第10章 发动机动力学练习题(含答案)

第十章练习题

1、什么是连杆比？

2、活塞位移、速度、加速度随曲轴转角α和连杆比λ的变化关系是什么？

3、比较活塞运动规律的精确值与近似值的差异。

4、曲柄连杆机构按活塞销的运动轨迹平面是否与曲轴轴线重合，可分为________曲柄连杆机构和________曲柄连杆机构。

5、曲柄连杆机构的质量系统简化为集中质量系统，可分解为活塞组、________和________。

6、连杆组的简化质量系统需与原质量系统在力学上是等效，须满足哪些条件？

7、已知曲柄连杆机构个部分零件的称重与测量结果如下表。试计算动力学上等

8、利用第7题数据，试计算一个直列式三缸发动机的惯性合力。

9、一个气缸发出的扭矩T与翻倒力偶矩Tn的关系是______________。

10、发动机工况稳定时的瞬时角速度波动现象就称为______________，一般用指标____________表示。

11、已知曲柄半径R=50mm，缸心距a=102mm，平衡轴长度b=306mm，作旋转运动的不平衡质量mr=1.5kg，作往复直线运动的质量mj=0.88kg，试设计均匀发火和不均匀发火两缸机的平衡方案，计算平衡重的质径积并画出设计示意图。

12、多缸发动机的平衡情况取决于________、________和________。

13、四缸机曲柄夹角________，曲轴呈镜面对称。从外部平衡来看仅残余________。

14、为了使发动机的实际平衡接近设计计算值，在发动机制造和装配工艺上可采取哪些措施？

15、试述发动机完全平衡必须满足的条件。

16、若要完全平衡单缸机的往复惯性力，则须配备________，而对于普通发动机，常采用________。

17、已知四缸机的平衡机构如图所示，则下列说法错误的是（）

A、该四缸机的发火次序可能为1-3-4-2；

B、该四缸机的总旋转惯性力矩为0；

C、该四缸机的一阶往复惯性力合力为0；

D、该四缸机的二阶往复惯性力合力为0。

18、如图所示，一相向转动的双轴偏心激振器测定结构M/C/k的振动特性。设结构M质量为180kg。在激振器转速900rpm时，闪光仪测出激振器的偏心质量在正上方而结构正好通过静平衡位置，测得此时的振幅为21.6mm。若激振器的每个轮子失衡为0.05kg.m求：

1）结构的固有频率；

2）结构的阻尼比；

3）激振器在1200rpm时的振幅。

19、有一个双质量扭振系统，如题图，已知：I1=5kgcms2，I2=5 kgcms2，K12=

8×105kgcm/rad。试求该系统的自振频率（圆频率和每分钟振动次数）及振动周期。

20、什么是发动机曲轴系统的扭转振动？有什么危害？

21、曲轴扭转等效双质量系统做无阻尼自由振动时，每个质量的振动规律是什么？整个系统的振动有何特点?

22、改变曲轴的固有频率可以消除或者减轻扭振带来的危害，具体的措施有哪些？

23、扭转振动的消减措施有（）

①曲轴转速远离临界转速

②降低曲轴刚度

③降低轴系的阻尼

④采用复合式减震器

⑤改变激振强度

A、①④⑤

B、①③⑤

C、①②④

D、③④⑤

24、过量平衡系统中，采用较大的旋转平衡重，是为了将___________从气缸轴线方向转移。

25、直列四缸机从外部平衡来看，仅残余_________。通常依然曲柄上附加四块平衡重，是为了减少整个曲轴的_________。

第十章练习题答案

1、λ＝R/L 为连杆比，其中R 为曲柄半径，L 为连杆长度。是一个重要的结构参数，一般在1/3～1/5范围，汽车发动机多在1/3.2～1/3.8之间。

2、在连杆比λ在0.2～0.3范围内，活塞的位移曲线、速度曲线的变化较小；活塞的加速度曲线在上、下止点附近有明显不同；随连杆比的增大，上止点处（α=0）的加速度绝对值增大，下止点处（α=180）的加速度绝对值减小。

3、精确值中sin β=(R

L )sin α=λsin α

cos β=√()2

将上式按牛顿二项式展开，并忽略展开式高阶项，取前二项，得 cos β≈1−1

2(λsin α)2。

4、中心 偏心

5、曲柄组 连杆组

6、1）连杆质量不变，即12L m m m =+。 2）连杆质心位置G 不变，即1121()m L m L L =-。 3）连杆相对于质心G 的转动惯量IG 不变，即221121()G

m L m L L I +-=。

7、活塞组：m p =0.611kg

曲柄组：m k =m k1+2m k2ρ

R =1.032kg 旋转部分：m r =m k +m 2=m k +m L L1L

=1.449kg 往复部分：m j =m p +m 1=m p +m L L−L1L

=0.879kg

8、由于直列式三缸内燃机曲柄互成120°，选用发火顺序为1-3-2。 旋转惯性合力：

∑Frx =Frx1+Frx2+Frx3

=Fr1cos α+Fr2cos (α+240°)+Fr3cos (α+120°)=mrR ω2[cos a +cos (a +240°)+cos(a +120°)]=0

一阶往复惯性力合力：

∑Fj1=FjI1+FjI2+FjI3=−mjR ω2[cos α+cos (α+240°)+cos (α+120°)]

=0

二阶往复惯性力合力： ∑Fj2=FjII1+FjII2+FjII3

=−λmjR ω2[cos 2α+cos 2(α+240°)+cos 2(α+120°)]=0

9、大小相等而方向相反

10、回转不均匀性 回转不均匀度

11、1）对于不均匀发火的两缸机，其发火间隔曲轴转角为0°～180°： 根据惯性力重要参数进行计算，算得系统所受的力与力矩如下： 旋转惯性力合力：

22120

r r r r r F F F m R m R ωω=-=-=∑

一阶往复惯性力：

2212cos cos(180)0

jI jI jI j j F F F m R m R ωαωα=-=--︒+=∑ 二阶往复惯性力： 22

122cos 2cos 2(180)

2cos 2jII jII jII j j j F F

F

m R m R m R λωαλωαλωα

=+=--︒+=-∑

旋转惯性力矩：

2

122

2

r

r r r a a M

F F am R ω=

+

=∑

—阶往复惯性力矩： 212cos 22

jI

jI jI j a a

M

F F am R ωα=

+

=∑

二阶往复惯性力矩：

120

2

2

jII

jII jII a a M

F F =

-

=∑

由公式可知，不均匀发火的两缸机的二阶往复惯性力、旋转惯性力矩和一阶往复惯性力矩未平衡，需要设计双轴平衡系统才能完全平衡。系统设计图如下：

由图可知，m p r p 用于平衡旋转惯性力矩，mr 1用于平衡一阶往复惯性力矩，m 2r 2用于平衡二阶往复惯性力。对平衡重的质径积进行计算：

12.5.2p p r a

m r m R kg mm

b

== 3.667.4I I j a m R m R kg mm b =

= 1 5.5.8II II j m R m R kg mm

==

2）对于均匀发火的两缸机，其发火间隔曲轴转角为0°～360°： 旋转惯性力合力：

2122r

r r r F

F F m R ω=+=∑

一阶往复惯性力：