内燃机设计期末试卷及答案2套

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（10分）（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。（4分）(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分）(3)进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv下降。（3分）2）简述气压力和往复惯性力的对外表现及区别。（10分）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；（4分）

往复惯性力总是存在，与加速度的变化规律相同，（4分）两者相差一个常数，方向相反。（2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）(1)曲轴固有频率与外界干扰力矩“合拍”，产生扭转共振的转速称为临界转速。共振时，kωt=ωe，则ωt=ωe/k,其中ωt为曲轴转动角频率。（4分）计算和分析扭转共振的三个条件为：①发动机工作转速范围内，方能称为临界转速kn（2分）②一般只考虑摩托阶数k≤18的情况，因为k值太大时，对应的谐量幅值很小（2分）③一般只考虑前两阶或前三阶固有频率（2分）4）简述配气凸轮除工作段外，都要有缓冲段的原因。（10分）气门间隙存在，实际气门开启晚，弹簧预紧力存在，要克服预紧力才能打开，气体压力存在，导致气门晚开，这些原因导致实际开启时刻晚于理论时刻，落座早于理论时刻，造成开启冲击大，落座速度高，振动、磨损，噪声较大。（酌情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）主要有三方面要求：1)抗咬粘性。油膜遭破坏时，轴承材料不擦伤和咬死轴颈，即亲油性好。（3分）2)顺应性。轴承副有几何形状偏差和变形时具有克服边缘负荷从而使负荷均匀的能力。（3分）3)嵌藏性。具有以微量塑性变形吸收混在机油中的外来异物颗粒(金属磨屑，灰尘等)的能力。（4分）得分三、综合题（30分）得分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）☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆考生班号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆考生班号学号姓名（座位号）装订线内不得答题1）利用AVLEXCITEDesigner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）1）①扭振及减振②平衡性分析③强度计算（共5分，其他叙述方式酌情给分）2）（每条0.5分）①-材料类型②-密度③-杨氏（弹性）模量④-剪切模量⑤-泊松比⑥-阻尼系数⑦-疲劳极限⑧-抗拉强度⑨-屈服极限⑩-布氏硬度3）结构措施：（每条0.5分）1）加大曲轴轴颈的重叠度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：（每条0.5分）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(写出（界定哪些是）结构措施和工艺措施0.5分)☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆考生班号☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆考生班号学号姓名（座位号）装订线内不得答题课程编号040310考试形式闭卷考试日期2022.2题号一二三总分得分阅卷得分分得分分一、填空题（每空1分，共20分）1）开发内燃机要确定的主要参数之一是平均有效压力，提高平均有效压力的主要途径有：（1）提高充气效率、（2）提高指示热效率、（3）提高机械效率以及调整燃油系统和采用增压技术等。2）内燃机的平衡分析可用解析法和图解法两种方法。3）扭振系统的阻尼有多种，可分为：外阻尼、内阻尼和假阻尼。4）凸轮工作段一般可以设计成圆弧凸轮、高次方多项式凸轮型线和低次方组合多项式型线三类。5）曲轴的材料一般有中碳钢、合金钢、球墨铸铁。6）对内燃机滑动轴承减磨层都要求有抗咬粘性、顺应性、嵌藏性。7）润滑系统的主要设计参数包括机油量、机油压力、机油温度、油底壳储油量、润滑油泵泵油量、润滑系统消耗功率等。得分得分二、简答题（5个小题，共50分）1）什么是扭振？扭振的现象是什么？（10分）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（4分）。现象：（1）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。（3分）（2）发动机偏离该转速时，上述现象消失（3分）。2）简述计算主轴承和连杆轴承轴心轨迹的意义（10分）计算轴心轨迹的意义：（1)可作为判断轴承实现液体润滑情况的重要依据。由轨迹曲线可以找出一个工作循环中最小油膜厚度值（minh）及其延续时间。minh应小于由发动机结构刚度、工艺水平等确定的许用值，这一区域的时间不宜过长。（3分）（2)帮助分析轴承损坏原因，改进设计。如果轴心因高速向心运动使油楔中出现局部真空，形成气泡；待到轴心高速离心运动时气泡破裂，突然放出很高的爆破压力击坏合金表面，形成穴蚀。如果出现多次高速离心运动，油膜压力峰值剧增，可达轴承平均比压的10倍以上，造成合金疲劳剥落。（3分）（3)合理布置油孔、油槽的位置，使供油舒畅。（2分）（4)实现轴承润滑的最佳设计。可以改变直接影响轴承工作能力的因素，如轴承的间隙、机油粘度、轴承宽径比等，保证轴承处于液体润滑下工作。（2分）3）简述提高气缸套耐磨性的措施。（10分）（1）提高缸套表明加工精度，降低表面粗糙度值；（2)合理选用材料；（3)进行合理的表面处理。主要有镀铬、高频感应加热淬火、磷化处理、软氮化处理等。目的是提高表面硬度和表明的耐蚀性；（4)充分重视空气和机油的滤清，以减少磨料磨损；（5)活塞间隙要适当；（每条２分）4）试列举机体的设计原则（10分）（1）满足总布置要求；（2）保证必要的刚度、强度，并尽可能节约材料；（3）采用刚度好的框架式结构；（4）关键部位要加厚、加筋；（5）各处壁厚均采取为工艺许可的最小值。（每条２分）5）连杆的拉伸载荷是由什么造成的？计算连杆不同截面拉伸应力时，如何考虑？（10分）（1）连杆的拉伸载荷主要是由于往复惯性力所造成的（4分）；（2）在计算不同截面的拉伸应力可用下式：F′j=(m′+m′1)(1+λ)rω2其中，m′、m′1分别为活塞组和计算断面以上那部分往复运动的连杆质量（6分）。得分三、综合题（30分）得分1）四冲程四缸机，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。（15分）１、（2分）（6分）一阶惯性力为0，一阶往复惯性力矩为0（2分），二阶惯性力不为0（2分）。二阶惯