內(nèi)燃機設(shè)計考試要點

1、第1章 內(nèi)燃機設(shè)計總論1、 開發(fā)設(shè)計組成答：1、產(chǎn)品開發(fā)計劃階段；2、設(shè)計實施階段；3、產(chǎn)品試制檢驗階段；4、 改進與處理階段。2、 三化要求答：1、產(chǎn)品系列化；2、 零部件通用化；3、 零件設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)化。3、 汽油機的優(yōu)點答：1、空氣利用率高，升功率高。2、 零部件強度要求較低，制造成本低。3、 低溫起動性好，加速性好，工作柔和，噪聲較小。4、 升功率高，最高燃燒壓力低，機構(gòu)輕巧，比質(zhì)量小。5、 不冒黑煙，顆粒排放少。柴油機的優(yōu)點：1、 燃料經(jīng)濟性好。2、工作可靠，耐久性好。3、通過增壓和擴缸，增加攻略。4、防火安全性好。5、co和hc的排放比汽油機少。4、 內(nèi)燃機評定參數(shù)答：1、強化指標(biāo)。平

2、均有效壓力pme和活塞平均速度vm的乘積。2、 比質(zhì)量m/pe。單位：kg/kw。工作過程的強化程度和結(jié)構(gòu)設(shè)計的完善程度。3、 升功率kw/l。發(fā)動機工作的完善性。5、 氣缸直徑d和汽缸數(shù)z答：氣缸直徑改變之后，除估算功率、轉(zhuǎn)矩外，活塞直徑、氣門直徑、氣門最大升程要重新確定，活塞環(huán)要重新選配，曲軸平衡要重新計算，要進行曲柄連桿機構(gòu)動力計算和扭振計算，要進行壓縮比驗算、燃燒室設(shè)計、工作過程計算甚至重新設(shè)計凸輪型線等。6、 行程s答：行程s改變后，在結(jié)構(gòu)上要重新設(shè)計曲軸，要重新進行曲柄連桿機構(gòu)動力計算、平衡計算、機體高度改變或者曲軸中心移動、壓縮比驗算與修正、工作過程計算第2章 、曲柄連桿受理機構(gòu)

3、分析1、 曲柄連桿中力的關(guān)系答：p33，圖2-52、多缸機扭矩（動力計算），多缸機曲柄圖。合成扭矩計算。第一主軸頸所受扭矩 m0,1=0第二主軸頸所受扭矩 m1,2=m1()第三主軸頸所受扭矩 m2,3= m1,2+m1（240）第四主軸頸所受扭矩 m3,4= m2,3+ m1（480）第五主軸頸所受扭矩 m4,5= m3,4+ m1（120）第六主軸頸所受扭矩 m5,6= m4,5+ m1（600）第七主軸頸所受扭矩 m6,7= m5,6+ m1（360）3、中心曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律第3章 、內(nèi)燃機的平衡一、平衡的定義答：內(nèi)燃機在穩(wěn)定的工況運轉(zhuǎn)時，給支撐的作用力的大小和方向不隨時間而變化。

4、2、 不平衡的危害答：引起車輛的振動，影響乘員的舒適性、駕駛的平順性。固定式內(nèi)燃機的振動，會縮短基礎(chǔ)或建筑物的壽命。產(chǎn)生振動噪音、消耗能量、降低機器的總效率。引起緊固連接件的松動或過載、引起相關(guān)儀器和設(shè)備的異常損壞。3、 靜平衡和動平衡答：靜平衡：旋轉(zhuǎn)慣性力合力=0，質(zhì)心在旋轉(zhuǎn)軸上。動平衡：旋轉(zhuǎn)慣性力合力=0，合力矩=0。4、 平衡分析1、二沖程四缸機，點火順序1-3-4-2，試分析旋轉(zhuǎn)慣性力和力矩，第一階、第二階往復(fù)慣性力和力矩，如不平衡，請采取平衡措施。并指出mj1max及出現(xiàn)時刻。答：解：點火間隔角為a=90 （1）作曲柄圖和軸測圖。 （2）慣性力分析。顯然，一階和二階往復(fù)慣性力之和都等

5、于零，即frji=0，frjii=0，靜平衡。 （3）慣性力分析。根據(jù)右手定則向第四拐中心取矩，得到在水平軸上的投影 mjix=accos1826。 可以看出，在第一缸曲拐處于上止點前1826時，該機有最大一階往復(fù)慣性力，即旋轉(zhuǎn)慣性力矩（4）平衡措施。采用整體平衡方法，有 2、四沖程三缸機，點火順序1-3-2，試分析旋轉(zhuǎn)慣性力和力矩，第一階、第二階往復(fù)慣性力和力矩，如不平衡，請采取平衡措施。并指出mj1max及出現(xiàn)時刻。答：解：點火間隔角為a=240（1） 作曲柄圖和軸測圖 三拐曲軸一、二階曲柄圖和軸測圖 （2）做慣性力矢量圖 一階慣性力 二階慣性力得到 ?（3）做力矩圖 往復(fù)慣性力矩圖旋轉(zhuǎn)慣

6、性力圖旋轉(zhuǎn)慣性力矩（4） 采用用整體平衡法 第4章 曲柄系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動1、 扭轉(zhuǎn)振動的定義和現(xiàn)象答：定義：扭轉(zhuǎn)振動是使曲軸各軸段間發(fā)生周期性相互扭轉(zhuǎn)的振動，簡稱扭振。 現(xiàn)象：發(fā)動機在某一轉(zhuǎn)速下發(fā)生劇烈抖動，噪聲增加，磨損增加，油耗增加，功率下降，嚴(yán)重時發(fā)生曲軸扭斷。發(fā)動機偏離該轉(zhuǎn)速時，上述現(xiàn)象消失。2、 剛度換算公式p853、 單質(zhì)量扭振系統(tǒng)的方程式作用在發(fā)動機上的單缸扭矩是周期函數(shù)，上述過程稱為簡諧分析，也叫做傅里葉變換。故對于四沖程發(fā)動機，扭矩的簡諧分析表達式為4、 單自由度系統(tǒng)的有阻尼振動分類1、 外阻尼2、 內(nèi)阻尼3、 假阻尼五、例題4-1重點。上次考的。6、 改變曲軸的固有頻率。目的

7、：消除扭振帶來的危害。1、 提高曲柄剛度：增加主軸頸直徑；減小曲柄長度；提高重疊度。2、 減少轉(zhuǎn)動慣量：采用空心曲柄；降低平衡塊質(zhì)量；降低帶輪、飛輪質(zhì)量。第五章 配氣機構(gòu)設(shè)計1、 時間斷面的定義答：氣門開啟斷面積與對應(yīng)時間乘積的積分，即氣門開啟的通過斷面積的“時間斷面”，反應(yīng)氣門的通過能力，斷面積越大，能力越大。2、 設(shè)置緩沖段的必要性。答：1）由于氣門間隙的存在，使得氣門實際開啟時刻遲于挺柱動作時刻2）由于彈簧預(yù)緊力的存在，使得機構(gòu)在一開始要產(chǎn)生壓縮彈性變形，等到彈性變形力克服了氣門彈簧預(yù)緊力之后，氣門才能開始運動3）由于缸內(nèi)氣壓力的存在，尤其是排氣門，氣缸壓力的作用與氣門彈簧預(yù)緊力的作用相

8、同，都是阻止氣門開啟，使氣門遲開。上述原因的綜合作用使得氣門的實際開啟時刻遲于理論開啟時刻，若沒有緩沖段，氣門的初速度短時間內(nèi)由零變得很大，有很強的沖擊作用。同樣，當(dāng)氣門落座時末速度很大，會對氣門座產(chǎn)生強烈沖擊，氣門機構(gòu)的磨損和噪聲加劇。為了補償氣門間隙以及預(yù)緊力和氣缸壓力造成的彈性變形，要在實際工作段前后增設(shè)緩沖段，保證氣門開啟和落座時處于很小的速度。三、搖臂比的定義：i=l2/l1。l2是氣門一側(cè)搖臂的長度。l1是推桿側(cè)搖臂的長度。4、 例題5-1重點，上次考的。p134第6章 曲軸飛輪組的設(shè)計1、 工作條件和設(shè)計要求答：工作條件：周期變化的力、力矩共同作用，即受彎曲又受扭轉(zhuǎn)，承受交變疲勞

9、載荷，重點是彎曲載荷。曲軸的破壞80是彎曲疲勞破壞。形狀復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重。軸徑比壓大，摩擦磨損嚴(yán)重。設(shè)計要求：有足夠的耐疲勞強度，有足夠的承壓面積，軸頸表面要耐磨，盡量減少應(yīng)力集中，剛度要好，變形小，否則惡化其它零件的工作條件。 2、 曲柄效直徑d2和長度l2答：1、增加d2，減小l2的優(yōu)點：l2一定時，d2增加，比壓下降，耐磨性提高；d2增加時，彎曲剛度增加，扭轉(zhuǎn)剛度增加；l2下降時，縱向尺寸下降，曲軸剛度提高。2、 提高d2的限制：d2增加會導(dǎo)致離心力增加，轉(zhuǎn)動慣量增加。受到連桿大頭及剖分面形式的影響。第7章 連桿組設(shè)計1、 連桿組的組成答：連桿體（小頭、桿身、連桿大頭）、連桿蓋、連桿螺

10、旋、軸瓦組成。2、 連桿長度l的校核答：1、連桿擺角角度最大時。連桿是否碰氣缸套下沿；2、 當(dāng)活塞處于下止點時，曲軸平衡重是否碰活塞裙部。第8章 活塞組設(shè)計1、 工作條件和設(shè)計要求答：1、 工作條件：高溫-導(dǎo)致熱負(fù)荷大；高壓-沖擊性的高機械負(fù)荷；高速滑動；突變的側(cè)壓力。2、 設(shè)計要求：熱強度好，導(dǎo)熱性好，熱膨脹系數(shù)小，減磨性好。形狀合理，吸熱少，散熱好，強度剛度好，應(yīng)力集中小，與缸套有最佳的配合間隙。密封性好，摩擦損失小。質(zhì)量小。二、活塞高度答：活塞壓縮高度：壓縮高度包括三部分組成：活塞頂至第一道活塞環(huán)槽間之頂岸高度h1（亦稱火力岸高度），活塞環(huán)帶高度h2以及由活塞銷中心到頭部最末道環(huán)槽之間的

11、上裙高度h3。1、頂岸高度h1：首先要保證當(dāng)活塞位于上止點時，第一道活塞環(huán)位置必須落在水套的冷卻水腔位置處，以保證活塞環(huán)散熱良好，防止過熱。非冷卻活塞的h1值一般都取得稍大。頂岸高度h1可比非冷卻活塞更小。2、活塞環(huán)帶高度h2：由環(huán)之?dāng)?shù)量、環(huán)高、環(huán)槽肩高所決定。減少環(huán)的數(shù)量，顯然可減小活塞與缸套間的摩擦功。壓縮高度：活塞銷中心到活塞頂?shù)母叨取?、 活塞裙部的設(shè)計答：作用：引導(dǎo)活塞運動，并承受側(cè)向力。防止裙部變形的方法：選擇膨脹系數(shù)小的材料，進行反橢圓設(shè)計，采用絕熱槽，銷座采用恒范鋼片，群部加鋼桶等方法達到。熱負(fù)荷嚴(yán)重的活塞環(huán)帶也設(shè)計成橢圓，但與群部橢圓不同。4、 氣環(huán)的作用原理答：（一）密封原

12、理：靠活塞環(huán)的初彈力形成第一密封面（p0=0.10.2mpa）；在環(huán)上面氣壓力pa作用下形成第二密封面；環(huán)背氣壓力pr作用下加強第一密封面；（二）導(dǎo)熱作用：活塞的70熱量由活塞環(huán)傳出，環(huán)的散熱作用是在環(huán)的密封作用實現(xiàn)后才能完成的 注意：分類：氣環(huán)、油環(huán) 作用：氣環(huán)密封、導(dǎo)熱；油環(huán)刮油、布油。第9章 內(nèi)燃機潤滑軸承設(shè)計1、 軸瓦表面幾何形狀答：回轉(zhuǎn)雙曲面軸瓦 （軸向變厚度軸瓦）橢圓軸承（徑向變厚度軸瓦）2、 軸心軌跡的定義及因素答：軸頸在油膜壓力、外負(fù)荷及角速度的周期變化中，其軸心所繪出的一條封閉曲線。因素：結(jié)構(gòu)參數(shù)：軸的長頸比、間歇工作參數(shù)：負(fù)荷、轉(zhuǎn)速潤滑油的粘度。第10章 機體與氣缸蓋的設(shè)計

13、1、 機體的設(shè)計要求答：在盡可能輕巧的前提下，盡量提高剛度，降低變形，振動噪聲。提高剛度的途徑主要有以下凡個方面;1)將汽缸體與上曲軸箱鑄造成一個整體，形成一個剛度很好的空間梁板組成結(jié)構(gòu)，除非是比較大型的內(nèi)燃機才采用汽缸體與曲軸箱分開的結(jié)構(gòu)。2)汽缸之間加隔板，以提高機體橫向剛度。3) 降低上下曲軸箱的剖分面。4) 4)采用全支撐曲軸。5)剖分面處采用梯形框架。6)采用下主軸承蓋與下曲軸箱一體的整體式，缸蓋螺栓最好與主軸承蓋布置在同一平面內(nèi)7)機體表面布置加強肋。第11章 內(nèi)燃機的潤滑和冷卻系統(tǒng)1、 潤滑系統(tǒng)的任務(wù)及設(shè)計要求答：主要任務(wù)：供應(yīng)一定數(shù)量的機油之摩擦表面，并起冷卻和清潔磨粒的作用增加活塞和活塞環(huán)的密封性。部分負(fù)擔(dān)著受熱零件的冷卻和傳力控制的任務(wù)。設(shè)計要求1、 保證以一定的油壓和一定的油量供應(yīng)摩擦表面；2、 能夠自動濾清機油，保持機油的清潔；3、 能夠自動冷卻機油，保持油溫；4、 消耗功率小，、油損失量小；5、 無堵油，漏油的現(xiàn)象，工作可靠；維護、修理方便。二、冷卻系統(tǒng)的設(shè)計要求答：1、 內(nèi)燃機在各種工況，氣候下都能工作；2、 本身消耗功率小；3、 拆裝維修方便；4、 使用可靠，壽