内燃机设计 试卷及答案 共4套

本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：内燃机设计A姓名：班级：简答题（20分，每问4分）发动机支承上的支反力都是由哪些因素造成的？结合图回答活塞裙部在工作时销轴方向的变形大的原因，其中影响最大的是哪一个？请结合图描述内燃机滑动轴承过盈量的几种表示方法。配气机构采用液压挺柱后消除了气门间隙，这时的凸轮是否还需要缓冲段？为什么？缸盖的设计方法（或者设计原则）是什么？填空（20分，每空2分）1.同样缸径的汽油机与柴油机相比，设计转速高。2.六缸发动机的第一主轴颈积累扭矩为第七主轴颈的积累扭矩为。3.四缸四冲程发动机在2400r/min时发生扭转共振，引起共振的谐量k=2，发动机的固有园频率为，固有频率为，k=2这一阶谐量是。4.发动机机油的流量主要是根据来确定的。5.主轴颈负荷连杆轴颈负荷；从强度考虑主轴颈D1应该连杆轴颈D2，实际曲轴结构中，D1D2。分析计算（20分）已知一单列四缸二行程内燃机，发火顺序1—3—4—2，试分析其往复惯性力和力矩（不分析旋转惯性力及力矩），若不平衡请采用半平衡法平衡，并指出Mj1max及出现时刻。四、计算（20分，每小题5分）已知一台直列四缸四行程发动机，其平底挺柱轴线平行于各自的气缸轴线，如图所示γ=22°试求：1.同名异缸凸轮夹角（凸轮角度）2.同缸异名凸轮夹角（凸轮角度）3.排气凸轮工作半包角（凸轮角度）4..某一缸位于压缩上死点时，其排气凸轮相对oo’线的位置（凸轮角度）五、叙述（20分）1.①活塞环的工作应力与套装应力是什么关系？②对于高转速发动机和低转速发动机，活塞环初弹力P0的确定有什么不同，请结合图叙述理由。（10分）2.发动机的动力计算指的是什么？写出中心曲柄连杆机构的连杆力、侧向力、切向力、径向力表达式，并证明翻倒力矩与输出扭矩的关系。（10分）简答题（20分，每问4分）重力1、往复惯性力2、翻倒力矩1气压力1、侧向力1、热膨胀1，热膨胀影响最大1。自由弹势1、半圆周过盈量1、余面高度2。需要1。因为还有克服弹簧预紧力引起的机构变形使气门晚开3。先设计布置功能件3（气道、气门导管、火花塞或喷油器），然后按照等壁厚设计水套1。填空（20分，每空2分）1.汽油机2.0，输出扭矩3.ω=251.32/s,f=40Hz,主谐量4.必须由润滑系带走的热量5.小于，小于，大于分析计算（20分）发火间隔角1分，曲柄侧视图1分，轴测图1分，一阶曲柄图1分，二阶曲柄图1分，一阶惯性力等于零1分，二阶惯性力等于零1分，一阶惯性力矩分析4分，二阶惯性力矩分析1分，平衡重质径积2分，平衡块布置2分，Mj1max2及出现时刻2。四、计算（20分，每小题5分）1.90°2.83°（只求出105°得2分）3.58.75°4.128.75°五、叙述（20分）1.①工作应力与安装应力之和为常数5分②高速发动机的P0要大些（2分），高速时环口节流作用大，背压变小。（3分）2.发动机的动力计算指曲柄连杆机构中的受力分析2分，连杆力、侧向力、切向力、径向力表达式正确各1分。证明正确【第2页共2页】【第2页共2页】【第2页共2页】本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：内燃机设计B姓名：班级：简答（20分）气压力Pg和往复惯性力Pj的对外表现各是什么？机体的工作条件和设计要求是什么？确定润滑系循环供油量的依据是什么，如何计算？为什么配气凸轮要有缓冲段？分析计算（20分）已知一单列四缸二行程内燃机，发火顺序1—3—4—2，试用图解法分析其往复惯性力和力矩，若不平衡请采用半平衡法平衡，并指出Mj1max及出现时刻。填空（24分）1.汽油机与柴油机相比，的燃气温度高，的活塞热负荷大。2.六缸机第一主轴径的积累扭矩为，第七主轴径的积累扭矩为。3.往复惯性力沿作用。4.配气机构采用平底挺柱时，其底面半径应。5.γ角为90度的V型两缸机，其一阶往复惯性力的合力大小为，方向为，相当于。6.发动机的主临界转速与发火顺序的关系为。7.曲轴的破坏形式主要是。计算（20分）已知一台直列四行程发动机，其平底挺柱轴线平行于各自的气缸轴线，如图所示排气凸轮进气凸轮试求：1.同名异缸凸轮夹角（凸轮角度）2.同缸异名凸轮夹角（凸轮角度）3.排气凸轮工作半包角（凸轮角度）4.第一缸位于压缩上死点时，其排气凸轮相对挺柱轴线的位置（凸轮角度）五、叙述（16分）1．请各举两种提高曲轴疲劳强度的结构措施和工艺措施，并简要说明原理。2．试述气环的密封原理，保证气环能够起到密封作用的关键因素是什么？高转速发动机对活塞环初弹力有什么要求，为什么？简答（20分）气压力是发动机做功的力，对外只有扭矩输出和翻到力矩作用在支承上，没有自由力。往复惯性力是不平衡的自由力，对外作用在支承上，在发动机一个循环内的对外做功等于零。（5分）受到非常复杂的载荷作用。尽可能轻巧的前提下，尽量提高刚度（降低变形，振动噪声）5分根据需要润滑系带走的热量确定。补偿气门间隙和弹簧预紧力引起的机构变形。分析计算（20分）发火间隔角1分，曲柄侧视图1分，轴测图1分，一阶曲柄图1分，二阶曲柄图1分，一阶惯性力等于零1分，二阶惯性力等于零1分，一阶惯性力矩分析4分，二阶惯性力矩分析3分，平衡重质径积2分，平衡块布置1分，Mj1max2及出现时刻1分。填空（24分，每空2分）1.汽油机，柴油机2.0，输出扭矩。3.始终气缸轴线。4.大于挺柱最大几何速度。5.常数，曲柄方向，离心力。6.无关。7.弯曲疲劳破坏。计算（20分，每问5分）1.90°2.105°3.58.75°4.108.75°五、叙述（16分）1．结构：开卸载槽2分，增加圆角半径2分。工艺：圆角淬火2分，圆角滚压2分。2．活塞环在初弹力作用下贴紧气缸壁面形成第一密封面，在气压力作用下形成第二密封面，在背压作用下加强第一密封面。4分关键因素是活塞环要有一定的初弹力。2分高转速发动机要求活塞环初弹力要大一些，因为节流作用，背压较小。2分【【第1页共1页】【【第1页共1页】本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：内燃机设计A姓名：班级：简答（32分）柴油机与汽油机的缸径、行程都一样，假设D=80、S=80，是否都可以达到相同的最大设计转速（比如n=6000r/min）？为什么？请分别举出汽油机和柴油机的4条优点，并进行简要的说明。确定润滑系循环供油量的依据是什么，如何计算？某发动机为了提高功率，采用了扩大气缸直径的措施，如果气缸直径扩大比较多，比如扩大5毫米，请说出4个与之相配合的必要结构改变，再指出4个必要的计算。分析（20分）已知一单列四缸二行程内燃机，发火顺序1—3—4—2，试用图解法分析其往复惯性力和力矩，若不平衡请采用半平衡法平衡，并指出Mj1max及出现时刻。填空（24分）1.汽油机与柴油机相比，的燃气温度高，的活塞热负荷大。2.六缸机第一主轴径的积累扭矩为，第七主轴径的积累扭矩为。3.连杆螺栓的刚度应该连接件的刚度。4.配气机构采用平底挺柱时，其底面半径应。5.活塞裙部在销轴方向工作变形大的原因主要是，和的作用。6.发动机扭矩的主谐量阶数为k=，相对应的发动机转速如果在工作转速范围内，则称为。7.曲轴的破坏形式主要是。计算（12分）已知一台直列四缸四行程发动机，发火顺序1-3-4-2。其平底挺柱轴线平行于各自的气缸轴线，凸轮顺时针旋转，如图所示排气凸轮进气凸轮【第1页共2页【第1页共2页】2.同一缸进排气凸轮夹角3.第一缸位于压缩上死点时，其排气凸轮相对挺柱轴线的位置五、叙述（12分）1．请叙述缸套产生穴蚀的机理，并举出3种减轻穴蚀破坏的措施。2．试述气环的密封原理，保证气环能够起到密封作用的关键因素是什么？高转速发动机对活塞环初弹力有什么要求，为什么？简答题(32分)（8分）答：不能得到与汽油机一样的最高设计转速。因为柴油机是在接近上止点时在缸内喷射燃油，柴油的蒸发速度比较慢，一边混合一边燃烧，是混合燃烧过程，燃烧时间比汽油机的时间长，所以柴油机达不到汽油机的高设计转速。答：柴油机的优点（答对其中4点4分）：燃料经济性好；工作可靠性和耐久性好，因为没有点火系统；可以通过增压、扩缸来增加功率；防火安全性好，柴油挥发性差；CO和HC的排放比汽油机少。汽油机的优点（答对其中4点4分）：空气利用率高，转速高，因而升功率高。化油器式的过量空气系数α较高，在1.1左右，电控喷射要求α=1；因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，制造成本低；低温起动性、加速性好，噪音低；由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小（一般只有柴油机的一半重量）；不冒黑烟，颗粒排放少。答：根据必须由润滑系带走的热量确定机油循环量（4分）。润滑系接收的热量为（KJ/h）（2分）机油循环量（2分）答：结构改变：活塞直径、气门直径、气门最大升程、活塞环、燃烧室设计（对4点4分）必要计算：曲轴平衡、曲轴强度、曲柄连杆机构动力计算和扭振计算、压缩比验算、工作过程计算、重新设计凸轮型线等等（对4点4分）分析计算（20分）发火间隔角A＝360／4＝90（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aCcos30（2分），二阶惯性力矩等于零（2分）。Mj1max=aC，在第一缸上止点前18.44度（1分）。考虑整体平衡或者其他措施对离心惯性力矩、一阶惯性力矩进行平衡（2分），平衡措施正确，质径积结果正确（2分）填空（24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零，第七主轴径的积累扭矩为输出扭矩。3.连杆螺栓的刚度应该小于连接件的刚度。4.配气机构采用平底挺柱时，其底面半径应大于最大挺柱几何速度。5.活塞裙部在销轴方向工作变形大的原因主要是侧压力，气压力和热膨胀的作用。6.发动机扭矩的主谐量阶数为k=，相对应的发动机转速如果在工作转速范围内，则称为主临界转速。7.曲轴的破坏形式主要是弯曲疲劳破坏。四、计算凸轮夹角（12分）同名异缸凸轮夹角90º、180º、270º（4分）；同缸异名凸轮夹角105º（4分）；排气凸轮桃尖距挺柱中心线角度128.75º凸轮角度（4分）五、叙述题（12分）说出缸套产生穴蚀的内因和外因（3分），举出三种减轻穴蚀的措施各1分。说出气环的密封原理（2分），说出初弹力是关键因素（2分），说出高速发动机要加大初弹力（2分）【【第2页共2页】本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：内燃机设计B姓名：班级：简答题（32分）气压力Pg和往复惯性力Pj的对外表现是什么？有什么不同？分析活塞裙部在工作时销轴方向的变形大的原因。设计轴瓦时为什么要有过盈量？轴瓦有几种过盈量？检测轴瓦圆周过盈量的方法是什么？某发动机改变了活塞行程，请举出4种与之相配合的结构更改设计和4个必要计算。填空（24分）1.机体的设计原则为：在尽可能的条件下，尽量提高机体的和。2.往复惯性力沿作用。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，因该开在主轴瓦的，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，D1D2；实际设计时D1D2。6.润滑系机油循环量根据来确定。分析（20分）已知一单列三缸四行程发动机，发火次序1-3-2，请分析往复惯性力的平衡性，如必要，请采取平衡措施，写出质径积表达式，在轴侧图上标出平衡重布置。计算（12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 进ωcυωcυ排L求：1.各缸排气凸轮相对于第一缸排气凸轮的夹角；2.排气凸轮工作半包角；3.一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。2.①用公式表示活塞环的工作应力与套装应力的关系？说明设计时如何分配？【第1页共1页】【第1页共1页】简答题（32分）答：气压力是发动机做功的力，对外只有扭矩输出和翻到力矩作用在支承上，没有自由力。往复惯性力是不平衡的自由力，对外作用在支承上，在发动机一个循环内的对外做功等于零。（8分）答：结合图说明侧压力、气压力和热膨胀是活塞工作时裙部变形大的原因。（文字说明6分，图2分）答：为保证轴瓦能够与轴承座紧密贴合