第10章发动机动力学练习题(含答案)

1、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a和连杆比人的变化关系是什么?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 0 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。试计算动力学上等效的集中质量系统（旋转部分 mr、往复部分mj） ?各部件 名称活塞活塞 销曲柄销mk1曲柄臂（单）mk2连杆ml质量 (kg)0.480.1310.3570

2、.8030.685各测量 名称曲柄半径R连杆长L连杆质心至小头中心的距离L1曲柄臂质心与 曲铀旋转中心 的距离缸心距a长度(mm)5015292.621.11028、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 小。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

3、平衡情况取决于 ? ?口 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 0018、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

4、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：Ii =5kgcms2, I2 =5 kgcms2, K12 =8 x 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。A A20、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

5、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（）曲轴转速远离临界转速降低曲轴刚度降低轴系的阻尼采用复合式减震器改变激振强度A、B、C、D、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、入=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1/31/5范围，汽车发动机多在1/3.21/3.8之间。2、在连杆比入在0.20.3范围内，活塞的位移曲线、速度曲线的变化较小；活 塞的加

6、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（a =0 的加速度绝对值增大，下止点处（a =180的加速度绝对值减小。3、精确值中 sin B= （R） sin a=入sin acos B = S -（入sin 32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 12cos 0 = 1 - 2（入sin o）。4、中心 偏心5、曲柄组 连杆组6、1）连杆质量不变，即mL m1 m2o2）连杆质心位置G不变，即mlL1 m2（L Li）0223）连杆相对于质心G的转动惯量IG不变，即m1L1 m2（L L1）1G7、活塞组：mp = 0.611kg曲柄组：mk = mk

7、1 + 2mk2 R = 1.032kg旋转部分：m=mk + m2 =mk +mL L1 =1.449kg往复部分：mj=mp + m1 =mp +mL L-L-= 0.879kg8、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：E Frx = Frx1 + Frx2 + Frx3=Fr1 cos a+ Fr2 cos( a+ 240 ) + Fr3 cos( a+ 120 )=mrR w cosa + cos(a+ 240 ) + cos(a + 120 ) = 0一阶往复惯性力合力：£ Fj1 = FjI1 + FjI2 + FjI3 =

8、 -mjR 1cos a+ cos( a+ 240 ) + cos(a+ 120 )二阶往复惯性力合力：.Fj2 = FjII1 + FjII2 + FjII3=-ZmjR 怎cos2a+ cos2(a+ 240 ) + cos2( a+ 120 ) = 09、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，具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： 22Fr Fr1 Fr2 mrRmr R 0一阶往复惯性力：22Fji FjM Fji 2mj R cos mj R cos(1

9、80) 022二而住复钟性办I 2mjR cos2mjR8s2(180)22mjR cos2旋转惯，僚矩：aMr 2Fr1 /22 amrR阶往复螂生力矩：2MjI 2FjI1 2FjI2 amjRcos二阶往复假性力欠区MjII 2jI11jII 20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，mprp用于平衡旋转惯性力矩，mr1用于平衡一阶往复惯性力矩，m2r2 用于平衡二阶往复惯性力。对平衡重的质径积进行计算：amprpmrR 12.5kg.mmmI RI 一 mj R 3,667k

10、g.mm4b jmII Rhmj R 5.5kg.mm360°:8 J2)对于均匀发火的两缸机，具发火间隔曲轴转角为0旋转惯性力合力：2Fr Fr1 Fr2 2m|r R阶往复惯性力：FjI FjI1FjI2阶往复惯性力:2mjR2cosF/iFjI11旋转惯性力矩:a广M rFr1r 2 r1FjII 22Fr22mjR2cos2一阶往复惯性力矩： a _ a _Mji *1 门 0二端往复皿力嘱jII 2jll 1-FjII 20由图可知，均匀发火的两缸机的旋转惯性力、一阶往复惯性力和二阶往复惯性 力未平衡，需要设计双轴平衡系统才能完全平衡。系统设计图如下：对平衡重的质径积进行计

11、算:mppmHmii Rimr R 75kg.mm1-mjR 22kg.mm21 :，-mjR 5.5kg.mm12、气缸排列形式气缸数气缸发火次序13、 180°阶往复惯性力14、1）对曲柄半径、连杆长度、各曲柄位置角度、缸心距等尺寸规定严格的公 差。2）对活塞质量、连杆质量及连杆质量分配等规定公差。例如，对于同一台发动机一般活塞（D= 100mm左右），质量差不得超过10g,连杆大、小头质量差不 得超过8g等。因此，零件要按质量分组，必要时可以在指定位置加以调整。3）对曲轴飞轮组件（包括曲轴、飞轮、固定于飞轮的离合器、风扇带轮等）进行动平衡调整。即在动平衡试验机上测出折合到它两端

12、校正平面上的不平衡质径积”的大小和方位，然后车削钻孔，将不平衡质径积降到允许值以下。如一般高 速机要求不超过30g cm,高速汽油机不超过15g cm甚至更小。15、旋转惯性力 Fr 0；旋转惯性力矩 Mr 0; 一阶往复惯性力 FjI 0; 一 阶往复惯性力矩 M。0；二阶往复惯性力 Fj“ 0；二阶往复惯性力矩 M" 016、双轴平衡机构过量平衡17、D18、1)系统的运动方程为：Mx?+ Cx/ Kx = F(t) = medsind 由题意可知激振动力的相位正好超前于位移2c,系统激励频率与无阻尼自振频率相同。因此:2 7tx9002）系统振幅X =故片装=2等怒亲013=3

13、0 Krad/s)60=15(Hz)、2 九1Mxi，当 J =时，me = 2"t3)当=2 ttX120060一 一. 04=40 71M ,me 在七 而荔19、徒=2 f =f = re = 90Hz ,2兀，、2，、31 -当)2 + (2小)(I 1 +I 2)K12(4)： c .,小=：= 565.9rad/sI2 I21T = = = 0.011s wef二=0.001m = 1mm 220、发动机的曲轴系统具有一定质量和扭转刚度， 在气体压力和惯性力形成的简 谐干扰力矩作用下，将在垂直轴线的平面内产生绕轴线的扭转振动。在多缸机上，缸数愈多，曲轴愈长，扭转刚度愈小，轴系扭振的固有振动频 率就愈低，这样在工作转速范围内会产生共振。 共振时，曲轴产生大振幅的扭转 振动，使配气定时、供油定时偏离正常相位，使发动机工作过程恶化，油耗上升， 排烟，噪声增大，磨损加剧，剧烈的振动可能使曲轴断裂。21、1 = A1 sin( at +。?2 = A2sin( c