內(nèi)燃機(jī)設(shè)計第4版袁兆成習(xí)題答案

第一章1.根據(jù)公式，，可以知道，當(dāng)設(shè)計的活塞平均速度增加時，可以增加有效功率，請敘述活塞平均速度增加帶來的副作用有哪些？具體原因是什么？活塞平均速度增加帶來的副作用有：摩擦損失增加，機(jī)械效率ηm下降；因為活塞與缸套之間的傳熱時間減少，加之活塞摩擦生熱量增加，因此活塞組的熱負(fù)荷也會增加；機(jī)油溫度升高粘度下降，承載能力下降，會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)磨損壽命降低。活塞連桿組慣性力增加，導(dǎo)致機(jī)械負(fù)荷和機(jī)械振動加劇、機(jī)械效率降低、零部件承受高強(qiáng)度疲勞載荷，導(dǎo)致壽命降低。進(jìn)排氣流速增加，導(dǎo)致進(jìn)氣阻力增加、充氣效率ηv下降。2.汽油機(jī)的主要優(yōu)點是什么？柴油機(jī)的優(yōu)點是什么？柴油機(jī)優(yōu)點：1）燃料經(jīng)濟(jì)性好。柴油機(jī)壓縮比高，熱效率高，一般熱效率可達(dá)40%以上，使用經(jīng)濟(jì)性高。2）因為沒有點火系統(tǒng)，所以工作可靠性和耐久性好。3）因為不存在燃燒爆震問題，可以通過增壓、擴(kuò)缸來增加功率。4）防火安全性好，因為柴油揮發(fā)性差。5）CO和HC的排放比汽油機(jī)少。汽油機(jī)優(yōu)點：1）空氣利用率高，因為實際工作的過量空氣系數(shù)在1附近，因而升功率高。2）因為沒有柴油機(jī)噴油系統(tǒng)的精密偶件，所以制造成本低。3）低溫啟動性好、加速性好，燃燒噪聲低。4）由于升功率高，最高燃燒壓力低，所以結(jié)構(gòu)輕巧，比質(zhì)量小。5）不冒黑煙，顆粒排放少。3.假如柴油機(jī)與汽油機(jī)的排量一樣，都是非增壓或者都是增壓機(jī)型，哪一個升功率高？為什么？汽油機(jī)的升功率高，在相同進(jìn)氣方式的條件下，柴油機(jī)的過量空氣系數(shù)都大于1，進(jìn)入氣缸的空氣不能全部與柴油混合，空氣利用率低，在轉(zhuǎn)速相同、缸徑相同情況下，單位容積發(fā)出的功率小于汽油機(jī)，因此柴油機(jī)的升功率低，汽油機(jī)的升功率低。由PL=Pme*n/30τ可知，汽油機(jī)與柴油機(jī)的平均有效壓力相差不多。但是由于柴油機(jī)后燃較多，在缸徑相同情況下，轉(zhuǎn)速明顯低于汽油機(jī)，因此柴油機(jī)的升功率小。4.柴油機(jī)與汽油機(jī)的缸徑、行程都一樣，假設(shè)D=90mm、S=90mm，是否都可以達(dá)到相同的最大設(shè)計轉(zhuǎn)速（比如n=6000r/min）？為什么？對于汽油機(jī)能達(dá)到，但是柴油機(jī)不能。因為柴油機(jī)是擴(kuò)散燃燒形式，混合氣的燃燒速度慢，達(dá)不到汽油混合氣的燃燒速度，所以達(dá)不到6000r/min的設(shè)計轉(zhuǎn)速。缸徑越大，柴油混合氣完成燃燒過程的時間越長，設(shè)計轉(zhuǎn)速越低。5.活塞平均速度提高，可以強(qiáng)化發(fā)動機(jī)動力性，請分析帶來的負(fù)作用是什么？（同第1題）摩擦損失增加，機(jī)械效率ηm下降，活塞組的熱負(fù)荷增加，機(jī)油溫度升高，機(jī)油承載能力下降，發(fā)動機(jī)壽命降低。慣性力增加，導(dǎo)致機(jī)械負(fù)荷和機(jī)械振動加劇、機(jī)械效率降低、壽命低。進(jìn)排氣流速增加，導(dǎo)致進(jìn)氣阻力增加、充氣效率ηv下降。6.目前使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生性能大幅度提高的新型結(jié)構(gòu)措施有哪些？為什么？新型燃燒室：提高油氣混合質(zhì)量，增加燃燒效率，減少有害物生成；多氣門技術(shù)：提高充氣效率ηv；可變配氣技術(shù)（VVT和VVL），提供各種工況下最佳的配氣能力；可變進(jìn)氣管長度，根據(jù)發(fā)動機(jī)高低速工況的需要，提供最佳的扭矩；可變壓縮比，根據(jù)發(fā)動機(jī)高中低負(fù)荷工況下的需要，保證發(fā)動機(jī)在各工況下的熱效率，保證發(fā)動機(jī)最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性；另外，變壓縮比技術(shù)也可以為燃料多樣化提供必要的結(jié)構(gòu)保障；可變增壓器VGT、VNT，可根據(jù)需要控制發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量；機(jī)械-渦輪復(fù)合增壓，彌補(bǔ)渦輪增壓在低速范圍增壓不足、效果不佳的缺陷；頂置凸輪機(jī)構(gòu)DOHC、SOHC，縮短配氣機(jī)構(gòu)傳動鏈，使配氣機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，不容易產(chǎn)生運(yùn)動件飛脫，更適合高速；汽油機(jī)缸內(nèi)直噴技術(shù)7.內(nèi)燃機(jī)仿真設(shè)計手段主要有那些？三維實體造型設(shè)計；零部件強(qiáng)度與剛度分析；氣體、液體流動分析（CFD）；冷卻水溫度場分析；配氣相位性能優(yōu)化；噴霧模擬；燃油噴射模擬；燃燒模擬；傳動系仿真分析；振動及扭轉(zhuǎn)振動模擬分析；噪聲仿真；整機(jī)性能一維仿真等。8.某發(fā)動機(jī)為了提高功率，采用了擴(kuò)大氣缸直徑的途徑，如果氣缸直徑擴(kuò)大比較多，比如擴(kuò)大5毫米，與之相配合的還要改變哪些結(jié)構(gòu)的設(shè)計？還要進(jìn)行哪些必要的計算？氣缸直徑改變之后，除重新估算功率、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(jìn)行曲軸連桿機(jī)構(gòu)動力計算和扭振計算，要進(jìn)行壓縮比驗算、燃燒室設(shè)計、工作過程計算深知重新設(shè)計凸輪型線等。9.某發(fā)動機(jī)由于某種原因，改變了活塞行程，與之相配合的還要進(jìn)行哪些結(jié)構(gòu)更改設(shè)計和計算？活塞行程S改變后，在結(jié)構(gòu)上要重新設(shè)計曲軸，要重新進(jìn)行曲柄連桿機(jī)構(gòu)動力計算、平衡計算、機(jī)體高度是否改變或者曲軸中心是否移動、連桿是否重新設(shè)計、壓縮比驗算與修正、進(jìn)氣過程和燃燒過程計算等。發(fā)動機(jī)工程數(shù)據(jù)庫在內(nèi)燃機(jī)開發(fā)設(shè)計中有何重要作用？數(shù)據(jù)庫包括圖紙、設(shè)計參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、設(shè)計計算與說明等等，是積累和管理技術(shù)數(shù)據(jù)，擺脫對某個技術(shù)人員的依賴，提高設(shè)計技術(shù)的繼承性的重要工具，良好的數(shù)據(jù)庫可以方便技術(shù)咨詢，數(shù)據(jù)查詢，設(shè)計流程管理，為新產(chǎn)品開發(fā)提供重要技術(shù)支持。實際上工程數(shù)據(jù)庫對于內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品設(shè)計是非常重要的，一個企業(yè)能不能真正具有自主開發(fā)產(chǎn)品的能力，與它是否擁有全面、細(xì)致、完整的技術(shù)數(shù)據(jù)有直接關(guān)系。這也是國內(nèi)企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)中最缺乏的關(guān)鍵技術(shù)。首先計算活塞平均速度，再根據(jù)發(fā)動機(jī)的類型和用途，利用表1-6選定平均有效壓力，然后利用公式1-1計算標(biāo)定功率和標(biāo)定轉(zhuǎn)速扭矩。根據(jù)表1-2確定發(fā)動機(jī)的扭矩適應(yīng)系數(shù)和轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)，進(jìn)而初步確定最大扭矩和最大扭矩轉(zhuǎn)速。第二章寫出中心曲柄連桿機(jī)構(gòu)活塞的運(yùn)動規(guī)律表達(dá)式，并說出位移、速度和加速度的用途。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示功圖與P-V示功圖的轉(zhuǎn)換，氣門干涉的校驗及動力計算；2）活塞速度用于計算活塞平均速度Vm=S*3）活塞加速度用于計算往復(fù)慣性力的大小和變化，進(jìn)行平衡分析及動力計算。什么叫自由力？氣壓力Fg和往復(fù)慣性力Fj的對外表現(xiàn)是什么？有什么不同？自由力Fj是在機(jī)體內(nèi)部沒有平衡的、傳到支承上的慣性力。氣壓力Fg的對外表現(xiàn)為輸出轉(zhuǎn)矩，在機(jī)體內(nèi)平衡掉了，對外沒有自由力輸出。而Fj的對外表現(xiàn)為有自由力產(chǎn)生，使發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的縱向振動。它們的不同之處在于：除了上述兩點，還有Fjmax<FgmaxFj總是存在，但在一個周期內(nèi)其正負(fù)值相互抵消，做功為零；Fg是脈沖性的，一個周期內(nèi)只有一個峰值。推導(dǎo)單缸發(fā)動機(jī)連桿力、側(cè)向力、曲柄切向力和徑向力的表達(dá)式，并證明翻倒力矩與輸出力矩大小相等方向相反。側(cè)向力FN，連桿力FL，曲柄切向力Ft，徑向力FkFN=FLtanβ,FL=p/cosβFt=FLsin(α+β)=Fcosβsin(α+βFk=FLcos(α+β)=Fcosβcos(α+規(guī)定Ft與ω同向為正，F(xiàn)k指向圓心為正，轉(zhuǎn)矩順時針為正。單缸轉(zhuǎn)矩為M=FL*r=Fsin(α翻倒力矩M′=-FN*h=-Ftanβsin?[180-(α+β)]sinβ=-Fsinβcosβ=-Fsin?(曲柄的當(dāng)量質(zhì)量要換算到那個位置，用三維模型時怎樣換算？曲柄的當(dāng)量質(zhì)量都要換算到連桿軸頸（曲柄銷）中心線上，旋轉(zhuǎn)中心是曲軸主軸頸中心，旋轉(zhuǎn)半徑自然就是曲柄半徑。現(xiàn)在的三維繪圖軟件都有這樣的功能，在繪制好三維實體曲軸之后，以曲軸主軸頸中心為旋轉(zhuǎn)中心，以曲柄半徑為旋轉(zhuǎn)半徑，通過計算轉(zhuǎn)動慣量的辦法將曲柄當(dāng)量質(zhì)量計算出來。曲軸主軸頸的積累轉(zhuǎn)矩如何計算，連桿軸頸轉(zhuǎn)矩如何計算？如果已知一個四沖程四缸機(jī)，發(fā)火順序1－3－4－2，試求第四主軸頸轉(zhuǎn)矩和第四拐連桿軸頸轉(zhuǎn)矩。求某一主軸頸的轉(zhuǎn)矩，只要把從第一拐起到該主軸頸前一拐的各單缸轉(zhuǎn)矩疊加起來即可。疊加時第一要注意各缸的工作相位，第二要遵循各缸轉(zhuǎn)矩向后傳遞的原則。求連桿軸頸轉(zhuǎn)矩，根據(jù)轉(zhuǎn)矩向后傳遞的原則，Mqi應(yīng)該是前一個主軸頸上的積累轉(zhuǎn)矩Mzi與作用在本曲柄銷上的切向力所引起單缸轉(zhuǎn)矩的一半。此四沖程四缸機(jī)的發(fā)火順序為1-3-4-2，由此可得第一主軸頸所受轉(zhuǎn)矩M0，1=0第二主軸頸所受轉(zhuǎn)矩M1，2=M1（α）第三主軸頸所受轉(zhuǎn)矩M2，3=M1，2+M1（α+180o）第四主軸頸所受轉(zhuǎn)矩M3，4=M2，3+M1（α+540o）第五主軸頸所受轉(zhuǎn)矩M4，5=M3，4+M1（α+360o）=M以上是以四缸機(jī)的曲軸主軸頸的積累轉(zhuǎn)矩。Mq1=12Ftr=12M1(Mq2=M1,2+12M1(α+180Mq3=M2,3+12M1(α+540Mq4=M3,4+12M1(α+360這些是四缸機(jī)的連桿軸頸轉(zhuǎn)矩。第三章1.四缸四沖程發(fā)動機(jī)，發(fā)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。解：點火間隔角為A=QUOTE720°4=180°作曲柄圖和軸測圖，假設(shè)缸心距為a。一階曲柄圖二階曲柄圖 軸測圖慣性力分析。根據(jù)一階曲柄圖和二階曲柄圖作力的矢量圖，一階往復(fù)慣性力合力為零，二階往復(fù)慣性力合力不為零。再做如圖所示的四拐平面曲軸一階往復(fù)慣性力矩圖，一階合力矩為零。由于二階慣性力不平衡，所以不能分析二階力矩，因為此時隨著取矩點的不同，合力矩的結(jié)果是不一樣的。一階往復(fù)慣性力二階往復(fù)慣性力一階往復(fù)慣性力矩2.四缸二沖程程發(fā)動機(jī)，發(fā)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。解：點火間隔角為A==90°作曲柄圖和軸測圖。慣性力分析。顯然，一階和二階往復(fù)慣性力之和都等于零，即FRjI=0，F(xiàn)RjII=0，靜平衡。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=aCcos18°26′?？梢钥闯?，在第一缸曲拐處于上止點前18°26′時，該機(jī)有最大一階往復(fù)慣性力，即旋轉(zhuǎn)慣性力矩平衡措施。采用整體平衡方法，有 3.三缸四沖程發(fā)動機(jī)，發(fā)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。解：點火間隔角為A=QUOTE360°4=240°作曲柄圖和軸測圖 三拐曲軸一、二階曲柄圖和軸測圖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)慣性力圖 旋轉(zhuǎn)慣性力矩4)采用用整體平衡法三缸四沖程發(fā)動機(jī)的慣性力矩不平衡，采取何種措施才能使用單軸平衡機(jī)構(gòu)？ 在實際產(chǎn)品中，為了避免發(fā)動機(jī)整機(jī)重量過大，一般都是采用單平衡軸方式來平衡不平衡的往復(fù)慣性力矩。這個單平衡軸上與具有相反平衡重的曲軸（例如飛輪上的偏心塊與曲軸上的偏心塊）組成一個實際的雙平衡軸機(jī)構(gòu)。為一個四缸四沖程發(fā)動機(jī)（1-3-4-2）設(shè)計一套用于平衡二階往復(fù)慣性力的雙軸平衡機(jī)構(gòu)此時發(fā)動機(jī)的二階往復(fù)慣性力不平衡，四個拐的二階慣性力合力為需要設(shè)計一對轉(zhuǎn)向相反、轉(zhuǎn)速是曲軸轉(zhuǎn)速2倍的平衡軸。如果每根平衡軸上只有一個平衡塊，則兩根平衡軸的質(zhì)徑積應(yīng)滿足：如果每根平衡軸上有2個平衡塊，則每個平衡塊的質(zhì)徑積為四沖程六缸機(jī)的慣性力和慣性力矩都已經(jīng)平衡了，此發(fā)動機(jī)的支承還承受什么力作用？此時發(fā)動機(jī)支承還承受發(fā)動機(jī)本身重量發(fā)動機(jī)工作時的翻倒力矩對支承產(chǎn)生的載荷。四沖程V型兩缸機(jī)，左右兩缸軸線夾角為γ，試分析一階往復(fù)慣性力和二階往復(fù)慣性力。并分析當(dāng)γ角為90度時，往復(fù)慣性力的特點。 左左右XYγ一階往復(fù)慣性力的平衡分析：如上圖所示，以氣缸夾角平分線為始點，左右兩列氣缸的一階往復(fù)慣性力分別為=Ccos(+)=Ccos(-)向x軸和y軸投影，再求和，得=+=Ccos(1+cos)=+=Csin(1-cos)合力==C合力方向=arctan而+=1，所以的端點軌跡是一個橢圓。當(dāng)<時，為長半軸；當(dāng)>時，為長半軸；當(dāng)=時，=C,其端點軌跡是一個圓。二階往復(fù)慣性力的平衡分析同樣以氣缸夾角平分線為起始點，左右兩列氣缸的二階慣性力表示為=Ccos2=Ccos2在坐標(biāo)軸上的投影為：=2Ccoscoscos2=2Csinsinsin2也是橢圓，合力為==2C合力方向為當(dāng)=時，有=，=，變?yōu)樗椒较虻耐鶑?fù)慣性力，可以用蘭氏機(jī)構(gòu)平衡。結(jié)論：=時，為一個圓，相當(dāng)于離心力；為往復(fù)慣性力，方向垂直于氣缸夾角平分線。試分析二沖程三缸機(jī)的離心和力矩的平衡性，往復(fù)慣性力和力矩的平衡性。如果一階往復(fù)慣性力矩不平衡，請設(shè)計一套雙軸機(jī)構(gòu)和一套單軸機(jī)構(gòu)平衡一階往復(fù)慣性力矩并作圖表示。解：點火間隔角為A=QUOTE360°4=120°作曲柄圖和軸測圖 三拐曲軸一、二階曲柄圖和軸測圖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)慣性力圖平衡軸設(shè)計略。四沖程V型六缸機(jī)，左右氣缸夾角為120°，試分析離心慣性力和往復(fù)慣性力。如有不平衡，請設(shè)計平衡機(jī)構(gòu)。參見教材V型6缸機(jī)平衡分析。為什么設(shè)計平衡塊時都是以計算質(zhì)徑積為設(shè)計參數(shù)？因為曲軸箱的布置空間有限，只有在保證質(zhì)徑積不變的條件下適當(dāng)調(diào)整平衡塊質(zhì)量與旋轉(zhuǎn)半徑的比例分配，才能設(shè)計出滿足平衡設(shè)計要求的平衡機(jī)構(gòu)。單缸機(jī)采用雙軸平衡機(jī)構(gòu)時，平衡機(jī)構(gòu)的布置有幾種型式？請畫出布置圖并分析其原理。參見教材中3-15.四沖程四缸機(jī)的什么慣性力沒有得到平衡？這個慣性力在什么情況下比較大，必須在設(shè)計時加以考慮？二階慣性力沒有平衡。一般在缸徑比較大（例如D>90mm）,或者公認(rèn)二階振動比較嚴(yán)重時需要設(shè)計平衡機(jī)構(gòu)。多拐曲軸無論是否平衡，一般都要布置多塊平衡塊，這是為了什么？主要是為了減輕軸承負(fù)荷，減小曲軸內(nèi)彎矩。往復(fù)慣性力是沿著氣缸軸線變化的力，但是為什么往復(fù)慣性力用旋轉(zhuǎn)矢量表示？請用矢量圓說明其幾何意義。因為往復(fù)慣性力是隨著曲軸轉(zhuǎn)角周期性變化的力。可以用簡諧函數(shù)即旋轉(zhuǎn)矢量表達(dá)其值隨曲軸轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律。其簡諧表達(dá)式或矢量表達(dá)式為：和其中和是一階和二階往復(fù)慣性力旋轉(zhuǎn)矢量的模，表示了旋轉(zhuǎn)矢量的方向。（圖略）錯拐曲軸結(jié)構(gòu)的目的是什么？還有哪些V型多缸機(jī)可以采用錯拐曲軸達(dá)到均勻發(fā)火？曲柄銷的錯開角度對曲軸強(qiáng)度有什么影響？曲軸采用錯拐方式的原因是V型發(fā)動機(jī)在某些氣缸軸線夾角情況下不能做到各缸均勻發(fā)火，通過錯拐方式達(dá)到各缸均與發(fā)火的目的。只要V型多缸機(jī)是由于上述愿意造成的不均勻發(fā)火，都可以采用錯拐曲軸達(dá)到均勻發(fā)火的目的。錯拐角度對曲軸的強(qiáng)度有一定影響，需要在設(shè)計階段進(jìn)行強(qiáng)度校核。第四章什么是曲軸的扭轉(zhuǎn)振動，扭振的現(xiàn)象和原因？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。是一種工作共振現(xiàn)象?，F(xiàn)象：1）發(fā)動機(jī)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。2）發(fā)動機(jī)偏離該轉(zhuǎn)速時，上述現(xiàn)象消失。原因：1）曲軸系統(tǒng)由具有一定彈性和慣性的材料組成。本身具有一定的固有頻率。2）系統(tǒng)上作用有大小和方向呈周期性變化的干擾力矩。3）干擾力矩的變化頻率與系統(tǒng)固有頻率合拍時，系統(tǒng)產(chǎn)生共振。列出單自由度扭轉(zhuǎn)自由振動系統(tǒng)的振動方程，求出微分方程的解和初相位。彈性力矩,慣性力矩，因為是自由扭轉(zhuǎn)振動，干擾力矩為零，所以根據(jù)理論力學(xué)，得+=0，+=0此二階線性齊次微分方程的解為：其中振幅，初相位列出三質(zhì)量扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的自由振動方程。第一個運(yùn)動質(zhì)量的動力學(xué)平衡方程為第二個質(zhì)量的動力學(xué)平衡方程第三個質(zhì)量的動力學(xué)平衡方程什么是力矩簡諧分析的摩托階數(shù)？為什么四沖程發(fā)動機(jī)的扭矩簡諧表達(dá)式中，簡諧階數(shù)不都是自然數(shù)，有半數(shù)的階數(shù)？因為單缸機(jī)扭矩是一個周期函數(shù)，按照數(shù)學(xué)理論，周期函數(shù)都可以用有限項傅里葉級數(shù)表達(dá)近似表達(dá)，因此單缸扭矩可以表示成=其中為轉(zhuǎn)矩的第k階諧量，表示該諧量在在周期內(nèi)變化k次，稱為摩托階數(shù)。對于四沖程發(fā)動機(jī)，曲軸兩轉(zhuǎn)即角為一個周期，因此相對于數(shù)學(xué)上的周期來講，曲軸一轉(zhuǎn)（）內(nèi)四沖程發(fā)動機(jī)第k階力矩僅變化了次，因此四沖程的摩托階數(shù)存在半階數(shù)。對于多拐曲軸，可以畫出幾個相位圖？什么情況是主諧量？什么情況是次主諧量？1）當(dāng)諧量的階數(shù)為曲軸每一轉(zhuǎn)中點火次數(shù)的整數(shù)倍時（k=2im/τ），該階振幅矢量位于同一方向，可以用代數(shù)方法合成，該階諧量稱為主諧量。2）當(dāng)k=(2m-1)i/τ時，各曲拐該階力矩幅值作用在同一直線上，方向不同，稱為次主諧量。3）曲拐側(cè)視圖有q個不同方向的曲拐，則有qτ/2個相位圖。什么是臨界轉(zhuǎn)速？如何求對應(yīng)第K階諧量引起的臨界轉(zhuǎn)速？計算和分析扭轉(zhuǎn)共振的條件是什么？曲軸固有頻率與外界干擾力矩“合拍”，產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)共振的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速。共振時，kωt=ωe，則ωt=ωe/k,其中ωt為曲軸轉(zhuǎn)動角頻率。因為轉(zhuǎn)速與角頻率的關(guān)系為所以計算曲軸系統(tǒng)扭轉(zhuǎn)共振的假設(shè)條件是什么？1）強(qiáng)迫振動引起的共振振型與自由振動的振型相同2）只有引起共振的那一階力矩對系統(tǒng)有能量輸入3）共振時激發(fā)力矩所做的功，等于曲軸上的阻尼功如果知道第一個集中質(zhì)量的絕對振幅，其它集中質(zhì)量的振幅如何求出？為什么？因為共振時阻尼功等于激振功，激振頻率等于固有頻率，即=,，ψ=,所以Ф1sin=-ξkωtФ,Ф1=,則由，可以求出所有集中質(zhì)量的絕對振幅在低速時影響扭轉(zhuǎn)振動測量精度的主要原因是什么？主要是轉(zhuǎn)速的波動。發(fā)動機(jī)在低速時曲軸轉(zhuǎn)速的波動比較大，隨著轉(zhuǎn)速的提高，轉(zhuǎn)速波動逐漸減小，測量的精度逐步提高。通常解決曲軸系統(tǒng)扭振的措施都有哪些？使曲軸轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速改變曲軸的固有頻率這是結(jié)構(gòu)措施，通常在設(shè)計階段考慮。通過改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，達(dá)到使固有頻率遠(yuǎn)離外界強(qiáng)迫力矩頻率的目的。具體措施有：提高曲軸剛度C增加主軸頸直徑減小曲軸長度提高重疊度減小轉(zhuǎn)動慣量曲軸系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量的降低，也會提高臨界轉(zhuǎn)速。降低曲軸的轉(zhuǎn)動慣量可以通過以下途徑來達(dá)到。采用空心曲軸降低平衡重質(zhì)量降低皮帶輪、飛輪質(zhì)量提高軸系的阻尼提高軸系的阻尼主要靠材料特性來達(dá)到。根據(jù)實驗，鋼軸每循環(huán)的遲滯能量損失（牛頓·厘米/厘米2）式中σ—軸表面的應(yīng)力幅值（牛頓/厘米2）。鑄鐵的材料阻尼比鋼要高出80~100%，所以如果強(qiáng)度允許，可以把該鋼曲軸改成鑄鐵曲軸，達(dá)到減弱扭振的目的。改變激振強(qiáng)度因為第一個角振幅，即所以通過控制相對振幅矢量和可以達(dá)到控制激振強(qiáng)度的目的。對次主諧量，可通過改變發(fā)火次序、氣缸夾角來達(dá)到。此方法對于由主諧量引起的扭轉(zhuǎn)共振無效。采用減振裝置，加裝扭轉(zhuǎn)減振器。減震器分為幾種？分為彈性減振器、阻尼式是減振器、彈性-阻尼復(fù)合減振器、動力減振器等。第五章配氣機(jī)構(gòu)中平底挺柱的幾何運(yùn)動速度與凸輪接觸點偏心距的關(guān)系如何？設(shè)計平底挺柱時，挺柱底面半徑要滿足什么要求？平底挺柱的幾何速度與接觸點偏心距e(mm)在數(shù)值上相等，即。所以，設(shè)計平底挺柱時，挺住的底面半徑要大于挺柱的最大幾何速度即大于最大的接觸點偏心距。氣門通過時間斷面是如何求出的？先計算每時刻或者每個曲軸轉(zhuǎn)角下氣門圓周與氣門口之間的開啟面積然后對其區(qū)間t1和t2之間進(jìn)行積分，求出時間斷面，其中t1和t2對應(yīng)的是活塞上下止點的時刻。配氣凸輪除工作段外，都要有緩沖段，為什么？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(jī)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(yùn)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(qiáng)的沖擊作用。同樣，上述原因還會使氣門落座時末速度很大，會對氣門座產(chǎn)生強(qiáng)烈沖擊，氣門機(jī)構(gòu)的磨損和噪聲加劇。為了補(bǔ)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。采用液壓挺柱后，是否還要設(shè)計緩沖段？為什么？采用液壓挺住似乎是消除了氣門間隙，但是上一題所列出的設(shè)置緩沖段原因至少還存在兩條，因此采用液壓挺住之后還是要設(shè)置緩沖段。凸輪緩沖段由等加速－等速兩段組成，已知緩沖段高度H0、速度V0、緩沖段包角θ0，等加速度包角θ01，請寫出緩沖段各段的方程式。等加速段：，等速段：，寫出高次多項式凸輪型線的表達(dá)式，并說明哪些是設(shè)計變量，根據(jù)什么邊界條件和方法來得到高次多項式凸輪型線表達(dá)式？多項式的項數(shù)可以按照需要增減。多項式的各個指數(shù)、工作半包角、緩沖段終了時緩沖段的高度和速度是設(shè)計變量。X=0°時的挺柱或者氣門最大升程、x=θ時挺柱的速度、位移以及各階導(dǎo)數(shù)值是邊界條件。一般要通過矩陣方法來求解各項系數(shù)，最后得到凸輪型線表達(dá)式。寫出動力修正凸輪的表達(dá)式，并逐項說明其含義。其中，y為氣門升程，為氣門間隙，為彈簧預(yù)緊力引起的機(jī)構(gòu)靜變形，為氣門彈簧力引起的機(jī)構(gòu)靜變形，為慣性力引起的動變形如何確定氣門的最大升程，為什么？按照最大氣體流量關(guān)系確定。試驗測得，氣門最大升程Hmax與氣門直徑d的關(guān)系應(yīng)為Hmax/d=0.25時達(dá)到最大氣體流量?？紤]到流動慣性和氣體流動阻力造成的損失，一般進(jìn)氣門的H/dvi=0.26~0.28。為保證有足夠的流通面積和減少活塞推出功，一般排氣門H/dve=0.3~0.35。寫出凸輪型線豐滿系數(shù)表達(dá)式，并陳述其含義。，式中，為挺柱或氣門的位移；為凸輪工作半包角；為挺柱或氣門的最大位移或者升程；是緩沖段的高度；為挺柱位移對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。凸輪型線豐滿系數(shù)是一個相對量，表示的是位移曲線下的面積與最大升程和工作半包角組成的矩形面積之比。在設(shè)計凸輪型線時，經(jīng)常用來評判型線設(shè)計的好壞。通常的氣門錐角是多少？增壓發(fā)動機(jī)的氣門錐角有何變化？為什么？一般發(fā)動機(jī)的氣門錐角。而對于增壓柴油機(jī)，氣門錐角，這是因為增壓發(fā)動機(jī)缸內(nèi)壓力高，氣門盤受力變形大與氣門座的相對滑移量大，而且不同于非增壓發(fā)動機(jī)，完全排除了從氣門導(dǎo)管獲得機(jī)油的可能，因此，氣門與氣門座磨損的問題更加突出。增壓發(fā)動機(jī)采用較小的氣門錐角，就是為了減少與氣門座的相對滑移量，減輕磨損。如何利用配氣相位圖計算出進(jìn)、排氣凸輪的工作包角、半包角、同缸異名凸輪相對夾角、同名異缸凸輪相對夾角以及凸輪軸與曲軸的相對位置。排氣凸輪工作段包角為排氣凸輪工作段包角為進(jìn)氣凸輪工作段包角為進(jìn)氣凸輪工作段包角為同缸異名凸輪相對夾角為異缸同名凸輪相對夾角為,其中A為相應(yīng)氣缸點火間隔角當(dāng)活塞位于壓縮上止點時，排氣凸輪相對于挺柱軸線的夾角為凸輪設(shè)計完成后，如何驗算氣門與活塞是否相碰？確定活塞在上止點與缸蓋底平面最小間隙時，要考慮那些因素？缸墊按壓緊后的厚度計算，除主軸承及活塞銷孔以外，曲柄連桿機(jī)構(gòu)的間隙均偏向一側(cè)，使活塞處于最高處。確定活塞在上止點的最高位置。畫出活塞位移曲線；根據(jù)鍵槽，齒形及它們與曲拐所在平面、凸輪軸位置間的制造公差，進(jìn)行正時齒輪傳動機(jī)構(gòu)的尺寸鏈計算，確定進(jìn)、排氣門的實際開閉時刻并按照同一比例畫出進(jìn)排氣門升程曲線，氣門升程對應(yīng)的角度要換算成曲軸轉(zhuǎn)角；觀察氣門升程曲線與活塞位移曲線是否相交；如果相交，則需要在活塞上開避讓坑，或者改變配氣相位。配氣相位指的是什么？指在發(fā)動機(jī)設(shè)計時確定的進(jìn)排氣門提前開啟和和遲后關(guān)閉的角度。進(jìn)氣提前開角度是指在排氣行程接近結(jié)束活塞到達(dá)上止點前進(jìn)氣門相對于排氣上止點的提前開角度，正數(shù)為上止點前開啟，負(fù)數(shù)表示上止點后開啟。進(jìn)氣遲后關(guān)角度是指吸氣行程活塞到達(dá)下止點后進(jìn)氣門關(guān)閉的角度，正數(shù)表示下止點后關(guān)閉，負(fù)數(shù)表示下止點前關(guān)閉。排氣提前開角度是指在膨脹行程活塞到達(dá)下止點前排氣門開啟的角度，正數(shù)表示在下止點前開啟，負(fù)數(shù)表示在下止點后開啟。排氣遲后關(guān)角度是指排氣行程活塞到達(dá)上止點后排氣門關(guān)閉的角度。正數(shù)表示上止點后關(guān)，負(fù)數(shù)表示上止點前關(guān)。配氣相位確定之后，凸輪的工作包角隨之確定。設(shè)計氣門彈簧時，根據(jù)什么確定彈簧預(yù)緊力和最大彈簧力？增壓發(fā)動機(jī)的氣門彈簧與自然吸氣氣門彈簧在設(shè)計上有哪些不同考慮？彈簧預(yù)緊力是保證氣門關(guān)閉嚴(yán)實，氣門不會因為氣缸與氣道的內(nèi)外壓差而自動打開所需要的彈簧安裝初始彈力。確定時要根據(jù)發(fā)動機(jī)工作時氣缸內(nèi)的壓力來確定并且考慮一定的安全系數(shù)。最大彈簧力是保證氣門開啟過程中氣門機(jī)構(gòu)中零附件一直保持接觸狀態(tài)沒有飛脫現(xiàn)象。一般是彈簧預(yù)緊力的（1.6~2.0）倍。增壓發(fā)動機(jī)的氣門彈簧預(yù)緊力一般比自然吸氣的大。因為增壓發(fā)動機(jī)的氣道壓力高。第六章提高曲軸疲勞強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施有哪些，為什么？工藝措施有哪些，為什么？結(jié)構(gòu)措施：1）加大曲軸軸頸的重疊度A(A增大，曲軸抗彎和抗扭剛度增加)2）加大軸頸附近的過渡圓角（可減小應(yīng)力集中效應(yīng)，提高抗彎疲勞強(qiáng)度）3）采用空心曲軸（可提高曲軸抗彎強(qiáng)度，同時課減輕曲軸重量和曲軸離心力）4）沉割圓角（可在增加圓角半徑的同時保證軸頸的有效承載長度）5）開卸載槽（在相同載荷條件下，可使曲柄銷圓角的最大壓力值有所降低）工藝措施：1）圓角滾壓強(qiáng)化（表面產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力，抵消部分工作拉伸應(yīng)力，提高曲軸的疲勞強(qiáng)度，還可降低圓角的表面粗糙度值，消除表面缺陷）2）圓角淬火強(qiáng)化（用熱處理的方法是金屬發(fā)生組織相變，發(fā)生體積膨脹而產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度，還能提高硬度和表面的耐磨性）3）噴丸強(qiáng)化處理（屬于冷作硬化變形，在金屬表面留下壓應(yīng)力，是表面硬度提高，從而提高疲勞強(qiáng)度）4）氮化處理（利用輝光離子氮化或氣體軟氮化方法，使氮氣滲入曲軸表面，由于氮的擴(kuò)散作用，使金屬體積增大，產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度）曲軸的連桿軸頸不變，增大主軸頸D1，有何優(yōu)點？缺點是什么？D2不變，D1增大優(yōu)點:可提高曲軸剛度，增加曲柄剛度而不增加離心力可增加扭轉(zhuǎn)剛度，固有頻率We增加，轉(zhuǎn)動慣量I增加不多缺點：主軸承圓周速度增加，摩擦損失增加，油溫升高。為什么說連桿軸頸負(fù)荷大于主軸頸負(fù)荷？實際中主軸頸D1和連桿軸頸D2哪一個尺寸大？對于每個曲拐而言，連桿軸頸是一個，主軸頸有兩個。連桿軸頸承受著由連桿傳來全部載荷，而每個主軸頸則只承擔(dān)一半載荷，所以主軸頸載荷小于連桿軸頸載荷。實際設(shè)計中主軸頸D1大于連桿軸頸D2，D1/D2≈1.05～1.25，因為增加主軸頸可以增加曲軸的重疊度，提高曲軸的抗彎剛度和抗疲勞強(qiáng)度，同時不增加曲軸的離心載荷。多拐曲軸強(qiáng)度最薄弱的環(huán)節(jié)是曲柄，曲柄的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是哪兩個？它們各自的變化對其強(qiáng)度有何影響？曲柄的主要參數(shù)是厚度（h）和寬度（b）。曲柄橫截面的抗彎截面系數(shù)Wσ=bh2/6。由此可知，h提高10%，Wσ理論上升20%，實際上升40%，因為h的增大，則磨圓處應(yīng)力集中現(xiàn)象減輕，使應(yīng)力分布更趨于均勻；b上升10%，Wσ理論上升10%，實際上升5%，由于b上升，應(yīng)力分布不均勻更加嚴(yán)重。主軸頸與連桿軸頸的重疊度對曲軸強(qiáng)度有什么影響？對錯拐曲軸，連桿軸頸的重疊度是否同樣重要？主軸頸與連桿軸頸的重疊度對曲軸的抗彎疲勞強(qiáng)度有很大影響，重疊度大有利于分散曲軸圓角的應(yīng)力集中。錯拐曲軸的連桿軸頸重疊度也很重要，設(shè)計時要充分考慮。曲軸的工作條件是什么？設(shè)計時有什么要求？一般情況下，曲軸的設(shè)計其安全系數(shù)是多少？工作條件：1）受周期變化的力、力矩共同作用，曲軸既受彎曲又受扭轉(zhuǎn)，承受交變疲勞載荷，重點是彎曲載荷；2）由于曲軸形狀復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，特別是在曲柄與軸頸過度的圓角部分；3）曲軸軸頸比壓大，摩擦磨損嚴(yán)重。設(shè)計要求：1）有足夠的耐疲勞強(qiáng)度2）有足夠的承壓面積，軸頸表面要耐磨；3）盡量減少應(yīng)力集中；4）剛度要好，變形小，否則使其他零件的工作條件惡化。一般在制造工藝穩(wěn)定的條件下，鋼制曲軸的安全系數(shù)n≥1.5，對于高強(qiáng)度球墨鑄鐵曲軸，由于材料質(zhì)量不均勻，而且疲勞強(qiáng)度的分散度比較大，應(yīng)取n≥1.8。在利用有限元方法進(jìn)行曲軸強(qiáng)度分析時，一般模型與實際曲軸存在那些差異？想得到符合實際的計算結(jié)果，關(guān)鍵是如何處理曲軸的位移約束條件和加載方式。位移約束和加載方式的不同，會得到差別非常大的結(jié)果，這需要詳細(xì)了解曲軸的工作情況和受力情況。另外，形狀變化劇烈的圓角處，要進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，否則計算結(jié)果不準(zhǔn)。為什么曲軸的安全系數(shù)比較大時，但是還會發(fā)生少數(shù)曲軸破壞情況？曲軸的安全系數(shù)是指設(shè)計強(qiáng)度與工作強(qiáng)度的比，都是設(shè)計時按照曲軸實際工作情況考慮而設(shè)置的。但是如果材料特性的離散度、加工工藝一致性的離散度比較大，會導(dǎo)致個別批次的曲軸產(chǎn)品實際強(qiáng)度比設(shè)計強(qiáng)度小很多；再加上曲軸的工作強(qiáng)度也是離散度比較大，某些工況會出現(xiàn)高工作強(qiáng)度。兩者如果碰巧同時發(fā)生，就會出現(xiàn)曲軸的破壞。飛輪的主要作用是什么？飛輪是一個儲能和放能部件，主要作用就是：發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩M大于阻力矩MR時，吸收多余的功，使轉(zhuǎn)速增加較少；發(fā)動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩M小于阻力矩MR時，釋放儲存的能量，使轉(zhuǎn)速減少較少?？傊w輪的作用就是調(diào)節(jié)曲軸轉(zhuǎn)速變化，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。飛輪的轉(zhuǎn)動慣量根據(jù)什么來確定？飛輪轉(zhuǎn)動慣量與氣缸數(shù)是什么關(guān)系？飛輪的轉(zhuǎn)動慣量是根據(jù)發(fā)動機(jī)的盈虧功△E來確定的。計算公式：If=Ψ?Eδωm≈10.8x106Ψξδξ和δ分別為發(fā)動機(jī)的盈虧功系數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)。隨著氣缸數(shù)的增加，ξ和δ都呈減小的趨勢，而ξ減小的速度要快于δ，根據(jù)公式，可得：隨著氣缸數(shù)的增加，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量逐漸減小。飛輪外徑受到哪些因素限制不能很大？外徑越大，在同樣的轉(zhuǎn)動慣量下飛輪就可以越輕。飛輪的外徑除了要考慮空間條件外，主要就是考慮外圓的圓周速度，尤其對于灰鑄鐵飛輪，建議圓周速度不超過35—50m/s.否則，容易造成由于離心慣性力過大，材料的抗拉強(qiáng)度不足而使飛輪損壞及飛輪材料碎裂飛出的事故。發(fā)動機(jī)低速轉(zhuǎn)動波動，有哪些外在表現(xiàn)？發(fā)動機(jī)的抖動明顯，很多情況下會導(dǎo)致方向盤、儀表盤的抖動。發(fā)動機(jī)噪聲比較明顯。第七章連桿的拉伸載荷是由什么造成的？計算連桿不同截面拉伸應(yīng)力時，如何考慮？連桿的拉伸載荷主要是由于往復(fù)慣性力所造成的；活塞組與缸套的摩擦力占其中次要部分。在計算不同截面的拉伸應(yīng)力可用下式：式中是活塞組質(zhì)量，是計算斷面以上那部分連桿的往復(fù)運(yùn)動質(zhì)量?？梢婋S著截面向大頭靠近，變大。要想保持截面拉應(yīng)力不增加，連桿橫斷面積應(yīng)該逐步增加。計算連桿的最大拉伸應(yīng)力選取什么工況？應(yīng)選取標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況（最大轉(zhuǎn)速），因為此時往復(fù)慣性力最大，拉伸載荷最大。計算連桿的壓縮載荷時選取什么工況？最大轉(zhuǎn)矩工況和全負(fù)荷情況下的標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況，而且要兼顧連桿側(cè)彎的情況是否發(fā)生。影響連桿小頭應(yīng)力分布的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是什么？連桿小頭的固定角Φ。Φ增大，受拉伸載荷時應(yīng)力不均勻性增加，σmax增大；受壓縮載荷時，Φ增大也會導(dǎo)致應(yīng)力不均勻性及最大值急劇增長，而且比拉伸載荷的情況更加嚴(yán)重。連桿大頭蓋的固定方式有幾種？平切口連桿一般是利用螺栓中部加工的凸出圓柱體來定位；斜切口連桿考慮到除定位作用外還要承受較大剪切力，往往在分界面上做成止口定位或鋸齒定位，也有采用套筒定位的；近年來越來越多采用連桿大頭裂解工藝，即整體加工出連桿大頭，然后利用脹裂的方式裂解開連桿大頭。為什么有的連桿采用斜切口？斜切口的角度對安裝、結(jié)構(gòu)尺寸有什么影響？連桿采用斜切口是為了既能增大曲柄銷的直徑，又能使連桿通過氣缸。斜切口的連桿大頭，其所連接的曲柄銷的直徑D2可以增大到0.67～0.68D。斜切口相對于連桿軸線的斜角越小，大頭上半部的橫向?qū)挾扔?，在連桿體能通過氣缸的條件下，容許加大曲軸銷直徑的可能性愈大。但斜角愈小，螺釘或螺柱穿進(jìn)桿身的深度也愈大，使桿身削弱過多。因此斜角一般在30o～60o之間。脹斷式連桿有什么優(yōu)點？脹斷式連桿是先整體加工出連桿毛坯，然后在連桿大頭采用膨脹的方式裂解開連桿大頭，這樣產(chǎn)生的剖分面是凸凹不平的斷裂茬口。可同時起到兩個方向的定位作用；抗剪能力強(qiáng)；由于不用定位銷套等結(jié)構(gòu)，兩個連桿螺栓的距離最短，使得連桿大頭寬度最小，給連桿軸頸直徑留出了增加空間。而且節(jié)省了加工工藝過程，使得制造成本降低30%左右。連桿螺栓預(yù)緊力與氣壓力是什么關(guān)系？與往復(fù)慣性力是什么關(guān)系？連桿螺栓預(yù)緊力的主要目的，一是防止在工作中連桿大頭蓋與桿身分離，導(dǎo)致這兩個零件的接觸面碰撞損壞，二是導(dǎo)致軸瓦不能貼緊軸承，導(dǎo)致軸瓦不能承載、不能導(dǎo)熱、脫落和損壞。上述的故障都是拉伸載荷造成的。因此設(shè)計連桿螺栓預(yù)緊力時基本不用考慮活塞上面的氣壓力造成的壓縮載荷，主要考慮慣性力造成的拉伸載荷，再加上壓緊軸瓦所需的安裝載荷。提高連桿螺栓疲勞強(qiáng)度的措施有哪些？1）降低螺桿剛度C1，主要是通過光桿直徑d0，一般d0=（0.8～0.85）d1.2）提高被連接件的剛度C2；3）增加過渡圓角半徑，降低應(yīng)力集中；4）采用細(xì)牙滾壓螺紋；5）嚴(yán)格控制螺栓和被連接件的形位公差，減少附加彎矩。連桿螺栓通常采用什么方法防止松動？1）使用自鎖螺母；2）槽型螺母加開口銷；3）圓螺母止動墊圈，單耳止動圈；4）鎖片。請思考采用有限元方法進(jìn)行連桿拉伸強(qiáng)度計算時，連桿接合面應(yīng)該如何考慮？計算拉伸載荷時，桿身與大頭蓋要按照實際情況處理成兩個零件，接合面要用接觸單元連接。第八章活塞的工作條件是什么，請分項論述。然后論述對活塞的設(shè)計要求。工作條件：1）高溫—導(dǎo)致熱負(fù)荷大:活塞在氣缸內(nèi)工作時，活塞頂面承受瞬變高溫燃?xì)獾淖饔?，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá)2000～2500℃，因而活塞頂?shù)臏囟纫埠芨摺囟确植疾痪鶆?，有很大的熱?yīng)力；2）高壓—沖擊性的高機(jī)械負(fù)荷：高壓包括兩方面①活塞組在工作中受周期性變化的氣壓力直接作用，氣壓力Pz(MPa)一般在膨脹沖程開始的上止點后10°～20°達(dá)到最大。②活塞組在氣缸里作高速往復(fù)運(yùn)動，產(chǎn)生很大的往復(fù)慣性力Fjmax3）高速滑動：內(nèi)燃機(jī)在工作中所產(chǎn)生的側(cè)向力是較大的，特別是在短連桿內(nèi)燃機(jī)中；4）交變的側(cè)壓力：活塞上下行程時活塞要改變壓力面，側(cè)向力方向不斷變化，造成了活塞在工作時承受交變的側(cè)向載荷。設(shè)計要求:1）選用熱強(qiáng)度好，散熱性好，膨脹系數(shù)小，耐磨、有良好減磨性和工藝性的材料2）形狀和壁厚合理，吸熱少，散熱好，強(qiáng)度和剛度符合要求，盡量避免應(yīng)力集中，與缸套有最佳的配合間隙3）密封性好，摩擦損失小4）選擇密度小質(zhì)量輕的材料活塞環(huán)的工作應(yīng)力與套裝應(yīng)力之間是什么關(guān)系？請用公式說明。實際上如何考慮？工作應(yīng)力與套裝應(yīng)力之和是常量，即σmax+σ′max=3.4Et2/(D-t)2=常量設(shè)計時一般選擇σ′max=（1.2～1.5）σmax，因為套裝時間很短，瞬時應(yīng)力大一些，沒有造成材料破壞即可。高轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)與低轉(zhuǎn)速發(fā)動機(jī)對活塞環(huán)初始彈力p0的要求有什么不同？為什么？缸徑對p0的要求如何，為什么？當(dāng)轉(zhuǎn)速n提高時，應(yīng)提高。因為活塞速度高，由于節(jié)流作用，活塞環(huán)背壓下降，氣壓力對第一密封面的加強(qiáng)作用減弱，因此必須適當(dāng)增加活塞環(huán)初彈力。當(dāng)活塞直徑增加時，活塞環(huán)的工作應(yīng)力增加，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少初彈力，方能減少活塞環(huán)的工作應(yīng)力。試結(jié)合公式說明活塞環(huán)的套裝應(yīng)力與工作應(yīng)力的關(guān)系。工作應(yīng)力=0.425E活塞環(huán)套裝時必須使其內(nèi)徑大于活塞頭部直徑，此時端距應(yīng)該為8t左右。即套裝時端距的變形量為8t-.則最大套裝應(yīng)力：式中，為最大工作應(yīng)力；E為活塞環(huán)材料的彈性模量。套裝應(yīng)力與工作應(yīng)力的關(guān)系為σ′max=（1.2～1.5）σmax高速內(nèi)燃機(jī)對活塞材料的要求是什么？（1）熱強(qiáng)度好，散熱性好；（2）重量輕，慣性小；（3）膨脹系數(shù)?。唬?）密度?。?）熱導(dǎo)率大（6）有良好減摩性和工藝性活塞銷通常采用什么材料，為什么？如何保證表面耐磨？活塞銷通常用低碳鋼和合金鋼制造。在負(fù)荷不高的發(fā)動機(jī)中常用15.、20、15Cr、20Cr、和20Mn2鋼；在強(qiáng)化發(fā)動機(jī)上，采用高級合金鋼，如12CrNi3A/18CrMnTi2及20SiMnVB等，有時也可用45中碳鋼。之所以選擇這樣的材料是因為根據(jù)活塞的工作條件和設(shè)計要求，活塞銷應(yīng)具有足夠高的機(jī)械強(qiáng)度和耐磨性、同時還要有較高的疲勞強(qiáng)度，活塞銷的摩擦表面應(yīng)具有高硬度。內(nèi)部應(yīng)富有韌性和較高的強(qiáng)度，但是硬的表層和內(nèi)部必須緊密結(jié)合，保證活塞銷在沖擊載荷的作用下沒有金屬剝落和金屬層之間的分離現(xiàn)象。為保證活塞銷表面硬并且耐磨，對其表面進(jìn)行熱處理。對于低碳鋼材料的活塞銷表面要進(jìn)行滲碳和淬火。對于45鋼的活塞銷則是進(jìn)行表面淬火，注意淬火時不能將活塞銷淬透，否則活塞銷變脆。減輕活塞熱負(fù)荷的設(shè)計措施有哪些？1）盡量減小頂部受熱面積；強(qiáng)化頂面，采用不同的材料或?qū)⒈砻孢M(jìn)行處理2）保證熱流通道暢通3）采用適當(dāng)?shù)幕鹆Π陡叨?）頂部內(nèi)側(cè)噴油冷卻5）頂部設(shè)油腔冷卻活塞銷座的工作條件如何？解決銷和銷座變形不協(xié)調(diào)的措施有哪些？工作條件：活塞銷座承受周期變化的氣體作用力和活塞銷座以上部分的往復(fù)慣性力的作用，這些力都是帶有沖擊性的；從運(yùn)動情況看，活塞銷在活塞銷座中由于連桿小頭的制約，其轉(zhuǎn)動角度很小，在這樣小的轉(zhuǎn)動角度下，很難在銷與銷孔之間形成一層良好的油膜，所以潤滑條件較差。采取措施：1）在活塞銷座與頂部連接處設(shè)置加強(qiáng)肋，增加活塞銷座的剛度；2）將銷孔內(nèi)緣加工成圓角或者倒棱，或?qū)⒒钊N座內(nèi)側(cè)上部加工出一個彈性凹槽，可以減輕活塞銷座的棱緣負(fù)荷；3)將銷孔中心相對活塞銷座外圓向下偏心3–4mm，將活塞銷座的厚度上面比下面大些，以加強(qiáng)活塞銷座承壓強(qiáng)度；4）將活塞銷座間距縮小，以減小活塞銷的彎曲；5）鑄鋁活塞的銷孔中壓入鍛鋁合金的襯套，可提高抗裂紋能力?；钊共吭诠ぷ鲿r銷軸方向的變形大，請問原因是什么？一般采用什么措施來進(jìn)行限制？1)活塞受到側(cè)向力FN作用，承受側(cè)向力作用的裙部表面，就有被壓扁的傾向，使它在活塞銷方向上的尺寸增大；2）由于加在活塞頂上的爆發(fā)壓力和慣性力的聯(lián)合作用，使活塞頂在活塞銷的跨度內(nèi)發(fā)生彎曲，使整個活塞在活塞銷座方向上的尺寸變大；3）由于溫度升高引起熱膨脹，其中活塞銷座部分因壁厚比其他地方要厚，剛度大，所以發(fā)生熱膨脹時的變形比較嚴(yán)重。防止裙部變形的主要方法有：選擇膨脹系數(shù)小的材料，進(jìn)行反橢圓設(shè)計，采用絕熱槽，銷座采用恒范鋼片，裙部加鋼筒等方法來達(dá)到。確定活塞環(huán)裝配端距△d的依據(jù)是什么？裝配端口距離△d：△d小，密封性好，但不能為零。從熱膨脹考慮，要大于活塞環(huán)的周向線膨脹量第九章內(nèi)燃機(jī)滑動軸承的過盈量有幾種表示方法，各是什么？軸承的過盈量主要通過3種表示方法：自由彈勢軸瓦在自由狀態(tài)下的開口直徑為+，一般為=（0.25~2.5）mm。半圓周過盈量h(mm)式中，為軸瓦內(nèi)孔直徑（mm），=-;為應(yīng)力系數(shù)（N/）;為最小預(yù)加壓縮應(yīng)力（N/）。余面高度u(mm)在試驗壓力(N)作用下，試驗壓縮量v(mm)為則==式中，為當(dāng)量壁厚(mm)，=（）+,為減摩層厚度，為減摩層折算系數(shù)；為寬度(mm)。對內(nèi)燃機(jī)滑動軸承減磨層都要求有哪些性能？主要有三方面要求：抗咬粘性。油膜遭破壞時，軸承材料不擦傷和咬死軸頸，即親油性好。順應(yīng)性。軸承副有幾何形狀偏差和變形時具有克服邊緣負(fù)荷從而使負(fù)荷均勻的能力。嵌藏性。具有以微量塑性變形吸收混在機(jī)油中的外來異物顆粒(金屬磨屑，灰塵等)的能力。計算軸心軌跡有什么用處？計算軸心軌跡的意義：可作為判斷軸承實現(xiàn)液體潤滑情況的重要依據(jù)。由軌跡曲線可以找出一個工作循環(huán)中最小油膜厚度值（）及其延續(xù)時間。應(yīng)小于由發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)剛度、工藝水平等確定的許用值，這一區(qū)域的時間不宜過長。幫助分析軸承損壞原因，改進(jìn)設(shè)計。找出軸心高速向心運(yùn)動使油楔中出現(xiàn)局部真空，形成氣泡的區(qū)域，這個區(qū)域容易形成穴蝕；合理布置油孔、油槽的位置，使供油舒暢。實現(xiàn)軸承潤滑的最佳設(shè)計?？梢愿淖冎苯佑绊戄S承工作能力的因素，如軸承的間隙、機(jī)油粘度、軸承寬徑比等，保證軸承處于液體潤滑下工作。滑動軸承上一般要開設(shè)油槽，請問曲軸主軸頸的油槽開在哪里？連桿軸頸的油槽開在哪里？試從油膜承載能力的角度分析為什么？試驗證明，在其他條件不變的情況下，油膜壓力與軸承寬度的三次方成正比，這里可以簡單的用來代表軸承的承載能力。所以當(dāng)軸承面積相同時，開油槽軸承的承載能力為,僅為無油槽軸承的。所以，主軸承要在上軸瓦開槽，連桿軸承應(yīng)在下軸瓦開槽，以避免軸承的承載能力下降。5．主軸承間隙和連桿軸承間隙取值范圍是多少？過大或過小會有什么后果？主軸承間隙和連桿軸承間隙應(yīng)分別在（9~12）和（7~10）。間隙過大，軸承承壓能力下降；間隙過小，潤滑油量減少，油膜局部溫度提高，最小油膜厚度減小，可能導(dǎo)致軸頸與軸承的直接接觸，破壞流體潤滑。第十章機(jī)體的設(shè)計原則是什么？具體有哪些？機(jī)體的總設(shè)計原則是：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幾個方面；將氣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(jī)才采用汽缸體與曲軸箱分開的結(jié)構(gòu)。氣缸之間加隔板，以提高機(jī)體橫向剛度。降低上下曲軸箱的剖分面。采用全支撐曲軸。剖分面處采用梯形框架。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)。機(jī)體表面布置加強(qiáng)筋。缸蓋設(shè)計主要考慮的是；有足夠的剛度和強(qiáng)度，工作變形小，保證密封。合理布置燃燒室、氣門、氣道，保證發(fā)動機(jī)的工作性能。工藝性良好，金屬分布盡量均勻，溫度分布盡量均勻，減少熱應(yīng)力，避免熱裂現(xiàn)象。設(shè)計缸蓋時，應(yīng)該先考慮哪些部件的布置？水套的設(shè)計原則是什么？氣缸蓋的內(nèi)部形狀和結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，設(shè)計時主要優(yōu)先考慮內(nèi)部氣道、燃燒室（另有預(yù)燃室、渦流室）、噴油器或火花塞、氣門等功能部件的布置，然后在保證壁厚均勻、受力均勻、剛度足夠的條件下考慮內(nèi)部冷卻水套的布置。水套的厚度應(yīng)盡量各處均勻，不宜太厚，否則流速過低，造成與氣缸的熱交換能力下降，一般情況下，水套各截面的水流速盡量不要低于0.5m/s。一般車用發(fā)動機(jī)的水套厚度應(yīng)在4~10mm之間。具體厚度要根據(jù)水套流場的仿真分析結(jié)果確定。機(jī)體水套的長度，應(yīng)能夠保證當(dāng)活塞在下止點時活塞環(huán)能得到很好的冷卻。氣缸套產(chǎn)生穴蝕的原因是什么？如何避免？穴蝕形成的原因；內(nèi)因缸套本身存在微觀小孔、裂紋和溝槽等局部缺陷，容易形成氣泡。外因缸套振動，引起局部缺陷內(nèi)氣泡爆炸，產(chǎn)生瞬時高溫高壓，使水腔壁承受很高的沖擊和擠壓應(yīng)力，逐步剝離金屬層，形成針孔和裂紋。減輕穴蝕的措施；減小缸套的振動減小活塞配合間隙減小活塞換向敲擊力提高缸套剛度（含支撐）。抑制氣泡的形成提高缸套本身的抗穴蝕能力合理的選擇材料：機(jī)械強(qiáng)度、表面硬度要好。金相組織要合理。合理選擇熱處理工藝，不改變金相組織。適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚罕砻驽冦t、鎘；表面涂層（環(huán)氧樹脂）。冷卻水中加添加劑，提高耐穴蝕能力。增加氣缸套耐磨性的措施有哪些？提高氣缸套耐磨的措施：提高缸套表明加工精度，降低表面粗糙度值。合理選用材料。經(jīng)常低溫啟動，并經(jīng)常低負(fù)荷、中低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的車用內(nèi)燃機(jī)，其缸套以腐蝕性磨損為主，采用奧氏體鑄鐵較好。如果考慮成本，節(jié)省貴重材料，可以缸套上部采用奧氏體材料。對于經(jīng)常高負(fù)荷工作及經(jīng)常在灰塵較多地區(qū)工作的內(nèi)燃機(jī)，汽缸套以磨料磨損為主，宜采用高磷鑄鐵、加硼鑄鐵