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文檔簡(jiǎn)介

1、一、名詞解釋題1、 “內(nèi)部平衡”當(dāng)考慮曲軸為柔性轉(zhuǎn)子,發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體也是彈性體時(shí),由于曲軸和機(jī)體承受慣性力及其力矩后產(chǎn)生周期性變形,此時(shí)即使發(fā)動(dòng)機(jī)已達(dá)到完全的外部平衡,但變形的結(jié)果仍會(huì)有一部分力和力矩回傳到機(jī)座,引起發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)并向外傳遞,發(fā)動(dòng)機(jī)的這種平衡稱為“內(nèi)部平衡”。2、 “外部平衡” 當(dāng)假定曲軸為剛性轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體也是絕對(duì)剛體時(shí),把內(nèi)燃機(jī)當(dāng)成一個(gè)整體,來(lái)分析曲柄連桿機(jī)構(gòu)慣性力及其力矩對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)支承、支架等外部構(gòu)件作用時(shí),所達(dá)成的平衡稱為外部平衡。3、 何謂功率平衡 基于能量守恒定律和功能原理,在結(jié)構(gòu)上或機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面采取相關(guān)措施,將機(jī)器的速度波動(dòng)限制在允許范圍內(nèi),稱為功率平衡。4、 何謂質(zhì)量平衡

2、 調(diào)整構(gòu)件的質(zhì)量分布及在結(jié)構(gòu)上采取特殊的措施,將各慣性力和慣性力矩限制在預(yù)期的范圍內(nèi),叫做質(zhì)量平衡。5、 傾覆力矩 作用于機(jī)體,產(chǎn)生使發(fā)動(dòng)機(jī)沿阻力矩方向翻轉(zhuǎn)傾覆的趨勢(shì)。6、 靜平衡 在垂直于軸線的同一個(gè)平面(徑向)內(nèi), 如果分布在回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心慣性力合力為零或質(zhì)徑積矢量和為零,稱為靜平衡。7、 曲軸回轉(zhuǎn)不均勻性 用曲軸的旋轉(zhuǎn)不平均度來(lái)表示 8、 動(dòng)平衡 分布在回轉(zhuǎn)件上各個(gè)質(zhì)量的離心慣性力合力為零;同時(shí)離心力在軸向所引起的合力矩也為零,這樣的平衡叫做動(dòng)平衡.9、 質(zhì)量代換 實(shí)際機(jī)構(gòu)具有復(fù)雜的分布質(zhì)量,但可以根據(jù)動(dòng)力學(xué)等效性原則用幾個(gè)適當(dāng)配置的集中質(zhì)量(質(zhì)點(diǎn))代替原來(lái)的系統(tǒng),這樣的方法叫做

3、質(zhì)量代換。10、 扭矩不均勻性 為了評(píng)價(jià)內(nèi)燃機(jī)總轉(zhuǎn)矩變化的均勻程度,通常用轉(zhuǎn)矩不均勻度來(lái)表示,即11、 什么叫發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定工況? 在一個(gè)完整的曲軸總轉(zhuǎn)矩變化周期內(nèi),內(nèi)燃機(jī)曲軸輸出的有用功與作業(yè)機(jī)具的阻力功相等。12、 過(guò)量平衡 通過(guò)加大曲軸平衡重來(lái)部分平衡一階往復(fù)慣性力的方法對(duì)旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡叫做過(guò)量平衡法13、 部分平衡 通過(guò)加大曲軸平衡重來(lái)部分平衡一階往復(fù)慣性力的方法對(duì)一階往復(fù)慣性力的平衡叫做部分平衡法14、 轉(zhuǎn)移平衡 通過(guò)加大曲軸平衡重來(lái)部分平衡一階往復(fù)慣性力的方法對(duì)整機(jī)的平衡叫做轉(zhuǎn)移平衡法15、 活塞拍擊:由于活塞的工作溫度變化很大,運(yùn)動(dòng)速度又很高,不可能把與汽缸的配合間隙做得很小,加上

4、連桿偏置的影響,導(dǎo)致活塞在上下止點(diǎn)附近,從靠近汽缸一側(cè)轉(zhuǎn)變到靠近汽缸另一側(cè),對(duì)汽缸產(chǎn)生的拍擊作用,成為振源。二、填空題1. 正置式曲柄連桿單缸機(jī)活塞位移在上止點(diǎn)后90°曲軸轉(zhuǎn)角之 前 (請(qǐng)?zhí)睢扒啊被蛘摺昂蟆保┑竭_(dá)行程的一半,越大,活塞達(dá)到行程之半的時(shí)刻越 提前 (請(qǐng)?zhí)睢疤崆啊被蛘摺把雍蟆保?。正置式曲柄連桿單缸機(jī)活塞最大速度出現(xiàn)在上止點(diǎn)后90°曲軸轉(zhuǎn)角之 前 (請(qǐng)?zhí)睢扒啊被蛘摺昂蟆保?2. 對(duì)曲柄半徑為r的正置式曲柄連桿機(jī)構(gòu),當(dāng)曲柄在0°曲軸轉(zhuǎn)角時(shí),該活塞的位移為 0 ,對(duì)曲柄半徑為r的正置式曲柄連桿機(jī)構(gòu),當(dāng)曲柄在90°曲軸轉(zhuǎn)角時(shí),該活塞的位移為 r+(

5、r*)/2 ,對(duì)曲柄半徑為r的正置式曲柄連桿機(jī)構(gòu),當(dāng)曲柄在180°曲軸轉(zhuǎn)角時(shí),該活塞的位移為 2*r 。3. 對(duì)曲柄半徑為r的正置式曲柄連桿機(jī)構(gòu),當(dāng)= 90 度曲柄轉(zhuǎn)角時(shí),連桿擺角出現(xiàn)正的最大值;當(dāng)= 270 度曲柄轉(zhuǎn)角時(shí),連桿擺角出現(xiàn)負(fù)的最大值。4. 當(dāng)某原正置式曲柄連桿機(jī)構(gòu)改為活塞銷(xiāo)負(fù)偏置(e=-1mm)的偏置機(jī)構(gòu)后,改變前后相比,其活塞行程 變大 (請(qǐng)?zhí)睢白兇蟆被蛘摺白冃 保?. 通過(guò)加大曲軸平衡重來(lái)部分平衡一階往復(fù)慣性力的方法對(duì)一階往復(fù)慣性力來(lái)說(shuō)叫做 半 平衡,對(duì)離心慣性力來(lái)說(shuō)叫 過(guò)量 平衡,對(duì)整機(jī)來(lái)說(shuō)叫 轉(zhuǎn)移 平衡。6. 對(duì)正置式曲柄連桿機(jī)構(gòu),活塞離開(kāi)上下止點(diǎn)作 加 速運(yùn)動(dòng)

6、,活塞趨向上下止點(diǎn)作 減 速運(yùn)動(dòng)。7. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的平衡方法包括:加平衡質(zhì)量法 、 對(duì)稱布置法 、加平衡機(jī)構(gòu)法 8. 單缸機(jī)整體振動(dòng)由 往復(fù)慣性力 和 旋轉(zhuǎn)慣性力 引起。9. 內(nèi)燃機(jī)的噪聲生成系統(tǒng)由 產(chǎn)生激振力的噪聲源 、傳遞激振力的機(jī)械結(jié)構(gòu)和 聲輻射表面等構(gòu)成。10. 往復(fù)慣性力Pj是由 活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng) 而產(chǎn)生的,其方向永遠(yuǎn)沿著 氣缸中心線 方向,其大小只與 轉(zhuǎn)速 有關(guān),而與 負(fù)荷大小 和 無(wú)關(guān)。往復(fù)慣性力Pj產(chǎn)生的扭矩Mj是輸出扭矩M的組成部分,但Mj只影響輸出轉(zhuǎn)矩M的 瞬時(shí) 值,而不影響輸出轉(zhuǎn)矩M的 平均 值。11. 偏置結(jié)構(gòu)一般分為 曲軸的正偏置 和 曲柄銷(xiāo)的負(fù)偏置,柴油機(jī)一般采用曲

7、軸正 偏置,主要為解決其 氣缸兩側(cè)磨損不均勻 問(wèn)題;汽油機(jī)一般采用 曲柄銷(xiāo)負(fù) 偏置,達(dá)到 活塞從壓縮行程到做功行程柔和過(guò)渡的 效果,為解決其 活塞換向引起的“敲缸” 問(wèn)題。12. 內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本型式分為(1)正置式 (2) 主副連桿式 (3)偏置式三類(lèi)。其中偏置式結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)特性完全由 曲柄連桿比 和 偏心率 特征參數(shù)來(lái)確定。13. 動(dòng)力學(xué)質(zhì)量代換的原則是 動(dòng)力學(xué)等效原則 ,連桿組代替質(zhì)量系統(tǒng)必須滿足的三個(gè)條件是:(1) 連桿質(zhì)量不變 ;(2) 連桿質(zhì)心位置不變 ;(3) 連桿相對(duì)于質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變 。14. 作用在機(jī)體上的力和力矩有 氣體作用力Fg,往復(fù)慣性力Fj,旋轉(zhuǎn)慣性力Fr,傾覆

8、力矩TN;其中 氣體作用 力在機(jī)體內(nèi)是自行平衡的, 往復(fù)慣性力Fj 、旋轉(zhuǎn)慣性力Fr 、 是自由力,必須采取相應(yīng)的平衡措施才能平衡, 傾覆 力矩是不能平衡的,只能由 地腳螺釘 來(lái)承受。二、問(wèn)答及簡(jiǎn)述1、 內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲分為哪三部分?降低活塞拍擊和氣門(mén)凸輪機(jī)構(gòu)噪聲源的常用措施有哪些?答:內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲:一是內(nèi)燃機(jī)整體在支承上的振動(dòng)引起的噪聲,二是進(jìn)、排氣系統(tǒng)的氣體動(dòng)力噪聲,三是內(nèi)燃機(jī)本身的機(jī)械噪聲。降低活塞拍擊噪聲措施:( 1 )減小活塞組的質(zhì)量盡量用較少的活塞環(huán)以降低活塞的壓縮高度。活塞壓縮高度的降低,為減小裙部高度從而減小活塞總高度創(chuàng)造了前提。( 2 )減小活塞與氣缸的配合間隙。不僅在汽油機(jī)

9、,而且高速柴油機(jī)也廣泛采用鑲鋼片自動(dòng)控制熱膨脹活塞,這樣可使活塞冷態(tài)間隙減小一半,拍擊能量降到 1 / 4 左右。( 3 )偏置活塞銷(xiāo)。偏置活塞銷(xiāo)使活塞在上止點(diǎn)附近的氣體壓力(壓縮上止點(diǎn))或慣性力(進(jìn)、排氣上止點(diǎn))對(duì)活塞銷(xiāo)產(chǎn)生一個(gè)附加力矩,使活塞擺動(dòng)。這種先擺動(dòng)后靠緊的模式比一次性從貼緊一側(cè)變到貼緊另一側(cè)的模式顯然要緩和, 從而減輕拍擊噪聲。 降低氣門(mén)凸輪機(jī)構(gòu)噪聲源的常用措施:( 1 )采用多氣門(mén)結(jié)構(gòu)( 2 )采用頂置凸輪( 3 )合理設(shè)計(jì)凸輪外形 ( 4 )采用液壓間隙調(diào)整器2、 曲柄連桿機(jī)構(gòu)的三大運(yùn)動(dòng)件及其各自運(yùn)動(dòng)特征如何?答: 活塞:活塞承受氣體力和慣性力的作用下作往復(fù)慣性運(yùn)動(dòng)。因此活塞

10、運(yùn)動(dòng)有位移,速度,加速度。 連桿:連桿在平面內(nèi)作復(fù)合運(yùn)動(dòng)。其運(yùn)動(dòng)時(shí)由活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)及活塞銷(xiāo)的擺動(dòng)合成。因此,連桿運(yùn)動(dòng)有角位移,角速度,角加速度。 曲柄:曲柄是活塞連桿組傳來(lái)的氣體力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 3、 汽、柴油機(jī)各適合采用哪種偏置型式?各有何優(yōu)點(diǎn)?答:汽油機(jī)一般采用活塞銷(xiāo)的負(fù)偏置,避免由于轉(zhuǎn)速過(guò)高導(dǎo)致的上止點(diǎn)位置時(shí)活塞的頻繁高速換向使活塞拍擊缸壁形成的“敲缸”噪聲,活塞銷(xiāo)負(fù)偏置優(yōu)點(diǎn):使活塞從壓縮行程到做功行程柔和的從氣缸的一邊過(guò)渡到另一邊,減輕活塞換向時(shí)對(duì)氣缸的敲擊。柴油機(jī)一般采用曲軸的正偏置和活塞銷(xiāo)的正偏置,這種偏置在壓縮沖程次推力面?zhèn)认蛄⒂兴龃?,主推力面?zhèn)认蛄p小,達(dá)到均勻汽缸兩側(cè)磨

11、損的效果。4、 單列多缸機(jī)的主軸頸負(fù)荷分析中必要的幾點(diǎn)簡(jiǎn)化假設(shè)是什么?答:1.作用在主軸頸上的載荷只與左右相鄰曲柄上的作用力有關(guān);2.并且假想各曲柄沿主軸頸中央斷面切開(kāi),從而把一個(gè)連續(xù)梁的曲軸分成一段段簡(jiǎn)支梁來(lái)計(jì)算,這樣,作用在曲柄臂上的氣體作用力,往復(fù)慣性力和旋轉(zhuǎn)慣性力,假定是由該曲柄前后兩個(gè)主軸承所承受。5、 曲柄連桿機(jī)構(gòu)動(dòng)力學(xué)質(zhì)量換算的原則是什么?連桿組的質(zhì)量換算必須滿足哪三個(gè)條件?答:實(shí)際曲柄連桿機(jī)構(gòu)具有復(fù)雜的分布質(zhì)量,但可以根據(jù)動(dòng)力學(xué)等效性原則用幾個(gè)適當(dāng)配置的集中質(zhì)量(質(zhì)點(diǎn))代替原來(lái)的系統(tǒng)。三條件:連桿質(zhì)量不變;連桿質(zhì)心位置G不變;連桿相對(duì)質(zhì)心G轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不 變。6、 什么叫活塞銷(xiāo)負(fù)偏

12、置?活塞銷(xiāo)負(fù)偏置一般用于何種發(fā)動(dòng)機(jī)?該種發(fā)動(dòng)機(jī)為什么要采用活塞銷(xiāo)負(fù)偏置?答:活塞銷(xiāo)座朝向承受做功側(cè)壓力的一面偏置叫活塞銷(xiāo)負(fù)偏置。一般用于高速汽油機(jī)。因?yàn)榛钊N(xiāo)的負(fù)偏置可以解決由于轉(zhuǎn)速過(guò)高而導(dǎo)致的上止點(diǎn)位置時(shí)活塞的頻繁高速換向?qū)е碌幕钊膿舾妆诘摹扒酶住痹肼暋?、 什么叫曲軸正偏置?曲軸正偏置一般用于何種發(fā)動(dòng)機(jī)?該種發(fā)動(dòng)機(jī)為什么要采用曲軸正偏置?答:曲軸正偏置就是汽缸中心線垂直于曲軸的回轉(zhuǎn)軸線,但不通過(guò)曲軸的回轉(zhuǎn)中心,汽缸中心線與曲軸的回轉(zhuǎn)軸線有一定的偏移。一般用于柴油機(jī)。因?yàn)椴裼蜋C(jī)的做功沖程Pmax較大,所以Pn較大,為降低最大主推力Pnmax,改善活塞和缸套主推力面的磨損。8、 氣體作用力F

13、g的特點(diǎn)及其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響是什么? 特點(diǎn): 1)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n無(wú)關(guān),與負(fù)荷大小有關(guān)2)脈沖性,以720°CA為周期3)最大值周期僅占1/51/6,主要影響發(fā)動(dòng)機(jī)受力零部件的可靠性 性能影響:為機(jī)構(gòu)受力零部件的振動(dòng)力源,但在機(jī)體上互相抵消,只使機(jī)體產(chǎn)生拉伸或壓縮應(yīng)力,并不傳至機(jī)體之外的支架上,不引起整機(jī)的振動(dòng)。9、 往復(fù)慣性力Fj的特點(diǎn)及其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能的影響是什么?特點(diǎn):1)以360°CA為周期,只有轉(zhuǎn)速n有關(guān),與負(fù)荷大小無(wú)關(guān)2)影響輸出功率的瞬時(shí)值,不影響其平均值,不對(duì)外做功 3)是以自由力形式出現(xiàn),它通過(guò)軸承傳至機(jī)體,作用在發(fā)動(dòng)機(jī)支架上,引起發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)上下振動(dòng)4)與氣

14、體力同一數(shù)量級(jí),較大絕對(duì)值占一半周期以上,主要影響發(fā)動(dòng)機(jī)使用壽命 性能影響:做功沖程開(kāi)始階段,對(duì)氣體壓力起到一定消減作用,有效降低了受力零部件的最大機(jī)械負(fù)荷,有利于發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性的提高10、 柴油機(jī)和汽油機(jī)曲柄銷(xiāo)負(fù)荷極坐標(biāo)圖各有什么特點(diǎn)?為什么? 汽油機(jī)頭大尾短 柴油機(jī)頭小尾大 因?yàn)槠蜋C(jī)的最大往復(fù)慣性力-轉(zhuǎn)速比較大,而柴油機(jī)的最大汽缸壓力-負(fù)荷比較大。11、 曲柄銷(xiāo)負(fù)荷極坐標(biāo)圖的用途 1)曲柄銷(xiāo)D、B設(shè)計(jì)依據(jù) ;2)平均負(fù)荷校驗(yàn)-平均比壓-耐磨性-使用壽命3)最大負(fù)荷校驗(yàn)-最大比壓-可靠性4)沖擊載荷 5)熱負(fù)荷校驗(yàn)-還與軸承副相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度有關(guān) 6)理論磨損圖繪制12、 降低壓燃式柴油機(jī)的燃燒

15、噪聲的主要途徑有哪些? 答:1.提高燃燒速率的同時(shí)推遲噴油適當(dāng)提高壓縮比,提高噴油壓力,增加噴空數(shù),縮小噴口直徑,改善噴油霧化,采用加強(qiáng)微觀湍流的縮口式燃燒室等提高燃燒效率;2.優(yōu)化噴油規(guī)律降低初期噴油率,使預(yù)混合燃燒比例減小,降低燃燒的最大壓力升高比;3.采用增壓柴油機(jī),增壓柴油機(jī)由于空氣密度大,溫度高,滯燃期短,所以盡管最高燃燒壓力較高,但壓力升高率較低。13、 何謂“活塞拍擊”?減輕活塞拍擊造成的振動(dòng)和噪聲的主要途徑有哪些?答:所謂活塞拍擊就是:由于活塞的工作溫度變化很大,運(yùn)動(dòng)速度又很高,不可能把與汽缸的配合間隙做得很小,加上連桿偏置的影響,導(dǎo)致活塞在上下止點(diǎn)附近,從靠近汽缸一側(cè)轉(zhuǎn)變到靠

16、近汽缸另一側(cè),對(duì)汽缸產(chǎn)生的拍擊作用,成為振源。 途徑:1.減小活塞組的質(zhì)量,盡量用較少的活塞環(huán)以降低活塞的壓縮高度;2.減小活塞與汽缸的配合間隙;3.偏置活塞銷(xiāo)。14. 消減軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的措施:a頻率調(diào)整法(1改變軸系中某些部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,2.改變軸系中某些軸段的柔度,3、在內(nèi)燃機(jī)和車(chē)輛傳動(dòng)系統(tǒng)中間插入彈性聯(lián)軸節(jié))b.減小輸入能量法、c.裝設(shè)減振器15. 曲柄連桿機(jī)構(gòu)中主要受力有哪些?16. 為什么四沖程直列6缸機(jī)的輸出扭矩均勻性顯著優(yōu)于四缸機(jī)?17. 簡(jiǎn)述飛輪的作用及其對(duì)曲軸回轉(zhuǎn)不均勻性的影響?18. 單缸機(jī)的振動(dòng)力源有哪些?19. 簡(jiǎn)述發(fā)動(dòng)機(jī)靜平衡、動(dòng)平衡、外部平衡、內(nèi)部平衡的定義及其區(qū)別聯(lián)系。20. 請(qǐng)分析機(jī)構(gòu)中氣體力、往復(fù)慣性力、離心慣性力、傾覆力矩的特性和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作的影響。四、論述題三、論述題(本大題共1小題, 20分)1、 結(jié)合圖示,試為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)一階和二階往復(fù)慣性力的平衡機(jī)構(gòu)。 一階往復(fù)慣性力的雙軸平衡機(jī)

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