内燃机设计期末试题

内燃机设计试卷
、简答题（24 分）
1. 发动机的支承力有哪些？哪些是引起发动机振动的力？
2. 凸轮缓冲段的高度主要考虑了哪些因素？采用液压挺柱时是否还应该设计缓冲段？
3. 活塞环工作应力与装配应力之间是什么关系，写出表达式，并说明设计时如何选择？
Z D 2
P e = 0.7854—p me V m^_—）4. 发动机转速提高，意味着活塞平均速度Vm高，根据公式100
可知，可以提高发动机的有效功率；请回答Vm增加带来的负面作用有哪些？
二、填空（20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___________ 。

F i T= C COS Of
2. 往复惯性力「始终沿_________ 作用。

3. 发动机的主临界转速与发火次序的变化_______ 。

4. 如果需要在轴瓦上开油槽，应该开在主轴瓦的_______ ，连杆轴瓦的_____ 。

5. 从等刚度出发，主轴颈D1 ______ 连杆轴颈D2 ;从等强度出发，D1 ______ D2 ;实际设计时D1 ___ D2。

6. 润滑系机油循环量根据__________ 来确定。

三、分析（20分）
已知一单列四行程三缸发动机，发火次序1-3-2，请分析往复惯性力的平衡性，如必要，请
采取整体平衡措施，写出质径积表达式，在轴侧图上标出平衡重布置。

四、计算（16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
% = 58°他a = 20°
刑=⑷ g = 4沪
求:
1各缸排气凸轮相对于第一缸排气凸轮的夹角；
2•同缸异名凸轮夹角；
3•排气凸轮工作半包角；
4. 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。

、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•请结合作图叙述活塞工作时销轴方向变形大的原因，并说明结构设计时怎样考虑。

内燃机设计试题标准答案A
、简答题（24）
1答：往复惯性力是由往复运动质量Mj高速运动产生的，它的运动加速度为
2 2
a=w（cosa +kcos2a），所以Fj = m j （co护+》cos/）。

惯性力不参与做功
因为正负做功在一个循环内相抵消。

（6分）
2答：气压力、侧向力、热变形。

反椭圆设计、绝热槽、恒范钢片（6分）
3答：轴瓦的过盈量主要是保证工作可靠。

有自由弹势、半圆周过盈量、余面高度。

加标准力F0,检测余面高度（6分）
4答：结构改变：曲轴、集体高度或曲轴中心孔位置。

计算：动力计算、曲轴平衡分析、
压缩比、工作过程、（6分）
二、分析计算（20分）
发火间隔角A = 720/3= 240 （2分）;画出曲柄布置图（2分）；一阶曲柄图、二阶曲柄图（2分）
一阶惯性力分析，等于零（2分）、二阶旋转惯性力分析，等于零（2分）。

一阶惯性力
矩分析，等于3ac （4分），二阶惯性力矩比较小，不考虑（2分）。

考虑整体平衡对一阶惯性力矩进行平衡，平衡措施正确，质径积结果正确
m p r p
-3 a
z-------
2 b
m j r =0.5
3 0.0875
2 0.303
0.37 0.045 =0.002082kg m
（4分）
三、 填空（20分，每空2分）
1•汽油机与柴油机相比， 汽油机 的燃气温度高， 柴油机 的活塞热负荷大。

2. 六缸机第一主轴径的积累扭矩为 _0，第七主轴径的积累扭矩为
输出扭矩。

F i =c （cos° 十扎COS 2
G ）
3.
往复惯性力
J
' '始终沿汽缸轴线作用。

4.
配气机构采用平底挺柱时，其底面半径应 大
于挺柱最大几何速度_。

5. 连杆螺栓的刚度应该 小于 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 无
关 。

7.
曲轴的破坏形式主要是 弯曲疲劳 。

四、 计算凸轮夹角（16分） 同名异缸凸轮夹角 90o （ 5分）；同缸异名凸轮夹角
105o （ 5分）；
凸轮工作排气半包角
58.75 o 凸轮角度（5分）
排气凸轮桃尖距挺柱中心线角度 128.75 0凸轮角度（5分）
五、 叙述题（20分）
1.
提高曲轴疲劳强度的结构措施任意两种（ 2分），
叙述清楚原理（3分）；提高曲轴疲劳
强度的工艺措施任两种（2分），叙述清楚原理（3分）
2. 说出空气利用率低（2分），写出公式（3分）。

说出转速低（2分），写出公式（3分）
内燃机设计试题标准答案 B
、简答题（24分） 1.
答：发动机的支承力包括重力、往复惯性力、翻到力矩。

往复惯性力和翻到力矩是 引起振动的力。

（6 分） 2.
答：缓冲段的高度主要考虑了气门间隙、弹簧预紧力引起的机构变形。

采用液压挺 柱也要有缓冲段，要考虑变形。

（
6分）
工作应力作用时间短，一般选择'「ma x 二（1.2 ~ 1.5
卜max
P e =0.7854 Z P me V m (R)2
答：根据 100 , Vm 增加会带来:
3. 答：装配应力与工作应力之和为常数。

二 max 飞 max
= 3.4
Et 2 (D-t)2
二常量。

因为
1. 摩擦损失增加，机械效率m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，寿命降低。

3 •进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率v下降。

二、填空（24分，每空2分）
1. 机体的设计原则为：在尽可能轻巧的条件下，尽量提高机体的刚度和强度。

P i 丫= C cosot
2. 往复惯性力」•始终沿气缸轴线作用。

3. 发动机的主临界转速与发火次序的变化无关。

4•如果需要在轴瓦上开油槽，因该开在主轴瓦的上半轴瓦上，连杆轴瓦的下半轴瓦上。

5. 从等刚度出发，主轴颈D1等于连杆轴颈D2 ;从等强度出发，D1小于D2 ;实际设计时D1大于D2。

6. 润滑系机油循环量根据必须由润滑系带走的热量来确定。

三、分析计算（20分）
发火间隔角A = 720/3= 240 （1分）;画出曲柄布置图（2分）；一阶曲柄图、二阶曲柄图（2分），曲轴轴侧图（2分）
一阶惯性力分析，等于零（2分）、二阶惯性力分析，等于零（2分）。

一阶惯性力矩分析，等于"3 aC （2分），二阶惯性力矩比较小，不考虑（1分）。

考虑整体平衡或者其他措施对一阶惯性力矩进行平衡，平衡措施正确（4分），质径积结
果正确（2分）
四、计算凸轮夹角（16分）
3-1: 1200、2-1 : 240o （4 分）；
同缸异名凸轮夹角107.50 （4分）
排气凸轮工作半包角64.5 0凸轮角度（4分）
排气凸轮桃尖距接触点连线角度125.5 0凸轮角度（4分）
五、叙述题（12分）
1.写出缸套产生穴蚀的内因和外因（3分），三种减轻措施（各1分，共三分）。

2•说出销轴方向变形大的三个原因：侧向力、气压力、热膨胀（3分）。

反椭圆设计裙部、绝热槽、恒范钢片（各1分，共3分）。