内燃机设计考试要点

第一章内燃机设计总论

一、开发设计组成

答：1、产品开发计划阶段；2、设计实施阶段；3、产品试制检验阶段；

4、改进与处理阶段。

二、三化要求

答：1、产品系列化；

2、零部件通用化；

3、零件设计标准化。

三、汽油机的优点

答：1、空气利用率高，升功率高。

2、零部件强度要求较低，制造成本低。

3、低温起动性好，加速性好，工作柔和，噪声较小。

4、升功率高，最高燃烧压力低，机构轻巧，比质量小。

5、不冒黑烟，颗粒排放少。

柴油机的优点：

1、燃料经济性好。

2、工作可靠，耐久性好。

3、通过增压和扩缸，增加攻略。

4、防火安全性好。

5、CO和HC的排放比汽油机少。

四、内燃机评定参数

答：1、强化指标。平均有效压力Pme和活塞平均速度Vm的乘积。

2、比质量m/Pe。单位：kg/kW。工作过程的强化程度和结构设计的完善程度。

3、升功率kW/L。发动机工作的完善性。

五、气缸直径D和汽缸数Z

答：

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。

六、行程S

答：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

5362411]

)sin 1([)( )

sin 1()sin (1 cos sin sin L r sin sin r sin L AOB )cos cos ()(21

2221

22212αλαλββλαλαββααβ--+=∴-=-===∆+-+=-'='=l l r x r l l r AO

O A A A x －连杆比＝

有利用正弦定理，中，在

第二章、曲柄连杆受理机构分析 1、曲柄连杆中力的关系 答：P33，图2-5

2、多缸机扭矩（动力计算），多缸机曲柄图。合成扭矩计算。

第一主轴颈所受扭矩 M0,1=0

第二主轴颈所受扭矩 M1,2=M1(α)

第三主轴颈所受扭矩 M2,3= M1,2+M1（α＋240）

第四主轴颈所受扭矩 M3,4= M2,3+ M1（α＋480） 第五主轴颈所受扭矩 M4,5= M3,4+ M1（α＋

120）

第六主轴颈所受扭矩 M5,6= M4,5+ M1（α＋600）

第七主轴颈所受扭矩 M6,7= M5,6+ M1（α＋

360）

3、中心曲柄连杆机构的运动规律

∏

I ∏

I ∏I ++=++

=+-+-=-+-=+-=∴-≈---=-a a r a v v r v X

X r r r x )2cos (cos )2sin 2

(sin x )]2cos 1(41

)cos 1[( )]2cos 2121(21)cos 1[( sin 21

)cos 1[( sin 211 sin 16

1sin 81sin 211)sin 1( 2222664422212

2＝＝度和加速度求两次导数得到活塞速对＝又αλαωαλ

αωαλααλαα

λααλαλαλαλαλ

第三章、内燃机的平衡

一、平衡的定义

答：内燃机在稳定的工况运转时，给支撑的作用力的大小和方向不随时间而变化。

二、不平衡的危害

答：引起车辆的振动，影响乘员的舒适性、驾驶的平顺性。固定式内燃机的振动，会缩短基础或建筑物的寿命。产生振动噪音、消耗能量、降低机器的总效率。引起紧固连接件的松动或过载、引起相关仪器和设备的异常损坏。

三、静平衡和动平衡

答：静平衡：旋转惯性力合力=0，质心在旋转轴上。

动平衡：旋转惯性力合力=0，合力矩=0。

四、平衡分析

1、二冲程四缸机，点火顺序1-3-4-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。并指出M j1max及出现时刻。

答：解：点火间隔角为A==90°

（1）作曲柄图和轴测图。

（2）惯性力分析。显然，一阶和二阶往复惯性力之和都等于零，即FRjI=0，FRjII=0，静平衡。

（3）惯性力分析。根据右手定则向第四拐中心取矩，得到在水平轴上的投影

MjIx=aCcos18°26′。

可以看出，在第一缸曲拐处于上止点前18°26′时，该机有最大一阶往复惯性力，即

旋转惯性力矩

（4）平衡措施。采用整体平衡方法，有

2、四冲程三缸机，点火顺序1-3-2，试分析旋转惯性力和力矩，第一阶、第二阶往复惯性力和力矩，如不平衡，请采取平衡措施。并指出M j1max及出现时刻。

答：解：点火间隔角为A==240°

（1）作曲柄图和轴测图

三拐曲轴一、二阶曲柄图和轴测图

（2）做惯性力矢量图

一阶惯性力二阶惯性力

得到

（3）做力矩图

往复惯性力矩图旋转惯性力图旋转惯性力矩

（4）采用用整体平衡法

∑∑∑==∞==++=++≈++=n

k k t a

k n k k k a k k k k k a k t k M M t M M t M M M 1

01010)

sin( )sin( )sin(δωδωδω∑

=++=n

k k t a

k t k M M M 21

0)sin(δω

第四章 曲柄系统的扭转振动 一、扭转振动的定义和现象

答：定义：扭转振动是使曲轴各轴段间发生周期性相互扭转的振动，简称扭振。

现象：发动机在某一转速下发生剧烈抖动，噪声增加，磨损增加，油耗增加，功率下降，严重时发生曲轴扭断。

发动机偏离该转速时，上述现象消失。

二、刚度换算 公式P85

三、单质量扭振系统的方程式

作用在发动机上的单缸扭矩是周期函数，

上述过程称为简谐分析，也叫做傅里叶变换。故对于四冲程发动机，扭矩的简谐分析表达式为

四、单自由度系统的有阻尼振动分类 1、外阻尼 2、内阻尼 3、假阻尼

五、例题4-1

重点。上次考的。

六、改变曲轴的固有频率。 目的：消除扭振带来的危害。

1、提高曲柄刚度：增加主轴颈直径；减小曲柄长度；提高重叠度。

2、减少转动惯量：采用空心曲柄；降低平衡块质量；降低带轮、飞轮质量。