内燃机设计答案
内燃机答案
一、填充题1、内燃机产品开发的最初构想应来自调查研究生产实践科学的分析。
2、内燃机设计任务书通过一系列技术指标的确定，以预示内燃机的性能、设计目标和设计要求；这些技术指标是指动力性指标、经济性指标、可靠性与耐久性指标、低公害指标，重量与外形尺寸指标，使用方便好修好造。
（至少应写出3个。
）3、直列式内燃机的曲柄连杆机构中心曲柄连杆机构和偏心曲柄连杆机构二类。
4、曲轴设计中，最应关注的是过渡圆角和油孔处的应力集中问题。
5、内燃机曲柄连杆机构的平衡本质上是使惯性力系成为平衡力系。
6、连杆大头孔必须进行珩磨的目的是为了改善性能。
7、活塞销孔中心位置向主推力面偏离，是为了减小活塞对汽缸壁的冲击、噪声。
8、主轴瓦上一般开设油槽而连杆轴瓦上一般不开设。
9、内燃机机体设计的主要着眼点是机体的尺寸和相对位置精度。
10、配气凸轮的型线的缓冲段的作用是控制气门开始升启速度和落座速度以减轻对机构的冲击减低噪声并保证气门和气门座工作的可靠性；工作段的作用是保证气门开启的时间断面足够大，加速度大小及其变化规律符合配气机构平稳运转的要求。
11、活塞环根据压力分布分类有均压环和不均压环二类。
12、轻金属制造的气缸体中，应采用湿缸套。
它的上端应有凸肩，它的作用是起轴向定位作用。
13、气门开始关闭时，对应的配气凸轮上应设置缓冲段，是为了减小气门在落座时的速度、冲击、噪声。
14、轴瓦端面高出承孔剖分面的尺寸，称为余面高度。
15、为使内燃机运转平稳，有时设置平衡轴，平衡轴的旋转方向应与曲轴的转向相反。
16、气门喉部的通过性能用时间断面或时间断面丰满系数二个技术指标衡量。
17、衡量内燃机悬置系统性能的技术指标是隔振系数，隔振效率。
18、为防止因机油滤清器阻塞导致润滑失效，在线路中必须设置一个在机油滤清器阻塞时能使润滑油流动畅通的旁通阀。
19、顶置凸轮轴与曲轴之间的传动常用同步带和链条实施。
20、水冷系设计应防止在流场内产生水流死区和漩涡区。
内燃机设计 袁兆成 课后习题答案 第6章
内燃机设计袁兆成课后习题答案第6章内燃机设计西南交通大学6-1答：结构措施：1）加大曲轴轴颈的重叠度A(A增大，曲轴抗弯和抗扭刚度增加)2）加大轴颈附近的过渡圆角（可减小应力集中效应，提高抗弯疲劳强度）3）采用空心曲轴（可提高曲轴抗弯强度，同时课减轻曲轴重量和曲轴离心力）4）沉割圆角（可在增加圆角半径的同时保证轴颈的有效承载长度）5）开卸载槽（在相同载荷条件下，可使曲柄销圆角的最大压力值有所降低）工艺措施：1）圆角滚压强化（表面产生剩余压应力，抵消部分工作拉伸应力，提高曲轴的疲劳强度，还可降低圆角的表面粗糙度值，消除表面缺陷）2）圆角淬火强化（用热处理的方法是金属发生组织相变，发生体积膨胀而产生残余压应力，提高疲劳强度，还能提高硬度和表面的耐磨性）3）喷丸强化处理（属于冷作硬化变形，在金属表面留下压应力，是表面硬度提高，从而提高疲劳强度）4）氮化处理（利用辉光离子氮化或气体软氮化方法，使氮气渗入曲轴表面，由于氮的扩散作用，使金属体积增大，产生挤压应力，提高疲劳强度）6-2答：1）中碳钢：绝大多数采用模锻制造2）合金钢：在强化程度较高的发动机中采用，通常加入Cr、Ni、Mo、V、W等合金元素以提高曲轴的综合力学性能；3）球墨铸铁：球墨铸铁的力学性能和使用性能优于一般铸铁，在强度和刚度能够满足的条件下，使用球墨铸铁材料能够减少制造成本。
6-3答：优点：（1）错误！未找到引用源。
增加，可以提高曲轴刚度，增加了曲柄刚度，不增加离心力。
（2）错误！未找到引用源。
增加，可增加扭转刚度，固有频率错误！未找到引用源。
增加，转动惯量Ｉ增加不多。
缺点：错误！未找到引用源。
增加，主轴承圆周速度增加，摩擦损失增加，油温提高。
６-4答：对于每个曲拐而言，连杆轴颈是一个，主轴颈有两个。
连杆轴颈承受着由连杆传来全部载荷，而每个主轴颈则只承担一半载荷，所以主轴颈载荷小于连杆轴颈载荷。
实际设计中主轴颈D1大于连杆轴颈D2，D1/D2≈1.05～1.25，因为增加主轴颈可以增加曲轴的重叠度，提高曲轴的抗弯刚度和抗疲劳强度，同时不增加曲轴的离心载荷。
《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)课件
第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 τ2785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽油机优点：1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。
因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。
内燃机设计课后答案
内燃机设计课后答案1-5活塞平均速度提高，可以强化机动性，分析副作用答：1）惯性力增加，导致机械负荷增加，平衡、振动问题突出，噪声增加。
2）工作频率增加，导致活塞、汽缸盖、汽缸套、排气门等零件的热负荷增加。
3）摩擦损失增加、机械效率下降，燃油消耗率增加，磨损寿命变短。
4）进排气系统阻力增加，充气效率下降1.8某发动机提功率，扩大气缸直径，直径扩大的多，还要改变那些结构设计和必要的计算气缸直径改变之后，除估算功率、转矩外，活塞直径、气门直径、气门最大升程要重新确定，活塞环要重新选配，曲轴平衡要重新计算，要进行曲柄连杆机构动力计算和扭振计算，要进行压缩比验算、燃烧室设计、工作过程计算甚至重新设计凸轮型线等1.9某发动机改变行程，与之配合的还要进行那些结构设计和计算行程S改变后，在结构上要重新设计曲轴，要重新进行曲柄连杆机构动力计算、平衡计算、机体高度改变或者曲轴中心移动、压缩比验算与修正、工作过程计算等2.3气压力和往复惯性力的对外表现是什么，有什么不同1，气压力是内燃机对外做功的主动力，只有转矩输出，同时也有由其产生的翻倒力矩作用在机体上，并传至机体支承上；往复惯性力总是存在，与加速度的变化规律相同，两者相差一个常数，方向相反。
2，不同点：a,气体作用力是做功的动力，产生输出转矩；b,气体作用力在机体内部平衡，没有自由力。
往复惯性力没有平衡，有自由力产生，是发动机纵向振动的根源；，从两者的最大值比较和作用时间比较，可以得出：；总是存在，在一个周期内其正负值相互抵消，做功为零，呈脉冲性，一个周期内只有一个峰值。
6.1提高曲周疲劳强度的结构措施和工艺措施有哪些结构措施：1）加大曲轴轴颈的重叠度A 2）加大轴颈附近的过渡圆角3）采用空心曲轴4）沉割圆角5）开卸载槽工艺措施：1）圆角滚压强化2）圆角淬火强化3）喷丸强化处理4）氮化处理6.2曲轴连杆轴颈不变，增大主轴颈直径D1，有何优点，缺点优点：（1）增加，可以提高曲轴刚度，增加了曲柄刚度，不增加离心力。
内燃机设计袁兆成答案
内燃机设计袁兆成答案【篇一：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。
5．拟订设计任务书。
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pme?vh?z?npme?vm?z?d2pe??0.785(千瓦)30??验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验）四、改进与处理阶段a. 样机鉴定. b. 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。
2、动力性指标：功率式中 pme—平均有效压力（mpa），3、转速 n：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，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hc的排放比汽油机少。
9、活塞平均速度vm↑的副作用是：又? (1??sin?)111?1??2sin2???4sin4???6sin6??281611．摩擦损失增加，导致热负荷增加、机油承载能力下降、发动机寿命降低。
2．惯? 1??2sin2?2性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低。
3．进排气1? x?r[(1?cos?)??sin2?2? r[(1?cos?)??(?cos2?)]2221??r[(1?cos?)??(1?cos2?)]＝x??x4对x求两次导数得到活塞速度和加速度22v?r?(sin???2sin2?) ＝v??v?a?r?2(cos???cos2?) ＝ a??a?x?a?a?a?o?ao10、中心曲柄连杆机构的运动规律?(r?l)?(lcos??rcos?)在?aob中，利用正弦定理，有 lr＝ sin?sin?rsin??sin???sin? ?－连杆比l?cos?? (1?sin?)222?(1??sin?)? x?(r?l)?[l(1??2sin2?)]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。
内燃机设计 试题及答案 卷2
本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：内燃机设计B 姓名:班级：一、简答题（32分）1.气压力Pg和往复惯性力Pj的对外表现是什么？有什么不同？2.分析活塞裙部在工作时销轴方向的变形大的原因。
3.设计轴瓦时为什么要有过盈量？轴瓦有几种过盈量？检测轴瓦圆周过盈量的方法是什么？4.某发动机改变了活塞行程，请举出4种与之相配合的结构更改设计和4个必要计算。
二、填空（24分）1.机体的设计原则为：在尽可能的条件下，尽量提高机体的和。
2,往复惯性力4=Ccosa沿作用。
3.发动机的主临界转速与发火次序的变化o4.如果需要在轴瓦上开油槽，因该开在主轴瓦的，连杆轴瓦的o5.从等刚度出发，主轴颈DI连杆轴颈D2；从等强度出发，DlD2；实际设计时DID2o6.润滑系机油循环量根据来确定。
三、分析（20分）已知一单列三缸四行程发动机，发火次序1-3-2,请分析往复惯性力的平衡性，如必要，请采取平衡措施，写出质径积表达式，在轴侧图上标出平衡重布置。
四、计算（12分）已知一台单列四行程三缸发动机（1-3-2）,进排气门在一条直线上，凸轮轴顶置，图中虚线L与气门轴线平行，摆杆以及配气相位如附图求：1.各缸排气凸轮相对于第一缸排气凸轮的夹角；2.排气凸轮工作半包角；3.一缸活塞位于压缩上止点时，其排气凸轮桃尖相对于图中虚线L的夹角。
五、叙述（12分）1.请叙述气缸套产生穴蚀的原因，并说出减轻穴蚀的设计和结构措施。
2.①用公式表示活塞环的工作应力与套装应力的关系？说明设计时如何分配？②对于高转速发动机和低转速发动机,活塞环初弹力PO的确定有什么不同，请叙述理由。
【第1页共1页】六、简答题（32分）1.答：气压力是发动机做功的力，对外只有扭矩输出和翻到力矩作用在支承上，没有自由力。
往复惯性力是不平衡的自由力，对外作用在支承上，在发动机一个循环内的对外做功等于零。
（8分）2.答：结合图说明侧压力、气压力和热膨胀是活塞工作时裙部变形大的原因。
内燃机设计答案
1-7.内燃机仿真设计手段主要有那些？三维实体造型设计，气体、液体流动分析，冷却水温度场分析，配气相位性能优化，喷雾模拟，燃油喷射模拟，燃烧模拟，振动模拟分析，噪声仿真，整机性能一维仿真等。
1-10. 发动机工程数据库在内燃机开发设计中有何重要作用？答：由于目前的内燃机设计方法一半要用经验设计结合理论计算的模式，因此工程数据库可以使设计者更快更好的设计出符合要求的内燃机。
1-11.已知某轿车4缸汽油机采用自然吸气方式，每缸4气门，设计转速是6000r/min，气缸直径D=86mm，活塞行程S=90mm，试确定该发动机的标定功率，最大扭矩和最大扭矩对应的转速。
答：首先计算活塞平均速度，再根据发动机的类型和用途，利用表1-6选定平均有效压力，然后利用公式1-1计算标定功率和标定转速扭矩。
根据表1-2确定发动机的扭矩适应系数和转速适应系数，进而初步确定最大扭矩和最大扭矩转速。
2-3.推导单缸发动机连杆力、侧向力、曲柄切向力和径向力的表达式，并证明翻倒力矩与输出力矩大小相等方向相反。
答：侧向力FN，连杆力FL，曲柄切向力Ft，径向力FkFN = FL tanβ, FL = p/cosβ ，Ft = FL sin(α+β) = sin(α+β)，Fk = FL cos(α+β) = cos(α+β)规定Ft 与ω同向为正，Fk指向圆心为正，转矩顺时针为正。
单缸转矩为M = FL * r = F r翻倒力矩M′= - FN* h = -Ftanβr= - F r= - F r2-4.曲轴主轴颈的积累转矩如何计算，连杆轴颈转矩如何计算？如果已知一个四冲程四缸机，发火顺序1－3－4－2，试求第四主轴颈转矩和第四拐连杆轴颈转矩。
答：求某一主轴颈的转矩，只要把从第一拐起到该主轴颈前一拐的各单缸转矩叠加起来即可。
叠加时第一要注意各缸的工作相位，第二要遵循各缸转矩向后传递的原则。
求连杆轴颈转矩，根据转矩向后传递的原则，Mqi应该是前一个主轴颈上的积累转矩Mzi 与作用在本曲柄销上的切向力所引起单缸转矩的一半。
《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)
（1）一阶往复惯性力的平衡分析： 如上图所示，以气缸夹角平分线为始点，左右两列气缸的一阶往复惯性 力分别为 =Ccos( + ) = Ccos( ) 向x轴和y轴投影，再求和，得 = + =Ccos
?(1+cos ) = + =Csin ?(1-cos ) 合力 = =C
合力方向 =arctan
而
, Ф1 = ,则由 ，可以求出所有集中质量的绝对振幅
第五章：配气机构设计
5-1配气机构中平底挺柱的几何运动速度与凸轮接触点偏心距的关系如 何？设计平底挺柱时，挺柱底面半径要满足什么要求？ 答：数值相等。平底挺柱的底面半径要大于最大偏心距，也就是在数值 上要大于挺柱的最大几何速度。 5-2气门通过时间断面是如何求出的？ 答： ，其中 5-3配气凸轮除工作段外，都要有缓冲段，为什么？ 答：1）由于气门间隙的存在，使得气门实际开启时刻迟于挺柱动作时 刻 2）由于弹簧预紧力的存在，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 3）由于缸内气压力的存在，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，使气门迟开。 上述原因的综合作用使得气门的实际开启时刻迟于理论开启时刻，若没 有缓冲段，气门的初速度短时间内由零变得很大，有很强的冲击作用。 同样，当气门落座时末速度很大，会对气门座产生强烈冲击，气门机构 的磨损和噪声加剧。为了补偿气门间隙以及预紧力和气缸压力造成的弹 性变形，要在实际工作段前后增设缓冲段，保证气门开启和落座时处于 很小的速度。 5-4凸轮缓冲段由等加速—等速两段组成，已知缓冲段高度H0、速度 v0、缓冲段包角 ，等加速度包角 ，请写出缓冲段各段的方程式。 答：等加速段： ，
内燃机设计袁兆成答案
内燃机设计袁兆成答案【篇一：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。
5．拟订设计任务书。
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pme?vh?z?npme?vm?z?d2pe??0.785(千瓦)30??验、可靠性试验、配套试验和扩大用户试验）四、改进与处理阶段a. 样机鉴定. b. 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。
2、动力性指标：功率式中 pme—平均有效压力（mpa），3、转速 n：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，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hc的排放比汽油机少。
9、活塞平均速度vm↑的副作用是：又? (1??sin?)111?1??2sin2???4sin4???6sin6??281611．摩擦损失增加，导致热负荷增加、机油承载能力下降、发动机寿命降低。
2．惯? 1??2sin2?2性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低。
3．进排气1? x?r[(1?cos?)??sin2?2? r[(1?cos?)??(?cos2?)]2221??r[(1?cos?)??(1?cos2?)]＝x??x4对x求两次导数得到活塞速度和加速度22v?r?(sin???2sin2?) ＝v??v?a?r?2(cos???cos2?) ＝ a??a?x?a?a?a?o?ao10、中心曲柄连杆机构的运动规律?(r?l)?(lcos??rcos?)在?aob中，利用正弦定理，有 lr＝ sin?sin?rsin??sin???sin? ?－连杆比l?cos?? (1?sin?)222?(1??sin?)? x?(r?l)?[l(1??2sin2?)]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。
内燃机设计答案
第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 ，可以知道，当设计的活塞平均速度Vm 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？答：①摩损增，机效ηm 下，活塞组的热负荷增，机油温度升，承载力下，发寿命降。
②惯增，导致机负和机振加剧、ηm 降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？答：柴优：1）燃经好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可通过增压、扩缸来增加功率 4）防火安全性好，因为柴油挥发性差 5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽优：1）空利率搞，n 高，因而PL 高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽升功率高，在相同进气方式的条件下，①由PL=Pme*n/30τ可知，平均有效压力相差不多。
但由于柴后燃较多，在缸径相同时，转速明显低于汽，因此柴油机的升功率小。
②柴的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同时，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽升功率低。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？ 答：.汽能，柴不能。
因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。
缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。
1-6目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些？为什么？答：新型燃烧室，多气门（提高ηv ），可变配气相位VVT （提高ηv ），可变进气管长度（提高ηv ）,可变压缩比，可变增压器VGT 、VNT （可根据需要控制进气量），机械-涡轮复合增压，顶置凸轮机构DOHC 、SOHC （结构紧凑，往复惯性力小）。
《内燃机设计》课后习题标准答案(袁兆成主编)
《内燃机设计》课后习题答案(袁兆成主编)————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第一章：内燃机设计总论1-1根据公式 τ2785.0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：①摩擦损失增加，机械效率ηm 下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承 载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。
2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3）可以通过增压、扩缸来增加功率。
4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。
5）CO 和HC 的排放比汽油机少。
汽油机优点：1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。
3）低温启动性好、加速性好，噪声低。
4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5）不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。
内燃机设计 试卷及答案 试题二
本科课程考试试卷一、判断对错，并解释为什么？（25分）1 .气压力Pg 和往复惯性力Pj 都是作功的力，其中Pj 有很大的利用空间。
（5分）2 .高速内燃机要求活塞材料热强度、刚度要好，膨胀系数要小，比重要小，铸铁满足大部分要求，应该选用铸铁材料。
（8分）3 .配气机构采用液压挺柱后，凸轮有无缓冲段都可以。
（7分）4..曲轴主要是起到输出扭矩的作用，所以扭转载荷也是曲轴的主要破坏原因（5分）二、分析计算（20分）已知一单列三缸四行程内燃机，发火顺序1—3—2,试分析其往复惯性力和力矩，若不平衡请采用半平衡法平衡，并指出MjlmaX 及出现时刻。
三、填空（20分，每空2分）1.汽油机与柴油机相比，的燃气温度高，的活塞热负荷大。
2 .六缸机第一主轴径的积累扭矩为一,第七主轴径的积累扭矩为J3 .往复惯性力PjI=CCoSa 沿作用。
4 .配气机构采用平底挺柱时，其底面半径应挺柱最大几何速度。
5 .连杆螺栓的刚度应该连接件的刚度。
6 .发动机的主临界转速与发火顺序的关系为o7 .曲轴的破坏形式主要是o四、计算（20分，每间5分）已知一台直列四行程发动机，其平底挺柱轴线平行于各自的气缸轴线，如图所示%二40。
化2=15。
%=10°e2=45。
试求：1.同名异缸凸轮夹角。
2.同缸异名凸轮夹角。
3.某一缸位于压缩上死点时，其排气凸轮相对挺柱轴线的位置（凸轮轴顺时针旋转）。
五、叙述（15分）请各举两种提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施，并简要说明原理。
一、简答题（25）考试课程与试卷类型：内燃机设计B班级:姓名:1答：不对。
只有气压力是发动机做功的力，而往复惯性力是不平衡的自由力，对外作用在支承上，在发动机一个循环内的对外做功等于零，不管惯性力多大，都没有利用价值（5分）2答：高速内燃机不能选用铸铁活塞。
速度提高后，活塞的往复惯性力将成为影响内燃机工作平稳性的主要矛盾。
高速内燃机要选用比重小的铝合金活塞。
内燃机设计第三章答案-PPT文档资料
tp tm tv
a Q 2m
Q 2v
Q2p
S
更高的等容度决定了等容加热循环具有更高的效率
Q1p
不同机型比较 最高爆发压力形同， 吸热量相同
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Evaluation only. cm bv Q Q Q eated with Aspose.Slides for c .NET 3.5 Client Profileb5.2.0 m 1 p 1 m 1 v v bp Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. Q Q Q 2 p 2 m 2 v
Evaluation only. eated with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 增大压缩比可以 t 提高ICE的循环
效率
1、压缩比的影响
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Q2
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Q 2 Q 2
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2、压力升高比和预膨胀比的影响 T 等容度：循环吸热过程中
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《内燃机设计》课后习题答案
第一章：内燃机设计总论1-1根据公式，可以知道，当设计的活塞平均速度V m增加时，可以增加有效功率，请表达活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？答：①摩擦损失增加，机械效率ηm下降，活塞组的热负荷增加，机油温度升高，机油承载能力下降，发动机寿命降低。
②惯性力增加，导致机械负荷和机械振动加剧、机械效率降低、寿命低。
③进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv下降。
1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？答：柴油机优点：1〕燃料经济性好。
2〕因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。
3〕可以通过增压、扩缸来增加功率。
4〕防火平安性好，因为柴油挥发性差。
5〕CO和HC的排放比汽油机少。
汽油机优点：1〕空气利用率高，转速高，因而升功率高。
2〕因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造本钱低。
3〕低温启动性好、加速性好，噪声低。
4〕由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。
5〕不冒黑烟，颗粒排放少。
1-3假设柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下，①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。
但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。
②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。
1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm、S=90mm，是否都可以到达相同的最大设计转速〔如n=6000r/min〕？为什么？答：.对于汽油机能到达，但是柴油机不能。
因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min的设计转速。
缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。
内燃机设计期末试卷及答案2套
1）在开发设计内燃机时，追求高转速以提高整机功率，同时导致活塞平均速度增大，简述活塞平均速度增大带来的副作用及原因。
（10 分）2）简述气压力和往复惯性力的对外表现及区别。
（10分）3）什么是临界转速？如何求对应第K阶谐量引起的临界转速？计算和分析扭转共振的条件是什么？（10分）4）简述配气凸轮除工作段外，都要有缓冲段的原因。
（10 分）5）简述对内燃机润滑轴承减摩层有哪些性能要求。
（10 分）三、综合题（30分）1．画一幅中心式曲柄连杆机构受力分析图，位置是膨胀行程曲轴转角Φ=（30度左右），按照力的矢量表达方式在图上画出（5分）：1、合成力；连杆力；侧压力；（5 分）2、曲轴切向力；法向力；（5分）2．为某车用汽油机设计曲轴：1）利用AVL EXCITE Designer 软件对轴系进行初步计算，说明要对曲轴进行哪些计算分析？（5分）2）如果选择曲轴材料为钢，要确定下图所示的材料性能，请写出①～⑩的中文名称。
（5分）3）提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施分别有那些？（5分）☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆考生班号 学号 姓名 （座位号 ）装订线内不得答题1）什么是扭振？扭振的现象是什么？（10分）2）简述计算主轴承和连杆轴承轴心轨迹的意义（10分）3）简述提高气缸套耐磨性的措施。
内燃机设计 试卷及答案 试卷2
本科课程考试试卷一、简答（20分）（每小题5分）1.气压力Pg 和往复惯性力Pj 的对外表现各是什么？2 .曲轴的工作条件和设计要求是什么？3 .确定润滑系循环供油量的依据是什么，如何计算？4 .柴油机与汽油机的缸径、行程都一样，假设D=90、S=90,是否都可以达到相同的最大设计转速（比如n=6000r∕min）?为什么？二、分析计算（20分）已知一单列四缸二行程内燃机，发火顺序1—3-4-2,试用图解法分析其往复惯性力和力矩，若不平衡请采用半平衡法平衡，并指出MjlmaX 及出现时刻。
三、填空（20分，每空2分）1 .汽油机与柴油机相比，的空气利用率高，的升功率大。
2 .六缸机第一主轴径的积累扭矩为,第七主轴径的积累扭矩为J3 .一阶往复惯性力的变化与曲轴角速度频率,二阶往复惯性力是曲轴角速度频率的J4 .配气机构采用平底挺柱时，其底面半径应最大挺柱几何速度。
5 .活塞裙部在销轴方向工作变形大的原因主要是, _________________ JL 试求：1.同名异缸凸轮夹角2 .同缸异名凸轮夹角考试课程与试卷类型：内燃机设计B班级:姓名:四、计算（20分，每小题5分）一台直列四行程四缸发动机配气机构，如图所示3.排气凸轮工作半包角4.第一缸位于压缩上死点时，其排气凸轮桃尖相对OOl线的角度。
五、叙述（20分，每小题5分）1.请各举两种提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施，并简要说明原理。
2.试述气环的密封原理，保证气环能够起到密封作用的关键因素是什么？高转速发动机对活塞环初弹力有什么要求，为什么？3.凸轮设缓冲段的原因？4.结合公式和图，说明均压环过早失效的原因。
一、简答题1答：气压力是发动机做功的力，对外只有扭矩输出和翻到力矩作用在支承上，没有自由力。
往复惯性力是不平衡的自由力，对外作用在支承上，在发动机一个循环内的对外做功等于零。
（5分）2答：曲轴的工作条件是承受不断周期变化的起压力、往复惯性力和旋转惯性力以及他们的力矩共同作用，产生疲劳应力状态。
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Q1=P/2+M＇/b,Q2=P/2-M＇/b，（b 为支撑距离）气压力通过 M 间接作用于支架，往复惯性力 P 既直接作用于支架，又间接
通过 M 作用其上。
5 对均匀发火的多缸机如何根据单缸机扭矩曲线来求总扭矩，若发火不均匀又该如何计算？
发火均匀时，考虑各缸间的发火间隔，各缸扭矩曲线应相互错开一个对应发火间隔的角度，发火间隔 A 720o （四冲程） Z
M＝M M ＋M +（△M＇表示反力距的变动部分，△M＇=△M； M M 表示反力距的平均值）M＂和 M M ＇使基础受扭，△
M＇使基础受变动载荷作用。承受受力情况与反力距有关，而飞轮只解决输出扭矩的均匀性，并不能改变反扭矩，因而也不
能改变支架的受力情况。力：自由力 P＇经过主轴承传给发动机曲轴箱，，曲轴的破坏主要发生在哪些部位。工作条件：曲轴是在不断周期性变化的气体压力、往复和 旋转运动质量的惯性力及它们的力矩共同作用下工作的，使曲轴既扭转又弯曲，产生疲劳应力状态。 设计要求：①有足够的疲劳强度，强化应力集中部位，缓和应力集中现象，用局部强化的方法解决曲轴强度不足的矛盾②使 曲轴各摩擦表面耐磨，各轴颈具有足够的承压面积同时给予尽可能好的工作条件③应保证曲轴有尽可能高的弯曲刚度和扭转 刚度④曲轴应有轻的结构质量，注重材料和加工工艺 破坏部位：①疲劳裂纹发生于应力集中最严重的过渡圆角和油孔处②弯曲疲劳裂缝从轴颈根部表面的圆角处发展到轴颈上， 基本上成 45°折断曲柄③扭转疲劳破坏通常是从机械加工不良的油孔边缘开始，约成 45°剪断曲柄销④磨料磨损发生在轴颈 表面 2 曲轴的主要结构尺寸及设计要求：⑴曲柄销的直径 D2 和长度 l2：采用较大的 D2 值，以降低曲柄销比压，在 D2 的基础上 考虑 l2 适当确定 l2 大小。⑵主轴颈的直径 D1 可以和 D2 相等或小于，加粗 D1 可以提高曲轴强度，l1 一般比 l2 短。⑶曲柄 应选择适当的厚度，宽度，以使曲轴有足够的刚度和强度。⑷平衡重的重心远离曲轴旋转中心，采取较小质量达到最佳效果。
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1-7.内燃机仿真设计手段主要有那些？
三维实体造型设计，气体、液体流动分析，冷却水温度场分析，配气相位性能优化，
喷雾模拟，燃油喷射模拟，燃烧模拟，振动模拟分析，噪声仿真，整机性能一维仿
真等。
1-10. 发动机工程数据库在内燃机开发设计中有何重要作用？
答：由于目前的内燃机设计方法一半要用经验设计结合理论计算的模式，因此工程数据库可以使设计者更快更好的设计出符合要求的内燃机。
1-11.已知某轿车4缸汽油机采用自然吸气方式，每缸4气门，设计转速是6000r/min，气缸直径D=86mm，活塞行程S=90mm，试确定该发动机的标定功率，最大扭矩和最大扭矩对应的转速。
答：首先计算活塞平均速度，再根据发动机的类型和用途，利用表1-6选定平均有效压力，然后利用公式1-1计算标定功率和标定转速扭矩。
根据表1-2确定发动机的扭矩适应系数和转速适应系数，进而初步确定最大扭矩和最大扭矩转速。
2-3.推导单缸发动机连杆力、侧向力、曲柄切向力和径向力的表达式，并证明翻倒力矩与输出力矩大小相等方向相反。
答：
侧向力FN，连杆力FL，曲柄切向力Ft，径向力Fk
FN = FL tanβ, FL = p/cosβ ，Ft = FL sin(α+β) = sin(α+β)，Fk = FL cos(α+β) = cos(α+β)规定Ft 与ω同向为正，Fk指向圆心为正，转矩顺时针为正。
单缸转矩为M = FL * r = F r
翻倒力矩M′= - FN* h = -Ftanβr= - F r= - F r
2-4.曲轴主轴颈的积累转矩如何计算，连杆轴颈转矩如何计算？如果已知一个四冲程四缸机，发火顺序1－3－4－2，试求第四主轴颈转矩和第四拐连杆轴颈转矩。
答：求某一主轴颈的转矩，只要把从第一拐起到该主轴颈前一拐的各单缸转矩叠加起来即可。
叠加时第一要注意各缸的工作相位，第二要遵循各缸转矩向后传递的原则。
求连杆轴颈转矩，根据转矩向后传递的原则，Mqi应该是前一个主轴颈上的积累转矩Mzi 与作用在本曲柄销上的切向力所引起单缸转矩的一半。
此四冲程四缸机的发火顺序为1-3-4-2，由此可得
第一主轴颈所受转矩M0，1 = 0
第二主轴颈所受转矩M1，2 = M1（α）
第三主轴颈所受转矩M2 ，3= M1，2 + M1（α+ 180o）
第四主轴颈所受转矩M3，4 = M2，3 + M1（α+ 540o）
第五主轴颈所受转矩M4，5= M3，4 + M1（α+ 360o）=
以上是以四缸机的曲轴主轴颈的积累转矩。
Mq1 = Ft r = M1(α)，Mq2 = M1,2 + M1(α+ 180o)
Mq3 = M2,3 + M1(α+ 540o)，Mq4 = M3,4 + M1(α+ 360o)
这些是四缸机的连杆轴颈转矩。
4-3.列出三质量扭转振动系统的自由振动方程。
5-6.写出高次多项式凸轮型线的表达式。
8-4.试结合公式说明活塞环的套装应力与工作应力的关系。
答：
所以最大工作应力，活塞环套装时必须使其内径大于活塞头部直径，此时端距应该为8t左右。
即套装时端距的变形量为则最大套装应力：
8-10.确定活塞环装配端距△d的依据是什么？
答：装配端口距离△d：△d小，密封性好，但不能为零。
从热膨胀考虑，要大于活塞环的周向线膨胀量。