發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí)資料

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)