《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)u供参习.doc

第二章：曲柄连杆机构受力分析 2-1写出中心曲柄连杆机构活塞的运动规律表达式，并说出位移、速度和加速度的用途。 答：X = r[(1-cosα)+ λ/4(1-cos2α)] = XⅠ+XⅡ; V = rω(sinα+sin2α*λ/2) = vⅠ+vⅡ; a = rω2(cosα+λcos2α) = aⅠ+aⅡ;用途：1）活塞位移用于P-φ示功图与P-V示功图的转换，气门干涉的校验及动力计算； 2）活塞速度用于计算活塞平均速度Vm==18 m/s，用于判断强化程度及计算功率，计算最大素的Vmax，评价汽缸的磨损； 3）活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化，进行平衡分析及动力计算。 气压力Fg的对外表现为输出转矩，而Fj的对外表现为有自由力产生使发动机产生的纵向振动。 不同：除了上述两点，还有 Fjmax Fgmax Fj总是存在，但在一个周期内其正负值相互抵消，做功为零；Fg是脉冲性，一个周期内只有一个峰值。 ；侧向力：； 曲柄切向力：；径向力：； 证明：输出力矩：； 翻倒力矩： ==. 所以翻倒力矩与输出力矩大小相等方向相反。 2-4 解：1，假设每一缸转矩都一样，是均匀的，仅仅是工作时刻即相位不同。如果第一缸的转矩为，则第二缸的转矩为，； 第一主轴颈所受转矩； 第二主轴颈所受转矩； 第三主轴颈所受转矩； 第四主轴颈所受转矩； 2， 2.5 当连杆轴颈和连杆轴承承受负荷是，坐标系应该固定在哪个零件上? 固定在连杆轴颈 第三章：内燃机的平衡 3-1四冲程四缸机，点火顺序1-3-4-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。 答：解：点火间隔角为 A==180° （1） 作曲柄图和轴测图，假设缸心距为a。 一阶曲柄图 二阶曲柄图 轴测图 （2） 惯性力分析。根据一阶曲柄图和二阶曲柄图作力的矢量图，做如图所示的四拐平面曲轴往复惯性力矩图。由于二阶惯性力不平衡，所以不能分析二阶力矩，因为此时随着取矩点的不同，合力矩的结果是不一样的。 一阶往复惯性力 二阶往复惯性力 一阶往复惯性力矩 解：点火间隔角为A==90° （1）作曲柄图和轴测图。 （2）惯性力分析。显然，一阶和二阶往复惯性力之和都等于零，即FRjI=0，FRjII=0，静平衡。 （3）惯性力分析。根据右手定则向第四拐中心取矩，得到在水平轴上的投影 MjIx=aCcos18°26′。 可以看出，在第一缸曲拐处于上止点前18°26′时，该机有最大一阶往复惯性力，即旋转惯性力矩 （4）平衡措施。采用整体平衡方法，有 解：点火间隔角为A==240° （1） 作曲柄图和轴测图 三拐曲轴一、二阶曲柄图和轴测图 （2）做惯性力矢量图 一阶惯性力 二阶惯性力 得到 ???? （3）做力矩图  往复惯性力矩图 旋转惯性力图 旋转惯性力矩 （4） 采用用整体平衡法  4-1什么是扭振？扭振的现象和原因是什么？ 答：定义：扭转振动是使曲轴各轴段间发生周期性相互扭转的振动，简称扭振。 现象：1）发动机在某一转速下发生剧烈抖动，噪声增加，磨损增加，油耗增加，功率下降，严重时发生曲轴扭断。 2）发动机偏离该转速时，上述现象消失。 原因：1）曲轴系统由具有一定弹性和惯性的材料组成。本身具有一定的固有频率。 2）系统上作用有大小和方向呈周期性变化的干扰力矩。 3）干扰力矩的变化频率与系统固有频率合拍时，系统产生共振。 5-3配气凸轮除工作段外，都要有缓冲段，为什么？ 答：1）由于气门间隙的存在，使得气门实际开启时刻迟于挺柱动作时刻 2）由于弹簧预紧力的存在，使得机构在一开始要产生压缩弹性变形，等到弹性变形力克服了气门弹簧预紧力之后，气门才能开始运动 3）由于缸内气压力的存在，尤其是排气门，气缸压力的作用与气门弹簧预紧力的作用相同，都是阻止气门开启，使气门迟开。 上述原因的综合作用使得气门的实际开启时刻迟于理论开启时刻，若没有缓冲段，气门的初速度短时间内由零变得很大，有很强的冲击作用。同样，当气门落座时末速度很大，会对气门座产生强烈冲击，气门机构的磨损和噪声加剧。为了补偿气门间隙以及预紧力和气缸压力造成的弹性变形，要在实际工作段前后增设缓冲段，保证气门开启和落座时处于很小的速度。 第六章：曲轴飞轮组设计 6-1提高曲轴疲劳强度