《汽车发动机原理（第5版）》 教案 第十章 发动机动力学

《发动机动力学》教案《汽车发动机原理》教案章节第十章发动机动力学理论授课时间6学时教学目的和要求了解曲柄连杆机构的组成学习曲柄连杆机构的运动规律及质量换算掌握曲柄连杆机构的受力分析掌握平衡发动机平衡的概念和完全平衡的条件学习单缸机的双轴平衡和过量平衡学习多缸机的平衡，掌握多缸机双轴平衡系统的设计方法了解扭转振动的现象与发生的原因学习二质量扭振系统自由振动的计算掌握曲轴扭转系统的干扰力矩及其简谐分析了解六缸四行程扭转情况的综合分析掌握扭转振动的消减措施教学重点曲柄连杆机构的运动规律曲柄连杆机构的质量换算曲柄连杆机构的受力分析双轴平衡系统的设计二质量扭振系统自由振动的计算曲轴扭转系统的干扰力矩及其简谐分析扭转振动的消减措施教学难点1.曲柄连杆机构的受力分析2.往复惯性力的平衡3.二质量扭振系统自由振动的计算4.曲轴扭转系统的干扰力矩及其简谐分析教学进程（含教学内容、时间分配、教学方法、辅助手段）曲柄连杆机构的运动与受力分析（95’）曲柄连杆机构的运动规律（20’）1.曲柄连杆机构的组成（5’）2.曲柄连杆机构的运动规律（15’）1）活塞位移（5’）2）活塞速度（5’）3）活塞加速度（5’）4）连杆的角位移、角速度与角加速度二、曲柄连杆机构的质量换算（20’）1.曲柄连杆机构的质量系统的简化（5’）1）活塞组2）曲柄组3）连杆组4）曲柄连杆机构的质量换算2.曲柄连杆机构的质量换算（15’）1）活塞组（4’）包括活塞、活塞环、活塞销以及装在其上附件的质量。2）曲柄组（4’）3）连杆组（4’）4）曲柄连杆机构（3’）三、曲柄连杆机构的受力分析及力、力矩计算（55’）1.惯性力（15’）1）往复惯性力（5’）2）旋转惯性力（10’）2.沿气缸中心线的力（5’）1）总作用力F2）气体作用力3.总作用力F的分解与传递（25’）1）连杆力（5’）2）侧向力（5’）3）单缸机扭矩（10’）4）翻倒力偶矩（5’）4.多缸发动机的总扭矩（10’）将各缸扭矩从自由端向飞轮端依次叠加起来，积累到最后一个主轴颈的扭矩。第二节发动机的平衡（80’）一、概述（10’）1．平衡的概念（4’）2．完全平衡的条件（6’）二、单缸机的平衡（25’）1．旋转惯性力的平衡（5’）1）旋转惯性力（2’）2）旋转惯性力平衡重质径积（3’）2．往复惯性力的平衡（20’）双轴平衡（15’）一阶往复惯性力（3’）二阶往复惯性力（3’）3）一阶往复惯性力平衡重质径积（3’）4）二阶往复惯性力平衡重质径积（3’）5）单缸机双轴平衡系统的设计（3’）过量平衡（5’）1）剩余离心力（2’）2）剩余离心力的作用（3’）三、多缸机的平衡（40’）1．车用发动机常用气缸排列形式（2’）2．直列式两缸机的平衡（25’）1）旋转惯性力的合力（3’）2）一阶往复惯性力（3’）3）二阶往复惯性力（2’）4）旋转惯性力矩（2’）5）一阶往复惯性力矩（2’）6）二阶往复惯性力矩（2’）7）直列两缸机双轴平衡系统的设计（10’）3．直列式四缸机的平衡（10’）4.直列式六缸机的平衡（2’）5.V形八缸机的平衡（2’）四、影响发动机实际平衡的因素（5’）第三节发动机的扭转振动（95’）一、扭转振动的基本概念（10’）1.扭转振动定义（4’）2.扭转振动现象与发生的原因（6’）1）固有频率（2’）2）干扰力矩（2’）3）共振（2’）2.研究扭振的目的二、曲轴系统的固有频率（50’）1.扭振当量系统的组成（5’）2.扭振系统自由振动的计算（20’）1）单质量扭振系统（5’）2）二质量扭振系统（5’）3）三质量扭振系统（5’）4）多质量扭振系统（5’）3.二质量扭振系统自由振动的计算（15’）系统的固有振动频率三、干扰力矩及其简谐分析（10’）1.作用在发动机上的单缸扭矩（5’）M=M往复惯性力矩从可按下式分解为多阶简谐力矩2.多拐曲轴上第K阶力矩谐量的相位关系（5’）气缸压力的力矩的简谐分析式四、扭振的分析（10’）六缸四行程机扭振情况的综合分析五、扭振的消减（15’）1.使曲轴转速远离临界转速（2’）2.改变曲轴的固有频率（2’）3.提高轴系的阻尼（2’）4.改变激振的强度（2’）5.采用减震装置（7’）1）阻尼式减震器（3’）2）动力减震器（2’）3）复合式减震器（2’）（1）6学时（270’）为理论授课。（2）各部分时间分配可根据实际授课情况调整，总计时间不超过6学时（270’）。（3）采用多媒体课件教学，在多媒体教室讲授。（4）板书设计：左侧一栏中阴影部分为板书基本内容预习思考题本节共6学时，3次课，各次课的预习思考题：第1次课预习思考题1.曲柄连杆机构的构成及分类？2.什么是连杆比？3.曲柄连杆机构的质量系统可简化为什么？4.叙述曲柄连杆机构如何进行质量换算？叙述曲柄连杆机构的力和力矩的计算方法？第2次课预习思考题1.为什么要进行发动机的平衡？需要平衡哪些量？2.能否设计多轴平衡系统，利用旋转惯性力的叠加完全平衡往复惯性力?第3次课预习思考题1.发动机曲轴系统的扭转振动是怎么一回事？当曲轴系统共振时候有什么危害？2.什么是轴系的自振频率？它和哪些参数有关？单质量系统、双质量系统的自振频率计算公式怎样？3.什么是共振？它的特点是什么？4.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5.轴系在做无阻尼振动时，作用在每个质量上的平衡力矩有哪些？他们之间的关系是什么？作业题见章节思考题主要参考资料1.汪长民主编．车辆发动机动力学．北京：国防工业出版社，19812.吴兆汉主编.车辆发动机动力学．北京：北京工业学院出版社，1963备注本课程采用多