển của các nghành nghề khác có liên quan. Với việc ứng dụng các thành tựu đạt được trong lĩnh vực công nghệ thông tin đã giúp cho quá trình tự động hóa sản xuất của con người ngày một hoàn thiện và tối ưu. Cùng với việc phát triển của công nghệ thông tin và khoa học kỹ thuật với mức độ chóng mặt trong thời đại ngày nay. Đã kéo theo sự phát triển của các nghành nghề khác có liên quan. Đối với chuyên ngành cơ khí thì việc áp dụng công nghệ thông tin càng ngày cấp thiết và đã liên tục diễn ra trong quá trình sản xuất để nhằm rút ngắn thời gian và nâng cao chất lượng sản phẩm. Ngày nay, việc lên bản vẽ thiết kế không chiếm nhiều thời gian của người thiết kế vì sự trợ giúp của các công cụ của công nghệ thông tin. Trong đó các phầm mềm hỗ trợ thiết kế đã luôn được dùng để tiến hành thiết kế chi tiết máy. Nhận thấy được tầm quan trọng đó em đã được thầy giao đề tài Thiết kế tính toán , mô phỏng và kiểm nghiệm bền nhóm piston trên động Xăng 1NZ-FE. Đây là một đề tài mới đối với sinh viên ngành động lực, nó không những giúp cho em có điều kiện để chuẩn lại các kiến thức đã học ở trường mà còn có thể hiểu biết kiến thức nhiều hơn khi tiếp xúc với thực tế thiết kế. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Tường Vi các thầy cô trong khoa cùng với việc tìm hiểu, tham khảo các tài liệu liên quan và vận dụng các kiến thức được học, em đã cố gắng hoàn thành đề tài này. Mặc dù vậy, do kiến thức của em có hạn, đề tài mới, phần mềm mới chưa được phổ biến ở Việt nam việc tìm kiếm tài liệu gặp nhiều khó khăn nên đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Em mong các thầy cô góp ý, chỉ bảo thêm để kiến thức của em ngày càng hoàn thiện hơn. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn "Nguyễn Tường vi ” cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ để em hoàn thành đồ án này. Em xin chân thành cảm ơn ! Đồng Nai, ngày tháng

năm 2021

Sinh viên thực hiện Nguyễn Tiến Dũng

CHƯƠNG 1 – GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.

Tính cấp thiết của đề tài

Ôtô đã trở thành một phương tiện vận chuyển thông dụng và hữu hiệu trong bất cứ ngành nghề nào của nền kinh tế quốc dân như: Khai thác tài nguyên, dich vụ công cộng, xây dựng cơ bản, quân sự, và đặc biệt là nhu cầu ngày càng cao của con người… Một chiếc ô tô hiện đại ngày ngay phải đáp ứng được các nhu cầu về tính tiện nghi, an toàn, kinh tế, thẩm mỹ và thân thiện với môi trường, v.v… Vì vậy em nhận : thực hiện đề tài xin trình bày chuyên đề về động cơ 1NZ–FE trên xe TOYOTA VIOS 2007. Do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn nội dung và hình thức của đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp ý kiến quý báu của Quý Thầy Cô để đề tài được hoàn thiện hơn. 1.2. Nội dung chính đề tài - Để giảm thiểu ô nhiễm môi trường, một vấn đề nhức nhối đối với tất cả các nước trên thế giới, nhất là các nước phát triển, một phần gây ảnh hưởng trực tiếp đến con người là khí thải động cơ đốt trong. - Do nhu cầu tất yếu của con người ngày một cao, để đáp ứng nhu cầu của người tiêu dùng thì động cơ ngày càng phải tối ưu hơn như tốc độ cao hơn, tính tự động cao, đảm bảo được độ bền, tiết kiệm nhiên liệu, an toàn cao hơn, hiện đại hơn.v.v… - Mở rộng khả năng đa nhiên liệu. - Khả năng thích ứng tốt đối với các quốc gia khác nhau như địa hình, thời tiết cũng như nhu cầu con người ở mỗi quốc gia là khác nhau. - Giảm trọng lượng và kích thước của thiết bị nhưng vẫn đảm bảo chắc chắn với độ an toàn, tin cậy cao. - Động cơ không dùng nhiên liệu dầu mỏ, khí đốt mà được thay thế bằng các loại nhiên liệu khác. Bước sang một thế kỉ mới, thế kỉ XXI, động cơ đốt trong hứa hẹn bước phát triển vượt bậc. Những công bố mới đây của các nhà khoa học về loại động cơ đốt trong chạy bằng nhiên liệu không phải là cacbuahidrô như H 2, dầu thực vật, năng lượng mặt trời,

cồn.v.v…sẽ khắc phục được vấn đề cạn kiệt về nhiên liệu và nạn ô nhiễm môi trường, hai vấn đề được xem là yếu tố quyết định sự tồn tại của động cơ đốt trong. 1.3. Phương pháp nghiên cứu đề tài Ở nước ta hiện tồn tại một thực tế mâu thuẫn đó là nhu cầu sử dụng và việc sản xuất các loại động cơ của các nhà máy trong nước. Là một đất nước nông nghiệp nên nhu cầu sử dụng các loại động cơ để phục vụ cho người nông dân là rất lớn, nhất là thời kỳ đổi mới đất nước với các chính sách đẩy mạnh phát triển nông nghiệp thì nhu cầu về việc thay thế lao động thủ công bằng máy móc càng đòi hỏi cấp thiết hơn. Nhu cầu đi lại của nhân dân, đây cũng là thị trường rất lớn trong vấn đề tiêu thụ xe, người tiêu dùng luôn đòi hỏi về kỹ thuật ngày càng cao, chất lượng, giá thành, các chỉ tiêu khác. Điều này cũng đúng trong phát triển ngư nghiệp, thuỷ hải sản. Trên thực tế, đất nước ta chưa thể đáp ứng nổi nhu cầu của người tiêu dùng mà hầu hết là nhập hay liên doanh với các hãng nước ngoài, sản xuất và tự sản xuất dang là hướng phát triển của dất nước ta. 1.4. Ý Nghĩa của đề tài Ngày nay có rất nhiều phần mềm hỗ trợ cho công việc của người kỹ sư thiết kế . Giúp cho công việc của người thiết kế trở nên thuận lợi và tiết kiệm được rất nhiều thời gian . Trong các công đoạn của quá trình sản xuất cơ khí thì sự tiện ích của các phần mềm hỗ trợ thực sự có vai trò đóng góp hết sức to lớn. Từ việc lên bản vẽ thiết kế chi tiết máy đến việc mô phỏng lắp ghép và kiểm tra độ bền của các chi tiết máy trước khi đưa vào sản xuất thực tế. Do đó, các phần mềm hỗ trợ đã tiết kiệm rất nhiều thời gian và kinh tế trong sản xuất, hạn chế và tránh những sai sót gặp phải trong quá trình sản xuất thực tế. Phần mềm : “Catia thiết kế và mô phỏng các cơ cấu máy ” là một trong những phầm mềm hỗ trợ cho những người đang học tập cũng như làm việc trong lĩnh vực thiết kế chi tiết và cơ cấu máy. Và hiện tại phần mềm này là một trong những phần mềm mới chưa được ứng dụng phổ biến đối với sinh viên và kỹ sư của chúng ta. Vì vậy em chọn Nghiên cứu thiết kế, kiểm nghiệm và mô phỏng thanh truyền trên ứng dụng phần mềm Catia làm đề tài tốt nghiệp cho mình. Em đã thực hiện việc nghiên cứu học tập từ lý thuyết đến thực hành để sữ dụng phần mềm Catia trong thiết kế và mô phỏng các cơ cấu máy.

Em hy vọng đề tài này sẽ mang đến cách nhìn tổng quan về thiết kế và mô phỏng chi tiết, cơ cấu máy trong Catia. Tạo tiền đề cho việc nghiên cứu sâu hơn các tính năng mà phần mềm hổ trợ, giúp cho người kỹ sư có cách nhìn mới về thiết kế, mô phỏng 3D một cách chính xác và trung thực.

CHƯƠNG 2 – ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TRỤC KHUỶU

THANH TRUYỀN Mục đích: - Thiết lập quy luật chuyển động của piston và thanh truyền trên cơ sở biết luật chuyển động của trục quay với thiết bị quay vận tốc góc

ω = const.

- Xác định giá trị và sự thay đổi các hiệu lực xuất hiện trong từng phần chuyển động của cấu trúc khi cơ sở làm việc xây dựng cơ sở khảo sát và tác dụng mô phỏng lên cơ cấu phát triển. Ý nghĩa: là một trong những cơ sở chính cho việc tính toán thiết kế động cơ. 2. ĐỘNG HỌC Với giả thiết trục khuỷu quay với vận tốc góc ω = const, thì góc quay trục khuỷu α tỷ lệ thuận với thời gian, còn tất cả các đại lượng động học là các hàm phụ thuộc vào biển số α . 2.1.

Xác định qui luật động học bằng phương pháp giải tích

– Độ dịch chuyển pittons - Vận tốc dịch chuyển pittons - Gia tốc chuyển động pittons 1.1.

Xác định qui luật động học bằng phương pháp đồ thị

a. Giải x bằng đồ thị Brich Khi trục khuỷu quay một góc α thì piston dịch chuyển một khoảng x so với vị trí ban đầu (ĐCT). Chuyển vị của piston trong xilanh độngg cơ tính bằng công thức sau: Đây là phương trình chuyển động của cơ cấu trục khuỷu thanh truyền, biểu diễn bằng khoảng trượt của piston phụ thuộc vào α , R (bán kính trục khuỷu) -

Vẽ nửa vòng tròn tâm O bán kính R. Chọn tỉ lệ xích sao cho đường kính AB của ½ vòng tròn bằng đoạn Vh/ μ

-

v

trên đồ thị công.

Lấy về bên phải tâm O một điểm O’ sao cho OO’ = (R λ /2) μ

.

R

-

Từ O’ kẻ các tia ứng với góc 00, 100, 200,…, 1800. Vẽ hệ trục vuông góc S- α phía dưới ½ vòng tròn. Trục O dóng từ điểm A biểu diễn giá trị

α . Trục OS biểu

diễn giá trị S. Chọn tỉ lệ xích: -

Từ các điểm chia trên ½ vòng tròn brich, ta kẻ các đường thằng song song với trục O α và từ các điểm này sẽ cắt nhau tại các điểm 0, 1, 2, 3, …18. Nối các điểm này lại ta có đường cong biểu diễn độ dịch chuyển x theo x = f( α ).

Hình 1.1. Đồ thị chuyển vị S = f (α) b. Giải vận tốc v bằng phương pháp đồ thị Theo giải tích vận tốc v của pitson xác định theo công thức

Từ trên ta có:

Vận tốc trung bình của piston được xác định theo công thức:

Trong đó: S: hành trình của piston(m); S = 2.R; n:số vòng quay trục khuỷu(v/ph) Đối với động cơ diesel Vtb > 6,5 cũng có thể xem là động cơ cao tốc. Tỷ số Vmax/Vtb thường vào khoảng 1,6

Hình 1.2 Đồ thị vận tốc V= f (S) C. Giải gia tốc j bằng đồ thị Tôlê Theo giải tích gia tốc j của piston xác đính theo công thức:

Hình 1.3 Đồ thị gia tốc J =f (S)

2. ĐỘNG LỰC HỌC 2.1.

Xác định các lượng qui dẫn

*Khối lượng tham gia chuyển động thẳng: Các chi tiết máy trong cơ cấu KTTT tham gia vào chuyển động thẳng gồm: -

Các chi tiết trong nhóm piston

-

Thành phần khối lượng nhóm thanh truyền được quy dẫn về đầu nhỏ thanh truyền.

-

Trong quá trình tính toán, xấy dựng các đồ thị lực tác dụng được tiện lợi, cùng thứ nguyên với ấp suất tổng buồng cháy động cơ)

m = mnp + m1 [kg/m2] mnp [kg/m2] – khối lượng nhóm piston; m1 [kg/m2] – khối lượng thanh truyền qui về đầu nhỏ thanh truyền; mtt [kg/m2] khối lượng thanh truyền. Qui khối lượng chuyển động tịnh tiến trên đơn vị diện tích đỉnh piston: Diện tích đỉnh piston:

2.2.

Xác định lực quán tính chuyển động thẳng Pj = -mJ = -mR ω

2

(cos α + λ cos2 α )

Pj = pj1 + pj2 Với: Pj1 = -m.R. ω 2cos α -

Là lực quán tính cấp 1, có chu kỳ 1 vòng quay trục khuỷu. Pj2 = -m.R. ω

2

λ cos2 α

-

Là lực quán tính cấp 2, có chu kỳ ½ vòng quay trục khuỷu.

-

Lực quán tính chuyển động thẳng luôn tác dụng theo đường tâm xilanh động cơ, có độ lớn và chiều thay đổi theo góc α . Dấu của lực quán tính Pj1 và Pj2 được xác định nhờ vòng tròn xét dấu + xét dấu lực quán tính cấp I, cấp II: Qui ước: lực quán tính có chiều hướng vào tâm chốt khuỷu sẽ có giá trị dương và ngược lại. 2.3.

Xác định lực quán tính chuyển động quay

2.4.

Khai triển các đồ thị Khai triển đồ thị P-V thành P- α : Sử dụng đồ thị brich để khai triển đồ thị P-V thành đồ thị P- α . Khỉ chuyển sang đồ thị Pj- α đổi dấu Pj lại. cộng đồ thị Pkt- α và đồ thị P- α ta được: P1 – α P1 = Pkt + Pj

Hình 2.4 Đồ thị khai triển Pkt, Pj, P1 Lập bảng tính các lực tác dụng lên chốt khuỷu:

Bảng 2.1. Biểu diễn thành phần lực theo

α :

Hình 2.5 Đồ thị T-Z-N 3. TÍNH TỔNG T TRONG ĐỘNG CƠ NHIỀU XI LANH PHÂN BỐ THẲNG HÀNG -

Xác định thứ tự làm việc của động cơ

-

Xác định góc lệch công tác của xilanh

-

Lập bảng xác thứ tự làm việc của các xilanh

-

Xác định lực T như ở động cơ 1 xilanh

-

Lập bảng để tính các giá trị T1 + T2 + T3 + T4

Bảng 2.2 Bảng tính tổng T

Hình 2.6 Đồ thị tổng T Tính giá trị

∑ T tb

. Dựa theo công thức:

Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu:

Hình 2.7 Đồ thị phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu

Vẽ hệ trục tọa độ vuông góc Z-T. trục Z có chiều hướng xuống dưới Đặt các giá trị T, Z lên hệ trục T-Z, ứng với mỗi cặp ta có một điểm, đánh số 0, 1, 2… 72. Nối các điểm đó lại ta có đồ thị vecto phụ tải tác dụng lên chốt khuỷu. dịch gốc tọa độ xuống một đoạn bằng giá trị lực quán tính ly tâm:

Đây chính là tâm chốt khuỷu 01. Xác định phương chiều và điểm đặt lực Giá trị của lực là vecto tính từ gốc 01 đến một vị trí bất kỳ mà ta cần; chiều của lực là từ tâm ra ngoài; Điểm đặt nằm trên phương kéo dài của vecto và cắt vòng tròn tượng trưng cho chốt khuỷu. Khai triển đồ thj vecto phụ tải Z-T thành đồ thị Q- α : Vẽ hệ trục tọa độ Q- α , chọn tỉ lệ xích μ

Q

=0,05[độ/mm] và μ

Q=

μ

T=

Z

Trên các điểm chia của trục O- α

ta lần lượt đặt các vecto tương ứng với các

góc. Chẳng hạn 100, 200,…,7200. Nối các đầu mút vecto lại tai có đồ thị khai triển Q= f( α ). Lập bảng để vẽ Q= f( α ). Bảng 2.3 Bảng tính Qtb

μ

Hình 2.8 Đồ thị khai triển của vecto phụ tải tác dụng trên chốt khuỷu Vẽ đồ thị phụ tải tác dụng trên đầu to thanh truyền: Dùng một tờ giấy bóng có các điểm chia ứng với các góc ( α + β ) độ. Sau đó đặt tờ giấy bóng lên đồ thị ngược chiều kim đồng hồ ứng với góc α dưới tờ giấy bóng thì có góc ( α + β ) trên tờ giấy bóng, cứ mỗi lần xoay như vậy ta đánh dấu các điểm trên tờ giấy bóng. Sau đó ta nối các điểm lại ta được đồ thị phụ tải tác dụng lên đầu to thanh truyền.

Hình 2.9 Đồ thị lực tác dụng lên đầu to thanh truyền Đồ thị mai mòn chốt khuỷu: -

Chia vòng tròn tượng trung cho chốt khuỷu thành 24 phần bằng nhau, đánh số thư tự theo chiều ngược kim đồng hồ.

-

Từ các điểm chia 0, 1, 2, 3,…23. Trên vòng tròn 0, kẻ các tia 0. 10, 20, … 230 kéo dài cắt đồ thị phụ tải các tác dụng trên chốt khuỷu ở các điểm xác định. Ta lập

đươc tổng phụ tải tác dụng lên 1 điểm đặt là

∑ Qi

. Giá trị của Qi được ghi vào

các ô có đánh dấu trước, sau đó cộng tất cả các giá trị trên từng cột có tổng phụ tải tác dụng trên các điểm của bề mặt chốt Q Lập bảng giá trị để tính Q

∑i

∑i

Bảng 2.4 Bảng xác định vùng ảnh hưởng

∑ Qi

Hình 2.10 Đồ thị mài mòn chốt khuỷu...