4.2.7. mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ ifa trên catia

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI
KHÍ ĐỘNG CƠ IFA TRÊN CATIA
Đà Nẵng - 2010

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG
--------------------
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI:
MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI
KHÍ ĐỘNG CƠ IFA TRÊN CATIA
A. Tên đề tài:
Mô phỏng động học của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA trên Catia.
B. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
1. Mục đích ý nghĩa của đề tài.
2. Tổng quan cơ cấu phân phối khí động cơ đốt trong
2.1. Nhiệm vụ,phân loại,yêu cầu của cơ cấu phân phối khí động cơ đốt trong.
2.2. Cơ cấu phân phói khí dùng trong động cơ 2 kỳ.
2.3. Cơ cấu phân phối khí dùng trong động cơ 4 kỳ.
2.4. Các cụm chi tiết,chi tiết trong cơ cấu phân phối khí động cơ đốt trong 4 kỳ.
3. Tính toán động học cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
4. Giới thiệu về phần mềm Catia

4.1 Lịch sữ ra đời và các tính năng của phần mềm Catia
4.2 Thiết kế chi tiết 3D trong modun Part Design
4.3 Lắp ráp chi tiết trong modun Assembly Design
5. Mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ IFA trên Catia
5.1 Thiết kế 3D xupáp của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.2 Thiết kế 3D lò xo của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.3 Thiết kế 3D ống dẫn hướng của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.4 Thiết kế 3D trục cam của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.5 Thiết kế 3D con đội của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.6 Thiết kế 3D đũa đẩy của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.7 Thiết kế 3D cò mổ của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.8 Lắp ráp 3D cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
5.9 Mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
6. Kết luận.
C. Các bản vẽ và đồ thị:
1- Cơ cấu PPK động cơ đốt trong 2 kỳ 1A3
2- Cơ cấu PPK động cơ đốt trong 4 kỳ 3A3
3- Cơ cấu PPK động cơ IFA 1A3
4- Xupáp của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
5- Lò xo của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
6-Ống dẫn hướng của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
7- Trục cam của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
8- Con đội của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
9- Đũa đẩy của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3
10- Cò mổ của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA 1A3

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU................................................................................................................5
1.MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI........................................................................6
2.TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG. ............7
2.1. Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu hệ thống phân phối khí: .......................................7
2.2. Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ: ...........................................8
2.3. Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ: ...................................................9
2.3.1. Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp:........................................10
2.3.2. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam: ......................................16
2.4. Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí:Error! Bookmark not
defined.
2.4.1. Trục cam:. ...................................................Error! Bookmark not defined.
2.4.2. Con đội:.......................................................Error! Bookmark not defined.
2.4.3. Đũa đẩy: ......................................................Error! Bookmark not defined.
2.4.4. Đòn bẩy:......................................................Error! Bookmark not defined.
2.4.5. Xupáp:.........................................................Error! Bookmark not defined.
2.4.6. Đế xupáp:. ...................................................Error! Bookmark not defined.
2.4.7. Ống dẫn hướng:...........................................Error! Bookmark not defined.
2.4.8. Lò xo xupáp: ...............................................Error! Bookmark not defined.
3. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ IFA. .....Error!
Bookmark not defined.
3.1. Đặc điểm kết cấu của chi tiết của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA .......Error!
3.2.Xác định các thông số chủ yếu của cơ cấu phân phối khí: Error! Bookmark not
defined.
4. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA.........................Error! Bookmark not defined.
4.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ CÁC TÍNH NĂNG CỦA PHẦN MỀM CATIA...Error!
4.1.1 Lịch sử ra đời Catia......................................Error! Bookmark not defined.
4.1.2. Tính năng của phần mềm Catia..................Error! Bookmark not defined.
4.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT 3D TRONG MODUL PART DESIGNError! Bookmark
not defined.
4.3 TRÌNH ỨNG DỤNG LẮP RÁP ASEMBLY DESIGN....Error! Bookmark not
defined.
4.3.1. Tính năng của Assembly Design ................Error! Bookmark not defined.
4.3.2. Phương pháp, trình tự thiết kế bản vẽ lắp trong Assembly Design .....Error!
5. MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ IFA TRÊN
CATIA..........................................................................Error! Bookmark not defined.
5.1 Thiết kế 3D xupáp cơ cấu phân phối khí động cơ IFA......Error! Bookmark not
defined.
5.2 Thiết kế 3D lò xo cơ cấu phân phối khí động cơ IFA. ......Error! Bookmark not
defined.

5.3 Thiết kế 3D ống dẫn hướng cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.Error! Bookmark
not defined.
5.4 Thiết kế 3D trục cam cơ cấu phân phối khí động cơ IFA..Error! Bookmark not
defined.
5.5 Thiết kế 3D con đội cơ cấu phân phối khí động cơ IFA....Error! Bookmark not
defined.
5.6 Thiết kế 3D đũa đẩy cơ cấu phân phối khí động cơ IFA..Error! Bookmark not
defined.
5.7 Thiết kế 3D cò mổ cơ cấu phân phối khí động cơ IFA........Error! Bookmark not
defined.
5.8 Lắp ráp 3D cơ cấu phân phối khí động cơ IFA. Error! Bookmark not defined.
5.9 Kết quả lắp ráp mô phỏng. ..................................Error! Bookmark not defined.
5.10 Phân tích quá trình lắp ráp.............................Error! Bookmark not defined.
5.10.1 Tính toán va chạm giữa các đối tượng(computing a clash between
components). ........................................................Error! Bookmark not defined.
5.10.2 Tính toán khoảng hở giữa các đối tượng (computing a clearance between
components) . .......................................................Error! Bookmark not defined.
6. KẾT LUẬN: .............................................................Error! Bookmark not defined.
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................Error! Bookmark not defined.
LỜI NÓI ĐẦU
Đối với một sinh viên kỹ thuật, đồ án tốt nghiệp đóng một vai trò rất quan trọng.
Đề tài tốt nghiệp được thầy giao cho em là mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí
động cơ IFA trên CATIA V5R19. Đây là một đề tài mới đối với sinh viên nhưng mục đích
của đề tài rất thiết thực, 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 thêm nhiều kiến thức mới đặc biệt là phần
mềm CATIA phần mềm đang được ứng dụng rộng rãi hiện nay trong lĩnh vực thiết kế và
mô phỏng chi tiết máy và cơ cấu máy. Bên cạnh đó việc khảo sát động cơ IFA thật sự đã
đem đến cho em nhiều điều hay và bổ ích.
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Quang Trung, 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 lại thiếu kinh nghiệm thực tế 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 Quang
Trung” cùng các thầy cô trong khoa và các bạn đã nhiệt tình giúp đỡ để em có thể hoàn
thành đồ án này.
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Ngọc Phương
1.MỤC ĐÍCH Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI.
Với sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ đặc biệt là lĩnh vực điều
khiển số và tin học.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.Xét về ngành cơ khí nếu trước đây chúng ta sử các chương trình như
MasterCAM,Cimatron,EdgeCAM,Pro Engineer chủ yếu để gia công và phân

khuôn,SolidWork,SoliđEge,Mechanical Destop,Inventor trong thiết kế 3D,lắp ráp, mô
phỏng chuyển động cũng như tính toán phân tích ảnh hưởng của nhiệt độ lên từng phần
trong sản phẩm,khảo sát sự biến dạng của vật thể dưới tác dụng của lực v.v…
Các chương trình này thường làm việc riêng rẽ đôi khi không thuận tiện trong sản
xuất các hang lớn có xu hướng dung một phần mềm trọn gói khả năng đáp ứng được
nhiều công việc,có thể làm từng công đoạn riêng sau đó qua một công đoạn cuối cung
tổng hợp.Và CATIA là một trong những chương trình này
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.
Phần mềm này sẽ giúp cho những người học tập và làm việc trong lĩnh vực thiết kế
cơ khí có thêm công cụ để giải quyết việc thiết kế chi tiết máy, góp phần giảm bớt thời
gian cho công việc này.
2.TỔNG QUAN VỀ CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG.
2.1. Nhiệm vụ, phân loại, yêu cầu hệ thống phân phối khí:
1.1.1. Mục đích:
Hệ thống phân phối khí có nhiệm vụ thực hiện quá trình thay đổi khí trong động cơ.
Thải sạch khí thải ra khỏi xilanh và nạp đầy hỗn hợp nạp hoặc không khí mới vào xilanh
động cơ để động cơ làm việc được liên tục, ổn định, phát huy hết công suất thiết kế.
1.1.2. Yêu cầu:
Cơ cấu phối phải đảm bảo các yêu cầu sau: Quá trình thay đổi khí phải hoàn hảo, nạp
đầy thải sạch. Đóng mở xupáp đúng quy luật và đúng thời gian quy định. Độ mở lớn để
dòng khí lưu thông, ít trở lực. Đóng xupáp phải kín nhằm đảm bảo áp suất nén, không bị

cháy do lọt khí. Xupáp thải không tự mở trong quá trình nạp. Ít va đập, tránh gây mòn.
Dễ dàng điều chỉnh, sửa chữa, giá thành chế tạo thấp.
1.1.3. Phân loại:
Cơ cấu phân phối khí dùng xupáp: Là loại cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong động
cơ 4 kỳ vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ điều chỉnh và làm việc chính xác hiệu
quả, mang lại hiệu suất cao.
Cơ cấu phối khí dùng van trượt: Là loại cơ cấu tuy có nhiều ưu điểm như có thể đảm
bảo tiết diện lưu thông lớn, dễ làm mát, ít gây ồn… Nhưng do kết cấu khá phức tạp, giá
thành cao nên rất ít được dùng.
Trong một số động cơ hai kỳ, việc nạp thải khí bằng lỗ (quét vòng), piston của chúng
làm nhiệm vụ của van trượt, đóng mở lỗ thải và lỗ nạp. Loại dùng trong động cơ này
không có cơ cấu dẫn động van trượt riêng nên vẫn dùng cơ cấu khuỷu trục – thanh truyền
dẫn động piston.
Cơ cấu phân phối khí hỗn hợp thường dùng lỗ để nạp và xupáp để thải khí.
2.2. Hệ thống phân phối khí dùng trong động cơ hai kỳ:
Trong động cơ hai kỳ, quá trình nạp đầy môi chất mới vào xilanh động cơ chỉ chiếm
khoảng 1200
đến 1500
góc quay trục khuỷu. Quá trình thải trong động cơ hai kỳ chủ yếu
dùng không khí quét có áp suất lớn hơn áp suất khí trời để đẩy sản vật cháy ra ngoài. Ở
quá trình này sẽ xảy ra sự hòa trộn giữa không khí quét với sản vật cháy, đồng thời cũng
có các khu vực chết trong xilanh không có khí quét tới. Chất lượng các quá trình thải sạch
sản vật cháy và nạp đầy môi chất mới trong động cơ hai kỳ chủ yếu phụ thuộc vào đặc
điểm của hệ thống quét thải.
Hiện nay trên động cơ hai kỳ thường sử dụng các hệ thống quét thải sau:
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng song song:
Được sử dụng chủ yếu trên động cơ hai kỳ cỡ nhỏ.
Đặc điểm: Dùng cácte làm máy nén khí để tạo ra không khí quét. Cửa quét thường đặt
xiên lên hoặc đỉnh piston có kết cấu đặc biệt để dẫn hướng dòng không khí quét trong
xilanh.
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang theo hướng lệch tâm:
Thường dùng trên các động cơ hai kỳ có công suất lớn.
Đặc điểm: Cửa quét đặt theo hướng lệch tâm, xiên lên và hợp với đường tâm xilanh
một góc 300
, do đó khi dòng không khí quét vào xilanh sẽ theo hướng đi lên tới nắp
xilanh mới vòng xuống cửa thải.

Đây là hệ thống quét thải hoàn hảo nhất, nó cho các chỉ tiêu công tác của động cơ và
áp suất không khí quét lớn.
+ Hệ thống quét vòng đặt ngang phức tạp:
Đặc điểm: Có hai hàng cửa quét, hàng trên đặt cao hơn cửa thải, bên trong có bố trí
van một chiều để sau khi đóng kín cửa thải vẫn có thể nạp thêm môi chất công tác mới
vào hàng lổ phía trên.
Áp suất khí quét lớn nhưng do kết cấu có nhiều van tự động nên phức tạp. Chiều cao
các cửa khí lớn làm tăng tổn thất hành trình piston, giảm các chỉ tiêu công tác của động
cơ.
+ Hệ thống quét vòng đặt một bên:
Chỉ sử dụng cho các động cơ hai kỳ tĩnh tại, động cơ tàu thủy cỡ nhỏ có tốc độ trung
bình.
Đặc điểm: Các cửa khí đặt một bên của thành xilanh theo hướng lệch tâm cửa quét
nghiêng xuống một góc 150
. Trong hệ thống có thể có van xoay để đóng cửa thải sau khi
kết thúc quét khí nhằm giảm tổn thất khí quét.
+ Hệ thống quét thẳng qua xupáp thải:
Đặc điểm: Cửa quét đặt xung quanh xilanh theo hướng tiếp tuyến. Xupáp thải được
đặt trên nắp xilanh. Dòng khí quét chỉ đi theo một chiều từ dưới lên nắp xilanh rồi theo
xupáp thải ra ngoài nên dòng không khí quét ít bị hòa trộn với sản vật cháy và khí thải
được đẩy ra ngoài tương đối sạch, do đó hệ số khí sót nhỏ và áp suất dòng khí nạp lớn.
Để lựa chọn góc phối khí tốt nhất làm cho quá trình nạp hoàn thiện hơn. Cửa quét đặt
theo hướng tiếp tuyến nên dòng không khí quét đi vào xilanh tạo thành một vận động
xoáy do đó quá trình hình thành hỗn hợp khí và quá trình cháy xảy ra tốt hơn, đồng thời
làm tăng tiết diện lưu thông nên giảm được sức cản trong quá trình quét khí.

Hình 2-1 Một số phương án quét thải trên động cơ hai 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.
2.3. Hệ thống phân phối khí trong động cơ bốn kỳ:
Trên động cơ bốn kỳ việc thải sạch khí thải và nạp đầy môi chất mới được thực hiện
bởi cơ cấu cam - xupáp, cơ cấu cam - xupáp được sử dụng rất đa dạng. Tùy theo cách bố
trí xupáp và trục cam, người ta chia cơ cấu phân phối khí của động cơ bốn kỳ thành nhiều
loại khác nhau như cơ cấu phối khí dùng xupáp treo, cơ cấu phối khí dùng xupáp đặt…
2.3.1. Các phương án bố trí xupáp và dẫn động xupáp:
Các động cơ đốt trong có cơ cấu phân phối khí dùng xupap ngày nay đều bố trí
xupap theo một trong hai phương án chủ yếu là bố trí xupap đặt và bố trí xupap treo.
Động cơ diêzel chỉ dùng phương án bố trí xupap treo. Vì dung tích buồng cháy của
động cơ đêzel nhỏ, tỷ số nén rất cao. Động cơ xăng có thể dùng xupap treo hay xupap
đặt, nhưng ngày nay cũng thường dùng cơ cấu phân phối khí xupap treo vì cơ cấu phân
phối khí này có nhiều ưu điểm hơn so với cơ cấu phân phối khí xupap đặt.

Khi dùng cơ cấu phân phối khí xupap treo, buồng cháy rất gọn, diện tích mặt truyền
nhiệt nhỏ vì vậy giảm được tổn thất nhiệt. Đối với động cơ xăng khi dùng cơ cấu phân
phối khí xupap treo, do buồng cháy nhỏ gọn, khó kích nổ nên có thể tăng tỷ số nén lên
thêm từ 0,5 ÷ 2 so với khi dùng cơ cấu phân phối khí xupap đặt. Nói một cách khác khi
chuyển từ cơ cấu phân phối khí xupap đặt sang cơ cấu phân phối khí xupap treo, khã
năng chống kích nổ tăng lên rất rõ rệt. Cơ cấu phân phối khí xupap treo còn làm cho dạng
đường nạp thải thanh thoát hơn khiến sức cản khí động giảm nhỏ, đồng thời do có thể bố trí
xupap hợp lý hơn nên có thể tăng được tiết diện lưu thông của dòng khí nhưng điều đó khiến
cho hệ số nạp tăng lên 5 ÷ 7 %.
Do có các ưu điểm trên, cơ cấu phân phối khí xupap treo được dùng rộng rãi trong các
động cơ cường hóa (động cơ có công suất lớn và số vòng quay lớn).
Tuy vậy cơ cấu phân phối khí xupap treo cũng tốn tại một số khuyết điểm, khuyết
điểm cơ bản của cơ cấu phân phối khí này là dẫn động xupap phức tạp và làm tăng chiều
cao động cơ. Ngoài ra bố trí xupap treo làm cho kết cấu của nắp xanh trở nên hết sức
phức tạp, rất khó đúc.
Khi dùng cơ cấu phân phối khí xupap đặt, chiều cao của động cơ giảm xuống, kết cấu
của nắp xylanh đơn giảm hơn, dẫn động xupap cũng dể dàng hơn, nhưng do buồng cháy
không gọn, diện tích truyền nhiệt lớn nên tính kinh tế của động cơ kém, tiêu hao nhiều
nhiên liệu, ở tốc độ cao hệ số nạp giảm làm giảm mức độ cường hóa của động cơ. Đồng
thời khó tăng được tỷ số nén, nhất là khi tỷ số nén của động cơ lớn hơn 7,5 rất khó bố trí
buồng cháy. Vì vậy cơ cấu phân phối khí xupap đặt thường chỉ dùng trong một số động
cơ xăng có tỷ số nén thấp, số vòng quay không cao lắm. Hình 2-6 giới thiệu kết cấu và
cách bố trí xupap đặt. Xupap lắp ở một bên thân máy, ngay phía trên trục cam và được
trục cam dẫn động qua con đội. Xupap nạp và xupap thải có thể bố trí theo nhiều kiểu
khác nhau: bố trí xen kẻ nhau hoặc bố trí theo từng cặp một. Khi bố trí từng cặp xupap
cùng tên, các xupap nạp có thể dùng chung đường nạp nên làm cho đường nạp trở nên
đơn giản hơn. Phương án bố trí các xupap cùng tên kề nhau giới thiệu trên hình 2-2 a.

Cơ cấ
bố trí ph
có đườn
(một xup
dùng bố
xupap nạ
những đ
dọc theo
bố trí đư
động cơ
có thể sấ
trí đường
cao được
ấu phân phố
hụ thuộc và
ng kính trun
pap thải và
n xupap ch
ạp 1 xupap
động cơ dùn
o thân máy.
ường nạp v
ơ xăng, đườn
ấy nóng ống
g thải và đư
c hệ số nạp
ối khí xupa
o hình dạng
ng bình và
à một xupa
ho một xylan
thải). Khi d
ng 2 xupap
Khi bố trí
và đường th
ng thải và đ
g nạp khiến
ường nạp về
.
a)
Hình 2-2.
ap treo có th
g buồng chá
nhỏ (D<20
ap nạp), nhữ
nh: hai xup
dùng 3 xup
p cho một x
một dãy, xu
hải trên hìn
đường nạp
n nhiên liệu
ề hai phía là
Cơ cấu ph
hể bố trí xu
áy và kết cấ
00 mm) thư
ững động c
pap thải và h
ap bố trí bố
xylanh, xup
upap có thể
nh này thườ
thường phả
u dễ bay hơi
à để giảm s
ân phối khí
upap theo nh
ấu của cơ c
ường dùng
cơ có đườn
hai xupap n
ố trí vòi phu
pap có thể b
ể đặt xen kẽ
ờng dùng c
ải bố trí về
i. Ngược lạ
sự sấy nóng
b)
í xupáp đặt
hiều kiểu k
ấu phân ph
hai xupap c
ng kính xyl
nạp hhoặc d
un hoặc buj
bố trí một d
ẽ nhau như
cho động cơ
cùng một p
i động cơ đ
g không khí
)
khác nhau. C
hối khí. Độn
cho một xy
anh lớn thư
dùng 3 xupa
i rất khó. T
dãy hay hai
hình 2-3a.
ơ diêzen. T
phìa để ống
đêzen thườn
nạp do đó
Cách
ng cơ
ylanh
ường
ap (2
Trong
i dãy
Kiểu
Trong
g thải
ng bố
nâng

Để dẫ
qua đòn
máy, xu
xupap tu
dẫn động
động cơ
dùng mộ
cam và c
Khi b
ống nạp
tâm xyla
trong xy
ẫn động xup
bẫy như tr
upap được d
uy không cầ
g trục cam
ơ chữ V) đa
ột trục cam
cách dẫn độ
bố trí xupap
bố trí về h
anh để có t
ylanh.
pap, trục ca
rên hình 2-3
dẫn động trự
ần đến các c
trở thành p
a số vẫn dù
m đặt giữa h
ộng như thế
thành hai d
hai phía, xup
thể tăng đư
Hình 2-3.
am có thể b
3.Trường hợ
ực tiếp qua
chi tiết máy
hức tạp. Ch
ùng kiểu dẫ
hai hàng xy
ế làm cho kế
dãy (một dã
pap có thể
ường kính n
Cơ cấu phâ
bố trí trên n
ợp trục cam
a con đội, đũ
y trung gian
hính vì vậy
ẫn động xup
ylanh để dẫn
ết cấu động
ãy xupap nạ
đặt nghiêng
nấm xupap
ân phối khí
nắp xylanh đ
m bố trí ở h
ũa đẩy, đòn
n như con độ
động cơ ôt
pap gián tiế
n động toàn
g cơ rất gọn)
ạp và một d
g đi một gó
và dễ bố
xupáp treo
d)
để dẫn độn
hộp trục khu
n bẩy ...Dẫn
ội, đũa đẩy
ô máy kéo
ếp (động cơ
n bộ các xu
).
dãy xupap th
óc nhất định
trí đường t
g trực tiếp
uỷu hoặc ở
n động trực
... nhưng cơ
ngày nay (k
ơ chữ V thư
upap; bố trí
hải), ống th
h đối với đư
thải, đường
hoặc
thân
c tiếp
ơ cấu
kể cả
ường
í trục
hải và
ường
g nạp

Cách bố trí này thường dùng cho động cơ xăng có buồng cháy bán cầu hoặc ovan. Một
số động cơ đêzen, chữ V như động cơ Tatơra của Tiệp Khắc cũng dùng kiểu bố trí xupap
này.
Nếu bố trí xupap song song với đường tâm xylanh, có thể tăng kích thước của nấm
xupap băng cách đúc lõm nắp xylanh để tạo thành buồng cháy trên nắp xylanh. Để tiên
việc lắp vòi phun hoặc buji, các xupap thường bố trí chéo đi một ít.
Khi bố trí xupap treo thành hai dãy, dẫn động xupap rất phức tạp. Có thể sử dụng
phương án dẫn động như hình 2-4 a và b, dùng một trục cam dẫn động gián tiếp qua các
đòn bẫy, hoặc có thể dùng hai trục cam dẫn động trực tiếp. Nếu chỉ dùng một trục cam bố
trí ở thân máy thì phải dùng cơ cấu đòn bẩy khá phức tạp (Hình 2-5).
Hình 2-4. Sơ đồ bố trí hai hàng xupáp và dẫn động chúng
trực tiếp bằng trục cam đặt trên nắp xylanh
Hình 2-5. Sơ đồ dẫn động bốn dãy xupáp bằng một trục

Phương án dẫn động này cũng được dùng khá phổ biến trong động cơ chữ V. Các loại
động cơ chữ V dùng trên ô tô máy kéo có buống cháy hình chêm, các xupap thường bố trí
theo một dãy và nghiêng đi một góc so với đường tâm xylanh. Vì vậy thường hay dùng
một trục cam đặt giữa hai hàng xylanh để dẫn động toàn bộ các xupap .
Trong các động cơ có đường kình xylanh lớn, người ta thường dùng bốn xupap để tăng
diện tích tiết diện lưu thông và để giảm đường kính nấm xupap, khiến cho xupap không
bị quá nóng và tăng được sức bền. Các xupap cùng tên của loại động cơ này có thể bố trí
thành hai dãy hoặc thành một dãy.
Khi bố trí theo cách thứ nhất ( Hình 2-6 a), có thể giảm bớt số đường nạp, đường
thải trong nắp xylanh và có thể để đường thải và đường nạp về cùng một phía. Trong
nhiều kết cấu của động cơ chữ V, bố trí như trên có nhiều thuận lợi. Tuy vậy kiểu bố trí
này thường làm cho xupap thải bên phải quá nóng.
Hình 2-6. Bố trí xupáp và các phương án dẫn động xupáp trong
động cơ dùng bốn xupáp cho một xylanh

Bố trí xupap theo kiểu thứ hai (Hình 2-6 b) tuy phải dùng hai trục cam nhưng tránh
được thiếu sót trên, ngoài ra còn làm cho việc bố trí đường thải và đường nạp thuận lợi,
nhất là đối với động cơ điêzen. Để đảm bảo dẫn động các xupap cùng tên đóng mở đồng
thời, nên người ta bố trí trục cam dẫn động các xupap cùng tên này bằng các đòn bẩy
hình nạng (Hình 2-6 c), đòn ngang (Hình 2-6 d)hoặc hai cam cùng tên trực tiếp dẫn động.
Trong một số động cơ xăng, xupap có khi bố trí theo kiểu hỗn hợp: xupap nạp đặt
trên thân còn xupap thải lắp chéo trên nắp xylanh như hình 2-11. Khi bố trí như thế kết
cấu của cơ cấu phân phối khí rất phức tạp nhưng có thể tăng được tiết diện lưu thông rất
nhiều do đó có thể tăng khã năng cường hóa động cơ. Kết cấu này thường dùng trong các
loại động cơ xăng tốc độ cao.
Kết luận: So sánh ưu khuyết điểm của hai phương án bố trí xupáp đặt và treo thấy
rằng: Động cơ diezel chỉ dùng xupáp treo, do tạo được ε cao còn động cơ xăng có thể
dùng xupáp treo, hay đặt nhưng ngày nay thường dùng hệ thống phân phối khí kiểu treo.
Động cơ sử dụng hệ thống phân phối khí kiểu treo có hiệu suất nhiệt cao hơn. Dùng hệ
thống phân phối khí kiểu treo tuy làm cho kết cấu quy lát rất phức tạp và dẫn động cũng
phức tạp nhưng đạt hiệu quả phân phối khí rất tốt. Hệ thống phân phối khí xupáp treo
Hình2-7.Bố trí xupáp hỗn hợp

a) b)
e)
c)
d)
chiếm ưu thế tuyệt đối trong động cơ 4 kỳ.
2.3.2. Phương án bố trí trục cam và dẫn động trục cam:
Trục cam có thể đặt trong hộp trục khuỷu hay trên nắp máy:
Loại trục cam đặt trong hộp trục khuỷu được dẫn động bằng bánh răng cam. Nếu
khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu nhỏ thường chỉ dùng một cặp bánh răng. Nếu
khoảng cách trục lớn, phải dùng thêm các bánh răng trung gian hoặc dùng xích răng.
Loại trục cam đặt trên nắp máy. Dẫn động trục cam có thể dùng trục trung gian dẫn
động bằng bánh răng côn hoặc dùng xích răng. Khi dùng hệ thống bánh răng côn cần có ổ
chắn dọc trục để chịu lực chiều trục và khống chế độ rơ dọc trục. Khi trục cam dẫn động
trực tiếp xupáp, trục cam được dẫn động qua ống trượt, trục cam dẫn động qua đòn quay.
Phương án dẫn động bằng bánh răng có ưu điểm rất lớn là kết cấu đơn giản, do cặp
bánh răng phân phối khí thường dùng bánh răng nghiêng nên ăn khớp êm và bền. Tuy
vậy, khi khoảng cách giữa trục cam với trục khuỷu lớn thì phương án này phải dùng thêm
nhiều bánh răng trung gian. Điều đó làm cho thân máy thêm phức tạp (vì phải lắp nhiều
trục để lắp bánh răng trung gian ) và cơ cấu dẫn động trở nên cồng kềnh, khi làm việc
thường có tiếng ồn.
Truyền động bằng xích có nhiều ưu điểm như gọn nhẹ, có thể dẫn động được trục cam
ở khoảng cách lớn. Tuy vậy phương án này có nhược điểm là đắt tiền vì giá thành chế tạo
của xích đắt hơn bánh răng nhiều. Khi xích bị mòn gây nên tiếng ồn và làm sai lệch pha
phân phối.

Hình 2-5 Các phương án dẫn động trục cam.
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.

2.4. Các chi tiết, cụm chi tiết chính trong cơ cấu phân phối khí:
2.4.1. Trục cam:
Nhiệm vụ của trục cam là dẫn động và điều khiển việc đóng mở xupáp hút và thải đúng
theo chu kì hoạt động của động cơ.
Hình 2-6 Kết cấu trục cam.
1 – Đầu trục cam; 2 – Cổ trục cam; 3 – Các vấu cam; 4 – Cam lệch tâm bơm xăng; 5 –
Bánh răng dẫn động bơm dầu bôi trơn.
Trên trục cam có các vấu cam hút và xả cho mỗi xilanh. Thời điểm đóng mở xupáp
phụ thuộc vào biên dạng cam. Trục cam bao gồm các phần cam thải, cam nạp và các cổ
trục. Ngoài ra trên một số động cơ trên trục cam còn có vấu cam dẫn động bơm xăng,
bơm cao áp vv…Hình dạng và vị trí của cam phối khí quyết định bởi thứ tự làm việc, góc
độ phối khí và số kì của động cơ. Cam có thể được chế tạo liền trục hoặc có thể làm rời
từng cái rồi lắp trên trục bằng then hoặc đai ốc.
Vật liệu chế tạo trục cam thường là thép hợp kim có thành phần cacbon thấp như thép
15X, 15MH, 12XH ... hoặc thép cacbon có thành phần trung bình như thép 40 hoặc thép
45. Các mặt ma sát của trục cam (mặt làm việc của trục cam, của ổ trục, của mặt đầu trục
cam…) đều thấm than và tôi cứng.
+ Cổ trục cam: Có hai loại đủ cổ và thiếu cổ. Nếu số cổ trục là Z và số xilanh là i thì: Số
cổ loại đủ cổ là Z = (i + 1) thường dùng ở động cơ điêzen. Số cổ loại trốn cổ Z = (i/2 + 1)
thường dùng ở động cơ xăng.
Các cổ phải mài bóng, bề mặt có độ cứng đạt 50 ÷ 60 HRC. Nếu trục cam lắp luồn thì
kích thước cổ phải còn lớn hơn các phần khác của trục cam. Đôi khi để dễ lắp người ta
làm đường kính các cổ khác nhau, cổ có đường kính nhỏ nhất ở phía cuối trục.
Các ổ trục cam được ép trên thân máy đều là ống thép có tráng hợp kim chịu mài mòn
như ba bít, hợp kim đồng chì, hợp kim nhôm.
Nếu trục cam lắp theo kiểu đặt, phải dùng ổ hai nửa, một nửa đúc trên thân hay nắp
xilanh, nửa kia làm thành nắp ổ rồi lắp lại bằng bulông hay gu giông, kết cấu này dùng ở

động cơ công suất lớn và một số động cơ có trục cam đặt trên nắp xilanh.
+ Ổ chắn dọc trục:
Để giữ cho trục cam không dịch chuyển theo chiều trục (khi trục cam, thân máy hoặc
nắp xylanh giãn nở) khiến cho khe hở ăn khớp của bánh răng côn và bánh răng nghiêng
dẫn động trục cam thay đổi làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí, người ta phải dùng ổ
chắn dọc trục. Trong trường hợp bánh răng dẫn động trục cam là bánh răng côn hoặc
bánh răng nghiêng, ổ chắn phải bố trí ngay phía sau bánh răng dẫn động. Còn khi dùng
bánh răng thẳng, ổ chắn có thể đặt ở bất kỳ vị trí nào trên trục cam vì trong trường hợp
này, trục cam không chịu lực dọc trục và dù trục cam hay thân máy có giãn nở khác nhau
cũng không làm ảnh hưởng đến pha phân phối khí như trường hợp dùng bánh răng
nghiêng và bánh răng côn.
Hình 2-7 Kết cấu đầu trục cam.
1 – Vỏ máy; 2 – Bulông hãm bích; 3 – Bích chắn; 4 – Trục cam; 5 – Vòng chắn; 6 - Ổ đỡ
trục cam; 7 – Đêm vênh; 8 – Bulông cố định bánh răng dẫn động; 9 – Then; 10 – Bánh
răng dẫn động trục cam.
2.4.2. Con đội:
Nhiệm vụ: Là chi tiết trung gian dùng để truyền chuyển động từ trục cam đến xupáp
thông qua đũa đẩy và đòn bẩy.
Điều kiện làm việc: Con đội bị tác động bởi nhiều lực, áp lực khí nén, lực nén lò xo
xupáp và lực quán tính của các chi tiết chuyển động.
Vật liệu chế tạo: Con đội được làm bằng gang, bề mặt tiếp xúc với cam phải được tôi
cứng bằng cách xử lý nhiệt bề mặt.

Con đội có thể chia làm 3 loại chính:
+ Con đội hình nấm và hình trụ:
Là loại con đội đáy bằng dùng phổ biến trên các loại động cơ, con đội hình nấm dùng
cho hệ thống phối khí xupáp đặt, đôi khi dùng cho xupáp kiểu treo, con đội được khoét
rỗng để lắp với đũa đẩy, phần cầu lõm phải có rc lớn hơn r đũa đẩy khoảng (0,2 ÷ 0,3)
mm. Sở dĩ làm như vậy là để tránh hiện tượng mòn vẹt mặt con đội (hoặc mặt cam) khi
đường tâm con đội không thẳng góc với đường tâm trục cam.
Khi mặt tiếp xúc là mặt cầu, con đội tiếp xúc với mặt cam tốt hơn, nên tránh được
hiện tượng cào xước.
Loại con đội hình nấm được dùng rất nhiều trong cơ cấu phân phối khí xupáp đặt.
Thân con đội thường nhỏ, đặc, vít điều chỉnh khe hở xupáp bắt trên phần đầu của thân.
Hình 2-8 Kết cấu con đội hình trụ và hình nấm.
+ Con đội con lăn: Gồm có thân, lò xo chặn, chốt và con lăn. Lò xo chặn có tác dụng
không cho con đội xoay. Ngoài ra, còn có bulông bắt trong thân máy để con đội hoạt
động đúng hướng.

Con
giảm ma
+ Con đ
các xe d
sẽ không
Ngoà
đổi trị số
khả năng
có lợi đố
Dùng
là con đ
trơn. Vì
ít thay đ
2.4.3. Đũ
Nhiệ
cấu phân
động và
Kết
khí xupá
hoặc rỗn
Để giảm
ống thép
hình cầu
lăn được n
a sát vì vậy
ội thủy lực
du lịch cao c
g còn tồn tạ
ài ra, dùng
ố thời gian
g rò rỉ dầu
ối với quá tr
g con đội th
đội thủy lực
vậy dầu dù
đổi.
ũa đẩy:
ệm vụ: Đũa
n phối khí d
lực từ con
cấu: Đũa đ
áp treo thườ
ng dùng để
m nhẹ trong
p rỗng hai
u (đầu tiếp x
Hì
nhiệt luyện
làm giảm đ
: Để tránh
cấp người t
ại khe hở nh
con đội thủ
tiết diện củ
giảm đi, nê
rình nạp củ
hủy lực, tuy
c làm việc t
ùng trong độ
đẩy là chi
dẫn động gi
đội đến đòn
đẩy dùng tr
ờng là một t
truyền lực
g lượng, đũ
đầu hàn gắ
xúc với con
ình 2-9 Kết
để chịu mà
được mức ti
hiện tượng
ta thường dù
hiệt.
ủy lực còn
ủa cơ cấu p
ên xupáp m
ủa động cơ.
y có nhiều ư
tốt hay xấu
ộng cơ có c
tiết trung g
ián tiếp. Tru
n bẩy.
rong cơ cấ
thanh thép n
từ con đội đ
a đẩy thườn
ắn với các
n đội) hoặc
t cấu con độ
ài mòn. Cơ
iêu nhiên li
g có khe hở
ùng loại co
có một ưu
hân phối kh
mở sớm hơn
ưu điểm nh
phụ thuộc
con đội thủy
gian trong c
ruyền chuyể
ấu phân phố
nhỏ, dài, đặ
đến đòn bẩy
ng làm bằn
đầu tiếp xú
mặt cầu lõm
ội con lăn.
cấu con độ
ệu.
nhiệt gây r
n đội thủy
điểm đặc b
hí. Vì khi tố
n khi chạy v
hư trên, như
rất nhiều v
y lực phải rấ
cơ
ển
ối
ặc
y.
ng
úc
m
Hình 2
ội con lăn c
ra tiếng ồn v
lực. Dùng l
biệt là có th
ốc độ động
với tốc độ n
ưng điều cần
vào chất lượ
ất sạch và đ
2-10 Các dạ
có tác dụng
và va đập, t
loại con đội
hể tự động
g cơ tăng lên
này, điều đ
n đặc biệt c
ợng của dầu
độ nhớt ổn đ
ạng đũa đẩy
g làm
trong
i này
thay
n, do
đó rất
chú ý
u bôi
định,
y

(đầu tiếp
Vật l
tiếp xúc
cứng HR
2.4.4. Đò
Nhiệ
theo đún
bẩy nhờ
khí.
Kết c
hở nhiệt
tiếp xúc
dàng.
Mặt
trong ph
trơn mặt
Vât l
2.4.5. Xu
Nhiệ
gian ngắ
đứng nh
p xúc với ví
liệu chế tạo
làm bằng t
RC 50 ÷ 60
òn bẩy:
ệm vụ: Tiếp
ng theo pha
vào đũa đẩ
cấu: Đầu ti
t, vít này đư
hình trụ đư
ma sát giữ
hần rỗng của
t tiếp xúc vớ
liệu chế tạo
upáp:
ệm vụ của x
ắn trong mộ
hờ vào ống d
ít điều chỉnh
o: Đũa đẩy
thép cácbon
0.
p nhận lực
a phân phối
ẩy hoặc cam
iếp xúc với
ược hãm ch
ược tôi cứng
ữa trục và b
a trục. Ngo
ới đuôi xup
: Đòn bẩy đ
xupáp là: C
ột chu kì làm
dẫn hướng x
h). Đôi khi
thường làm
n thành phần
truyền độn
khí. Đòn b
m. Nhờ có đ
đũa đẩy th
hặt bằng đai
g. Nhưng cũ
bạc lót ép tr
oài ra trên đ
páp và mặt t
Hình 2-1
đựợc dập bằ
Cho khí nạp
m việc của
xupáp.
cả hai đầu
m bằng thé
n cácbon th
ng từ đũa đ
ẩy được gắ
đòn bẩy xup
hường có v
i ốc. Đầu ti
ũng có khi
rên đòn bẩy
òn bẩy ngư
tiếp xúc của
11 Kết cấu đ
ằng thép cá
vào buồng
piston. Xu
tiếp xúc củ
ép cácbon th
hấp, hàn gắn
ẩy hoặc trụ
ắn trên trục
páp đóng m
ít điều chỉn
ếp xúc với
dùng vít để
y được bôi
ười ta còn kh
a vít điều ch
đòn bẩy.
ácbon thành
g đốt và xả
upáp hoạt độ
ủa đũa đẩy đ
hành phần
n với đũa đ
ục cam để đ
của nó. Ho
mở theo đúng
nh. Sau khi
đuôi xupáp
ể khi mòn th
i trơn bằng
hoan lỗ để d
hỉnh.
h phần cácbo
khí cháy ra
ộng được th
đều là hình
trung bình,
ẩy rồi tôi đ
đóng mở x
ạt động của
g pha phân
điều chỉnh
p thường có
hay thế đượ
dầu nhờn
dẫn dầu đến
on trung bìn
a ngoài với
heo chiều t
cầu.
, đầu
ạt độ
xupáp
a đòn
phối
h khe
ó mặt
ợc dễ
chứa
n bôi
nh.
i thời
thẳng

a)
Miệng xupáp được vát 300
hoặc 450
để được đóng kín với đế xupáp và dẫn nhiệt
truyền qua xupáp khi xupáp đóng. Xupáp được làm bằng thép chịu nhiệt vì xupáp nạp
phải chịu nhiệt độ khoảng 4000
C và xupáp xả phải chịu nhiệt độ 500 – 8000
C.
Hình 2-12 Kết cấu xupáp.
a) - Nấm bằng; b) – Nấm lõm; d, đ,e) – Nấm lồi; c) – Nấm xupáp được làm rỗng.
Kết cấu xupáp được chia làm 3 phần: Phần nấm, phần thân và phần đuôi. Phần nấm
do chịu tác dụng của áp suất khí thể và chịu tác dụng của lực quán tính nên khi làm việc
chịu va đập lớn gây biến dạng. Phần đuôi có nhiệm vụ định vị lò xo khi lắp ráp. Để tránh
hao mòn thân máy và nắp xilanh người ta thường ép vào họng đường ống nạp và thải một
vòng đế xupáp.
Vật liệu chế tạo:Miếng tăng cứng là một hợp kim: Cobalt (Co) Crom (Cr) và
Tungsten (W). Hợp kim này rất cứng, chịu được mài mòn cao và chống lại sự oxy hóa ở
nhiệt độ cao. Miếng tăng cứng này được hàn vào mặt xupáp hay đế xupáp để tăng khả
năng chịu nhiệt
2.4.6. Đế xupáp:
Để tránh hao mòn thân máy người ta dùng đế xupáp ép vào họng của đường ống nạp và
đường ống thải.
b)

Hình 2-13 Kết cấu đế xupáp.
a) - Đế có mặt ngoài dạng hình trụ; b) - Đế mặt ngoài hình côn; c) - Đế lắp vào nắp xilanh
bằng ren; d) - Đế ép khi bị lỏng ra; e) - Đế có ren.
Đế có mặt ngoài là mặt trụ có tiện rãnh để khi ép kim loại biến dạng vào rãnh giữ
chắc đế xupáp. Có khi mặt ngoài là mặt côn. Loại này có khi không ép sát đáy mà để khe
hở nhỏ hơn 0,04mm để còn ép tiếp khi bị lỏng ra. Có loại đế lắp vào thân máy hoặc nắp
xilanh bằng ren. Loại đế mà sau khi lắp phải cán bề mặt nắp máy để kim loại biến dạng
giữ chặt đế. Loại này ít dùng.
2.4.7. Ống dẫn hướng: Để dễ sữa chữa và tránh hao mòn cho thân máy hoặc nắp xilanh ở
chỗ lắp xupáp, người ta lắp ống dẫn hướng trên các chi tiết máy này. Xupáp được lắp vào
ống dẫn hướng theo chế độ lắp lỏng.
Ống dẫn hướng thường chế tạo bằng các loại gang hợp kim có tổ chức peclít. Trong
một số động cơ cao tốc còn dùng ống dẫn hướng bằng hợp kim đồng thanh nhôm. Loại
ống dẫn hướng này dẫn nhiệt rất tốt, khi thiếu dầu bôi trơn cũng không xảy ra hiện tượng
kẹt xupáp.
Hình 2-14 Kết cấu ống dẫn hướng.
a) Ống dẫn hướng hình trụ; b) Ống dẫn hướng hình trụ có vai.
2.4.8. Lò xo xupáp:
e)

Lò xo xupáp có nhiệm vụ giữ cho xupáp đóng kín sát với đế xupáp không cho khí nén
trong buồng đốt bị lọt ra ngoài. Lò xo xupáp giữ cho các chi tiết làm việc của xupáp nạp
và xả theo sự điều khiển của các vấu cam nhờ lực lò xo trong khi xupáp chuyển động do
đó đóng mở xupáp chính xác theo biên dạng cam.
Mỗi xupáp thường dùng hai lò xo lồng vào nhau, một cái ở trong và một cái ở ngoài.
Mỗi lò xo có độ cứng khác nhau. Như vậy nó sẽ ngăn cản dao động riêng của xupáp khi
động cơ hoạt động ở tốc độ cao. Lò xo xupáp thường được dùng là lò xo kín hay lò xo tác
động kép. Nó đảm bảo xupáp làm việc tốt ở tốc độ cao.
Hình 2-15 Kết cấu lò xo xupáp.
a, b, c) – Lò xo xoắn ốc hình trụ; d) – Lò xo hình côn.
Do lò xo làm việc trong điều kiện tải trọng động thay đổi rất đột ngột. Vì vậy vật liệu
chế tạo lò xo thường dùng là thép C65, C65A…
3. TÍNH TOÁN ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ IFA.

Hình 3-2 Sơ đồ dẫn động cơ cấu phối khí động cơ IFA
1- trục cam; 2- con đội; 3- đũa đẩy; 4- Viết điều chỉnh khe hở nhiệt
5- Cò mổ; 6-Móng hãm xupap; 7-Đĩa lòxo xupap; 8-lo xo xupap
9- Xupap ; 10- ống dẫn hướng; 11-Đế xupap
8
6
7
5
4
10
11
1
2
3
9

3.1. Đặc điểm kết cấu của chi tiết của cơ cấu phân phối khí động cơ IFA
3.1.1. Xupáp :
Các xupáp có nhiệm vụ đóng mở các đường nạp và đường thải để thực hiện trao đổi môi
chất trong xi lanh.
Điều kiện làm việc : xupáp làm việc trong điều kiện chịu tác động tải trọng cơ học và
nhiệt lớn .
Do tiếp xúc trực tiếp với khí cháy nên cấc xupáp chịu áp lực khí rất lớn và nhiệt độ cao,
nhất là xupáp thải ngoài ra xupáp còn chịu ăn mòn hoá học của các hơi axit trong khi
cháy ,đặc biệt là xupáp thải .
Khi đóng mở xupáp va đập với đế nên bị biến dạng cong vênh và trỗ bề mặt nấm
Vận tốc lưu thông của dòng môi chất qua xupáp lớn nên dễ gây mòn cơ học bề mặt đế
và nấm
Vật liệu chế tạo. Đối với xupáp thải : thường dùng các thép hợp kim chịu nhiệt như :
Si, Cr ,Mn .. Để tích kiệm vật liệu có thể chế tạo nấm bằng hợp kim chịu nhiệt rối hán
với thân xupáp bằng thép thông thường .
Bảng Số liệu của động cơ
TÊN THÔNG SỐ KÝ HIỆU
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 xilanh D mm 120
Hành trình piston S mm 145
Số xilanh i
τ
α1
α2
α3
α4
4
Số kỳ 4
Góc mở sớm xupáp nạp độ 8
Góc đóng muộn xupáp nạp độ 38
Góc mở sớm xupáp thải độ 44
Góc đóng muộn xupáp thải độ 8
Loại buồn cháy Ngăn cách
Kiểu xupáp
Suất tiêu hao nhiên liệu ge g/Kw.h
Thứ tự làm việc 1-3-4-2

Đối với xupáp nạp :do được dòng khí nạp làm mát nên nhiệt độ của xupáp nạp thường
thấp hơn nhiệt độ của xupáp thải (nhiệt độ làm việc của xupáp thải vào khoảng 300-
4000C) nên vật liệu chế tạo xupáp nạp thường là thép hợp kim . Cr, Cr-Mn
Kết cấu chính chia làm ba phần :
Nấm xupáp :
Mặt làm việc quan trọng của phần nấm xupáp là mặt côn góc côn của nấm thường bằng
450 để đẩm bảo độ kín khít của dòng khí vào trong xi lanh và độ cứng vững của xupáp .
Kết cấu của nấm xupáp được làm bằng nấm bắng vì nó có ưu điểm chế tạo đơn giản có
thể dùng cho cả xupáp nạp và thải.
Thân xupáp :
Phải có đường kính và chiều dài thích hợp để dẫn hướng và tản nhiệt và chịu được lực
nghiêng khi xupáp đóng mở .
Thân xupáp có chiếu dài vừa đủ để lắp ống dân hướng và lo xo xupáp .
Đuôi xupáp :
Đuôi xupáp phải có kết cấu thích hợp để lắp đĩa lo xo xupáp . Thông thường đuôi
xupáp có mặt côn để tăng khả năng chịu mòn bề mặt đuôi xupáp ở động cơ IFA được

tráng nê
3.1.2 Đế
Nhiệm
Giảm h
Đế xup
sửa chữa
Đế xup
dụng thé
n một lớp h
ế xupáp :
m vụ là giảm
hao mòn ch
páp sẽ tiếp
a.
páp thải làm
ép hợp kim
hợp kim cứn
H
m lực va đậ
ho thân máy
xúc với nấm
m bằng vật
hoặc gang
Hin
ng.
Hinh 3-3: K
ập của xupáp
y và nắp xi
m xupáp kh
t liệu có tín
g trắng để ch
nh 3-4: Kết
Kết cấu xup
p và xi lanh
lanh.
hi xupáp đón
nh năng chịu
hế tạo xupá
cấu đế xup
páp
h.
ng . Để tăn
u mòn cao
áp .
páp
g tuổi thọ v
thông thườ
và thuận tiện
ờng nguời
n khi
ta sử

3.1.3 Ôn
Để d
xupáp ta
chế độ lắ
Ốn
24-48 c
Bôi t
dầu nhờn
3.1.4 Lò
Lo xo
động the
xupáp kh
Lo xo
Vật liệu
trong cá
ng dẫn hườn
dễ dàng sửa
a dùng ống
ắp lỏng .
ng đẫn hướ
ó tổ chức p
trơn ống dẫ
n do bơm c
ò xo xupáp :
được sử dụ
eo đúng qu
hông xupáp
o làm việ
u chê tạo : L
c loại thép
ng xupáp:
a chũa và c
dẫn hướng
Hinh
ớng thường
peclit .
ẫn hướng v
cao ấp.
:
ụng để đón
uy luật diều
p không sẩy
c trong đ
Lò xo được
C65, C65A
chánh hao m
cho xupáp
h 3-5: Ống
được chế
à thân xupá
ng kin xupá
u hành của
y ra va đập t
đìêu kiện
c chê tạo bằ
A , 65T..
mòn cho th
, xupáp đượ
dẫn hướng
tạo bắng cá
áp có thể d
áp trên đế x
cơ cấu phâ
trên mặt cam
n chịu tải
ằng dây thép
hân máy ho
ợc lắp vào ố
ác loại gang
dùng phươn
xupáp và đ
ân phối khí,
m .
i trọng độ
p có đường
oặc nắp xi
ống dẫn hư
g hợp kim
ng pháp bôi
ảm bảo cho
, do đó quá
ộng thay
kính từ 3-5
lanh ở chỗ
ướng theo
CH21-40
i trơn cững
o xupáp ch
á trình đóng
đổi đột n
5 mm thuộc
ỗ lắp
, CH
g bức
huyển
g mở
ngột.
c một

Ở độn
khít lấy
của lò
3.1.5 Trụ
Nhiệm
Trục ca
Đìêu k
cam thư
Vật liệu
thép hợ
Các bề
cam .) đ
Kết cấu
Động c
Hình d
g cơ IFA kế
nhau vcà m
ò xo
ục cam :
m vụ của trụ
am mang cá
iện làm việ
ường tiếp
u chế tạo : T
ợp kim có
mật ma sát
ều được thấ
: gồm có ca
cơ IFA trụ
dạng của ca
ết cấu của l
mài phẳng đ
thường
ục là để hư
ác cam quay
ệc :Về tải t
xúc ở trư
Thường là th
thành phầ
t của trục c
ấm cacbon v
am thải và
Hinh
ục cam thư
am sẽ được
Hinh 3-6:
lo xo là dạn
để lắp ráp v
từ 4-10
ướng xupáp,
y bị động củ
trọng trục c
ượt nên hư
hép hợp kim
ần cac bo
cam (bề mặ
và tôi cứng
cam nạp .
h 3-7: Kết c
ường không
quyết định
Lò xo
ng xoắn ốc h
với đĩa lo xo
vòng (
, đìêu khiển
ủa phân ph
cam không
ư hỏng ch
m có thành
n trung bì
ặt lam việc
g.
cấu trục cam
g phân đoạ
h bởi thứ tự
hìng trụ. Ha
o xupáp và
(không k
n xupáp đó
ối khí.
chịu đìêu k
hủ yếu của
phần các b
ình như
của cam , c
m
ạn các cam
làm việc củ
ai vòng đầu
đế lò xo, số
kể hai v
óng mở theo
kiện nặng n
a cam là
bon thấp như
15Cr , 15
cổ trục cam
m được chế
ủa xi lanh,
u của lo xo
ố vòng côn
vòng đầu
o đúng quy
nhọc.Các bề
bị mài m
ư thép 30, 4
5Mn , 12C
m , mặt đầu
tạo liền tr
từng loại x
quấn
ng tác
u ).
y luật
ề mặt
mòn.
40 và
CrNi.
u trục
rục .
upáp

và góc p
của xupá
3.1.6 Co
Nhiệm
khí đến
Đìêu k
Vật liệ
kim.Trên
Động
Phần dẫn
mặt tiếp
có ban
3.1.7 Đũ
Nhiệm
nhiệm vụ
phân phối k
áp .
on đội :
vụ :là một
n xupáp
kiện làm vi
ệu chế tạo
n bề nặt của
cơ IFA con
n hướng (th
xúc với lỗ
n kính
ũa đẩy:
vụ : Là ch
ụ truyền dẫ
khí cam nạp
chi tiết chu
động cơ
iệc : con đ
Hìn
: con đội
a con đội th
n đội có dạn
hân con đội
dân hướng
lớn hơn
i tiết trung
ẫn động và
p và cam thả
ung gian có
IFA sử
đội chịu lự
nh 3-8: Kết
thường đư
hường được
ng hình trụ k
i) và phần t
g lớn nên ít
bán kín
gian trong
truyền lực
ải được bố
nhiệm vụ t
dụng ph
ực nghiêng
t cấu con độ
ược chế tạo
c thẩm cacb
kết cấu gồm
tiếp xúc vớ
hao món. P
nh của
cơ cấu phâ
từ con đội đ
chí chung
truyền chuy
hương án
do trục ca
ội
o bằng thép
bon và tôi c
m hai phần:
ới cam phân
Phần lõm ti
đũa đẩy
ân phối khí
đên đòn đẩy
trên một trụ
yển động từ
n dẫn độn
am phân ph
p ít cacbon
cứng .
n phối khí
ếp xúc với
khoảng
dẫn động g
y :
ục và theo
ừ cam phân
ng gián
hối khí gây
hoặc thép
thân con độ
đũa đẩy thư
0,2-0,3
gian tiếp. N
vị trí
phối
tiếp.
y ra.
hợp
ội to,
ường
mm.
Nó có

Vật liệ
bình . Đ
khi đạt đ
Đũa đ
đũa đẩy
3.1.8 Đò
Đòn b
xupáp
Nhiệm
xupáp th
ệu chế tạo :
Đầu tiếp xúc
độ cứng kho
ẩy ở động
thường làm
òn bẩy:
ẩy là một c
.
m vụ của đò
heo đúng kh
Hin
Đũa đẩy th
c được làm b
oảng HCR 5
cơ IFA thư
m bằng thép
chi tiết trun
òn bẩy là t
ha phân phố
nh 3-9: Kế
hường được
bằng thép c
50-60 .
ường là một
p rỗng hai đ
ng gian mộ
tiếp nhận lự
ối khí .
ết cấu đũa đ
c chế tạo bằ
các bon thấp
t thanh thép
ầu hàn gắn
t đầu tiếp x
ực truyền đ
đẩy
ằng thép cá
p và hàn vớ
p nhỏ,dài đ
các đầu tiế
xúc đũa đẩ
đên từ đũa
ác bon có th
ới đũa đẩy s
đặc, để giảm
ếp xúc có hì
ẩy và một đ
a đẩy và tác
hành phân t
sau đó tôi
m trọng lư
ình cầu .
đầu tiếp xúc
c dụng làm
trung
cứng
ượng
c với
m mở

Hình 3-10: Kết cấu cò mổ
Vật liệu chế tạo : Đòn bẩy được dập bằng thép có thành phần cac bon thung bình như
thép 35.
Đầu tiếp xúc với đũa đẩy thướng có vít đìêu chỉnh .Sau khi đìêu chỉnh khe hở nhiệt vít
này được hãm chặt bằng đai ốc. Đầu tiếp xúc với đuôi xupáp thường có mặt tiếp xúc hình
trụ được tôi cứng, mặt ma sát giữa trục và bạc lót ép trên đòn bẩy được bôi trơn bằng dầu
chưa trong phần rỗng của trục.
Chiều dài của cánh tay đòn của đòn bẩy thường khác nhau.Cánh tay đòn phía bên trục
cam lc thường ngắn hơn bên xupáp lx.
lx/lc = (1,2-1,8)
Sở gĩ làm như vậy là để giảm hành trình của con đội do đó có thể giảm gia tốc và lực
quán tính của cơ cấu phân phối khí, khi làm việc mặt trụ ở phần đầu đon bẩy vừa lăn vừa
trượt trên đuôi xupáp khiên cho xupáp bị nghiêng đi và do đó mặt nấm xupáp trễ hơn thời
gian quy định.
3.2.Xác định các thông số chủ yếu của cơ cấu phân phối khí:
3.2.1.Xác định tỷ số truyền của cơ cấu phân phối khí:
Tại 1 thời điểm nào đó khi con đội nâng được 1 đoạn Sc thì xupap nâng được 1
đoạn Sx, khi đó tỉ số truyền của cơ cấu :
i=Sx/Sc=Vx/Vc
Thường lx>lc và bố trí nằm ngang nên coi nó luôn vuông góc với đường tâm
xilanh.
33 56

c
x
d
x
l
l
V
V
=
Trong đó: Vd:vận tốc vòng của đòn bẩy phía tiếp xúc với đũa đẩy
Vx:vận tốc xupap
Vc:vận tốc con đội
Do ở động cơ IFA con đội, xupap, đũa đẩy bố trí thẳng đứng, cánh tay đòn của đòn bẩy
nằm ngang nên i=lx/lc.
3.2.2.Xác định kích thước của tiết diện lưu thông:
Hình 3-12: Xác định tiết diện lưu thông đế xupáp
Hình 3-11: Sơ đồ tính tỷ số
truyền của cơ cấu phối khí
Sx
Sc
Vx
Vd
ψ
lc lx
Vc
V'd

Khi tính toán tiết diện lưu thông ta thường giả thiết dòng khí đi qua họng đế xupap là
ổn định, coi dòng khí có tốc độ bình quân và tốc độ piston không đổi.
Ta có v k .i.f k . k
γ = vp. Fp. p
γ
Căn cứ vào giả thiết tính ổn định liên tục của dòng khí ta có thể xác định được tốc độ
dòng khí qua họng xupap.
2
2
.
.
.
h
h
k
d
i
D
Vp
f
i
Fp
Vp
V =
=
Vk :tốc độ trung bình của dòng khí qua họng đê ú m/s
fh: tiết diện của họng đế xupap (cm2
)
dh:đường kính họng đế xupap
i: số xupap ; i=2
Vp:tốc độ bình quân của piston,
86
,
10
30
2250
.
145
,
0
30
.
=
=
=
n
S
Vp (m/s)
Fp:diện tích đỉnh piston
04
,
113
4
120
.
4
. 2
2
=
=
=
π
π D
FP (cm 2
)
Qua thực nghiệm và tính toán nhiệt tốc độ của dòng khí nạp ở chế độ toàn tải đối với ô tô
máy kéo là: Vkn= 40 ÷ 115 m/s. Tốc độ càng cao tổn thất càng lớn. Đối với động cơ diesel
do yêu cầu hình thành hỗn hợp nên tốc độ khí nạp phải lớn hơn 40 m/s. Chọn Vkn=40 m/s.
Đối với dòng khí thải Vkht = (1,2÷1,5)Vkhn = 48÷60(m/s), chọn Vkht = 60(m/s)
Đường kính họng đế xupap : dh=
i
.
V
D
.
Vp
kh
2
dhn= )
(
2
,
44
2
.
40
120
.
86
,
10 2
mm
=
Lấy dhn = 47 (mm)
Do diện tích của xupap nạp lớn hơn xupap thải từ (10÷20)%
⇒dht = 2
,
39
2
,
1
47
2
,
1
=
=
hn
d
(mm); Lấy dht = 39 (mm)

Tiết diện lưu thông qua xupap được tính bằng công thức:
fkl=
2
cos
.
. α
π h
(dh + d1 ); mà d1=dh+2e , h’ =hsinα
Do α=45° nên cosα = sinα ⇒ h’ =h cosα ; e= h cosα. Sinα
d1 = dh + 2e
fkl=π.h(dh cosα + hsinαcosα2
)
α = 450
đối với xupap nạp và thải. Trong động cơ ngày nay, hành trình xupap thường nằm
trong phạm vi h = (0,18-0,3)dh
hn = 8,46-14,1(mm); chọn hnmax=8,5(mm).
h' = 8,5.cos45°= 6 (mm); e= 3 (mm); d1n= 47+6= 53 (mm).
Tương tự : ht =7,02-11,7 (mm); chọn htmax= 8,5(mm).
h' = 8,5.cos45°= 6 (mm); e= 3 (mm); d1t= 39+6= 45 (mm).
fkl=π.h(0,707dh+0,353h)
Tiết diện lưu thông qua xupap nạp bằng:
fkn=π. hnmax (0,707dhn+0,353 hnmax)= 3,14.8,5.10-3
(0,707.47. 10-3
+0,353. 8,5.10-3
)
fkn = 966,96 .10-6
(m2
)
Tiết diện lưu thông qua xupap thải bằng:
fkt=π. htmax (0,707dht+0,353h htmax)= 3,14.8,5.10-3
(0,707.39. 10-3
+0,353. 8,5.10-3
)
fkn =815,99 .10-6
(m2
)
Kiểm nghiệm lại tiết diện lưu thông thực của Xupap.Tốc độ lưu động của dòng khí chảy
qua tiết diện lưu thông fkl :
Vkl = Vp.Fp/i.fkl
Qua xupap nạp bằng: Vkn = 63,46(m/s)
Qua xupap thải bằng: Vkt = 75,22 (m/s)
Cả Vkn ,Vkt ≤ 70÷90 (m/s).
⇒ Thoả mãn điều kiện cho phép.
3.2.3 .Chọn biên dạng cam:
3.2.3.1. Yêu cầu:

Dạng cam phải đảm bảo sao cho trị số tiết diện thời gian là lớn nhất. Cam phải mở
nhanh, giữ ở vị trí mở lớn nhất lâu và đóng nhanh xupap.
Dạng cam phải đảm bảo cho giai đoạn mở và đóng xupap có gia tốc và vận tốc
nhỏ nhất để co cấu phân phối khí làm việc êm ít va đập và hao mòn.
Dạng cam phải đơn giản dễ chế tạo.
3.2.3.2 Phương pháp thiết kế cam:
Dùng phương pháp định sẵn dạng cam, xác định gia tốc và kiểm tra qui luật gia
tốc có phù hợp hay không. Phương pháp này có ưu điểm là dễ gia công.

Chọn dạng cam lồi cho động cơ IFA:loại này có trị số tiết diện lưu thông lớn nhất trong
các dạng cam nhưng gia tốc dương lớn gây va đập lớn. Tuy vậy loại cam này có gia tốc
âm bé nhất không đòi hỏi lò xo có độ cứng lớn giảm được mài mòn cho trục cam.
3.2.3.3 Dạng cam lồi :
Góc công tác của cam nạp ϕn = (1800
+ ϕo
1+ϕo
2 )/2= (1800
+80
+380
)/2=1130
Góc công tác của cam thải ϕt = (1800
+ϕo
5+ϕo
6)/2=(1800
+440
+80
)/2= 1160
Với: ϕo
1 , ϕo
2 , ϕo
5 , ϕo
6: góc mở sớm đóng muộn xupap nạp và thải.
Chọn: - đường kính trục cam dc=22 (mm)
Độ nâng lớn nhất của con đội hx=h/i
hnmax=8,5/1,72= 4,94 (mm)
htmax=8,5/1,72= 4,94 (mm)
Bán kính cung thứ nhất và cung thứ 3 của cam:R=dc/2+(1÷2,5)=22/2+2=13mm
Chọn bán kính cung đỉnh cam: r = 3,64 (mm)
Cách dựng :
• Đối với cam nạp ϕn = (1800
+ ϕo
1+ϕo
2 )/2= (1800
+80
+380
)/2=1130
)
+Vẽ vòng tròn tâm O có bán kính R ,xác định góc AOÀ = ϕn
+Trên đường phân giác của AOÀ lấy EC= hnmax=h/i=8,5/1,72=4,94 (mm)(E∈ Vòng tròn
bk R)
+Vẽ vòng tròn đỉnh cam có tâm O1 bán kính r nằm trên đường phân giác ấy,vòng tròn ấy
đi qua C.
+Vẽ cung tròn bán kính ρ tiếp tuyến với 2 vòng tròn trên có tâm O2 nằm trên đường kéo
dài của AO , ρ được xác định như sau:

Hình 3-13: Dựng hình cam lồi Hình 3-14: Xác địng Bán kính ρ
Kẻ O1M vuông góc AO.Xét tam giác vuông O1MO2 có (O1O2)2
= O1M2
+O2M2
Đặt D = R+h-r ta có (ρ-r)2
= (Dsinϕ/2)2
+ [(ρ - R) + Dcos(ϕn /2)]
⇒ ρ=
)
2
cos
D
r
R
(
2
R
2
cos
RD
2
r
D 2
2
2
ϕ
−
−
+
ϕ
−
−
ρ =
)
2
113
cos
3
,
14
64
,
3
13
(
2
13
2
113
cos
3
,
14
.
13
.
2
64
,
3
3
.
14 2
2
2
o
o
−
−
+
−
−
=53,75 (mm)
D =R+hx-r =13+4,94-3,64=14.3(mm)
Góc quay của cam sinθmax = O1M/(ρ-r) = D sin(ϕn/2)/( ρ-r)
sinθmax =14,3 sin(113o
/2)/( 53,75-3,64)=0,24⇒θmax= 13,88o
• Đối với cam thải cách dựng hoàn toàn tương tự (ϕt = 1160
).
3.2.3.4. Động học của con đội hình trụ :(Đối với cam nạp).
3.2.3.4.1 Động lực học của con đội trong giai đoạn 1:

Hình 3-15: Động học con đội đáy bằng giai đoạn I.
a) Chuyển vị của con đội: khi con đội trượt đến một ví trí bất kì ứng với góc θ nào đó,
con đội tiếp xúc với cam tại M, chuyển vị :
]
cos
)
(
[
)
( 2
2 θ
ρ
ρ
θ R
R
NO
EN
MO
ME
h −
+
−
=
+
−
=
=
)
cos
1
)(
R
(
h θ
−
−
ρ
=
θ
Khi θ=θmax=13,88o
max)
cos
1
)(
(
max θ
ρ
θ −
−
= R
h = (53,75-13)(1-cos13,88o
)= 1,18 (mm )
b) Vận tốc con đội :
θ
ω
=
θ
θ
=
= θ
θ
θ
θ
d
dh
dt
d
d
dh
dt
dh
v c mà vận tốc trục cam
dt
d
c
θ
=
ω
nên: ( ) θ
−
ρ
ω
=
θ sin
R
v c
Mà vận tốc của trục cam:
ωc =
dt
dθ
=
30
. c
n
π
=
2
.
30
. k
n
π
=
2
.
30
2250
.
14
.
3
= 117,75 (rad/s).
Nên: vθ = ωc.(ρ - R1).sinθ
Vậy: vθ =117,75.(53,75 - 13).103
. sinθ = 4,79. sinθ (m/s).
c) Gia tốc của con đội .
Lấy đạo hàm hai vế phương trình theo thời gian, ta có công thức tính gia tốc của
con đội con đội:
jθ =
dt
dvθ
=
dt
d
.
d
dv θ
θ
θ
= ωc.
θ
θ
d
dv

Do đó: jθ = ωc
2
.(ρ - R1).cosθ
jθ = 117,75 2
.(53,75 - 13). 10− 3
.cosθ = 565. cosθ . (rad/s).
Khi con đội tiếp xúc tại điểm A của cam thì θ = 0. Khi con đội tiếp xúc tại B
Thì θ = θ max, góc θ max xác định theo tam giác O1O2M, O1M vuông góc với O2A.
sinθ max =
2
1
1
O
O
M
O
=
r
D n
−
ρ
ϕ
2
sin
.
=14,3 sin(113o
/2)/( 53,75-3,64)=0,24
⇒θmax= 13,88o
Nhận xét khiθ = 0 thì gia tốc đạt cực đại.
jθ (max) = ωc
2
.(ρ - R). = (53,75 - 13).10 − 3
. 117,752
⇒ jθ (max) = 565 (rad/s2
).
3.2.3.4.2 Động lực học của con đội trong giai đoạn 2:
Hình 3-16: Động học con đội đáy bằng giai đoạn 2.
a). Chuyển vị của con đội:
hγ = EM = MO2 + O1N - EN.
⇒ hγ = r + D.cosγ - R.
hγ = 3,64 + 14,3.cosγ - 13 = 14,3.cosγ - 9,36.
b). Vân tốc của con đội.

Lấy đạo hàm hai vế phương trình theo thời gian, ta có công thức tính tốc độ của
con đội con đội:
vγ =
dt
dhγ
=
dt
d
d
dh γ
γ
γ
.
Vì tại điểm C có γ = 0 và tại điểm B có γ = γmax như vậy góc γ tính ngược lại với
chiều quay của trục cam nên:
dt
dγ
= -ωc.
Do đó:
vγ = -ωc.
dt
dhγ
.
Rút ra: vγ = ωc.D.sinγ
vγ = 117,75.14,3.sinγ.10− 3
= 1,68.sinγ
c). Gia tốc của con đội con đội.
Lấy đạo hàm hai vế của phương trình đối với thời gian, ta có công thức tính gia
tốc của con đội:
jγ =
dt
dvγ
=
dt
d
d
dv γ
γ
γ
. = -ωc.
dt
dvγ
.
Rút ra: jγ = -ωc
2 .D.cosγ = -(117,75)2
.14,5.cosγ.10-3
jγ = -201,04 .cosγ.
Vậy: jγ = -201,04 .cosγ. (m/ 2
s ) (γ =
2
n
ϕ
-θ ).
4. GIỚI THIỆU PHẦN MỀM CATIA
4.1 LỊCH SỬ RA ĐỜI VÀ CÁC TÍNH NĂNG CỦA PHẦN MỀM CATIA
4.1.1 Lịch sử ra đời Catia
CATIA bắt đầu được hãng sản xuất máy bay Pháp Avions Marcel Dassault
phát triển, vào thời điểm đó là khách hàng của các phần mềm CADAM CAD. Lúc đầu
phần mềm tên là CATI (Conception Assistée Tridimensionnelle Interactive - tiếng Pháp

nghĩa là Thiết kế ba chiều được máy tính hỗ trợ và có tương tác ). Nó đã được đổi tên
thành CATIA năm 1981, khi Dassault tạo ra một chi nhánh để phát triển và bán các phần
mềm và ký hợp đồng không độc quyền phân phối với IBM.
Năm 1984, Công ty Boeing đã chọn CATIA là công cụ chính để thiết kế 3D, và trở
thành khách hàng lớn nhất.
Năm 1988, CATIA phiên bản 3 đã được chuyển từ các máy tính Mainframe sang
UNIX.
Năm 1990, General Dynamics/Electric Boat Corp đã chọn CATIA như là công cụ
chính thiết kế 3D, thiết kế các tàu ngầm hạt nhân của Hải quân Hoa Kỳ.
Năm 1992, CADAM đã được mua từ IBM và các năm tiếp theo CADAM CATIA
V4 đã được công bố. Năm 1996, nó đã được chuyển từ một đến bốn hệ điều hành Unix,
bao gồm IBM AIX, Silicon Graphics IRIX, Sun Microsystems SunOS và Hewlett-
Packard HP-UX.
Năm 1998, một phiên bản viết lại hoàn toàn CATIA, CATIA V5 đã được phát hành,
với sự hỗ trợ cho UNIX, Windows NT và Windows XP từ 2001.
Năm 2008, Dassault công bố CATIA V6, hỗ trợ cho các hệ điều hành Windows, các
hệ điều hành không phải Windows không được hỗ trợ nữa
4.1.2. Tính năng của phần mềm Catia
Phần mềm CATIA là hệ thống CAD/CAM/CAE 3D hoàn chỉnh và mạnh mẽ nhất
hiện nay, do hãng Dassault Systems phát triển, phiên bản mới nhất hiện nay là CATIA
V5R19 , là tiêu chuẩn của thế giới khi 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. Nó giải quyết công việc một cách triệt để, từ khâu thiết
kế mô hình CAD (Computer Aided Design), đến khâu sản xuất dưa trên cơ sở CAM
(Computer Aided Manufacturing, khả năng phân tích tính toán, tối ưu hóa lời giải dựa
trên chức năng CAE(Computer Aid Engineering) của phần mềm CATIA. Các Môdun
chính của CATIA như sau:

Hình 4-1. Mô hình sản phẩm catia
- Mechanical Design:
Cho phép xây dựng các chi tiết, các sản phẩm lắp ghép trong cơ khí. Vẽ và thiết kế
các chi tiết 2D, 3D. Xuất bản vẻ 2D, lắp ráp các chi tiết, mô phỏng quá trình lắp ráp các
chi tiết. Tạo mô hình khung dây và mặt ngoài. Ghi, chú thích và sai số kích thước trong
không gian 3D.
Hình 4-2. Mô hình tạo bằng Mechanical Design
- Shape design and styling:
Modul này cho phép thiết kế các bề mặt có biên dạng, kiểu dáng phức tạp trong
lĩnh vực thiết kế võ ô tô, tàu biển, máy bay…Thiết lập bản vẽ nhanh, vẽ các biên dạng
phức tạp. Tối ưu các biên dạng bề mặt, xây dựng các hình dạng chi tiết bằng số hóa tọa
độ các điểm. Tạo những hình ảnh tương tác bắt mắt qua việc thay đổi camera, gán vật
liệu, củng như tạo chuyển động, diễn tả kết quả ở không gian phối cảnh qua chức năng
Photo Studio. Nó có thể tái lập nhanh cấu trúc bề mặt một chi tiết.

Hình 4-3. Mô hình tạo bằng Shape Design and Styling
- Catia solids geometry:
Mô hình hóa thể tích để tạo hình, hiệu chỉnh và phân tích vật thể. Nó cho phép
các toán tử logic giữa các vật thể (hợp, giao, trừ). Vật thể được tạo từ các đối tượng
đơn giản bằng việc dịch chuyển hoặc quay Profile.(hình 4.4)
- Catia kinematics:
Giúp xác định cấu trúc động học của cơ cấu, mô phỏng 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.(hình 4.5)
- Catia image design:
Hình 4-4. Mô hình hóa vật thể Hình 4-5. Mô phỏng động học

Tạo sự biểu diễn thực với phần khuất hoàn toàn, xác định điều kiện chiếu sáng và
các thông số bề mặt của đối tượng.
- Catia finite element modeller:
Tạo mô hình tổng thể, mô tả tính chất vật lý và vật liệu, điều kiện biên và tải trọng
đối tượng.(hình 4.6)
-Catia nc - lathe:
Tạo chương trình chứa phần nguyên công tiện dưới dạng đầu ra APT hoặc CL-File. (hình
4.7)
- Catia nc - mill:
Tạo chương trình chứa phần nguyên công phay.(hình 4.8):
Hình 4-6. Thể hiện sự mô tả tính chất vật lý của vật liệu
Hình 4-7 Thể hiện modul tiện trong catia

- Catia robotic:
Thiết kế và mô phỏng robot với các lệnh chuẩn, định nghĩa cấu trúc robot, đặc trưng
hình học, động học, đồng bộ hóa nhiều robot…(hình 4.9).
Hình 4-9. Mô phỏng hoạt động trong Catia
- Catia building design and facilities layout:
Tạo thiết kế các bản vẽ xây dựng, sắp đặt các đối tượng và định nghĩa mối quan hệ
giữa chúng.
- Catia shematics:
Công cụ để sắp đặt vị trí những phần tử cơ bản, vẽ các sơ đồ, thiết lập các liên kết
logic giữa các phần tử và điều khiển chúng.
- Catia piping and tubing:
Thiết kế những tuyến ống dẫn phức tạp, toán tử logic với vật thể, thăm dò va
chạm…(hình 4.10):
Hình 4-8. Thể hiện modul phay trong Catia

- Catia structural design and steelwak:
Công cụ tổ hợp cho thiết kế các sản phẩm phức tạp có tính chất vật liệu khác nhau .(hình
4.11):
Hình 4-11.
4.2 THIẾT KẾ CHI TIẾT 3D TRONG MODUL PART DESIGN
Để thiết kế ra một sản phẩm 3D người thiết kế có thể bắt đầu bằng những đường cơ
sở khác nhau nhưng đều phải bắt đầu từ sketcher cơ bản rồi từ đó xuất sang 3D để sử
dụng những công cụ sẵn có thiết lập lên mô hình 3D.

Hình 4-12. Màn hình giao diện sketch
Sau khi tạo ra được hình vẽ phác 2D bằng các lệnh trong sketch, ta bắt đầu tạo các
chi tiết dạng 3D. Môi trường vẽ chi tiết 3D dạng solid thuộc trình ứng dụng 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.
Hình 4-12. Môi trường làm việc Part Design
Kỷ năng dựng khối trong Catia rất đa dạng, chúng ta có thể dựng những khối có
biên dạng phức tạp hay dựng đồng thời nhiều biên dạng với các kích thước bất kỳ.

Hình 4-13. Dựng khối trong Catia
Ngoài việc dựng khối theo biên dạng, Catia củng cho phép chúng ta lựa chọn tính
năng giới hạn các biên dạng ngoài của chi tiết được tạo ra bởi một đường dẫn xung quanh
các Section.
Hình 4-14. Tạo chi tiết bằng lệnh Multi-Section Solid

Trong Catia các thuật toán bề mặt Surface-Based Features là một trong những thuật
toán linh hoạt, nó dùng để xữ lý các bề mặt và tạo nên các sản phẩm Solid một cách hoàn
hảo. Như thuật toán Split dùng để cắt khối bởi một bề mặt cho trước, thuật toán Surface
tạo khối từ một bề mặt bất kỳ bằng cách lấy bề dày cho bề mặt đó theo hai hướng ( hình
4.15 )
Hình 4-15. Mô tả thuật toán Surface
Ngoài ra nó còn có một số lệnh đặc thù như lệnh Stiffener dùng trong thiết kế các
gân tăng cứng hay gân chịu lực của vật thể một cách nhanh chóng.( hình 4.16 )
Hình 4-16. Tạo gân chịu lực bằng lệnh Stiffener
4.3 TRÌNH ỨNG DỤNG LẮP RÁP ASEMBLY DESIGN
4.3.1. Tính năng của Assembly Design
Trong thiết kế máy hoặc một hệ thống thiết bị, người thiết kế thường được đòi hỏi
kỷ năng thiết kế lắp ráp. Vì trong nguyên tắc thiết kế chế tạo máy, một bản vẽ lắp hoàn
chỉnh phải được thiết kế trước, sau đó mới tính đến các thông số hình học trong từng chi
tiết đơn.
Trong môi trường ứng dụng CAD/CAM, nhờ những thông số hình học của từng chi
tiết đơn ấy chúng ta dễ dàng thiết kế và dựng mô hình 3D cho sản phẩm. Sau đó chúng ta
sẽ lắp ráp chúng lại với nhau theo từng thuộc tính ràng buộc và các mối quan hệ tương

tác của các chi tiết, từ đó dễ dàng phát hiện ra những sai sót trong thiết kế ban đầu để
hiệu chỉnh và thay đổi mô hình một cách nhanh chóng.
Vơi phần mềm Catia, tính năng của trình ứng dụng lắp ráp Assembly Design rất dễ
dàng sử dụng và đầy đủ các tính năng ràng buộc. 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.
Hình 4-17. Môi trường làm việc Assembly Design.
4.3.2. Phương pháp, trình tự thiết kế bản vẽ lắp trong Assembly Design
Sau khi thiết kế nên các chi tiết chúng ta sẽ sữ dụng tính năng của trình ứng dụng
lắp ráp Assembly để xây dựng nên mô hình lắp ráp 3D nhanh chóng, cùng với những
thuộc tính cho phép gán vật liệu vào sản phẩm 3D tạo ra cách nhìn trung thực cho sản
phẩm.
Để tiến hành thiết kế một bản vẽ lắp chúng ta cần gọi tên các chi tiết đã được thiết
kế hoặc gọi các sản phẩm có sẳn từ thư viện của Catia. Tùy vào mối liên hệ ràng buộc
giữa các chi tiết mà chúng ta lựa chọn nên các ràng buộc cho các chi tiết đó. Những ràng
buộc lắp ghép củng tuân thủ theo các dạng chuyển động tự do của chi tiết. Một chi tiết
trong không gian có 6 chuyển động tự do hay còn gọi là 6 bậc tự do.
Ràng buộc là cụm từ dùng để khống chế các phương chuyển động tự do của vật thể
trong không gian 3 chiều. Ở đây, chúng ta vừa khống chế phương chuyển động tự do vừa
tạo mối quan hệ giữa vật thể tự do và vật thể cố định. Khi thay đổi vị trí của vật thể cố
định sẽ kéo theo các vật thể tự do có mối quan hệ với nó.

Trong thiết kế bản vẽ lắp bằng Assembly có 4 ràng buộc cơ bản đó là:
- Concidence Constrain: ràng buộc đồng trục, điểm, mặt phẳng cho các đối tượng
Hình 4-18. Ràng buộc đối tượng đồng trục
- Contact Constraint: ràng buộc tiếp xúc cho các đối tượng
Hình 4-19. Ràng buộc đối tượng tiếp xúc
- Offsets Constrain: ràng buộc khoảng cách song song giữa các đối tượng
Hình 4-20. Ràng buộc khoảng cách
- Angle Constrain: ràng buộc theo góc giữa các đối tượng.
Sau khi lắp ráp xong sản phẩm nếu thấy cần phải hiệu chỉnh bất kỳ một phần nào đó
của chi tiết con trong môi trường lắp ghép chúng ta vẫn có thể chỉnh sữa từng chi tiết đó
để tạo ra sản phẩm với độ chính xác cao hơn. Lúc đó giao diện sẽ trở về trình Part Design

và chúng
cần hiệu
Mộ
sản phẩm
ráp sản
nhiều gó
g ta có thể
u chỉnh.
ột ứng dụng
m trước và
phẩm một
óc độ khác n
thao tác ch
g quan trọng
sau khi lắp
cách trung
nhau và lưu
Hình 4-2
hỉnh sữa gi
g nửa của t
p ráp. Nó ch
g thực và c
u lại cảnh lắ
21. Trạng th
iống như tro
trình Assem
ho chúng ta
chính xác. C
ắp ráp cho t
hái hình ảnh
ong trình P
mbly là tạo h
a cách nhìn
Chúng ta c
từng trạng th
h bản vẽ lắp
Part Design
hình ảnh ch
trực quan v
ó thể xem
hái.
p dạng rời
đối với ch
ho các trạng
về quá trình
sản phẩm
hi tiết
g thái
h lắp
dưới

5. MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC CƠ CẤU PHÂN PHỐI KHÍ ĐỘNG CƠ IFA TRÊN
CATIA.
5.1 Thiết kế 3D xupáp cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.
Sử dụng phương pháp quét(sweeping) để tạo khối đặc.Quét tròn: cho tiết diện 2D quay
quanh một trục, ta sẽ được khối đặc tròn xoay.
Dựa vào bản vẽ kết cấu, các số liệu của xupáp cơ cấu phân phối khí động cơ IFA ta tiến
hành các bước xây dựng 3D xupáp cơ cấu phân phối khí của động cơ IFA.
1-Click File trên thanh menu bar và sau đó chọn New. Hộp thoại New Definition xuất
hiện hình 4-22 a) và ta chọn Part và click OK để đóng hộp thoại.
2-Chọn mặt phẳng yz làm mặt phẳng vẽ phác và click biẻu tượng Sketcher để vào
môi trường vẽ phác và vẽ biên dạng như hình 4-22b.
THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT TRONG MODUN PART DESIGN
LẮP RÁP SẢN PHẨM TRONG
MODUN ASSEMBLY
DESIGN
MÔ PHỎNG ĐỘNG HỌC
TÍNH TOÁN KIỂM TRA VA
CHẠM VÀ KHOẢNG HỞ CÁC
MỐI LẮP

3-Click biểu tượng Exit Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác. Click vào
Shaft trên thanh công cụ. Hoăc vào Insert > Sketch-Based Freature > Shaft.Ta có kết
quả như hình 4-22 c).
a). b) c)
Hình 4-22.
5.2 Thiết kế 3D lò xo cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.
Sử dụng phương pháp phối hợp kỹ thuật CSG (Phương pháp hình học khối đặc hợp
thành (Constructive Solid Geometry -CSG):Các khối đặc cơ bản của CSG: khối hộp, khối
nêm, khối nón, khối trụ,khối cầu, khối xuyến.Mô hình khối đặc hợp thành: Liên kết các
khối cơ bản với nhau nhờ các phép toán Boole đối với các khối đặc 3D) và kỹ thuật
quét(quét theo đường dẫn: Cho tiết diện 2D chuyển dịch theo một đường dẫn (thẳng hoặc
cong)).
Dựa vào bản vẽ kết cấu, các số liệu của lò xo cơ cấu phân phối khí động cơ IFA ta
tiến hành các bước xây dựng 3D lò xo cơ cấu phân phối khí của động cơ IFA.
1- Tạo :Center curve( đường trung tâm của Rib) bằng cách vào Insert-> Wireframe-
>Helix,biên dạng như hình 4-23 a):

a) b)
Hình 4-23.
2-Chọn mặt phẳng yz làm mặt phẳng vẽ phác và click biẻu tượng Sketcher để
vào môi trường vẽ.Để tạo Profile( Sketch làm biên dạng của Rib) như hình 4-23 b).
3-Click biểu tượng Exit Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác. Tạo lò
xo bằng cách sữ dụng lệnh Rib trên thanh công cụ. Hoặc vào Insert > Sketch-Based
Features > Rib,như hình 4-24 a):
a) b)
Hình 4-24.
4-Vào Insert->Surface-Base Features->Split,gọi lệnh Split cắt phẳng vòng làm việc
của lò xo,kết quả như hình 4-24 c).
5.3 Thiết kế 3D ống dẫn hướng cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.

Dựa vào bản vẽ kết cấu, các số liệu của ống dẫn hướng cơ cấu phân phối khí động cơ
IFA ta tiến hành các bước xây dựng 3D ống dẫn hướng cơ cấu phân phối khí của động cơ
IFA.
hiện và ta chọn Part và click OK để đóng hộp thoại.
Hình 4-25.

2- Chọn mặt phẳng yz làm mặt phẳng vẽ phác và click biẻu tượng Sketcher để
vào môi trường vẽ,tạo được biên dạng như hình 4-26a).
a) b) c)
Hình 4-26.
3- Click biểu tượng Exit Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác. Click
vào Shaft trên thanh công cụ. Hoăc vào Insert > Sketch-Based Freature > Shaft.Ta có
kết quả hình 4-26 b)
4-Click Chamfer trên thanh công cụ. Hoặc Click vào Insert > Dress-Up
Features > Chamfert.Sau khi vát mép phía trên bên trong ống ta được như hình 4-26 c).

5.4 Thiết kế 3D trục cam cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.
Sử dụng phương pháp phối hợp kỹ thuật CSG (Phương pháp hình học khối đặc hợp
thành (Constructive Solid Geometry -CSG):Các khối đặc cơ bản của CSG: khối hộp, khối
nêm, khối nón, khối trụ,khối cầu, khối xuyến.Mô hình khối đặc hợp thành: Liên kết các
khối cơ bản với nhau nhờ các phép toán Boole đối với các khối đặc 3D) và kỹ thuật
quét(Quét thẳng: cho tiết diện 2D nâng lên vuông góc với mặt phảng của nó (góc vát
bằng 0)).
Dựa vào bản vẽ kết cấu, các số liệu của trục cam cơ cấu phân phối khí động cơ IFA ta
tiến hành các bước xây dựng 3D trục cam cơ cấu phân phối khí của động cơ IFA.
hiện (hình 4-27 a)và ta chọn Part và click OK để đóng hộp thoại.
a) b) c)
Hình 4-27.
2-Chọn mặt phẳng yz làm mặt phẳng vẽ phác và click biểu tượng Sketcher để
vào môi trường vẽ.Ta tạo được biên dạng cam như hình 4-27 b):
vào Pad nằm trên thanh công cụ. Trong hộp thoại Pad Definition - Type:
( Chọn kiểu tạo part)Dimention.Biên dạng 2D được kéo lên theo kích thước nhập
trong ô Length.Ta được hình 4-27 c).

4-Chọn mặt phẳng bên của cam dùng làm mặt vẽ phác và click biểu tượng Sketcher
để vào môi trường vẽ.Ta tạo được biên dạng cam như hình 4-28 a):
a) b)
Hình 4-28.
vào Pad nằm trên thanh công cụ. Trong hộp thoại Pad Definition - Type:
( Chọn kiểu tạo part)Dimention.Biên dạng 2D được kéo lên theo kích thước nhập
trong ô Length..Ta được hình 4-28 b).
6-Vẽ biên dạng cam tiếp theo, click biểu tượng Sketcher để vào môi trường vẽ.Ta
tạo được biên dạng cam như hình 4-29 a).
a) b) c)
Hình 4-29.

7-Click biểu tượng Exit Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác. Click vào Pad
nằm trên thanh công cụ. Trong hộp thoại Pad Definition - Type:( Chọn kiểu tạo
part)Dimention.Biên dạng 2D được kéo lên theo kích thước nhập trong ô Length. Ta
được hình 4-29 b).
8-Chọn mặt phẳng bên của cam dùng làm mặt vẽ phác ,click biểu tượng Sketcher
để vào môi trường vẽ.Ta tạo biên dạng cam như hình 4-29 c).
Pad nằm trên thanh công cụ. Trong hộp thoại Pad Definition - Type:( Chọn kiểu
tạo part)Dimention.Biên dạng 2D được kéo lên theo kích thước nhập trong ô Length. Ta
được hình 4-30 a):
a) b) c)
Hình 4-30.
10-Tạo sketcher của cổ trục cam, click biểu tượng Sketcher để vào môi trường
vẽ.Ta tạo được biên dạng cổ trục cam như hình 4-30 b):
tạo part)Dimention.Biên dạng 2D được kéo lên theo kích thước nhập trong ô
Length.Chọn 23 mm.Ta được hình 4-30 c).
12-Tương tự ta vẽ tiếp phần còn lại của trục cam và có được hình 4-31 như sau:

Hình 4-31.
5.5 Thiết kế 3D con đội cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.
Dựa vào bản vẽ kết cấu, các số liệu của con đội cơ cấu phân phối khí động cơ IFA ta tiến
hành các bước xây dựng 3D con đội cơ cấu phân phối khí của động cơ IFA.
1-Click File trên thanh menu bar và sau đó chọn New. Hộp thoại New Definition
xuất hiện hình 4-32 a) và ta chọn Part và click OK để đóng hộp thoại.
2-Chọn mặt phẳng yz làm mặt phẳng vẽ phác và click biểu tượng Sketcher để
vào môi trường vẽ.Ta tạo được biên dạng như hình 4-32 b).
3-Click biểu tượng Exit Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác. Click
kết quả hình 4-32 c).

a) b) c)
Hình 4-32.
4-Tạo mặt phẳng mới dùng vẽ biên dạng lỗ dầu bằng cách offset from plane zx (mặt
phẳng mới song song với mặt phẳng zx) với khoảng cách là 6 mm hình 4-33 a).
5-Chọn mặt phẳng vừa tạo làm mặt phẳng vẽ phác và click biểu tượng Sketcher để
vào môi trường vẽ.Ta tạo được biên dạng lỗ dầu như hình 4-33 b).
6-Chọn mặt phẳng yz làm mặt phẳng vẽ phác và click biểu tượng Sketcher để vào
môi trường vẽ.Ta tạo được biên dạng đường dẫn lỗ dầu như hình 4-33 c).
a) b) c)
Hình 4-33.

7- Click biểu tượng Exit Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác. Click vào
Slot trên thanh công cụ . Hoặc Insert > Sketch-Based Feature > Slot.Sử dụng hai
sketcher đã tạo cho các yêu cầu của lệnh slot.Ta được kết quả như hình 4-34:
Hình 4-34.
5.6 Thiết kế 3D đũa đẩy cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.
Dựa vào bản vẽ kết cấu, các số liệu của đũa đẩy cơ cấu phân phối khí động cơ IFA ta
tiến hành các bước xây dựng 3D đũa đẩy cơ cấu phân phối khí của động cơ IFA.
môi trường vẽ.Ta tạo được biên dạng như hình 4-35 b).
kết quả hình 4-35 c).

a) b) c)
Hình 4-35.
5.7 Thiết kế 3D cò mổ cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.
Sử dụng phương pháp phối hợp kỹ thuật CSG và kỹ thuật quét(Quét thẳng: cho tiết diện
2D nâng lên vuông góc với mặt phảng của nó (góc vát bằng 0)).
Dựa vào bản vẽ kết cấu, các số liệu của cò mổ cơ cấu phân phối khí động cơ IFA ta tiến
hành các bước xây dựng 3D cò mổ cơ cấu phân phối khí của động cơ IFA.
a) b) c)
Hình 4-36.

môi trường vẽ.Ta tạo được biên dạng như hình hình 4-36 b).
tạo part)Dimention.Biên dạng 2D được kéo lên theo kích thước nhập trong ô
Length.Chọn 20 mm.Ta được hình hình 4-36 c).
4-Chọn mặt phẳng cạnh lớn trên Pad vừa tạo làm mặt phẳng vẽ phác và click biểu tượng
Sketcher để vào môi trường vẽ và tạo biên dạng cho lệnh Pocket. Click vào Pocket
trên thanh công cụ . Hoặc vào Insert > Sketch-Based Feature > Pocket.Ta được kết
quả part như hình 4-37 a).
a) b)
Hình 4-37.
5-Chọn mặt phẳng trên Pad vừa tạo làm mặt phẳng vẽ phác và click biểu tượng Sketcher
để vào môi trường vẽ và tạo biên dạng cho lệnh Pad mới.Click biểu tượng Exit
Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác. Click vào Pad nằm trên thanh
công cụ. Trong hộp thoại Pad Definition - Type:( Chọn kiểu tạo part)Dimention.Biên
dạng 2D được kéo lên theo kích thước nhập trong ô Length.Chọn 8 mm.Ta được hình 4-
37 b).

6-Chọn mặt phẳng trên Pad vừa tạo làm mặt phẳng vẽ phác và click biểu tượng Sketcher
để vào môi trường vẽ và tạo biên dạng cho lệnh Pocket tạo lỗ mới.Click biểu tượng
Exit Workbench để thoát khỏi môi trường vẽ phác. Click vào Pocket trên thanh công
cụ . Hoặc vào Insert > Sketch-Based Feature > Pocket.Ta được kết quả part như
hình 4-60.
Hình 4-38.
5.8 Lắp ráp 3D cơ cấu phân phối khí động cơ IFA.
Chọn kiểu lắp theo kinh nghiệm thừa kế các kết cấu đã có và tham khảo tài liệu
kĩ thuật,thường trong cơ cấu phân phối khí sử dụng các kiểu như:kiểu lắp lỏng tiêu
chuẩn
6
7
h
H
(kiểu lắp lỏng yêu cầu độ chính xác đồng tâm cao,ví dụ lắp xupáp và ống
dẫn hướng),kiểu lắp lỏng tiêu chuẩn
7
8
h
H
(kiểu lắp lỏng có độ hở bé nhất xấp xỉ bằng
không dùng lắp hai chi tiết đảm bảo hướng,ví dụ lắp móng hãm xupáp với đĩa lò xo),
kiểu lắp trung gian tiêu chuẩn
6
7
k
H
( kiểu lắp trung gian có độ hở bé nhất xấp xỉ bằng
không dùng lắp hai chi tiết đảm bảo hướng,ví dụ lắp móng hãm xupáp với đĩa lò xo),
kiểu lắp chặt tiêu chuẩn
6
7
p
H
( kiểu lắp chặt có độ dôi đảm bảo nhỏ nhất,ví dụ lắp đế

xupáp với nắp máy), kiểu lắp chặt tiêu chuẩn
6
7
r
H
( kiểu lắp chặt có độ dôi đảm bảo
vừa phải,ví dụ lắp ống dẫn hướng với nắp máy).
Trình lắp ráp Assembly design cung cấp các rang buộc (Constraint) cho phép ta
lắp ghép các chi tiết với nhau như mong muốn và có thể tính toán kiểm tra các mối
lắp ghép bằng công cụ Compute Clash(tính toán va chạm và tính toán độ hở lắp
ghép).
Chọn menu file từ thanh công cụ chính và sau đó chọn New. Hộp thoại New xuất
hiện hình 4-39 và chọn Product.
Hình 4.-39.
Khởi động trình lắp ráp Assembly design măc định tên sản phẩm là Product1.
Click vào biểu tượng Existing component và sau đó di chuyển chuột lên Product
và click trên đó trong specifitation tree. Hộp thoại file selection xuất hiện ta chọn file
truccam.CATPart để nhập đối tượng hình 4-40.
Hình 4-40.

Sau đó click chuột vào biểu tượng Existing component with Positioning . Hộp
thoại file selection xuất hiện và chọn file como.CATPart, duaday.CATPart,
monghamxupap.CATPart, dialoxoxupap.CATPart ,condoi.CATPart
,truccomo.CATPart,otruccam1.CATPart ,otruccam2.CATPart ,
danhuongcondoi.CATPart , ongdanhuong.CATPart để nhập đối tượng với vị trí mong
muốn. Hộp thoại Smart Move xuất hiện di chuyển chuột lên đối tượng sau khi hình dáng
con trỏ chuột có dạng mặt phẳng thì ta kéo đối tượng và thả tại vị trí mong muốn. Sau
click OK để đóng hộp thoại.Trên màn hình xuất hiện các đối tượng được gọi vào như
hình 4-41.
Hình 4-41.
Thực hiện lắp ghép móng hãm xupáp vơi xupáp. Click chọn biểu tượng Concidence
Constraint (ràng buộc các đối tượng trung nhau)và di chuyển chuột lên đối tượng
mong muốn và chọn trục của xupáp và trục của móng hãm xupáp như hình 4-42 a).

a) b)
Hình 4-42.
Khi đó đối tượng Concidence.1 sẽ xuất hiện trong specifitation tree và trên màn hình
cũng xuất hiện biểu tượng của Concidence.1 hình 4-42 b):
Tạo bề mặt tiếp xúc giữa hai mặt lắp ghép với nhau bằng lệnh Contact Constraint
( Ràng buộc các đối tượng tiếp xúc với nhau) hình 4-43 a).
Cập nhật lắp ráp thanh truyền vào trục khuỷu bằng lệnh Update ta được sản
phẩm như hình 4-43 b).
a) b)
Hình 4-43.

. Tiếp tục thực hiện lắp ghép đĩa lò xo xupáp với móng hãm xupáp . Click chọn biểu
tượng Concidence Constraint và di chuyển chuột lên đối tượng mong muốn và chọn
trục của đĩa lò xo xupáp và trục móng hãm xupáp như hình 4-44 a).
Khi đó đối tượng Concidence.2 sẽ xuất hiện trong specifitation tree và trên màn
hình cũng xuất hiện biểu tượng của Concidence.2 như hình 4-44 b).
a) b)
Hình 4-44.
Tiếp theo click chọn biểu tượng Offset Constraint chọn mặt phẳng trên đĩa lò
xo xupáp và mặt phẳng trên móng hãm xupáp như hình 4-45 a).
Hộp thoại Constraint properties xuất hiện các bạn nhập giá trị -1mm vào ô
Offset.Cập nhật lắp ráp bằng lệnh Update ta được sản phẩm như hình 4-45 b).
a) b)
Hình 4-45.
.Tiếp tục thực hiện lắp ghép ống dẫn hướng với xupáp . Click chọn biểu tượng
Concidence Constraint và di chuyển chuột lên đối tượng mong muốn và chọn trục
của ống dẫn hướng và trục xupáp như hình 4-46 a)

Cập nhật lắp ráp bằng lệnh Update ta được sản phẩm như hình 4-46 b).
a) b)
Hình 4-46.
Tiến hành lắp các chi tiết bằng cách dùng các ràng buộc thích hợp ta lắp được như
hình 4-47 a).
Lắp hoàn toàn tương tự đối với các chi tiết còn lại được sản phẩm hoàn chỉnh như
hình 4-47 b).
a) b)
Hình 4-47.
5.9 Kết quả lắp ráp mô phỏng.

Trục khuỷu động cơ quay từ trái qua phải,trục cam sẽ quay theo hướng ngược
lại.Thứ tự làm việc của động cơ là 1-3-4-2 góc lệch công tác là 180°.Bố trí các cam và
tương ứng là các xupáp từ trái qua theo thứ tự là: Nạp-Thải-Nạp-Thải-Thải-Nạp-Thải-
Nạp.
Thời điểm đóng mở xupáp đúng theo động học và đúng thời điểm như yêu cầu.Quá
trình lắp ráp và chạy mô phỏng sẽ có clip đính kèm.Ở đây chỉ đưa ra một vài trường hợp
đặc biệt trong hoạt động của cơ cấu.Ta có những vị trí ứng với các góc quay của trục
khuỷu như sau:
1)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 lanh IV ở kỳ
Hút. Hình 4-48 biểu diễn vị trí xupáp và trục cam khi trục cam ở 0°:
Hình 4-48.
2)Ứng với góc quay trục khuỷu từ 180°-360° tương ứng góc quay trục cam sẽ từ 90°-
180°, thì: xi lanh I ở kỳ Xả, xi lanh II ở kỳ Hút, xi lanh III ở kỳ Nổ, xi lanh IV ở kỳ Nén.
Hình 4-49 biểu diễn vị trí xupáp và trục cam khi trục cam ở 90°:

Hình 4-49.
270°, thì: xi lanh I ở kỳ Hút, xi lanh II ở kỳ Nén, xi lanh III ở kỳ Xả, xi lanh IV ở kỳ Nổ.
Hình 4-50.
360°, thì: xi lanh I ở kỳ Nén, xi lanh II ở kỳ Nổ, xi lanh III ở kỳ Hút, xi lanh IV ở kỳ Xả.

Hình 4-51.
5.10 Phân tích quá trình lắp ráp.
5.10.1 Tính toán va chạm giữa các đối tượng(computing a clash between components).
Khối lắp rất phức tạp và được tạo thành từ nhiều đối tượng,ta rất khó phát hiện ra các
va chạm,CATIA cung cấp một công cụ dùng để phân tích va chạm hoặc tính toán
khoảng cách an toàn giữa những đối tượng.
1- Chọn Analyze-> Compute Clash…
Hộp thoại Clash Detection sẽ xuất hiện,nó dể ta tính toán các va chạm hay khoảng
hở.Mặc định là Clash.
2- Ta có thể chọn truccomo1.1 và como1.1 cùng một lúc.Những đối tượng được
hiển thị trong hộp thoại Compute Clash.
3- Click Apply để tính toán các va chạm có thể có.Biểu tượng Result bây giờ có
màu vàng, Xuất hiện thông báo Contact: Các đối tượng tiếp xúc với nhau, hai đối tượng
có màu vàng trên vùng đồ họa.

4.2.7. mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ ifa trên catia

4.2.7. mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ ifa trên catia

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to 4.2.7. mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ ifa trên catia

Similar to 4.2.7. mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ ifa trên catia (20)

More from https://www.facebook.com/garmentspace

More from https://www.facebook.com/garmentspace (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (19)

4.2.7. mô phỏng động học cơ cấu phân phối khí động cơ ifa trên catia