《汽車發(fā)動機原理（第5版）》 教案 第十章 發(fā)動機動力學

《發(fā)動機動力學》教案《汽車發(fā)動機原理》教案章節(jié)第十章發(fā)動機動力學理論授課時間6學時教學目的和要求了解曲柄連桿機構的組成學習曲柄連桿機構的運動規(guī)律及質(zhì)量換算掌握曲柄連桿機構的受力分析掌握平衡發(fā)動機平衡的概念和完全平衡的條件學習單缸機的雙軸平衡和過量平衡學習多缸機的平衡，掌握多缸機雙軸平衡系統(tǒng)的設計方法了解扭轉(zhuǎn)振動的現(xiàn)象與發(fā)生的原因?qū)W習二質(zhì)量扭振系統(tǒng)自由振動的計算掌握曲軸扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的干擾力矩及其簡諧分析了解六缸四行程扭轉(zhuǎn)情況的綜合分析掌握扭轉(zhuǎn)振動的消減措施教學重點曲柄連桿機構的運動規(guī)律曲柄連桿機構的質(zhì)量換算曲柄連桿機構的受力分析雙軸平衡系統(tǒng)的設計二質(zhì)量扭振系統(tǒng)自由振動的計算曲軸扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的干擾力矩及其簡諧分析扭轉(zhuǎn)振動的消減措施教學難點1.曲柄連桿機構的受力分析2.往復慣性力的平衡3.二質(zhì)量扭振系統(tǒng)自由振動的計算4.曲軸扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的干擾力矩及其簡諧分析教學進程（含教學內(nèi)容、時間分配、教學方法、輔助手段）曲柄連桿機構的運動與受力分析（95’）曲柄連桿機構的運動規(guī)律（20’）1.曲柄連桿機構的組成（5’）2.曲柄連桿機構的運動規(guī)律（15’）1）活塞位移（5’）2）活塞速度（5’）3）活塞加速度（5’）4）連桿的角位移、角速度與角加速度二、曲柄連桿機構的質(zhì)量換算（20’）1.曲柄連桿機構的質(zhì)量系統(tǒng)的簡化（5’）1）活塞組2）曲柄組3）連桿組4）曲柄連桿機構的質(zhì)量換算2.曲柄連桿機構的質(zhì)量換算（15’）1）活塞組（4’）包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷以及裝在其上附件的質(zhì)量。2）曲柄組（4’）3）連桿組（4’）4）曲柄連桿機構（3’）三、曲柄連桿機構的受力分析及力、力矩計算（55’）1.慣性力（15’）1）往復慣性力（5’）2）旋轉(zhuǎn)慣性力（10’）2.沿氣缸中心線的力（5’）1）總作用力F2）氣體作用力3.總作用力F的分解與傳遞（25’）1）連桿力（5’）2）側(cè)向力（5’）3）單缸機扭矩（10’）4）翻倒力偶矩（5’）4.多缸發(fā)動機的總扭矩（10’）將各缸扭矩從自由端向飛輪端依次疊加起來，積累到最后一個主軸頸的扭矩。第二節(jié)發(fā)動機的平衡（80’）一、概述（10’）1．平衡的概念（4’）2．完全平衡的條件（6’）二、單缸機的平衡（25’）1．旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡（5’）1）旋轉(zhuǎn)慣性力（2’）2）旋轉(zhuǎn)慣性力平衡重質(zhì)徑積（3’）2．往復慣性力的平衡（20’）雙軸平衡（15’）一階往復慣性力（3’）二階往復慣性力（3’）3）一階往復慣性力平衡重質(zhì)徑積（3’）4）二階往復慣性力平衡重質(zhì)徑積（3’）5）單缸機雙軸平衡系統(tǒng)的設計（3’）過量平衡（5’）1）剩余離心力（2’）2）剩余離心力的作用（3’）三、多缸機的平衡（40’）1．車用發(fā)動機常用氣缸排列形式（2’）2．直列式兩缸機的平衡（25’）1）旋轉(zhuǎn)慣性力的合力（3’）2）一階往復慣性力（3’）3）二階往復慣性力（2’）4）旋轉(zhuǎn)慣性力矩（2’）5）一階往復慣性力矩（2’）6）二階往復慣性力矩（2’）7）直列兩缸機雙軸平衡系統(tǒng)的設計（10’）3．直列式四缸機的平衡（10’）4.直列式六缸機的平衡（2’）5.V形八缸機的平衡（2’）四、影響發(fā)動機實際平衡的因素（5’）第三節(jié)發(fā)動機的扭轉(zhuǎn)振動（95’）一、扭轉(zhuǎn)振動的基本概念（10’）1.扭轉(zhuǎn)振動定義（4’）2.扭轉(zhuǎn)振動現(xiàn)象與發(fā)生的原因（6’）1）固有頻率（2’）2）干擾力矩（2’）3）共振（2’）2.研究扭振的目的二、曲軸系統(tǒng)的固有頻率（50’）1.扭振當量系統(tǒng)的組成（5’）2.扭振系統(tǒng)自由振動的計算（20’）1）單質(zhì)量扭振系統(tǒng)（5’）2）二質(zhì)量扭振系統(tǒng)（5’）3）三質(zhì)量扭振系統(tǒng)（5’）4）多質(zhì)量扭振系統(tǒng)（5’）3.二質(zhì)量扭振系統(tǒng)自由振動的計算（15’）系統(tǒng)的固有振動頻率三、干擾力矩及其簡諧分析（10’）1.作用在發(fā)動機上的單缸扭矩（5’）M=M往復慣性力矩從可按下式分解為多階簡諧力矩2.多拐曲軸上第K階力矩諧量的相位關系（5’）氣缸壓力的力矩的簡諧分析式四、扭振的分析（10’）六缸四行程機扭振情況的綜合分析五、扭振的消減（15’）1.使曲軸轉(zhuǎn)速遠離臨界轉(zhuǎn)速（2’）2.改變曲軸的固有頻率（2’）3.提高軸系的阻尼（2’）4.改變激振的強度（2’）5.采用減震裝置（7’）1）阻尼式減震器（3’）2）動力減震器（2’）3）復合式減震器（2’）（1）6學時（270’）為理論授課。（2）各部分時間分配可根據(jù)實際授課情況調(diào)整，總計時間不超過6學時（270’）。（3）采用多媒體課件教學，在多媒體教室講授。（4）板書設計：左側(cè)一欄中陰影部分為板書基本內(nèi)容預習思考題本節(jié)共6學時，3次課，各次課的預習思考題：第1次課預習思考題1.曲柄連桿機構的構成及分類？2.什么是連桿比？3.曲柄連桿機構的質(zhì)量系統(tǒng)可簡化為什么？4.敘述曲柄連桿機構如何進行質(zhì)量換算？敘述曲柄連桿機構的力和力矩的計算方法？第2次課預習思考題1.為什么要進行發(fā)動機的平衡？需要平衡哪些量？2.能否設計多軸平衡系統(tǒng)，利用旋轉(zhuǎn)慣性力的疊加完全平衡往復慣性力?第3次課預習思考題1.發(fā)動機曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動是怎么一回事？當曲軸系統(tǒng)共振時候有什么危害？2.什么是軸系的自振頻率？它和哪些參數(shù)有關？單質(zhì)量系統(tǒng)、雙質(zhì)量系統(tǒng)的自振頻率計算公式怎樣？3.什么是共振？它的特點是什么？4.雙質(zhì)量系統(tǒng)做無阻尼自由振動時，每個質(zhì)量的振動規(guī)律是什么？整個系統(tǒng)的振動有何特點5.軸系在做無阻尼振動時，作用在每個質(zhì)量上的平衡力矩有哪些？他們之間的關系是什么？作業(yè)題見章節(jié)思考題主要參考資料1.汪長民主編．車輛發(fā)動機動力學．北京：國防工業(yè)出版社，19812.吳兆漢主編.車輛發(fā)動機動力學．北京：北京工業(yè)學院出版社，1963備注本課程采用多