Mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí trong động cơ đốt trong

ĐỀ TÀI: MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGIỆPNỘI DUNG CHÍNH TRONG ĐỀ TÀI +Tổng quan về cơ cấu phân phối khí dùng trong động cơ đốt trong. +Tí h t á độ h â hâ hối khí tn o n ng ọc cơ c u p n p rong động cơ IFA. +Giới thiệu phần mềm CATIA. +Mô hỏ độ h ấ hâ hối khí độ p ng ng ọc cơ c u p n p ng cơ IFA trên CATIA. MỤC ĐÍCH, Ý NGHĨA ĐỀ TÀI + Tìm hiểu cơ cấu phân phối khí động cơ đốt trong. + Tìm hiểu phần mềm Catia. + N hiê ứ tí h ă thiết kế ô hỏ ủ hầ ề C ti từ g n c u n n ng , m p ng c a p n m m a a đó ứng dụng thiết kế mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ IFA trên Catia. TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Cơ cấu phân phối khí trong động cơ 2 kỳ a)- Hệ thống quét thẳng dùng piston đối đỉnh; b)- Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm; c)- Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp; d)- Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải; e) – Hệ thống quét vòng đặt một bên. TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Cơ cấu phân phối khí trong động cơ 4 kỳ Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp đặt Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp treo. TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG Các phương án dẫn động trục cam a) b) c) e)d) a, c) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng côn; b) – Dẫn động trục cam dùng bánh răng trung gian; d , e) – Dẫn động trục cam dùng xích. MẶT CẮT ĐỘNG CƠ IFA 86 7 5 4 9 10 11 1. Trục cam. 2. Con đội. 3. Đũa đẩy. 4. Đai ốc. 5 Đò bẩ. n y. 6. Móng hãm. 7. Đĩa lò xo. 2 3 8. Lò xo. 9. Ống dẫn hướng. 10.Xupáp 1 11.Đế xupáp. THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ IFA Bảng thông số của đông cơ TÊN THÔNG SỐ KÍ HỊÊU THỨ NGUYÊN GIÁ TRỊ Công suất có ích Ne Kw 92 Tỷ số nén ε 17 Số vòng quay n Vòng/phút 2250 Đường kính xi lanh D mm 120 Hành trinh píton S mm 145 iSố xi lanh τ 4 Số kì 4 α1 α2 Góc mở sớm xupap nạp Độ 8 Góc đóng muộn xupap nạp Độ 38 α3 α4 Góc mở sớm xupap thải Độ 44 Góc đóng muộn xupap thải Độ 8 KẾT CẤU CÁC CHI TIẾT CỦA CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ IFA Ø6 Ø8 Φ30 °25'5 ± 0 , 0 2 64 2 6 6 6 0 3 Ø 13 Ø Φ24 6 , 5 1 6 2 , 5 ∅10,96-0,011 ∅8,2-0,09 5 1 8 0 1 6 0 0,5 2 Φ11,025 R12 Ø10 ÐUA Ð? Y TL 2:1 R 1 2 Ø MÓNG HÃM XUPÁP TL 3:1 CON Ð? I TL 2:1 ∅53+0,120 4 , 2 4 2 - 0 , 3 5 + 0 , 2 R 1 7 , 5 45° 1 7 . 5 XUPÁP TL 1:1 2 0 4 0 ? NG D? N HU? NG TL 1:1 458 3 , 6 4 4 , 9 4 AA 66.5 ± 0 . 3 A A A-A Ø 4 1 46 R2,5 15 Φ 2 2 25 O E C R13 4 3 0 , 9 6 5 6 , 5 ° R53,75 TR? C CAM TL 1:2 A-A Φ5±0.02 9.5 33 56 Φ 2 0 CÒ M? TL 2:1 LÒ XO TL 1:1 Tinh toán động học của con đội Mục đích là để xác định động học của các chi tiết khác trong cơ cấu phân phối khí theo góc quay cua trục cam Động học của con đội đ bằ i i đ Động học của con đội đá bằ i i đáy ng g a oạn I y ng g a oạn II GiỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA Tính năng của phần mềm Catia + Phầ ề CATIA là hệ thố CAD/CAM/CAE 3D h à hỉ h à h ẽ hất n m m ng o n c n v mạn m n hiện nay,giải quyết hàng loạt các bài toán lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: xây dựng cơ khí tự động hóa công nghiệp ô tô tàu thủy và cao hơn là , , , , công nghiệp hàng không. Mô hình sản phẩm tạo từ Catia GiỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA + Trình ứng dụng Shape Design và Styling trong Catia -thiết kế các bề mặt có biên dạng, kiểu dáng phức tạp trong lĩnh vực thiết kế võ ôtô, tàu biển, máy bay... + Trình ứng dụng Catia kinematics ô hì h hó hể í h để hì h hiệ hỉ h à hâ í h ậ hể á đị h ấ ú độ h ủ ấ ô-M n a t t c tạo n , u c n v p n t c v t t . X c n c u tr c ng ọc c a cơ c u, m phỏng động học và phân tích chuyển động, xác định vận tốc và gia tốc của các chi tiết, cơ cấu, đường chuyển động và giải quyết các bài toán va chạm. + Và nhiều trình ứng dụng khác với nhiều hỗ trợ khác. + Trình ứng dụng Mechanical Design -Cho phép xây dựng các chi tiết các sản phẩm lắp ghép trong cơ khí Thiết kế chi tiết 3D trong modul part design + Mô trường Part Design gồm các thuộc tính xây dựng chi tiết cơ bản, các kỷ năng dựng khối. Cung cấp các khả năng quản lý thông số chi tiết, hiệu chỉnh và thay đổi bất kỳ một định dạng nào của chi tiết. Sketcher vẽ phác 2D Dựng khối 3D + Bắt đầu từ sketcher vẽ phác 2D rồi từ đó tạo khối 3D sử dụng công cụ hiệu chỉnh xử lí khối 3D. Lắp ráp Asembly Design + Trình ứng dụng Mechanical Design + Hỗ trợ đầy đủ các tính năng ràng buộc(khống chế bậc tự do). Nhờ đó mà ta có thể xây dựng mô hình lắp ráp 3D nhanh chóng, cùng với những thuộc tính cho phép gán vật liệu mà sản phẩm 3D hoàn chỉnh có một cách thể hiện trung thực như chi tiết thật. Mô hình sản phẩm lắp trong Asembly Design ể ế ế ế ẵ+Có th gọi các chi ti t đã thi t k hoặc gọi từ thư viện có s n trong CATIA +Nếu chi tiết nào đó có sai sót có thể quay lại modun Part Design để hiệu chỉnh sau đó Update để cập nhật những thay đổi đó MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ IFA TRÊN CATIA Sơ đồ quy trình thiết kế cơ cấu phân phối khí động cơ IFA MODUN PART DESIGN THIẾT KẾ XUPÁP THIẾT KẾ LÒ XO THIẾT KẾ ỐNG DẪN HƯỚNG THIẾT KẾ TRỤC CAM THIẾT KẾ CON ÐỘI THIẾT KẾ ÐŨA ÐẨY THIẾT KẾ CÒ MỔ MODUN ASSEMBLY DESIGN LẮP RÁP CÁC CHI TIẾT Hiệu chỉnh chi tiết MÔ PHỎNG ÐỘNG HỌC TÍNH TOÁN KIỂM TRA VA CHẠM VÀ KHOẢNG HỞ CÁC MỐI LẮP Hiệu chỉnh chi tiết Thiết kế 3D các chi tiết cơ cấu phân phối khí động cơ IFA + Dựa vào bản vẽ,sử dụng phương pháp quét (sweeping):quét tròn để tạo khối ế ố ẫ ẩthiét k xupáp, ng d n hướng,con đội,đũa đ y,móng hãm,đĩa lò xo. Sketch tạo biên dạng 2D thiết kế con đội Tạo khối 3D con đội bằng phương pháp quét tròn Thiết kế 3D các chi tiết cơ cấu phân phối khí động cơ IFA + Phối hợp phương pháp quét (sweeping):quét thẳng và các thuật toán xử lí khố các hỗ trợ trong modun Part Design,thiết kế theo từng phân đoạn để thiết kế các chi tiết phúc tạp như trục cam,cò mổ. Sketch tạo biên dạng cam 2D Tạo khối cam 3D bằng phương Trục cam hoàn chỉnh pháp quét thẳng Xuất bản vẽ 2D từ chi tiết 3D trong modun Drafting Bản vẽ 2D lò xo trong trình Drafting Lắp ráp 3D cơ cấu phân phối khí động cơ IFA + Modun Assembly Design cung cấp các ràng buộc (khống chế bậc tự do của hi tiết) iữ á hi tiết ới h t ối lắ t ấ ác g a c c c v n au ạo m p rong cơ c u m y. + Gọi các chi tiết đã thiết kế ở trên vào Modun Assembly Design để lắp ghép. Các chi tiết được gọi vào Modun Assembly Design Lắp ráp 3D cơ cấu phân phối khí động cơ IFA + Sủ dụng các ràng buộc : C id C t i à b ộ đồ t điể ặt hẳ h á đối t- onc ence ons ra n: r ng u c ng rục, m, m p ng c o c c ượng - Contact Constraint: ràng buộc tiếp xúc cho các đối tượng -Offsets Constrain: ràng buộc khoảng cách song song giữa các đối tượng- Angle Constrain: ràng buộc theo góc giữa các đối tượng- . Kết quả lắp ráp Phân tích quá trình lắp ráp + Một bản lắp ráp hoàn chỉnh cần phải được kiểm tra các mối liên kết, sự va chạm giữa các chi tiết nhờ công cụ Compute Clash. Kết quả phân tích va chạm giữa cò mổ và trục cò mổ Kêt quả mô phỏng động học Thứ tự làm việc động cơ 1-3-4-2,vị trí cơ cấu ứng với góc quay trục khuỷu từ 0°-180° tương ứng góc quay trục cam sẽ từ 0°-90°, thì: xi lanh I ở kỳ Nổ, xi lanh II ở kỳ Xả, xi lanh III ở kỳ Nén, xi +Kết quả chạy mô phỏng được xuất ra file video sau: lanh IV ở kỳ Hút. Kêt quả mô phỏng động học Kêt quả mô phỏng động học KẾT LUẬN ¾ Thông qua đề tài em biết được CATIA là phần mềm có nhiều tính năng ưu việt phù hợp với những yêu cầu của thời đại hiện nay. ¾ Qua đề tài mang lại cho em nhiều hiểu biết sâu rộng về kiến thức chuyên ngành động cơ. ¾ Bổ sung nhiều kiến thức mới về hệ thống phân phối khí trong động cơ . EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN QUÝ THẦY CÔ