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内燃机设计袁兆成答案.docx

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内燃机设计袁兆成答案.docx

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构形式。。二、
设计,三维实体造型和虚拟装配、确定主要零部件的允许运动尺寸、
结构方案、外形图。。
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转速n:n增加对提高pe有利,但是转速增加后:(1)惯性力,导致负荷增加,平衡、振动问题突出,
5、耐久性、可靠性指标:可靠性—在规定的运转条件下,规定的时间内,具有持续工作,不会因为故障而影响正常运转的能力。耐久性—从开始使用起到大修期的时间。
6、柴油机优点:燃料经济性好;工作可靠性和耐久性好,因为没有点火系统;可以通过增压、扩缸来增加功
率;防火安全性好,柴油挥发性差;CO和he的排放比汽油机少。
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11、活塞运动规律的分析与用途①活塞位移用于示功图转换,气门干涉校验,动力计算。②活塞速度用于计算平均速度vm(=),判断强化程度、计算功率计算最大速度vmax,评价气缸的磨损程度。③活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化,进行动力计算。
12、曲柄连杆机构中的作用力分为:①气压力fg②惯性力往复惯性力fj旋转惯性力③合f?fj?fg成力
13、往复惯性力
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mj,方向相反。[I的大小、方向,用来判断往复惯性力作用性质。[I始终沿着气缸轴线作用。
。所以由fj产生的单缸扭矩、翻倒力矩和自
由力总是存在。但是曲轴一转内,翻转力矩之和、自由力矩之和为零。14、旋转丿惯性力fr是离心力,方向沿曲柄半径方向向外。15、多缸机扭矩(动力计算),多缸机曲柄图。合成扭矩计算。
16、平衡:当内燃机在稳定工况运转时如果传给支承的作用力的大
小和方向均不随时间而变化,则我们就称比内燃机是平衡的。实际上这种情况不存在。
17、内燃机振动的原因:工作过程的周期性:发动机扭矩是周期性变化的。机件运动的周期性:往复惯性力是周期性变化的。
18、不平衡的危害:引起车辆的振动,影响乘员的舒适性、驾驶的平顺性。固定式内燃机的振动,会缩短基础
153624
或建筑物的寿命。产生振动噪音、消耗能量、降低机器的总效率。引起紧固连接件的松动或过载、引起相关仪器和设备的异常损坏。
19、:任取一个坐标系,求各力和力矩在该坐标系中的投影之和。若£p=0,Em=0,则该力系是平衡的,:作力和力矩多边形,如多边形封闭则力系是平衡,反之不平衡。
20、作图处理,平衡振源。见38。
21、扭振的基本概念。扭振:使曲轴各轴段间发生周期性相互扭转的振动。现象:①发动机在某一转速下发生剧烈抖动,噪音增加,磨损增加,油耗增加,功率下降,严重时发生曲轴扭断。②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。研究目的:通过计算找出临界转速、振幅、扭振应力,决定是否采取减振措施,或避开临界转速。扭振当量系统的组成:根据动力学等效原则,将当量转动惯量布置在实
际轴有集中质量的地方;当量轴段刚度与实际轴段刚度等效,但没有质量。
22、如何消除扭振:一、使曲轴转速远离临界转速,更要避开标定转速二、。①增加主轴颈直径;②曲轴长度;③提高重叠度。2•减小转动惯量①空心曲轴;②降低平衡重质量;③降低皮带轮、飞轮质量。三、提高轴系的阻尼:主要靠材料四、改变激振强度五、减振装置-、分子摩擦阻尼,吸收振动能量mka减少振幅。但消耗一部分有效能量。。
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27缓冲段设计设置缓冲段的必要性a・由于气门间隙10(mm)的存在,使得气门实际开启时刻晚于挺柱动作时刻。(n)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。,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,使气门晚开。
28、凸轮型线动力修正设计时先选定理想的气门升程曲线,然后再求当量挺柱升程。气门升程y必须4阶导数以上连续。
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如果气门升程曲线是高次多项式,动力凸轮。当量挺柱升程?f0cym?fc?csym
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30、曲轴的工作情况、材料选择:工作条件:周期变化的力、力矩共同作用,即受弯曲又受扭转,承受交变疲劳载荷,重点是弯曲载荷。曲轴的破坏80%是弯曲疲劳破坏。形状复杂,应力集中严重。轴径比压大,摩擦磨损严重。设计要求:有足够的耐疲劳强度,有足够的承压面积,轴颈表面要耐磨,尽量减少应力集中,刚度要好,变形小,否则恶化其它零件的工作条件。
30、材料正确选用:中碳钢(35#,40#,45#),合金钢,球墨铸铁。
31、曲轴的损坏形式和强度计算方法。主要是弯曲疲劳破坏(80%)和扭转疲劳破坏。现在绝大部分采用有限元方法,极少采用简支梁法。疲劳强度校核:曲轴圆角处和油孔处的应力集中严重,是校核的重点。32、提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施。结构措施:加大曲轴轴颈的重叠度a;;3•采用空心曲轴;;工艺措施:
33、连杆组设计。工作情况:运动:上下+横向摆动的复合运动;受力:基本上是周期性变化的拉压载荷。设计要求:足够的耐疲劳强度,能够承受很大的交变载荷;有足够的刚度,保证轴承润滑及其他磨损正常;尽量减轻重量。总原则:在尽可能轻巧的结构条件下,保证足够的刚度和强度。主要参数的选择:
1•连杆长度l1的校核:
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35、活塞的设计。设计要求:热强度好,导热性好,热膨胀系数小,减磨性好。形状合理,吸热少,散热好,强度刚度好,应力集中小,与缸套有最佳的配合间隙。密封性好,摩擦损失小。
36、活塞裙部设计:作用:引导活塞运动,并承受侧向力。防止裙部变形的方法:选择膨胀系数小的材料,进行反椭圆设计,采用绝热槽,销座采用恒范钢片,群部加钢桶等方法达到。热负荷严重的活塞环带也设计成椭圆,但与群部椭圆不同。
37、活塞环设计。分类:气环、油环作用:气环-密封、导热;油环-刮油、布油。其中密封的作用最为重要气环的作用原理(一)密封原理:靠活塞环的初弹力形成第一密封面(P0=0・1~0・2mpa);在环上面气压力pa作用下形成第二密封面;环背气压力pr作用下加强第一密封面;(二)导热作用:活塞的70%热量由活塞环传出,环的散热作用是在环的密封作用实现后才能完成的
【篇二:内燃机设计_袁兆成_考试要点精编_打印版】
2・组织设计组3・调查研究4・确定基本性能参数和结构形式。。二、设计实施阶段1・内燃机总布置设计三维实体造型和虚拟装配、确定主要零部件的允许运动尺寸、结构方案、外形图。2・按照企业标准编制零部件图纸目录。3・部件三维图细致设计、零部件工作图、纵横剖面图。三、检验阶段1・试制多缸机样机2・多缸机试验(磨合、调整、性能试验、耐久试验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验)四、・小批量生产c・内燃机设计的三化”三化”可以提高产品的
质量、减少设计成本、组织专业化生产、提高劳动生产率、便于使用、维修和配件供应。
pme?vh?z?npme?vm?z?d2
pe?千(瓦2、动力性指标:功率30???式中)pme—
平均有效压力(mpa),
:n增加对提高pe有利,但是转速增加后:⑴惯性力,
导致负荷增加,平衡、振动问题突出,噪
:可靠性—在规定的运转条件下,规定的时间内,具有持续工作,不会因为故障而影响正常运转的能力。耐久性—从开始使用起到大修期的时间。
:燃料经济性好;工作可靠性和耐久性好,因为没
有点火系统;;
防火安全性好,柴油挥发性差;CO和he的排放比汽油机少。

vm*的副作用是:1•摩擦损失增加,导致热负荷

性力增加,。
气流速增加,

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x求两次导数得到活塞速度和加速度?cos??(1?sin2?)
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2
a?r?2(cos???cos2?)=a??a?
活塞的运动可以用三角函数组成的复谐函数表示,既活塞的运动是复谐运动。
11、活塞运动规律的分析与用途①活塞位移用于示功图转换,气门干涉校验,动力计算。②活塞速度用于计算平均速度vm(=),判断强化程度、计算功率计算最大速度vmax,评价气缸的磨损程度。③活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化,进行动力计算。
12、曲柄连杆机构中的作用力分为:①气压力fg②惯性力往复惯性力j旋转惯性力③合成力
f?fj?fg13往复惯性力的性质:,两者相差一个常数mj方向相反。、方向,用来判断往复惯性力作用性质。]j和fj[I始终沿着气缸轴线作用。d・往复惯性力总是存
在。所以由fj产生的单缸扭矩、翻倒力矩和自由力总是存在。但是曲轴一转内,翻转力矩之和、自由力矩之
x?(r?l)?[l(1??sin?)]
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和为零。
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14、旋转惯性力fr是离心力,方向沿曲柄半径方向向外。
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15、多缸机扭矩(动力计算),多缸机曲柄图。合成扭
矩计算。
的作用力的大小和方向均不随时间而变化,则我们就称比内燃机是平衡的。实际上这种情况不存在。17、内燃机振动的原因:工作过程的周期性:发动机
扭矩是周期性变化的。机件运动的周期性:旋转惯性力、往复惯性力是周期性变化的。
18、不平衡的危害:引起车辆的振动,影响乘员的舒适性、驾驶的
平顺性。固定式内燃机的振动,会缩短基础或建筑物的寿命。产生振动噪音、消耗能量、降低机器的总效率。引起紧固连接件的松动或过载、引起相关仪器和设备的异常损坏。
19、:任取一个坐标系,求各力和力矩在该坐标系中的投影之和。若EP=O,Em=0,则该力系是平衡的,:作力和力矩多边形,如多边形封闭则力系是平衡,反之不平衡。20、作图处理,平衡振源。见38。
21、扭振的基本概念。扭振:使曲轴各轴段间发生周期性相互扭转
的振动。现象:①发动机在某一转速下发生剧烈抖动,噪音增加,磨损增加,油耗增加,功率下降,严重时发生曲轴扭断。②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。研究目的:通过计算找出临界转速、振幅、扭振应力,决定是否采取减振措施,或避开临界转速。扭振
当量系统的组成:根据动力学等效原则,将当量转动惯量布置在实
际轴有集中质量的地方;当量轴段刚度与实际轴段刚度等效,但没有质量。22、如何消除扭振:一、使曲轴转速远离临界转速,更要
避开标定转速二、改变曲轴的固有频率1•提高曲轴刚度C。①增加主轴颈直径;②曲轴长度;③提高重叠度。2・减小转动惯量①空心曲轴;②降低平衡重质量;③降低皮带轮、飞轮质量。三、提高轴系的阻尼:主要靠材料四、改变激振强度五、减振装置-减小振幅的辅助装置1・阻尼式减振器增大机械摩擦、分子摩擦阻尼,吸收振动能量,减少振幅。但消耗一部分有效能量。。
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23、计算和分析扭转共振的三个条件:nk在发动机工作转速范围内;1/2<k<18k值太大,mk很小;一般只考虑前几阶固有频率。
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aaa上述过程称为简谐分析,也叫做傅里叶变m?m0??mksin(?kt??k)?m0??mksin(?kt??k)?m0??mksin(k?tt??k)
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换。故对于四冲程发动机,扭矩的简谐分析表达式为m?m0?mkasin(k?tt??k)
k?25、配气机构:气门的通过能力评价:?dhtdht?d?•凸轮型线丰满系数hr?C?t?h???ht??C?ht?e?Ct
dtd??dt26、平底挺柱的运动规律速度三角形与Aaob相似又abao•.・c
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27、缓冲段设计设置缓冲段的必要性a・由于气门间隙10(mm)的存在,使得气门实际开启时刻晚于挺柱动作时刻。(n)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。,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,使气门晚开。
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