内燃机设计 课后习题答案 袁兆成 第5-11章

第五章配气机构中平底挺柱的几何运动速度与凸轮接触点偏心距的关系如何？设计平底挺柱时，挺柱底面半径要满足什么要求？平底挺柱的几何速度与接触点偏心距e(mm)在数值上相等，即。所以，设计平底挺柱时，挺住的底面半径要大于挺柱的最大几何速度即大于最大的接触点偏心距。气门通过时间断面是如何求出的？先计算每时刻或者每个曲轴转角下气门圆周与气门口之间的开启面积然后对其区间t1和t2之间进行积分，求出时间断面，其中t1和t2对应的是活塞上下止点的时刻。配气凸轮除工作段外，都要有缓冲段，为什么？1）由于气门间隙的存在，使得气门实际开启时刻迟于挺柱动作时刻2）由于弹簧预紧力的存在，使得机构在一开始要产生压缩弹性变形，等到弹性变形力克服了气门弹簧预紧力之后，气门才能开始运动3）由于缸内气压力的存在，尤其是排气门，气缸压力的作用与气门弹簧预紧力的作用相同，都是阻止气门开启，使气门迟开。上述原因的综合作用使得气门的实际开启时刻迟于理论开启时刻，若没有缓冲段，气门的初速度短时间内由零变得很大，有很强的冲击作用。同样，上述原因还会使气门落座时末速度很大，会对气门座产生强烈冲击，气门机构的磨损和噪声加剧。为了补偿气门间隙以及预紧力和气缸压力造成的弹性变形，要在实际工作段前后增设缓冲段，保证气门开启和落座时处于很小的速度。采用液压挺柱后，是否还要设计缓冲段？为什么？采用液压挺住似乎是消除了气门间隙，但是上一题所列出的设置缓冲段原因至少还存在两条，因此采用液压挺住之后还是要设置缓冲段。凸轮缓冲段由等加速－等速两段组成，已知缓冲段高度H0、速度V0、缓冲段包角θ0，等加速度包角θ01，请写出缓冲段各段的方程式。等加速段：，等速段：，写出高次多项式凸轮型线的表达式，并说明哪些是设计变量，根据什么边界条件和方法来得到高次多项式凸轮型线表达式？多项式的项数可以按照需要增减。多项式的各个指数、工作半包角、缓冲段终了时缓冲段的高度和速度是设计变量。X=0°时的挺柱或者气门最大升程、x=θ时挺柱的速度、位移以及各阶导数值是边界条件。一般要通过矩阵方法来求解各项系数，最后得到凸轮型线表达式。写出动力修正凸轮的表达式，并逐项说明其含义。其中，y为气门升程，为气门间隙，为弹簧预紧力引起的机构静变形，为气门弹簧力引起的机构静变形，为惯性力引起的动变形如何确定气门的最大升程，为什么？按照最大气体流量关系确定。试验测得，气门最大升程Hmax与气门直径d的关系应为Hmax/d=0.25时达到最大气体流量。考虑到流动惯性和气体流动阻力造成的损失，一般进气门的H/dvi=0.26~0.28。为保证有足够的流通面积和减少活塞推出功，一般排气门H/dve=0.3~0.35。写出凸轮型线丰满系数表达式，并陈述其含义。，式中，为挺柱或气门的位移；为凸轮工作半包角；为挺柱或气门的最大位移或者升程；是缓冲段的高度；为挺柱位移对应的凸轮转角。凸轮型线丰满系数是一个相对量，表示的是位移曲线下的面积与最大升程和工作半包角组成的矩形面积之比。在设计凸轮型线时，经常用来评判型线设计的好坏。通常的气门锥角是多少？增压发动机的气门锥角有何变化？为什么？一般发动机的气门锥角。而对于增压柴油机，气门锥角，这是因为增压发动机缸内压力高，气门盘受力变形大与气门座的相对滑移量大，而且不同于非增压发动机，完全排除了从气门导管获得机油的可能，因此，气门与气门座磨损的问题更加突出。增压发动机采用较小的气门锥角，就是为了减少与气门座的相对滑移量，减轻磨损。如何利用配气相位图计算出进、排气凸轮的工作包角、半包角、同缸异名凸轮相对夹角、同名异缸凸轮相对夹角以及凸轮轴与曲轴的相对位置。排气凸轮工作段包角为排气凸轮工作段包角为进气凸轮工作段包角为进气凸轮工作段包角为同缸异名凸轮相对夹角为异缸同名凸轮相对夹角为,其中A为相应气缸点火间隔角当活塞位于压缩上止点时，排气凸轮相对于挺柱轴线的夹角为凸轮设计完成后，如何验算气门与活塞是否相碰？确定活塞在上止点与缸盖底平面最小间隙时，要考虑那些因素？缸垫按压紧后的厚度计算，除主轴承及活塞销孔以外，曲柄连杆机构的间隙均偏向一侧，使活塞处于最高处。确定活塞在上止点的最高位置。画出活塞位移曲线；根据键槽，齿形及它们与曲拐所在平面、凸轮轴位置间的制造公差，进行正时齿轮传动机构的尺寸链计算，确定进、排气门的实际开闭时刻并按照同一比例画出进排气门升程曲线，气门升程对应的角度要换算成曲轴转角；观察气门升程曲线与活塞位移曲线是否相交；如果相交，则需要在活塞上开避让坑，或者改变配气相位。配气相位指的是什么？指在发动机设计时确定的进排气门提前开启和和迟后关闭的角度。进气提前开角度是指在排气行程接近结束活塞到达上止点前进气门相对于排气上止点的提前开角度，正数为上止点前开启，负数表示上止点后开启。进气迟后关角度是指吸气行程活塞到达下止点后进气门关闭的角度，正数表示下止点后关闭，负数表示下止点前关闭。排气提前开角度是指在膨胀行程活塞到达下止点前排气门开启的角度，正数表示在下止点前开启，负数表示在下止点后开启。排气迟后关角度是指排气行程活塞到达上止点后排气门关闭的角度。正数表示上止点后关，负数表示上止点前关。配气相位确定之后，凸轮的工作包角随之确定。设计气门弹簧时，根据什么确定弹簧预紧力和最大弹簧力？增压发动机的气门弹簧与自然吸气气门弹簧在设计上有哪些不同考虑？弹簧预紧力是保证气门关闭严实，气门不会因为气缸与气道的内外压差而自动打开所需要的弹簧安装初始弹力。确定时要根据发动机工作时气缸内的压力来确定并且考虑一定的安全系数。最大弹簧力是保证气门开启过程中气门机构中零附件一直保持接触状态没有飞脱现象。一般是弹簧预紧力的（1.6~2.0）倍。增压发动机的气门弹簧预紧力一般比自然吸气的大。因为增压发动机的气道压力高。第六章提高曲轴疲劳强度的结构措施有哪些，为什么？工艺措施有哪些，为什么？结构措施：1）加大曲轴轴颈的重叠度A(A增大，曲轴抗弯和抗扭刚度增加)2）加大轴颈附近的过渡圆角（可减小应力集中效应，提高抗弯疲劳强度）3）采用空心曲轴（可提高曲轴抗弯强度，同时课减轻曲轴重量和曲轴离心力）4）沉割圆角（可在增加圆角半径的同时保证轴颈的有效承载长度）5）开卸载槽（在相同载荷条件下，可使曲柄销圆角的最大压力值有所降低）工艺措施：1）圆角滚压强化（表面产生剩余压应力，抵消部分工作拉伸应力，提高曲轴的疲劳强度，还可降低圆角的表面粗糙度值，消除表面缺陷）2）圆角淬火强化（用热处理的方法是金属发生组织相变，发生体积膨胀而产生残余压应力，提高疲劳强度，还能提高硬度和表面的耐磨性）3）喷丸强化处理（属于冷作硬化变形，在金属表面留下压应力，是表面硬度提高，从而提高疲劳强度）4）氮化处理（利用辉光离子氮化或气体软氮化方法，使氮气渗入曲轴表面，由于氮的扩散作用，使金属体积增大，产生挤压应力，提高疲劳强度）曲轴的连杆轴颈不变，增大主轴颈D1，有何优点？缺点是什么？D2不变，D1增大优点:可提高曲轴刚度，增加曲柄刚度而不增加离心力可增加扭转刚度，固有频率We增加，转动惯量I增加不多缺点：主轴承圆周速度增加，摩擦损失增加，油温升高。为什么说连杆轴颈负荷大于主轴颈负荷？实际中主轴颈D1和连杆轴颈D2哪一个尺寸大？对于每个曲拐而言，连杆轴颈是一个，主轴颈有两个。连杆轴颈承受着由连杆传来全部载荷，而每个主轴颈则只承担一半载荷，所以主轴颈载荷小于连杆轴颈载荷。实际设计中主轴颈D1大于连杆轴颈D2，D1/D2≈1.05～1.25，因为增加主轴颈可以增加曲轴的重叠度，提高曲轴的抗弯刚度和抗疲劳强度，同时不增加曲轴的离心载荷。多拐曲轴强度最薄弱的环节是曲柄，曲柄的主要结构参数是哪两个？它们各自的变化对其强度有何影响？曲柄的主要参数是厚度（h）和宽度（b）。曲柄横截面的抗弯截面系数Wσ=bh2/6。由此可知，h提高10%，Wσ理论上升20%，实际上升40%，因为h的增大，则磨圆处应力集中现象减轻，使应力分布更趋于均匀；b上升10%，Wσ理论上升10%，实际上升5%，由于b上升，应力分布不均匀更加严重。主轴颈与连杆轴颈的重叠度对曲轴强度有什么影响？对错拐曲轴，连杆轴颈的重叠度是否同样重要？主轴颈与连杆轴颈的重叠度对曲轴的抗弯疲劳强度有很大影响，重叠度大有利于分散曲轴圆角的应力集中。错拐曲轴的连杆轴颈重叠度也很重要，设计时要充分考虑。曲轴的工作条件是什么？设计时有什么要求？一般情况下，曲轴的设计其安全系数是多少？工作条件：1）受周期变化的力、力矩共同作用，曲轴既受弯曲又受扭转，承受交变疲劳载荷，重点是弯曲载荷；2）由于曲轴形状复杂，应力集中严重，特别是在曲柄与轴颈过度的圆角部分；3）曲轴轴颈比压大，摩擦磨损严重。设计要求：1）有足够的耐疲劳强度2）有足够的承压面积，轴颈表面要耐磨；3）尽量减少应力集中；4）刚度要好，变形小，否则使其他零件的工作条件恶化。一般在制造工艺稳定的条件下，钢制曲轴的安全系数n≥1.5，对于高强度球墨铸铁曲轴，由于材料质量不均匀，而且疲劳强度的分散度比较大，应取n≥1.8。在利用有限元方法进行曲轴强度分析时，一般模型与实际曲轴存在那些差异？想得到符合实际的计算结果，关键是如何处理曲轴的位移约束条件和加载方式。位移约束和加载方式的不同，会得到差别非常大的结果，这需要详细了解曲轴的工作情况和受力情况。另外，形状变化剧烈的圆角处，要进行网格细化，否则计算结果不准。为什么曲轴的安全系数比较大时，但是还会发生少数曲轴破坏情况？曲轴的安全系数是指设计强度与工作强度的比，都是设计时按照曲轴实际工作情况考虑而设置的。但是如果材料特性的离散度、加工工艺一致性的离散度比较大，会导致个别批次的曲轴产品实际强度比设计强度小很多；再加上曲轴的工作强度也是离散度比较大，某些工况会出现高工作强度。两者如果碰巧同时发生，就会出现曲轴的破坏。飞轮的主要作用是什么？飞轮是一个储能和放能部件，主要作用就是：发动机的输出转矩M大于阻力矩MR时，吸收多余的功，使转速增加较少；发动机的输出转矩M小于阻力矩MR时，释放储存的能量，使转速减少较少。总之，飞轮的作用就是调节曲轴转速变化，稳定转速。飞轮的转动惯量根据什么来确定？飞轮转动惯量与气缸数是什么关系？飞轮的转动惯量是根据发动机的盈亏功△E来确定的。计算公式：If=Ψ∆Eδωm≈10.8x106Ψξδξ和δ分别为发动机的盈亏功系数和运转不均匀系数。随着气缸数的增加，ξ和δ都呈减小的趋势，而ξ减小的速度要快于δ，根据公式，可得：随着气缸数的增加，飞轮的转动惯量逐渐减小。飞轮外径受到哪些因素限制不能很大？外径越大，在同样的转动惯量下飞轮就可以越轻。飞轮的外径除了要考虑空间条件外，主要就是考虑外圆的圆周速度，尤其对于灰铸铁飞轮，建议圆周速度不超过35—50m/s.否则，容易造成由于离心惯性力过大，材料的抗拉强度不足而使飞轮损坏及飞轮材料碎裂飞出的事故。发动机低速转动波动，有哪些外在表现？发动机的抖动明显，很多情况下会导致方向盘、仪表盘的抖动。发动机噪声比较明显。第七章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？连杆的拉伸载荷主要是由于往复惯性力所造成的；活塞组与缸套的摩擦力占其中次要部分。在计算不同截面的拉伸应力可用下式：式中是活塞组质量，是计算断面以上那部分连杆的往复运动质量。可见随着截面向大头靠近，变大。要想保持截面拉应力不增加，连杆横断面积应该逐步增加。计算连杆的最大拉伸应力选取什么工况？应选取标定转速工况（最大转速），因为此时往复惯性力最大，拉伸载荷最大。计算连杆的压缩载荷时选取什么工况？最大转矩工况和全负荷情况下的标定转速工况，而且要兼顾连杆侧弯的情况是否发生。影响连杆小头应力分布的主要结构参数是什么？连杆小头的固定角Φ。Φ增大，受拉伸载荷时应力不均匀性增加，σmax增大；受压缩载荷时，Φ增大也会导致应力不均匀性及最大值急剧增长，而且比拉伸载荷的情况更加严重。连杆大头盖的固定方式有几种？平切口连杆一般是利用螺栓中部加工的凸出圆柱体来定位；斜切口连杆考虑到除定位作用外还要承受较大剪切力，往往在分界面上做成止口定位或锯齿定位，也有采用套筒定位的；近年来越来越多采用连杆大头裂解工艺，即整体加工出连杆大头，然后利用胀裂的方式裂解开连杆大头。为什么有的连杆采用斜切口？斜切口的角度对安装、结构尺寸有什么影响？连杆采用斜切口是为了既能增大曲柄销的直径，又能使连杆通过气缸。斜切口的连杆大头，其所连接的曲柄销的直径D2可以增大到0.67～0.68D。斜切口相对于连杆轴线的斜角越小，大头上半部的横向宽度愈小，在连杆体能通过气缸的条件下，容许加大曲轴销直径的可能性愈大。但斜角愈小，螺钉或螺柱穿进杆身的深度也愈大，使杆身削弱过多。因此斜角一般在30º～60º之间。胀断式连杆有什么优点？胀断式连杆是先整体加工出连杆毛坯，然后在连杆大头采用膨胀的方式裂解开连杆大头，这样产生的剖分面是凸凹不平的断裂茬口。可同时起到两个方向的定位作用；抗剪能力强；由于不用定位销套等结构，两个连杆螺栓的距离最短，使得连杆大头宽度最小，给连杆轴颈直径留出了增加空间。而且节省了加工工艺过程，使得制造成本降低30%左右。连杆螺栓预紧力与气压力是什么关系？与往复惯性力是什么关系？连杆螺栓预紧力的主要目的，一是防止在工作中连杆大头盖与杆身分离，导致这两个零件的接触面碰撞损坏，二是导致轴瓦不能贴紧轴承，导致轴瓦不能承载、不能导热、脱落和损坏。上述的故障都是拉伸载荷造成的。因此设计连杆螺栓预紧力时基本不用考虑活塞上面的气压力造成的压缩载荷，主要考虑惯性力造成的拉伸载荷，再加上压紧轴瓦所需的安装载荷。提高连杆螺栓疲劳强度的措施有哪些？1）降低螺杆刚度C1，主要是通过光杆直径d0，一般d0=（0.8～0.85）d1.2）提高被连接件的刚度C2；3）增加过渡圆角半径，降低应力集中；4）采用细牙滚压螺纹；5）严格控制螺栓和被连接件的形位公差，减少附加弯矩。连杆螺栓通常采用什么方法防止松动？1）使用自锁螺母；2）槽型螺母加开口销；3）圆螺母止动垫圈，单耳止动圈；4）锁片。请思考采用有限元方法进行连杆拉伸强度计算时，连杆接合面应该如何考虑？计算拉伸载荷时，杆身与大头盖要按照实际情况处理成两个零件，接合面要用接触单元连接。第八章活塞的工作条件是什么，请分项论述。然后论述对活塞的设计要求。工作条件：1）高温—导致热负荷大:活塞在气缸内工作时，活塞顶面承受瞬变高温燃气的作用，燃气的最高温度可达2000～2500℃，因而活塞顶的温度也很高。温度分布不均匀，有很大的热应力；2）高压—冲击性的高机械负荷：高压包括两方面①活塞组在工作中受周期性变化的气压力直接作用，气压力Pz(MPa)一般在膨胀冲程开始的上止点后10°～20°达到最大。②活塞组在气缸里作高速往复运动，产生很大的往复惯性力Fjmax3）高速滑动：内燃机在工作中所产生的侧向力是较大的，特别是在短连杆内燃机中；4）交变的侧压力：活塞上下行程时活塞要改变压力面，侧向力方向不断变化，造成了活塞在工作时承受交变的侧向载荷。设计要求:1）选用热强度好，散热性好，膨胀系数小，耐磨、有良好减磨性和工艺性的材料2）形状和壁厚合理，吸热少，散热好，强度和刚度符合要求，尽量避免应力集中，与缸套有最佳的配合间隙3）密封性好，摩擦损失小4）选择密度小质量轻的材料活塞环的工作应力与套装应力之间是什么关系？请用公式说明。实际上如何考虑？工作应力与套装应力之和是常量，即σmax+σ′max=3.4Et2/(D-t)2=常量设计时一般选择σ′max=（1.2～1.5）σmax，因为套装时间很短，瞬时应力大一些，没有造成材料破坏即可。高转速发动机与低转速发动机对活塞环初始弹力p0的要求有什么不同？为什么？缸径对p0的要求如何，为什么？当转速n提高时，应提高。因为活塞速度高，由于节流作用，活塞环背压下降，气压力对第一密封面的加强作用减弱，因此必须适当增加活塞环初弹力。当活塞直径增加时，活塞环的工作应力增加，应当适当减少初弹力，方能减少活塞环的工作应力。试结合公式说明活塞环的套装应力与工作应力的关系。工作应力=0.425E活塞环套装时必须使其内径大于活塞头部直径，此时端距应该为8t左右。即套装时端距的变形量为8t-.则最大套装应力：式中，为最大工作应力；E为活塞环材料的弹性模量。套装应力与工作应力的关系为σ′max=（1.2～1.5）σmax高速内燃机对活塞材料的要求是什么？（1）热强度好，散热性好；（2）重量轻，惯性小；（3）膨胀系数小；（4）密度小（5）热导率大（6）有良好减摩性和工艺性活塞销通常采用什么材料，为什么？如何保证表面耐磨？活塞销通常用低碳钢和合金钢制造。在负荷不高的发动机中常用15.、20、15Cr、20Cr、和20Mn2钢；在强化发动机上，采用高级合金钢，如12CrNi3A/18CrMnTi2及20SiMnVB等，有时也可用45中碳钢。之所以选择这样的材料是因为根据活塞的工作条件和设计要求，活塞销应具有足够高的机械强度和耐磨性、同时还要有较高的疲劳强度，活塞销的摩擦表面应具有高硬度。内部应富有韧性和较高的强度，但是硬的表层和内部必须紧密结合，保证活塞销在冲击载荷的作用下没有金属剥落和金属层之间的分离现象。为保证活塞销表面硬并且耐磨，对其表面进行热处理。对于低碳钢材料的活塞销表面要进行渗碳和淬火。对于45钢的活塞销则是进行表面淬火，注意淬火时不能将活塞销淬透，否则活塞销变脆。减轻活塞热负荷的设计措施有哪些？1）尽量减小顶部受热面积；强化顶面，采用不同的材料或将表面进行处理2）保证热流通道畅通3）采用适当的火力岸高度4）顶部内侧喷油冷却5）顶部设油腔冷却活塞销座的工作条件如何？解决销和销座变形不协调的措施有哪些？工作条件：活塞销座承受周期变化的气体作用力和活塞销座以上部分的往复惯性力的作用，这些力都是带有冲击性的；从运动情况看，活塞销在活塞销座中由于连杆小头的制约，其转动角度很小，在这样小的转动角度下，很难在销与销孔之间形成一层良好的油膜，所以润滑条件较差。采取措施：1）在活塞销座与顶部连接处设置加强肋，增加活塞销座的刚度；2）将销孔内缘加工成圆角或者倒棱，或将活塞销座内侧上部加工出一个弹性凹槽，可以减轻活塞销座的棱缘负荷；3)将销孔中心相对活塞销座外圆向下偏心3–4mm，将活塞销座的厚度上面比下面大些，以加强活塞销座承压强度；4）将活塞销座间距缩小，以减小活塞销的弯曲；5）铸铝活塞的销孔中压入锻铝合金的衬套，可提高抗裂纹能力。活塞裙部在工作时销轴方向的变形大，请问原因是什么？一般采用什么措施来进行限制？1)活塞受到侧向力FN作用，承受侧向力作用的裙部表面，就有被压扁的倾向，使它在活塞销方向上的尺寸增大；2）由于加在活塞顶上的爆发压力和惯性力的联合作用，使活塞顶在活塞销的跨度内发生弯曲，使整个活塞在活塞销座方向上的尺寸变大；3）由于温度升高引起热膨胀，其中活塞销座部分因壁厚比其他地方要厚，刚度大，所以发生热膨胀时的变形比较严重。防止裙部变形的主要方法有：选择膨胀系数小的材料，进行反椭圆设计，采用绝热槽，销座采用恒范钢片，裙部加钢筒等方法来达到。确定活塞环装配端距△d的依据是什么？装配端口距离△d：△d小，密封性好，但不能为零。从热膨胀考虑，要大于活塞环的周向线膨胀量第九章内燃机滑动轴承的过盈量有几种表示方法，各是什么？轴承的过盈量主要通过3种表示方法：自由弹势轴瓦在自由状态下的开口直径为+，一般为=（0.25~2.5）mm。半圆周过盈量h(mm)式中，为轴瓦内孔直径（mm），=-;为应力系数（N/）;为最小预加压缩应力（N/）。余面高度u(mm)在试验压力(N)作用下，试验压缩量v(mm)为则==式中，为当量壁厚(mm)，=（）+,为减摩层厚度，为减摩层折算系数；为宽度(mm)。对内燃机滑动轴承减磨层都要求有哪些性能？主要有三方面要求：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。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。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。计算轴心轨迹有什么用处？计算轴心轨迹的意义：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（）及其延续时间。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。帮助分析轴承损坏原因，改进设计。找出轴心高速向心运动使油楔中出现局部真空，形成气泡的区域，这个区域容易形成穴蚀；合理布置油孔、油槽的位置，使供油舒畅。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。滑动轴承上一般要开设油槽，请问曲轴主轴颈的油槽开在哪里？连杆轴颈的油槽开在哪里？试从油膜承载能力的角度分析为什么？试验证明，在其他条件不变的情况下，油膜压力与轴承宽度的三次方成正比，这里可以简单的用来代表轴承的承载能力。所以当轴承面积相同时，开油槽轴承的承载能力为,仅为无油槽轴承的。所以，主轴承要在上轴瓦开槽，连杆轴承应在下轴瓦开槽，以避免轴承的承载能力下降。5．主轴承间隙和连杆轴承间隙取值范围是多少？过大或过小会有什么后果？主轴承间隙和连杆轴承间隙应分别在（9~12）和（7~10）。间隙过大，轴承承压能力下降；间隙过小，润滑油量减少，油膜局部温度提高，最小油膜厚度减小，可能导致轴颈与轴承的直接接触，破坏流体润滑。第十章机体的设计原则是什么？具体有哪些？机体的总设计原则是：在尽可能轻巧的前提下，尽量提高刚度(降低变形、振动噪声)。提高刚度的途径主要有以下几个方面；将气缸体与上曲轴箱铸造成一个整体，形成一个刚度很好的空间梁板组成结构，除非是比较大型的内燃机才采用汽缸体与曲轴箱分开的结构。气缸之间加隔板，以提高机体横向刚度。降低上下曲轴箱的剖分面。采用全支撑曲轴。剖分面处采用梯形框架。采用下主轴承盖与下曲轴箱一体的整体式，缸盖螺栓最好与主轴承盖布置在同一平面内。机体表面布置加强筋。缸盖设计主要考虑的是；有足够的刚度和强度，工作变形小，保证密封。合理布置燃烧室、气门、气道，保证发动机的工作性能。工艺性良好，金属分布尽量均匀，温度分布尽量均匀，减少热应力，避免热裂现象。设计缸盖时，应该先考虑哪些部件的布置？水套的设计原则是什么？气缸盖的内部形状和结构十分复杂，设计时主要优先考虑内部气道、燃烧室（另有预燃室、涡流室）、喷油器或火花塞、气门等功能部件的布置，然后在保证壁厚均匀、受力均匀、刚度足够的条件下考虑内部冷却水套的布置。水套的厚度应尽量各处均匀，不宜太厚，否则流速过低，造成与气缸的热交换能力下降，一般情况下，水套各截面的水流速尽量不要低于0.5m/s。一般车用发动机的水套厚度应在4~10mm之间。具体厚度要根据水套流场的仿真分析结果确定。机体水套的长度，应能够保证当活塞在下止点时活塞环能得到很好的冷却。气缸套产生穴蚀的原因是什么？如何避免？穴蚀形成的原因；内因缸套本身存在微观小孔、裂纹和沟槽等局部缺陷，容易形成气泡。外因缸套振动，引起局部缺陷内气泡爆炸，产生瞬时高温高压，使水腔壁承受很高的冲击和挤压应力，逐步剥离金属层，形成针孔和裂纹。减轻穴蚀的措施；减小缸套的振动减小活塞配合间隙减小活塞换向敲击力提高缸套刚度（含支撑）。抑制气泡的形成提高缸套本身的抗穴蚀能力合理的选择材料：机械强度、表面硬度要好。金相组织要合理。合理选择热处理工艺，不改变金相组织。适当的表面处理：表面镀铬、镉；表面涂层（环氧树脂）。冷却水中加添加剂，提高耐穴蚀能力。增加气缸套耐磨性的措施有哪些？提高气缸套耐磨的措施：提高缸套表明加工精度，降低表面粗糙度值。合理选用材料。经常低温启动，并经常低负荷、中低转速运转的车用内燃机，其缸套以腐蚀性磨损为主，采用奥氏体铸铁较好。如果考虑成本，节省贵重材料，可以缸套上部采用奥氏体材料。对于经常高负荷工作及经常在灰尘较多地区工作的内燃机，汽缸套以磨料磨损为主，宜采用高磷铸铁、加硼铸铁。对于车用强化柴油机，汽缸套以溶着磨损为主，可采用薄缸套（干缸套），内表面镀铬或氮化。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。充分重视空气和机油的滤清，以减少磨料磨损。避免频繁的冷启动，以减少酸性物质（等）在缸壁上的凝结而造成的腐蚀性磨损。活塞间隙要适当。缸套在安装和运转过程中要避免变形，以减少变形带来的不均匀磨损。目前减轻传统的灰铸铁机体质量主要有3条途径改进结构，现在中小型水冷高速内燃机都采用把汽缸体与上曲轴箱连成整体的机体形式，因此有可能把基本壁厚减薄到铸造工艺多允许的最小值。小客车和轻型载货车大多采用底面与曲轴轴线基本平齐的平底式集体结构。采用性能更佳的蠕墨铸铁。采用铝合金或者镁合金。从零件成本看，充分利用砂型铸造在成型方面较大的自由度，还可以将各种功能整合到气缸体中去，在总体上减轻质量，提高经济效益。根据各种分析和实践，选择铝合金作为机体材料是目前发动机轻量化的有效途径。铝合金的弹性模量较低，这会降低结构刚度，增大噪声。为此，必须采取结构优化措施。铝合金是目前最合适的发动机机体轻量化材料。但是，全铝发动机并非发展方向，采用铝和铁的混合式机体在经济上和技术上都较为可行。第十一章润滑系的设计要求是什么？为什么？润滑系统的主要任务是供应一定数量的机油至摩擦表面，减小零部件之间的摩擦和磨损并起冷却和清洁磨粒的作用。润滑系在减少机械损失、提高机械效率、延长内燃机使用寿命方面起着重要作用。内燃机机油在不断工作的过程中，会被从空气中吸入的尘土以及内燃机本身的燃烧产物和磨损产物所污染，并在高温影响下逐步变质。因此，润滑系统中必须用专门的机油滤清器不断的对机油进行滤清，在必要时采用强冷装置使机油温度不超过允许的数值。现代内燃机的转速和功率不断提高，热负荷也越来越高，所以一个良好的润