Đề cương bài giảng Cấu tạo động cơ ô tô - ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên (CĐ)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG
HỌC PHẦN: CẤU TẠO ĐỘNG CƠ Ô TÔ
SỐ TÍN CHỈ: 02
LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: CAO ĐẲNG CHÍNH QUY
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Hưng Yên, năm 2015

Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn
ch-¬ng 1
§éng häc cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn.

1.1. ®éng häc cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m.
Trong ®éng c¬ ®èt trong kiÓu piston, th-êng dïng hai lo¹i c¬ cÊu trôc khuûu thanh
truyÒn lo¹i giao t©m lµ lo¹i ®-êng t©m chèt piston n»m trªn mÆt ph¼ng chøa ®-êng t©m
xylanh vµ t©m trôc khuûu ; lo¹i lÖch t©m lµ lo¹i ®-êng t©m chèt piston kh«ng n»m trªn
mÆt ph¼ng chøa ®-êng t©m xylanh ( lo¹i lÖch t©m chèt) hoÆc mÆt ph¼ng chøa ®-êng t©m
xylanh kh«ng chøa ®-êng t©m trôc khuûu ( lo¹i lÖch t©m xylanh).

1.1.1.Qui luËt ®éng häc cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m.
Nghiªn cøu qui luËt chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn cña piston lµ nhiÖm vô chñ yÕu cña ®éng
häc. ®Ó tiÖn viÖc nghiªn cøu, ta gi¶ thiÕt trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, trôc khuûu quay víi
mét tèc ®é gãc kh«ng ®æi.
1. ChuyÓn vÞ cña piston.
H×nh 1.1 giíi thiÖu s¬ ®å cña c¬ cÊu trôc khuûu thanh truyÒn giao t©m. Tõ h×nh 1.1
ta thÊy chuyÓn vÞ x tÝnh tõ ®iÓm chÕt trªn (§CT) cña piston tuú thuéc vµo vÞ trÝ cña trôc
khuûu ( trÞ sè cña x thay ®æi theo gãc quay  cña trôc khuûu ). Tõ h×nh vÏ ta cã:
x  AB'  AO  ( DO  DB' )
 (l  R)  ( R cos   l cos  )

Trong ®ã :
l lµ chiÒu dµi cña thanh truyÒn – kho¶ng c¸ch tõ t©m ®Çu nhá ®Õn t©m ®Çu to thanh
truyÒn.
R lµ b¸n kÝnh quay cña trôc khuûu.
 lµ gãc quay cña trôc khuûu t-¬ng øng víi x tÝnh tõ ®iÓm gèc trªn (§GT).
 lµ gãc lÖch gi÷a ®-êng t©m thanh truyÒn vµ ®-êng t©m xylanh.
Gäi  

R
lµ th«ng sè kÕt cÊu, ta cã thÓ viÕt:
l
l
l
x  [(l  )  (cos   cos  )]R





(1-1)

1

Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn
§©y lµ d¹ng c«ng thøc chÝnh x¸c cña chuyÓn vÞ piston. §Ó tÝnh to¸n trÞ sè gÇn ®óng cña x,
ta cã thÓ dïng c«ng thøc gÇn ®óng. Tõ tam gi¸c OCB’, ta cã:
sin 
vµ do

sin 
cos   1  sin 2  nªn
cos   1  2 sin 2   (1  2 sin 2  )1/ 2

Khai triÓn vÕ ph¶i cña ®¼ng thøc trªn theo nhÞ
thøc niut¬n ta cã :
1
1
1
 1  2 sin 2   4 sin 4   6 sin 6   ...
2
8
16

Bá c¸c sè h¹ng luü thõa bËc 4 trë lªn råi thay
trÞ sè gÇn ®óng cña cos  vµo ph-¬ng tr×nh
(1-1), sau khi rót gän ta cã c«ng thøc gÇn
®óng sau ®©y:
x  R[(1  cos  ) 


4

(1  cos 2 )]

(1-2)
HoÆc x  R. A trong ®ã

A  (1  cos  )  (1  cos 2 )
4

TrÞ sè A ®-îc tÝnh s½n theo  vµ  ghi
trong b¶ng thèng kª ë phÇn phô lôc
(KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n ®éng c¬ ®èt trong§HBKHN).

H×nh 1.1. S¬ ®å c¬ cÊu trôc khuûu thanh
truyÒn giao t©m.

2. VËn tèc cña piston.
LÊy ®¹o hµm c«ng thøc (1-2) ®èi víi thêi gian, ta cã tèc ®é dÞch chuyÓn (vËn tèc)
cña piston:
v

Trong ®ã

d x d x d d x



d t d d t d

dx
lµ tèc ®é gãc cña trôc khuûu.
d
v  R (sin  


2

sin 2 )  RB

(1-3)

v  RB

2

Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn
Trong ®ã :
B  (sin  


2

sin 2 )

TrÞ sè cña B ®-îc tÝnh s½n theo  vµ  ghi trong phÇn phô lôc (KÕt cÊu vµ tÝnh to¸n
®éng c¬ ®èt trong - §HBKHN).
Trong thiÕt kÕ ng-êi ta cßn chó ý ®Õn tèc ®é trung b×nh cña piston ®Ó ph©n lo¹i
trong ®éng c¬ ®èt trong.
Tèc ®é trung b×nh cña ®éng c¬ ®-îc tÝnh theo c«ng thøc sau:
vtb 

S .n
(m / s)
30

Trong ®ã S lµ hµnh tr×nh piston, S = 2R (m)
n : lµ sè vßng quay cña ®éng c¬ (vg/phót).
Lo¹i ®éng c¬ tèc ®é thÊp :
vtb  3,5  6,5(m / s)
Lo¹i ®éng c¬ tèc ®é trung b×nh :

vtb  6,5  9(m / s)

Lo¹i ®éng c¬ tèc ®é cao:

vtb  9(m / s)

3.Gia tèc cña piston.
LÊy ®¹o hµm cña c«ng thøc (1-3) ®èi víi thêi gian ta cã c«ng thøc tÝnh gia tèc cña
piston:
j

d v d v d d v


.
d t d d t d

j  R 2 (cos    cos 2 )

(1-4)

j  R 2C

HoÆc
Trong ®ã:

C  (cos    cos 2 )

TrÞ sè cña C tÝnh theo  vµ  ®-îc thèng kª trong phÇn phô lôc (KÕt cÊu vµ tÝnh
to¸n ®éng c¬ ®èt trong - §HBKHN).
ChiÒu cña gia tèc qui ®Þnh nh- sau: chiÒu h-íng t©m O lµ chiÒu d-¬ng, ng-îc l¹i
lµ ©m.
Gia tèc ®¹t cùc ®¹i khi ®¹o hµm :
dj
d

Tøc lµ :

  R 2 (sin   2 sin 2 )  0

(sin   2 sin 2 )  sin   4 sin  cos   sin  (1  4 cos  )  0

Tõ ph-¬ng tr×nh trªn ta cã :
sin   0 khi   0 vµ   1800
1  4 cos   0 khi   arccos( 

1
)
4

3

Khoa C¬ khÝ §éng lùc – Tr-êng §¹i häc SPKT – H-ng Yªn
Trong tr-êng hîp thø nhÊt, khi   0 vµ   1800 gia tèc ®¹t cùc trÞ:
j 0  R 2 (1   )

(1-5)

j 1800   R 2 (1   )

Trong tr-êng hîp thø 2, khi   arccos( 

1
) cùc trÞ cña gia tèc b»ng:
4

j '   R 2 (1 

1
)
8

TrÞ sè cña j ' chØ tån t¹i khi   1/ 4
j '   R 2 ( 

1
)
8

(1-6)

TrÞ sè chªnh lÖch tuyÖt ®èi gi÷a j ' vµ j 180 lµ:
0

j '  j 1800  R 2 ( 

Khi  

1
(4  1) 2
)  R 2 (1   )  R 2
8
8

1
trÞ sè chªnh lÖch nµy b»ng kh«ng.
4

j '  j 1800   R 2 (1   )  jmin

Lóc nµy:

j  f ( ) khi   1/ 4 vµ   1/ 4

Quan hÖ cña hµm
BiÓu thÞ trªn h×nh (1.2)

3

4
90º

5

6

7

8
180º

λ>¼
0

2
Rω²(λ+1/8λ)

1

3

4
90º

5

6 7
α'º

8
180º

αº

2Rω²

b

2

Rω²(1+λ)

1

Rω²(1-λ)

2Rω²

λ