《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)原理（第5版）》 練習(xí)題及其答案 第10章

第十章練習(xí)題1、什么是連桿比？2、活塞位移、速度、加速度隨曲軸轉(zhuǎn)角α和連桿比λ的變化關(guān)系是什么？3、比較活塞運(yùn)動(dòng)規(guī)律的精確值與近似值的差異。4、曲柄連桿機(jī)構(gòu)按活塞銷的運(yùn)動(dòng)軌跡平面是否與曲軸軸線重合，可分為________曲柄連桿機(jī)構(gòu)和________曲柄連桿機(jī)構(gòu)。5、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的質(zhì)量系統(tǒng)簡(jiǎn)化為集中質(zhì)量系統(tǒng)，可分解為活塞組、________和________。6、連桿組的簡(jiǎn)化質(zhì)量系統(tǒng)需與原質(zhì)量系統(tǒng)在力學(xué)上是等效，須滿足哪些條件？7、已知曲柄連桿機(jī)構(gòu)個(gè)部分零件的稱重與測(cè)量結(jié)果如下表。試計(jì)算動(dòng)力學(xué)上等效的集中質(zhì)量系統(tǒng)（旋轉(zhuǎn)部分mr、往復(fù)部分mj）？各部件名稱活塞活塞銷曲柄銷mk1曲柄臂（單）mk2連桿ml質(zhì)量（kg）0.480.1310.3570.8030.685各測(cè)量名稱曲柄半徑R連桿長(zhǎng)L連桿質(zhì)心至小頭中心的距離L1曲柄臂質(zhì)心與曲鈾旋轉(zhuǎn)中心的距離缸心距a長(zhǎng)度（mm）5015292.621.11028、利用第7題數(shù)據(jù)，試計(jì)算一個(gè)直列式三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的慣性合力。9、一個(gè)氣缸發(fā)出的扭矩T與翻倒力偶矩Tn的關(guān)系是______________。10、發(fā)動(dòng)機(jī)工況穩(wěn)定時(shí)的瞬時(shí)角速度波動(dòng)現(xiàn)象就稱為______________，一般用指標(biāo)____________表示。11、已知曲柄半徑R=50mm，缸心距a=102mm，平衡軸長(zhǎng)度b=306mm，作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的不平衡質(zhì)量mr=1.5kg，作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量mj=0.88kg，試設(shè)計(jì)均勻發(fā)火和不均勻發(fā)火兩缸機(jī)的平衡方案，計(jì)算平衡重的質(zhì)徑積并畫出設(shè)計(jì)示意圖。12、多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的平衡情況取決于________、________和________。13、四缸機(jī)曲柄夾角________，曲軸呈鏡面對(duì)稱。從外部平衡來看僅殘余________。14、為了使發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際平衡接近設(shè)計(jì)計(jì)算值，在發(fā)動(dòng)機(jī)制造和裝配工藝上可采取哪些措施？15、試述發(fā)動(dòng)機(jī)完全平衡必須滿足的條件。16、若要完全平衡單缸機(jī)的往復(fù)慣性力，則須配備________，而對(duì)于普通發(fā)動(dòng)機(jī)，常采用________。17、已知四缸機(jī)的平衡機(jī)構(gòu)如圖所示，則下列說法錯(cuò)誤的是（）A、該四缸機(jī)的發(fā)火次序可能為1-3-4-2；B、該四缸機(jī)的總旋轉(zhuǎn)慣性力矩為0；C、該四缸機(jī)的一階往復(fù)慣性力合力為0；D、該四缸機(jī)的二階往復(fù)慣性力合力為0。18、如圖所示，一相向轉(zhuǎn)動(dòng)的雙軸偏心激振器測(cè)定結(jié)構(gòu)M/C/k的振動(dòng)特性。設(shè)結(jié)構(gòu)M質(zhì)量為180kg。在激振器轉(zhuǎn)速900rpm時(shí)，閃光儀測(cè)出激振器的偏心質(zhì)量在正上方而結(jié)構(gòu)正好通過靜平衡位置，測(cè)得此時(shí)的振幅為21.6mm。若激振器的每個(gè)輪子失衡為0.05kg.m求：1）結(jié)構(gòu)的固有頻率；2）結(jié)構(gòu)的阻尼比；3）激振器在1200rpm時(shí)的振幅。19、有一個(gè)雙質(zhì)量扭振系統(tǒng)，如題圖，已知：I1=5kgcms2，I2=5kgcms20、什么是發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)？有什么危害？21、曲軸扭轉(zhuǎn)等效雙質(zhì)量系統(tǒng)做無阻尼自由振動(dòng)時(shí)，每個(gè)質(zhì)量的振動(dòng)規(guī)律是什么？整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)有何特點(diǎn)?22、改變曲軸的固有頻率可以消除或者減輕扭振帶來的危害，具體的措施有哪些？23、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的消減措施有（）=1\*GB3①曲軸轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)離臨界轉(zhuǎn)速=2\*GB3②降低曲軸剛度=3\*GB3③降低軸系的阻尼=4\*GB3④采用復(fù)合式減震器=5\*GB3⑤改變激振強(qiáng)度A、=1\*GB3①=4\*GB3④=5\*GB3⑤B、=1\*GB3①=3\*GB3③=5\*GB3⑤C、=1\*GB3①=2\*GB3②=4\*GB3④D、=3\*GB3③=4\*GB3④=5\*GB3⑤24、過量平衡系統(tǒng)中，采用較大的旋轉(zhuǎn)平衡重，是為了將___________從氣缸軸線方向轉(zhuǎn)移。直列四缸機(jī)從外部平衡來看，僅殘余_________。通常依然曲柄上附加四塊平衡重，是為了減少整個(gè)曲軸的_________。第十章練習(xí)題答案1、λ＝R/L為連桿比，其中R為曲柄半徑，L為連桿長(zhǎng)度。是一個(gè)重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)，一般在1/3～1/5范圍，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多在1/3.2～1/3.8之間。2、在連桿比λ在0.2～0.3范圍內(nèi)，活塞的位移曲線、速度曲線的變化較??；活塞的加速度曲線在上、下止點(diǎn)附近有明顯不同；隨連桿比的增大，上止點(diǎn)處（α=0）的加速度絕對(duì)值增大，下止點(diǎn)處（α=180）的加速度絕對(duì)值減小。3、精確值中sincos將上式按牛頓二項(xiàng)式展開，并忽略展開式高階項(xiàng)，取前二項(xiàng)，得cosβ≈4、中心偏心5、曲柄組連桿組6、1）連桿質(zhì)量不變，即。2）連桿質(zhì)心位置G不變，即。3）連桿相對(duì)于質(zhì)心G的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量IG不變，即。7、活塞組：m曲柄組：m旋轉(zhuǎn)部分：m往復(fù)部分：m8、由于直列式三缸內(nèi)燃機(jī)曲柄互成120°，選用發(fā)火順序?yàn)?-3-2。旋轉(zhuǎn)慣性合力：Frx一階往復(fù)慣性力合力：Fj1二階往復(fù)慣性力合力：Fj29、大小相等而方向相反10、回轉(zhuǎn)不均勻性回轉(zhuǎn)不均勻度11、1）對(duì)于不均勻發(fā)火的兩缸機(jī)，其發(fā)火間隔曲軸轉(zhuǎn)角為0°～180°：根據(jù)慣性力重要參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，算得系統(tǒng)所受的力與力矩如下：旋轉(zhuǎn)慣性力合力：一階往復(fù)慣性力：二階往復(fù)慣性力：旋轉(zhuǎn)慣性力矩：—階往復(fù)慣性力矩：二階往復(fù)慣性力矩：由公式可知，不均勻發(fā)火的兩缸機(jī)的二階往復(fù)慣性力、旋轉(zhuǎn)慣性力矩和一階往復(fù)慣性力矩未平衡，需要設(shè)計(jì)雙軸平衡系統(tǒng)才能完全平衡。系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如下：由圖可知，mprp用于平衡旋轉(zhuǎn)慣性力矩，mr1用于平衡一階往復(fù)慣性力矩，m2r2用于平衡二階往復(fù)慣性力。對(duì)平衡重的質(zhì)徑積進(jìn)行計(jì)算：2）對(duì)于均勻發(fā)火的兩缸機(jī)，其發(fā)火間隔曲軸轉(zhuǎn)角為0°～360°：旋轉(zhuǎn)慣性力合力：一階往復(fù)慣性力：二階往復(fù)慣性力：旋轉(zhuǎn)慣性力矩：—階往復(fù)慣性力矩：二階往復(fù)慣性力矩：由圖可知，均勻發(fā)火的兩缸機(jī)的旋轉(zhuǎn)慣性力、一階往復(fù)慣性力和二階往復(fù)慣性力未平衡，需要設(shè)計(jì)雙軸平衡系統(tǒng)才能完全平衡。系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖如下：對(duì)平衡重的質(zhì)徑積進(jìn)行計(jì)算：12、氣缸排列形式氣缸數(shù)氣缸發(fā)火次序13、180°二階往復(fù)慣性力14、1）對(duì)曲柄半徑、連桿長(zhǎng)度、各曲柄位置角度、缸心距等尺寸規(guī)定嚴(yán)格的公差。2）對(duì)活塞質(zhì)量、連桿質(zhì)量及連桿質(zhì)量分配等規(guī)定公差。例如，對(duì)于同一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)—般活塞（D＝100mm左右），質(zhì)量差不得超過10g，連桿大、小頭質(zhì)量差不得超過8g等。因此，零件要按質(zhì)量分組，必要時(shí)可以在指定位置加以調(diào)整。3）對(duì)曲軸飛輪組件(包括曲軸、飛輪、固定于飛輪的離合器、風(fēng)扇帶輪等)進(jìn)行動(dòng)平衡調(diào)整。即在動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)上測(cè)出折合到它兩端校正平面上的“不平衡質(zhì)徑積”的大小和方位，然后車削鉆孔，將不平衡質(zhì)徑積降到允許值以下。如一般高速機(jī)要求不超過30g·cm，高速汽油機(jī)不超過15g·cm甚至更小。15、旋轉(zhuǎn)慣性力；旋轉(zhuǎn)慣性力矩；一階往復(fù)慣性力；一階往復(fù)慣性力矩；二階往復(fù)慣性力；二階往復(fù)慣性力矩。16、雙軸平衡機(jī)構(gòu)過量平衡17、D18、1）系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為：M由題意可知激振動(dòng)力的相位正好超前于位移π2ωf2）系統(tǒng)振幅X=meM?ω2ω故δ3）當(dāng)ω=2π×X=19、ωf=ωe20、發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸系統(tǒng)具有一定質(zhì)量和扭轉(zhuǎn)剛度，在氣體壓力和慣性力形成的簡(jiǎn)諧干擾力矩作用下，將在垂直軸線的平面內(nèi)產(chǎn)生繞軸線的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。在多缸機(jī)上，缸數(shù)愈多，曲軸愈長(zhǎng)，扭轉(zhuǎn)剛度愈小，軸系扭振的固有振動(dòng)頻率就愈低，這樣在工作轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生共振。共振時(shí)，曲軸產(chǎn)生大振幅的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)，使配氣定時(shí)、供油定時(shí)偏離正常相位，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程惡化，油耗上升，排煙，噪聲增大，磨損加劇，劇烈的振動(dòng)可能使曲軸斷裂。21、??ω