第一章内燃机设计总论
1、内燃机主要设计指标有哪些？动力性指标、经济性指标、紧凑性指标、可靠性与耐久性指标、适应性指标、运转性能指标、低公害指标。
2、内燃机的动力性指标有哪些？标定功率，标定转速，活塞平均速度，平均有效压力及扭矩
3、经济性指标有哪些？生产成本,运转中的消耗,以及维修费用等，燃油消耗率作为主要指标。
4、内燃机设计工作中的“三化”？产品系列化，零部件通用化，零件设计标准化。
5、内燃机主要结构参数有哪些？内燃机的主要结构参数，是指决定内燃机总体尺寸的参数，这些参数为：活塞行程S与气缸直径D的比值S/D；曲柄半径R与连杆长度L的比值λ，λ=R/L；气缸中心距L0与气径直径D的比值L0/D；对于V型内燃机还包括气缸夹角γ。
6、活塞行程与气缸直径的比值活塞行程S与气缸直径D的比值S/D，是决定内燃机设计的基本条件，由此即可确定气缸直径D及活塞行程S这两个主要参数。同一气缸容积的值，可以由不同的活塞行程与气缸直径组合而成。要正确确定出活塞行程和气缸直径值，必须正确确定S/D值。
7、曲柄半径R与连杆长度L的比值λ曲柄半径R与连杆L的比值λ是决定内燃机连杆长度L的一个结构参数。在确定参数λ之后，即可决定连杆长度的大小。
8、分析曲柄半径R与连杆长度L的比值λ对内燃机结构的影响对于单列式内燃机，λ值越大，连杆长度越短，D、S相同的条件下，内燃机的高度或宽度也越小，可是内燃机的外形尺寸减小，重量减轻。同时，连杆缩短后，使连杆杆身具有较大的刚度和强度。虽然由于λ加大，使往复运动质量的加速度和连杆摆角也加大，但因连杆重量减轻，往复惯性力与侧压力并没有什么增加。所以在设计时，为了尽可能缩小内燃机的外形尺寸和减轻重量，一般尽可能选取较大的 值，以使连杆的长度尽量短一些。
9、连杆长度的缩短，受到什么条件的限制：（1）活塞在下止点时，裙部不应与平衡重相碰。（2）活塞在上止点时，曲柄臂不应与气缸套下部相碰。（3）连杆在气缸套内摆动时，连杆杆身不应与气缸套下部相碰。
10、气缸中心距Lo与气缸直径D的比值Lo/D Lo/D是决定内燃机长度的主要参数
第二章内燃机曲柄连杆机构
1、作用在曲柄连杆机构上的力运动质量产生的惯性力和作用在活塞上的气体力，这些力随着曲柄转角的不同而变化，在稳定情况下，曲柄每转二周为一个变化周期，实际上，内燃机的工况是不断变化的，因此作用在曲柄连杆机构上的力和力矩也是在不断变化的。通常在动力学分析中，只计算标定工况下的作用力和力矩。并认为曲柄是作等速旋转运动。
2、进行内燃机的动力学计算的步骤
在进行动力学计算之前，必须根据实测的示功图或对工作过程的循环模拟计算来确定气体作用力的变化情况再根据运动学求出的各运动件的加速度，由此求出惯性力的变化情况，从而得到总的作用力及力矩，在此基础上，进一步分析这些力和力矩对内燃机平衡与振动的影响。
3、活塞、连杆的运动规律 当曲柄按等角速度ω旋转时，连杆本身的运动是由旋转运动和往复运动合成的平面复合运动。在实际分析中，为使问题简化，一般将连杆为分别集中于连杆大头和小头的两个集中质量，认为它们分别作旋转与往复运动。
4、研究曲柄连杆机构运动学的主要任务 活塞在作往复运动时，其速度和加速度是变化的。它的速度和加速度的数值及变化规律对曲柄连杆机构以及内燃机整体的工作有很大的影响，因此，研究曲柄连杆机构运动学的主要任务实际上就是研究活塞的运动规律。
5、连杆的角位移、角速度与角加速度的特殊值（最大或最小）及所在位置
当α=0°或180°时，连杆角位移有最小值，即 0m i n =β
当α=90°或270°时，连杆角位移有最大值
当α=0°或180°时，连杆角速度有最大值
当α=90°或270°时，连杆角速度为0，即0=?β
当α=90°或270°时，??β有最大值
当α=0°或180°时，??β有最小值
6、活塞的位移的特点 即曲柄转角α从0°到90°时活塞的位移值比曲柄转角α从90°到180°时活塞的位移值大，而且是λ值越大，其差值也越大。
7、活塞的位移曲线的作用 活塞的位移曲线可用来对p-v 示功图与p-α示功图两者之间进行转换；它与气门的运动曲线配合，还可用来检验活塞与气门之间发生干涉；在柴油机直接喷射燃烧室的设计中，喷油柱的位置与活塞上燃烧室的配合，也要用到活塞的位移曲线；此外二冲程内燃机排气口与扫气口位置的确定，与活塞位移变化也是密切相关的。
8、活塞速度组成的特点 活塞速度可以写成两个速度分量之和，即 αλ
?α?2sin 2sin R R v +=
因此，活塞速度可视为由αωsin 1R v =与αλω2sin 2
2R v =两部分简谐运动速度所组成。 9、活塞速度在特殊位置时的值 当α=0°或180°时，活塞速度等于零。 当α=90°或270°时，ωR v =，此时活塞速度等于曲柄销中心的圆周速度。但是，这并不是活塞的最大速度。
10、活塞的速度α=0°~180°时，v 为正值；α=180°~360°时v 为负值；α=0°、180°、360°时，v =0（活塞正在改变运动方向）；α=90°、270°时，v R ω=，但并不是max v 。 活塞的速度在旋转一周中，时快时慢的变化着，它的平均速度可以表示为 30
sn c m = (m/s)活塞平均速度c m 虽然只能粗略地估计活塞运动的快慢，但它是表征内燃机性能指标的重要参数之一。
11、活塞的最大速度 活塞速度最大时的曲柄转角max v α： ??
????++-=)811(41a r c c o s 2m i n λλαv 可见，1cos 0max v α，因此max cos v α小于90°或大于270°，即活塞速度的最大值出现在偏
向上止点一边，大体上在上止点前后75°左右。不同λ值时，有不同活塞速度的位置不同。 λ值越大，活塞速度最大值也越大，相应的曲柄转角max α便越小。
12、活塞的加速度 当λ≤1/4时，α在0°、360°有最大的正加速度值)1(2λω+R ；当α在180°时，有最大的负加速度值)1(2λω--R 。当λ>1/4时，α在0°、360°有最大的正加速度值，其大小也为)1(2λω+R ；而α在α'、360°-α'两处有最大的负加速度值，此值为)811(2λω+
-R ，而此时在处的加速度值仍为)1(2λω--R 。
13、沿活塞销中心线作往复运动的零件——活塞组的质量
活塞组的质量
p m 包括活塞、活塞环、活塞销以及装在这些零件上的其它附件的质量。可以认为p m 集中在活塞销的轴线中心上，因为活塞销中心线是活塞组的传力点.
\15、作复合平面运动的零件——连杆组的质量
连杆组的质量包括连杆体、连杆小头衬套、连杆盖以及连杆螺栓等质量。为了计算简便，一般认为连杆小头随活塞作往复运动，连杆大头随曲柄作旋转运动，而连杆杆身则作复合的平面运动（既有平面移动又有平面摆动），因此将连杆质量换算成集中于活塞销中心处作往复运动的质量1m 和集中于曲柄销处作旋转运动的质量2m ，由此来代替原来作复合运动的连杆的质量。
16、连杆组质量系统动力学的简化原则 （1）质量不变——所有简化后的质量总和应等于原连杆组总质量c m ，（2）系统的质心位置不变——所有简化后质量的质心应与连杆组原来的质心位置相重合。如果简化为两个质量，则 012=-b m a m （3）系统对质心的转动惯量不变——所有简化后的质量对于连杆组质心的转动惯量之和应等于连杆原来的转动惯量c I 。
17、作用于曲柄连杆机构的力 曲柄连杆机构中，主要作用力有气体作用力，运动质量的惯性力及外界负荷对内燃机运动的反作用力。
18、连杆机构中主要零件的主要受力 曲柄连杆机构中主要零件的主要受力有：往复惯性力、旋转惯性力、气体作用力。
19、连杆机构的往复惯性力 连杆机构的往复惯性力在忽略了高次项之后，可以看作由一次往复惯性力P j1和P j2二次往复惯性力所组成。
第三章 内燃机的平衡
1、静平衡和动平衡
曲柄旋转质量系统，不但要求静平衡，也要求动平衡。
静平衡：质量系统旋转时离心合力等于零，即系统的质心（重心）位于旋转轴线上。 动平衡：质量系统旋转是，旋转惯性力合力等于零，而且合力矩r M 也等于零。
2、旋转惯性力及其平衡 单缸内燃机的总旋转惯性力，包括曲柄不平衡质量和连杆换算到大头处的质量所产生离心力之和。 2ωR m P r r -= 该离心力的作用线与曲柄重合，方向背离曲柄中心，因此，只需在曲柄的对方，装上平衡重，使其所产生的离心力与原有的总旋转惯性力大小相等、方向相反即可将其平衡。
4、单列式多缸内燃机的平衡的项目 旋转惯性力的合力；一次往复惯性力的合力；二次往复惯性力的合力；旋转惯性力的合力矩；一次往复惯性力的合力矩；二次往复惯性力的合力矩；
8、四冲程四缸机的平衡情况1、旋转惯性力已得到平衡2、一次往复惯性力也已平衡。3、二次往复惯性力的合力 ∑-=αλ?λ2c o s 42R m P j j I I 4、旋转惯性力矩 ∑=0r M
旋转惯性力矩已平衡5、 一次往复惯性力矩已平衡6、二次往复惯性力矩已平衡 9、四冲程六缸机的平衡情况
∑=0jI P ∑=0jII P ∑=0r P ∑=0r M ∑=0jI M ∑=0jII M
第四章 活塞组的设计
1、活塞组的工作条件 活塞组是工作强度最大的组件之一。工作中承受的载荷：（1）承受很大的机械负荷；（2）承受很高的热负荷；（3）强烈的磨损。
2、活塞的基本结构 活塞头部 包括活塞顶，顶岸（火力岸）及活塞环带。组成燃烧室，承受气体压力，接受高温气体的作用。 活塞裙部 环带以下的部分，起导向作用力。活塞销座 位于裙部中央上方，销座中安装活塞销。活塞通过销座将气体作用力及惯性力经由活塞传递给连杆。
3、活塞的主要尺寸 活塞高度H 活塞高度与顶岸高度、环带高度及裙部高度有关。 压缩高度H1 压缩高度决定了活塞销的位置，它与顶岸高度、环带设计及上裙高度有关。顶岸高度h 顶岸高度确定了第一环的位置。环带高度h 环带高度取决于活塞环数、环高及环岸高度。
4、活塞顶的厚度的确定 活塞顶的厚度δ是根据强度、刚度及散热条件来确定的。由于δ值越大，顶部热应力也越大，因此在满足强度要求的条件下，尽量使δ值取得小些。对于直径较小的活塞若能满足散热要求，一般也能满足强度要求。
5、第一环槽的工作条件 热负荷过高，强度降低，并使机油炭化，造成积炭，使环槽严重磨损。
6、确定第一环槽的位置的条件 为了使第一环槽能正常地工作，选择项岸高度外，还可采取以下措施：（1）保证活塞在上止点时，第一环处于冷却水之中。（2）将第一道环安排在活塞顶厚度以下。（3）在第一环槽之上开一个隔热槽。（4）减少顶岸和缸套之间的间隙。（5）在铝合金活塞环槽处加镶块。（6）在活塞顶部进行硬模阳极氧化处理。(7)在活塞顶部进行硬模阳极氧化处理。
7、活塞环数由什么确定 活塞环数取决于密封的要求，它与内燃机的气体压力及转速有关。
8、减少活塞高度的方法 减少环的数目，减小环槽和环岸的高度。
9、活塞计算的项目 一般只计算第一环岸的强度、裙部及销座的单位压力。
10、第一环岸主要计算项目 在最大气体爆发压力时的剪切与弯曲强度。
12、活塞销座比压的计算 活塞销座比压力q 1按下式计算，即： ()()MPa l d P P q j g ''-=2/m ax m ax 1
13、活塞销表面比压的计算 连杆小头部分的活塞销表面单位压力为：()MPa db kP P q j g 1max max 2-=
活塞销座表面单位压力为： ()()M P a B l d kP P q j g --=max
max 1
14、活塞销弯曲应力的计算沿活塞销长度方向的负荷分布，与活塞销及销座的刚度之比有关，也和活塞销与连杆小头衬套的间隙及活塞销与销座的间隙有关。试验表明：在销座部分、销表面受的压力大致成三角形规律分布；在销与连杆小头接触部分，压力分布可认为相当于均匀负荷。这时活塞销中央部分所受的弯矩最大为：弯曲应力为 ()()
()()MPa a d b B l kP P j g 41max max 1335.128+-+-=πσ
一般内燃机活塞弯曲应力的许用值为100~250mPa ；军用内燃机为230~500 MPa 。
15、活塞销的剪切力 最大剪应力τ
max 作用在销座和连杆小头之间的截面上，发生在中性轴所在的直径上。 ()()
()MPa a d a a kP P j g 422max max max 1138-++?-πτ 17、活塞环的主要尺寸 活塞环的主要尺寸是环的高度b ，环的径向厚度。
18、活塞环根据接触压力进行分类 均压环 沿整个工作表面对气缸壁的压力是均匀的。非均压环 沿整个工作表面对气缸壁的压力不是均匀的；在切口附近的压力最高，压力分布呈梨形，通称为梨形环或高点环；在切口附近的压力较小，压力分布呈苹果形，通称为苹果环或低点环。
19、活塞均压环的自由状态形状 自由状态下环的曲率半径，在πα=处最小，在0=α处最大。
20、活塞环的弯曲应力 活塞环工作时的强度计算，因剪切力与轴向力影响较小，则只计算弯矩。活塞环的弯曲应力应按两种状况进行计算：工作状态下的弯曲应力；套装应力。
21、活塞环的套装应力：将活塞环往活塞上套装时，切口扳得比S 0还大，则正对切口处的最大套装弯曲应力得。 ()MPa t D t S E m 20max 13119.3??? ??-?-='πσ
第五章 连杆组的设计
1、连杆承受的载荷 一是燃气作用力和曲柄连杆机构中往复运动惯性力所引起的纵向载荷；一是连杆杆身复合运动引起的横向载荷。
2、纵向载荷F 对连杆的影响 纵向载荷F 使连杆杆身承受拉压疲劳载荷。当F 为正值时，杆身受压，F 力还使连杆产生纵向弯曲，造成轴承不均匀磨损。当F 为负值时杆身受拉。为了在负值最大时，不致使连杆体与大头盖的接合面互相分离，连杆螺栓必须在装配时给予足够的拧紧力。
3、横向载荷对连杆的影响 横向载荷为杆身摆动所产生的附加弯矩，此附加弯矩为杆身的转动惯量与连杆摆动的角加速度的乘积。
4、作用在连杆上的纵向载荷比横向载荷那个大 作用在连杆上的纵向载荷比横向载荷要大得多。
5、连杆设计时对疲劳强度和结构刚度的要求首先保证有足够的疲劳强度和结构刚度。若疲劳强度不足，往往会造成连杆杆身或连杆螺栓断裂。若刚度不足，就会造成连杆弯曲变形及连杆大头的失圆变形，这将导致活塞、气缸、轴承及曲柄销的偏磨，加大了连杆螺栓的附加弯矩。
6、连杆小头的特点尺寸小、轴承比压高、温度较高，轴承表面相对运动速度低，且属摆动运动。
7、连杆小头如何变形连杆小头在燃气压力和往复惯性力作用下往往会产生横向和纵向的变形。
8、连杆小头变形后的应力分布连杆小头在燃气压力和往复惯性力的作用下往往会产生横向和纵向的变形，其应力分布也很复杂。由图可见，其应力峰值发生在A-A，B-B，C-C截面处。连杆小头与杆身过渡处的形状与尺寸对小头的强度与刚度有很大的影响。由图5-5可见，当连杆小头与杆身之间采用单圆弧过渡时，其过渡处的应力峰值高，而当采用双圆弧过渡时，应力峰值就低得多。除此之外，小头衬套与活塞销之间的间隙对小头应力也有影响，间隙过大，小头载荷趋向为集中载荷，局部区域的应力峰值加大。
9、连杆大头的设计的核心保证有足够的刚度。连杆大头设计要兼顾刚度与外形尺寸。小头的外表面一般应具有拔模斜度以便于模锻。高速内燃机的连杆杆身断面都作成“工”字形的。
10、连杆大头的外形尺寸连杆大头的外形尺寸小，可避免连杆在运动中与其它机件干涉的可能性，并有利于提高内燃机结构紧凑性；而且较小的连杆大头可以减小旋转惯性力。
11、设计连杆中心线应注意什么连杆中心线应尽量靠近轴瓦，可提高连杆体通过气缸的能力，还可减小连杆大头所承受的弯矩。
12、连杆螺栓所受的载荷螺栓所受的拧紧力称为螺栓的预紧力，是螺栓所受的静载部分。运转时，连杆螺栓还要承受往复惯性力以及除支大头盖后的大头旋转质量的离心力。连杆螺栓有时还承受一些附加的弯曲应力。
13、连杆螺栓的附加弯曲应力产生的原因被连接部分大头的刚性不足；加工过程中造成的零件开头偏差；螺栓头部的结构不合理等。
14、连杆螺栓预紧力的组成一是保证连杆轴瓦必需的过盈度所具有的预紧力；二是保证内燃机工作时，连杆大头与大头盖之间的结合面不致因惯性力而分开所必须具有的预紧力。如果预紧力过大，使螺栓材料产生了屈服，将导致断裂。必须正确确定预紧力，并在装配时严格控制其大小。
15、连杆螺栓拧紧力矩的组成预紧力由拧紧力矩来保证。拧紧力矩由两部分组成：螺纹工作面产生的摩擦力矩和螺母支承面所产生的摩擦力矩。
16、提高连杆螺栓疲劳强度的措施⑴增加螺栓个数，减小每个螺栓的受力。⑵减小基本负荷系数，可以减小应力幅值为此可增大连杆大头的刚度，减小螺栓的刚度。⑶螺栓过渡贺角半径、根部贺角半径等处采用大贺角，避免应力集中。⑷螺栓头支承机尽量采用对称结构，减小附加弯曲应力。⑸采用冷墩成型工艺，用滚压法制造螺纹。
17、进行连杆小头强度计算时应计算的应力衬套过盈配合的预紧力及温升产生的应力；最大惯性力引起的应力；最大压缩力引起的应力；连杆小头的疲劳安全系数；连杆小头的变形计算。18、进行连杆杆身强度计算时应计算的应力最大拉伸应力；杆身的压缩-纵向弯曲应力；连杆杆射的安全系数。
第六章曲轴组与轴承
1、曲轴组的工作情况曲轴组的工作情况是极其复杂的，它是在周期性变化的燃气作用力、往
复运动和旋转运动惯性力及它们的力矩作用下工作的，因此承受着扭转和弯曲的复杂应力。曲轴箱主轴承的不同心度会影响到曲轴的受力状况，其次，由于曲轴弯曲与扭转振动机时产生附加应力，再加上曲轴形状复杂，结构变化急剧，产生了严重的应力集中。此外，曲轴主轴颈与曲柄销是在高比压下进行高速转动，因而产生强烈的磨损。
2、进行曲轴受力分析时曲轴的简化进行曲轴受力分析时假设曲轴是一个不连续梁，并且每一曲柄都是自由地支承在相邻两个主轴颈中点处。假设曲柄所受的作用力是集中的，且不考虑由于扭振等引起的附加作用。
3、分析曲柄上所受的力和力矩；并作出受力图
（1）沿曲柄半径方向的径向作用力Zo 。其中包括燃气作用力和往复运动惯性力所产生的径向力Z ；连杆旋转运动离心力Pc1 ；曲柄销旋转离心力Pc2。
（2）燃气作用力和往复运动惯性力所产生的切向力T。
（3）曲柄臂的旋转离心力P a。
（4）平衡重的离心力P b。
（5）主轴承的径向反作用力Z 1及Z 2。
（6）主轴承的径向反作用力T1及T2。
（7）从曲轴自由端传来的扭矩。当计算第I曲柄时，此扭矩
（8）从功率输出端传来的反扭矩。当计算第I曲柄时，此反扭矩。
4、主轴颈的载荷主轴颈受到交变扭矩M、支反力Z1在曲柄平面的弯曲作用，以及支反力T1在垂直于曲柄平面内弯曲作用。因此主轴颈受力后产生的是扭转和弯曲的交变应力。
5、曲柄销的载荷曲柄销受到平面内Z1、P a及P b产生的合成弯矩作用，垂直于曲柄平面的T1产生的弯矩的作用以及M和T1R的扭转作用，因此曲柄销上的应力也是扭转和弯曲的交变应力。
6、曲柄臂的受力情况曲柄臂的受力情况很复杂，它包括（1）由Z1、P b产生的拉伸或压缩应力；（2）在曲柄平面内Z1产生的弯曲应力；（3）在垂直于曲柄平面内由M及T1的弯矩形成的应力；（4）由T1产生的扭矩引起的应力。因此曲柄臂的应力具有交变的拉压、弯曲和扭转的复合性质。曲轴上产生应力集中最严重的。
7、曲轴上产生应力集中最严重的部位？损坏形式？曲轴上产生应力集中最严重的部位在轴颈至曲柄臂的过渡圆角处和轴颈油孔周围。一般来说弯曲疲劳裂缝是从轴颈根部表面的圆角处发展到曲柄臂上，基本上沿45°角折断曲柄臂；扭转疲劳裂缝是从机械加工不良的油孔表面开始，约呈45°剪断曲柄销。因表面应力总是最大，疲劳破坏也总是从表面开始。
8、曲轴在设计时应满足的要求曲轴在设计时应满足以下要求：（1）具有足够的疲劳强度。尽量减少应力集中现象，克服薄弱环节，保证曲轴可靠工作。（2）具有足够的弯曲与扭转刚度。在工作转速范围内尽可能避免强烈的扭转振动。（3）轴颈具有良好的耐磨性。（4）曲轴应有良好的工作均匀性和平衡性。（5）制造方便。
9、主轴颈和曲柄销的直径与长度的关系
在保持轴承比压不变的情况下，采用较大的主轴颈直径，可以减小主轴颈长度L1。采用短而粗的主轴颈可提高曲轴扭转的自振频率，减小在工作转速范围内产生共振的可能性。
从润滑观点或受力情况出发，主轴颈作得粗而短是可行的，因为主油道的机油首先供应主轴承，润滑条件好，另外，主轴颈所受的载荷一般都比曲柄销轻些。
对于曲柄销，由于其直径D2取得较小，其轴颈长度L2就取提长些。
10、主轴颈与曲柄销的重叠度，对曲轴的影响？主轴颈与曲柄销产生重叠时，有一部分力可以
直接传递到主轴颈，因而改善了曲柄臂的受力状态。当重叠度增加时，曲柄臂的刚度随之增大，同时曲轴的载面变化比较缓和，这改善了应力集中现象，提高了疲劳强度。
据测量，当重叠度⊿超过10mm时，曲轴弯曲疲劳极限显著提高：当⊿= 20 mm时，可提高29 %；当⊿= 30 mm时，可提高73 %；。在曲臂较薄时，重叠度的影响更为显著。
11、曲轴轴承设计时的性能要求（1）耐疲劳轴承合金的材料必须有足够的疲劳强度，以保证在变动负荷作用下具有一定的寿命，不发生开裂、合金层剥落等疲劳损坏现象，特别是合金的疲劳强度不应随温度升高而急剧下降。（2）抗咬合性即油膜一旦破裂，金属表面直接接触时，轴承合金能依靠自润滑作用有对抗咬合的能力。车用内燃机工况经常变化，起动与停车频繁，容易产生报谓的边界摩擦。（3）嵌藏性即将机油中杂质或轴颈磨损的颗粒等嵌入轴承合金的能力，它能保护轴不被刮伤。嵌藏性与轴承材料的硬度有密切关系，嵌藏性好的轴承合金，可降低机油的滤清要求。（4）顺应性即克服或减少由于轴颈和轴承不同心或变形等原因引起的棱缘负荷过大的能力，它能保证负荷分布的均匀性。顺应性好的轴承合金，能加速轴瓦磨合，允许略微降低轴颈和轴承的加工精度要求。（5）磨合性即要求轴承能在尽量短的时间内，适应各零件因制造或安装所引起的不可避免的形位偏差。此外，耐腐蚀性、耐磨性及导热性等，也是轴承不可缺少的性能。
12、薄壁轴瓦过盈度对轴承工作的影响为了使轴承良好地散热并减少撞击，轴瓦必须与轴承座紧密地贴合，为此轴瓦必须以一定的过盈度安装在轴承座内。若此过盈度太小则不起作用；若过盈度太大，则轴瓦压应力太大，有可能超过屈服极限而变形，这对轴承的工作是不利的。
13、测量薄壁轴瓦过盈度的方法
轴瓦过盈量需用专门的量具测量。一般把轴瓦放入一个半园量具内，此量具的内径等到于轴承座内孔直径的最大值（公差上限）。将轴瓦的一端顶住，另一端施以测量力P，使轴瓦与模具内表面良好地帖合。在P的作用下轴瓦的变形量为v，此时轴瓦的一端仍有一部分突出在模具基准面之上，此突出高度u称为余面高。u+v=h ，此h值即为轴瓦过盈量。
第七章曲柄连杆机构的固定件
1、确定气缸体与上曲轴箱横剖面形状的作图方法
在作图时，先在横剖面草图上绘出活塞、连杆及曲轴的平衡重的外形图，然后用硬纸或透明纸作出连杆的精确外形（包括连杆大头盖和连杆螺栓），模拟连杆运动的情况，逐点画出连杆外形位置，最后画出这些位置的外包络线，即得出连杆运动轨迹的外包络线P。平衡重运动轨迹的外包络线，可以根据平衡重最外半径r作圆求得。显然，最紧凑的曲轴箱结构形状应根据这些运动轨迹外包络线来考虑。考虑到零件的配合间隙、磨损情况、加工装配的误差、零件变形和干涉等原因，曲轴箱内壁、加强盘等与上述外包络线之间应保留一定的最小间隙⊿。
2、确定气缸长度和气缸套水套高度的尺寸
气缸长度和气缸套水套高度的尺寸应根据活塞上、下止点位置来确定。活塞在下止点时，允许从气缸中伸出10-25mm。如活塞裙部有油环，则不允许油环伸出气缸下缘。水套高度尺寸尽量与活塞环在气缸在气缸上、下止点位置相对，使活塞环容易传出热量。气缸套长度和水套高度决定之后，整个机体横剖面结构形状和基本尺寸也就定下来了。
3、确定气缸体与上曲轴箱纵剖面的尺寸
在纵剖面上的主要确定气缸中心距。根据气缸盖型式、气缸套型式、曲轴结构型式和各部分的尺寸、水套布置等画出纵剖面图，从而决定机体纵向长度的尺寸，同时根据下曲轴箱的型式，
决定下曲轴箱纵向形状和尺寸。
4、设计水冷式内燃机气缸的水套设计水冷式内燃机气缸的水套时，不应有死区，以免形成空气囊或蒸气囊，而引起局部过热。同时为了使多缸内燃机各缸冷却均匀一致，通常在气缸体内设计布水道与分水孔。布水道貌岸然前端流通截面较大，逐渐缩小，而分水孔流通截面逐缸放大。
5、气缸套设计要求设计气缸时要求有足够的强度来承受机械应力和热应力；足够的刚度以保证工作时不至有过大的变形；对气缸的镜面还必须要求有良好的耐磨性，外表面对冷却水有一定的抗蚀能力。其中，提高气缸镜面的耐磨性是设计中最主要的问题。
6、气缸盖螺栓的数目的确定气缸盖螺栓的数目应该尽可能多一些。因为，气缸盖总预紧力是一定的，螺栓数目愈多，则分配给每个螺栓的预紧力就愈小，这样可以避免由于气缸体中产生安装应力而引起气缸盖底面的变形以及气门座的变形。同时螺栓数目多时，螺栓直径可以相应减小，相对于气缸盖的柔性变大，这可以减小螺栓负荷的交变分量，因而可以减小预紧力。此外，螺栓数目多两螺栓之间的距离减小，对气缸衬垫的太紧力就均匀，从而保证气缸盖衬垫的密封性。但螺栓数目过多，不仅会使气缸盖的结构及安装复杂，而且在气缸中的布置也有困难，因为这受到气道、水道、推杆孔以及气缸中心距等很多条件的限制。
7、气缸盖螺栓的布置气缸盖螺栓的布置应尽量靠近气缸中心线以减小螺栓之间的距离，从而减小气缸盖的弯曲应力和变形，但不能太靠近气缸中心线，因为太靠近了又会引起气缸套上部的变形。螺栓的布置还应尽量对气缸中心均匀分布，否则，可能使气缸体因受力不均匀产生局部变形，引起漏水、漏气等现象，导致冲坏气缸盖衬垫。各螺栓分配的压紧面也要基本相同，以保证压力的均匀性。
8、气缸盖螺栓预紧力的确定气缸盖运输线栓的预紧力要足够大，以保证必要的密封压力，防止长期工作后发生松动，但邓紧力过大则会合气缸盖、气缸体过度变形，反而影响密封。
9、气缸套的受力气缸套承受着由气体作用力、活塞侧压力以及热负荷引起的应力。
第八章配气机构与驱动机构
1、气门通过能力的确定；为什么？
当气门结构一定时，流通断面仅与气门升程有关。由于气门升程是时间的函数，因此流通断面也是时间的函数。必须注意的是：气门通过断面虽然与气门升程有关，但并不是气门升程越大，气体流量也越大。在一定的气门升程范围内，随头着气门升程的加大，气体流量也逐步增加；当气门升程超过一数值时，随着气门升程的加大气体流量不再增加，甚至有时还出现下降的趋势。这种现象可解释为：在不定期的气门升程范围内，由于气门头部与杆部连接处的过渡圆角的导引作用，使气流随着升程的增加顺利流过气通道，当升程达到某一数值后，继续增加气门升程，反使圆角的导引作用减弱，使气流不再上升甚至反而下降；另一方面，气流也受到气门通道喉口处面积的限制，当气门通道面积超过喉口处面积时气流不再增加。
2、凸轮外形设计的要求
气门开关的快慢、开度的大小、开启时间的长短都取决于配气凸轮的形状。在设计凸轮外形时应满足下列要求：（1）凸轮外形设计应保持能获得尽可能在的时间断面值勤，即气门开启和关闭得快，以求尽可能大的凸轮转角内气门接近全开位置。（2）凸轮外形设计应保证配气机构各零件所受的冲击跳动尽可能小，即正、负加速度要小，并且加速度不产生突变，以求获得配气机构工作的可靠性和耐久性。
3、确定圆弧凸轮外形的参数和条件
圆弧凸轮中最简单的双圆弧凸轮有五个参数：基圆半径r o、腹弧半径r1、顶弧半径r2、基本工作段作用角2фo和挺柱最大升程h t max。为使圆弧凸轮能可靠地工作，凸轮型线外形连续圆滑，这就要求各段圆弧在交接点处有公切线或公法线，所以各参数之间有一定的约束。凸轮型线连续圆滑的条件为：腹弧与顶弧的交点B、顶弧圆心O2、腹弧圆心O1这三点应在同一直线上。
4、设计时选择腹弧半径r 1、顶弧半径r 2的原则
由于腹弧半径r 1的选择范围很大，而顶弧半径r 2的选择范围很小，所以先选顶弧半径r 2在定腹弧半径r 1是合理的。在选择r 2时，应注意不要使r 2过小，以免凸轮变尖，导致凸轮尖端处接触压力过大，而使凸轮与挺柱一对摩擦副产生早期损伤。凸轮在长期使用尖端处磨损超过极限后，必须重新磨削，因此必须留下磨削裕量。
5、决定凸弧凸轮平面挺柱的运动规律分析凸弧凸轮平面挺柱运动规律，即决定平面挺柱的升程h t、速度v t、加速度a t在凸弧凸轮型线上随凸轮转角α的变化规律。
6、凸轮缓冲段的作用凸轮缓冲段的作用：（1）在整个配气机构运动链中必须留有一定的间隙，以保证气门在任何工况下才能闭合。（2）克服配气机构零件受压产生弹性的变形，气门在设计的上升点之前就消除由于弹性变形而引起的升程值。（3）为了获得足够大的气门开启时间断面值挺柱总是以较大的加速度开始运动和以较大的加速度停滞不前止运动，这就使气门落座速度很大，造成气门与气门座之间的强烈冲击，产生噪声和磨损。
7、设计凸轮缓冲段的方法在设计凸轮型线时，除了基本工作段外，还必须要有缓冲段。通常的做法是把理论基圆半径略为减少一个值，形成实际基圆，然后用过渡曲线把实际基圆与凸轮的基本工作段圆滑相连。
8、配气机构运动分析，要解决的问题（1）根据凸轮型线和凸轮转动过程中的角速度算出挺柱在直线运动过程中的速度和加速度；（2）根据推杆的直线规律，定出摇臂的转动规律，即找出摇臂在摆动过程中的角速度和角加速度；（3）根据摇臂的摆动规律，求出气门的直线运动规律，即找出气门在直线运动过程中的速度和加速度；
9、配气机构作直线运动部分的惯性力有哪些？挺柱与推杆组件的惯性力；气门和弹簧组件的惯性力。
11、作用在凸轮上的力有哪些。气门的当量气体作用力；弹簧的当量弹力；气门和弹簧组件的当量惯性力；摇臂惯性力矩转化的惯性力；挺柱与稚杆的惯性力。
12、作用在气门弹簧上的力气门开启时，作用在气门弹簧上的力有：气门和弹簧组件的惯性力；摇臂惯性力矩转化的惯性力；挺柱与推杆的惯性力对气门弹簧产生的当量惯性力。
13、气门弹簧的作用气门弹簧的作用在配气机构中气门弹簧的作用是极其重要的。凸轮对气门的控制是单方向的，必须有气门弹簧才能保证气门回位；在气门关闭时，气门弹簧保证气门与气门座之间的闭合及密封；在凸轮的负加速度段，气门弹簧保持气门不脱离凸轮的控制。
14、气门弹簧刚度由什么决定？气门弹簧刚度由弹簧最大弹力、弹簧最小弹力和气门的最大升程决定。最小弹力是保证气门与气门座的密封，需要的一定的预紧力。最大弹力是作用于气门弹簧上的最大惯性力。
15、气门弹簧的结构参数弹簧中径、弹簧丝直径、弹簧工作圈数和总圈数、弹簧高度。
16、气门头部直径的确定\ 气门头部直径一般希望尽可能大些，以便得到良好的进、排气效果。通常，为使其进气流速在利用惯性充气情况下不致过大。过大的进气流速会导致充气系数的明显
下降。排气平均流速约为在100m/s内。在确定气门头部直径时，往往受气缸盖布置、燃烧室型式的限制。另外，气门头部过大，太靠近壁面，气门头部周围通过断面也得不到充分的利用。还需使进排气门之间的缸盖鼻梁区让出较宽的距离，以便高温区得到良好的冷却。
17、气门锥角大小对气流有何影响从理论上分析，小的气门锥角可以获得较大的通道截面，但实际上，较大的气门锥角在气门最大升程附近有较好的气流流线，气流阻力反而小些。
作业题目： 经过这段时间的网络研修和教学实践，相信您在信息技术应用方面，一定有所提升、有所收获。请结合本次培训，完成一份信息技术应用成果（教学设计方案、微课、课堂实录三选一）并提交。 微课作品说明：可以针对某一知识点（重点、难点、疑点），可以针对某一个教学环节，也可以对应某一知识点的典型习题。 课堂实录说明：实时记录某一节课，形成课堂实录文字版或视频版以作业形式提交至平台。 作业要求： 1.教学设计方案请参照模板要求填写。 2.微课视频时长建议5—8分钟，最长不能超过10分钟。 3.课堂实录文字版要求把教学的过程原原本本记录下来；视频版要求画面稳定、清晰，教师讲授声音清晰、响亮。 《 4.所有作品必须原创，必须体现信息技术的应用，如出现雷同，视为不合格。 5.建议：所有作品请以附件形式上传至平台（注：由于视频上传需要一定时间，请确保其上传成功后，再点击“提交”按钮）。 教学设计方案模板
（答案：B） 例2下列流程图是用来说明单缸四冲程汽油机的一个工作循环及涉及的主要能量转化情况。关于对图中①②③④的补充正确的是( ) ! A.①做功冲程②内能转化为机械能 ③压缩冲程④机械能转化为内能 B.①压缩冲程②内能转化为机械能 ③做功冲程④机械能转化为内能 C.①做功冲程②机械能转化为内能 ③压缩冲程④内能转化为机械能 D.①压缩冲程②机械能转化为内能 ③做功冲程④内能转化为机械能 】
（答案：D） 例3一汽油机的转速是3 000 r/min,它1秒钟有 个冲程，对外做功 次，它完成吸气冲程时,吸入气缸里的物质 是 。 （答案：100；25；汽油和空气的混合物） 老师根据学生回答，进行纠正补充和讲解。 老师：除了汽油机，还有一种内燃机是柴油机。它的基本构造是怎样的它是如何工作的它与汽油机有哪些相同点和不同点呢这几个问题留给大家去思考，老师期待大家的思考结果。
机械原理课程设计说明书题目：单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析 二级学院机械工程学院 年级专业 13材料本科班 学号 学生姓名 指导教师朱双霞 教师职称教授
目录 第一部分绪论 (2) 第二部分设计题目及主要技术参数说明 (3) 2.1 设计题目及机构示意图 (3) 2.2 机构简介 (3) 2.3 设计数据 (4) 第三部分设计内容及方案分析 (6) 3.1 曲柄滑块机构设计及其运动分析 (6) 3.1.1 设计曲柄滑块机构 (6) 3.1.2 曲柄滑块机构的运动分析 (7) 3.2 齿轮机构的设计 (11) 3.2.1 齿轮传动类型的选择 (12) 3.2.2 齿轮传动主要参数及几何尺寸的计算 (13) 3.3 凸轮机构的设计 (13) 3.3.1 从动件位移曲线的绘制 (14) 3.3.2 凸轮机构基本尺寸的确定 (15) 3.3.3 凸轮轮廓曲线的设计 (16) 第四部分设计总结 (18) 第五部分参考文献 (20) 第六部分图纸 (21)
第一部分绪论 1.本课程设计主要内容是单缸四冲程内燃机机构设计及其运动分析，在设计计算中运用到了《机械原理》、《理论力学》、《机械制图》、 《高等数学》等多门课程知识。 2. 内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。通常所说的内燃机是指活塞式内燃机。活塞式内燃机以往复活塞式最为普遍。活塞式内燃机将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能是气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞做功。再通过曲柄连杆机构或其他机构将机械功输出，驱动从动机械工作。内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外做功的过程。其他过程都是为更好的实现做功过程而需要的过程。四冲程是指在进气、压缩、膨胀和排气四个行程内完成一个工作循环，此间曲轴旋转两圈。进气行程时，此时进气门开启，排气门关闭；压缩行程时，气缸、内气体受到压缩，压力增高，温度上升；膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火，使混合气燃烧，产生高温、高压，推动活塞下行并做功；排气行程时，活塞推挤气缸内废气经排气门排出。此后再由进气行程开始，进行下一个工作循环。
内燃机教学设计 【教学课时】 1课时。 【教材分析】 通过四冲程内燃机工作原理的学习，使学生了解内燃机的主要结构；大致了解内燃机工作时，能量的转化与转移情况；了解内燃机在现代生活特别是交通方面的应用。【教学目标】 1.常识性了解汽油机的基本构造和工作原理。 2.常识性了解柴油机与汽油机在构造和工作过程中的异同点。 3.常识性了解四冲程内燃机工作过程中的能量转化。 【教学重点】 内燃机的基本构造和工作原理。 【教学难点】 内燃机的工作过程。 【教学方法】 讲解与阅读指导并行。 【实验器材】 内燃机示教模型(带电灯指示)，教学挂图。 【教学过程】 〖引入新课〗 复习提问： 1、改变物体内能的两种方式是什么？ 2、内能有哪两方面的主要作用？ 新课引入 热机是指把燃料燃烧时释放的内能转变为机械能的装置。热机应用历史上从蒸汽机到内燃机，内燃机有汽油机及柴油机等,大多数交通工具,都使用它们。我们有必要学习内燃机原理。 〖新课教学〗 内燃机：燃料直接在发动机气缸内燃烧产生动力的热机。
最常见的内燃机，以汽油或柴油为燃料，分别叫做汽油机和柴油机。 1．汽油机：指出汽油在汽油机汽缸内燃烧、生成高温高压燃气，燃气推动活塞而做功，燃气内能转化为活塞运动的机械能。 （1）构造。(出示模型或挂图。边指示边讲解)。进气门，排气门，火花塞，气缸，活塞，连杆，曲轴。(介绍名称的同时，介绍各部分的功能)冲程：活塞从气缸一端运动到另一端的单向运动叫做一个冲程。 （2）工作原理。 (边运转模型边讲解，并提醒学生注意观察活塞、气门、连杆、曲轴的动作情况) 内燃机的工作过程以一个循环为一个单元，一个循环又分为四个冲程。 1．〈吸气冲程〉开始工作前，活塞位于气缸上端，进、排气门军关闭。工作时，活塞由上向下运动，进气门打开，排气门仍关闭。由于缸内体积增大，压强减小，空气和汽油的混合气体被吸入气缸。这是第一个冲程。 2．〈压缩冲程〉活塞运动到最下端，就开始转为向上运动。这时进气门、排气门都关闭，混合气体被强行压缩，使气体的温度升高，压强增大。这是第二个冲程。 3．〈做功冲程〉压缩结束时虽然温度较高，但未能达到燃料的燃点。在压缩冲程结束的瞬间，火花塞产生电火花，使燃料猛烈燃烧，产生高温高压气体，高温高压燃气推动活塞向上向下运动，通过连杆带动曲轴转动。实现了内能向机械能的转化。这是第三个冲程。 4．〈排气冲程〉做功冲程结束，活塞继续向下向上运动，进气门关闭，排气门打开，燃烧后的废气被活塞推出缸外。这是最后一个冲程。 此后，活塞又由上向下运动，从此进入下一轮循环。在一个工作循环中有四个冲程，活塞往复两次，曲轴转两周，对外做一次功。 （3）能的转化：在做功冲程燃气对活塞做功，内能转化为机械能。其余三个冲程靠消耗飞轮的机械能来完成。 2．柴油机：用柴油作燃料的内燃机。
1.10年笔试部分： 第一题是判断与选择混合的题目，即二选一。与往年差不多，但又加上了几个新题型。大体是以下内容。 （1）发动机气缸盖在什么时候受力最大？ （2）为避免发生共振，应提高机体频率还是减低机体频率？ 不好意思，记不起来了，呵呵。 第二题名词解释：系统误差和压电效应。 第三题是综合体：全新内容。 （1）测量发动机上止点位置时，通常使用哪几种方法，各有什么特点？ （2）发动机和测功机的匹配问题，就是给出发动机的转速和功率（比如1000min/s,2000kw）,再给出测功机的转速和功率（比如1000min/s,1800kw，也即测功机的各项数据都小于发动机的），问是否满足上述条件的任何测功机都适用于上述发动机。 （3）二缸，三缸，四缸，六缸发动机再曲轴上安装平衡重的作用是否相同，为什么。 （4）给出进排气门提前角和迟闭角四个数据，以及配气相位图，问同缸异门的凸轮轴中心线夹角是多少？（也不难，好好看看） 现代内燃机设计的流程是什么？ 天津大学2009年硕士研究生复试面试题 一、专业题 1.汽油机在各种典型负荷下的过量空气系数为多少 2.柴油机的油耗为什么比汽油机低 3.发动机进、排气为何要早开晚闭 4.柴油机排放后处理的措施 5.提高充量系数的措施 6.汽油机为什么要精确控制过量空气系数 7.EGR是如何降低NOx的 8.增压中冷的作用 9.泵气损失包括哪些 10.柴油燃烧的两个必要因素：浓度和温度 11.作用在曲轴上的有害力矩 12.提高曲轴强度的措施 13.热力学三大定律
14.汽油机、柴油机的温熵图（一般问热能或热物理专业跨过来考的学生） 15.发动机的负荷、速度特性实验 16.雷诺数是用来干什么的 二、实践能力 1.做过哪些实验及某个实验的相关问题 2.拆装发动机的过程 3.去过什么工厂实习及其相关问题 4.金工实习相关问题 三、英语口语 1. 为何选择天津大学 2.毕业论文的课题是什么，你将如何展开进行 3.你对内燃机国家重点燃烧实验室有哪些了解 4.你来自哪个学校 5.你的兴趣爱好 6.与工作过的同学相比，你有哪些优势 08年的笔试题 一：填空： 1.内燃机滑动轴承的承载油膜是由油楔油膜和挤压油膜两种油膜组成。 2.内燃机常规实验中需要监控冷却水温度、机油温度、机油压力。 3.内燃机的耐久性通常用大修期来表示，一般取决于缸套以及曲轴轴颈的磨损速率。 4.内燃机启动方式有手启动和电启动以及空气启动。
车用内燃机 第一章 1、简述发动机、热力发动机、外燃机和内燃机的定义。 答：发动机：是汽车的动力源，它是将某一种形式的能量转化为机械能的装置。 热力发动机：将热能转化为机械能的装置。 内燃机：利用燃烧产物直接推动机械装置作功。 外燃机：利用燃料对中间物质加热，利用中间物质产生的气体推动机械装置作功。 2、名词解释 答：燃烧室容积：活塞在上止点时，其顶部以上与气缸盖平面之间的空间容积称燃烧室容积，以Vc表示。燃烧室容积是活塞在气缸中运动所能达到的最小容积。 气缸工作容积：活塞从上至点运动到下止点所扫过的容积称为气缸工作容积，以Vh表示。 气缸总容积：活塞在下止点时，其顶部以上与缸盖底平面之间的空间容积称为气缸总容积，以Va表示。是活塞在气缸中运动所能达到的最大体积。 压缩比：气缸总容积与燃烧室容积的比值称为压缩比。=Va/Vc=1+Vh/Vc. 3、内燃机工作循环由哪几个过程组成？简述四冲程汽油机、柴油机的工作原理。答：1.进气过程； 2.压缩过程；3. 燃烧与膨胀作功过程；4.排气过程四冲程汽油机柴油机：进气行程、压缩行程、作功行程、排气行程 4、阐述柴油机和汽油机工作原理的差别。 答：1.燃料特性及原理的差别 (1) 燃料粘度蒸发性燃点 汽油小好高(390～420℃) 柴油大差低(230℃) (2) 工作原理差别: a）燃料雾化及混合气形成方式不同; b）点火方法不同，汽油机点燃方式，柴油机压燃方式 c）功率调节方式不同: 汽油机：量调节（节气门) ；柴油机：质调节 5、简述内燃机的分类情况。 答：1)按燃料分：汽油机与柴油机等 2)按气体循环与曲柄连杆机构运动的对应关系分：四冲程与二冲程 3)按进气方式分——非增压与增压 4)按冷却方式分——水冷和风冷
机械原理课程设计指导书 四冲程内燃机设计 一．设计任务 1.机构设计 根据行程速比系数K及已知尺寸确定机构的主要尺寸，并绘制机构运动简图1张（A4）。 2.运动分析 图解求出连杆机构的位置、速度与加速度，绘制滑块的位移、速度与加速度曲线，完成运动分析图1张（A2）。 3.动态静力分析 通过计算和图解，求出机构中各运动副的约束反力及应加于曲柄OA的平衡M（每人负责完成5～6个位置），完成动态静力分析图1张（A1）。 力矩 b 4.计算并画出力矩变化曲线图1张（A3方格纸）。 5.计算飞轮转动惯量F J。 6.计算发动机功率。 7.用图解法设计进、排气凸轮，完成凸轮设计图1张（A3）。 8.绘制内燃机的工作循环图1张（A4）。 9.完成设计说明书（约20页）。 ●分组及组内数据见附表1； ●示功图见附表2； ●组内成员分功见附表3； ●课程设计进程表见附表4； ●四冲程内燃机中运动简图见附图1。
二．设计步骤及注意问题 1. 确定初始数据 根据分组情况（附表1），查出设计初始数据。 活塞行程 H = （mm ） 活塞直径 D= （mm ） 活塞移动导路相对于曲柄中心的距离 e= （mm ） 行程速比系数 K= 连杆重心2c 至A 点的距离 2AC l = （mm ） 曲柄重量 1Q = （N ） 连杆重量 2Q = （N ） 活塞重量 3Q = （N ） 连杆通过质心轴2c 的转动惯性半径c ρ 2c ρ= （m 2m ） 曲柄的转速 n 1= （rpm ） 发动机的许用速度不均匀系数 [δ]= 曲柄不平衡的重心到O 点的距离 OC l =OA l （mm ） 开放提前角： 进气门：-10°；排气门： -32° 齿轮参数： m =3.5（mm ）； α=20°；a h *=1；25.0*=C 2Z =' 2Z =14； 3Z ='3Z =72 ；1Z =36
课题：第三节内燃机 课型：授新课课时：1 一、教材分析 教材利用图例说明了汽油机的结构，并用四个参考图详细分析了汽油机的四个冲程，指出汽油机实际工作时，是靠外力使曲轴和飞轮先转动起来，带动活塞运动后汽油机才自己工作。 柴油机教学比较简单，知识说明了其工作过程，并分析了和汽油机的区别，指出了柴油机的应用.教材最后还提出了问题，思考汽油机和柴油机在工作过程中的相同点和不同点。 二、教学目标 （一）、知识与技能 1、初步认识发动机的作用，体会现代交通工具对人们生活的影响。 2、了解汽油机的基本构造和工作原理。 （二）、过程与方法 1、能用文字或口头表述内燃机各冲程的工作状态和能量转化。 2、能用文字或口头表述内燃机各个冲程的工作状态
和能量转化。 （三）、情感态度与价值观 知道内燃机工作进有废气污染，树立环保意识。 三、学情分析（手写） 在学习本节内容之前学生已经学习了内能及改变物体内能的两种途径，知道了什么是内能。对物体做功物体的内能会增大以及物体对外做功内能会减小。学生已经知道了内能和机械能之间能够相互转化这些都为本节知识的教学奠定了知识基础。 四、教学策略(教学方法、教学手段。） 本节利用挂图分析，要注重培养学生的观察能力和分析总结能力，培养学生的比较能力，所以在教法上有演示、引导学生观察、分析讨论、比较、联系实际这些环节．“汽油机”利用挂图和实验仪器演示汽油机的四个冲程，使学生在理解工作过程的内在逻辑联系．体会到汽油机的发明是人们智慧的结晶，在技术应用领域人们可以充分发挥自己的聪明才智． “柴油机”要注意比较教学，学生自主分析汽油机和柴油机的相同点和不同点，提高学生的甄别、判断、比较能力，教师还可以提供一些关于内燃机的资料，学生阅读，增强信息处理能力． 五、教具准备
第一章内燃机设计总论 1、内燃机主要设计指标有哪些？动力性指标、经济性指标、紧凑性指标、可靠性与耐久性指标、适应性指标、运转性能指标、低公害指标。 2、内燃机的动力性指标有哪些？标定功率，标定转速，活塞平均速度，平均有效压力及扭矩 3、经济性指标有哪些？生产成本,运转中的消耗,以及维修费用等，燃油消耗率作为主要指标。 4、内燃机设计工作中的“三化”？产品系列化，零部件通用化，零件设计标准化。 5、内燃机主要结构参数有哪些？内燃机的主要结构参数，是指决定内燃机总体尺寸的参数，这些参数为：活塞行程S与气缸直径D的比值S/D；曲柄半径R与连杆长度L的比值λ，λ=R/L；气缸中心距L0与气径直径D的比值L0/D；对于V型内燃机还包括气缸夹角γ。 6、活塞行程与气缸直径的比值活塞行程S与气缸直径D的比值S/D，是决定内燃机设计的基本条件，由此即可确定气缸直径D及活塞行程S这两个主要参数。同一气缸容积的值，可以由不同的活塞行程与气缸直径组合而成。要正确确定出活塞行程和气缸直径值，必须正确确定S/D值。 7、曲柄半径R与连杆长度L的比值λ曲柄半径R与连杆L的比值λ是决定内燃机连杆长度L的一个结构参数。在确定参数λ之后，即可决定连杆长度的大小。 8、分析曲柄半径R与连杆长度L的比值λ对内燃机结构的影响对于单列式内燃机，λ值越大，连杆长度越短，D、S相同的条件下，内燃机的高度或宽度也越小，可是内燃机的外形尺寸减小，重量减轻。同时，连杆缩短后，使连杆杆身具有较大的刚度和强度。虽然由于λ加大，使往复运动质量的加速度和连杆摆角也加大，但因连杆重量减轻，往复惯性力与侧压力并没有什么增加。所以在设计时，为了尽可能缩小内燃机的外形尺寸和减轻重量，一般尽可能选取较大的 值，以使连杆的长度尽量短一些。 9、连杆长度的缩短，受到什么条件的限制：（1）活塞在下止点时，裙部不应与平衡重相碰。（2）活塞在上止点时，曲柄臂不应与气缸套下部相碰。（3）连杆在气缸套内摆动时，连杆杆身不应与气缸套下部相碰。 10、气缸中心距Lo与气缸直径D的比值Lo/D Lo/D是决定内燃机长度的主要参数 第二章内燃机曲柄连杆机构 1、作用在曲柄连杆机构上的力运动质量产生的惯性力和作用在活塞上的气体力，这些力随着曲柄转角的不同而变化，在稳定情况下，曲柄每转二周为一个变化周期，实际上，内燃机的工况是不断变化的，因此作用在曲柄连杆机构上的力和力矩也是在不断变化的。通常在动力学分析中，只计算标定工况下的作用力和力矩。并认为曲柄是作等速旋转运动。 2、进行内燃机的动力学计算的步骤 在进行动力学计算之前，必须根据实测的示功图或对工作过程的循环模拟计算来确定气体作用力的变化情况再根据运动学求出的各运动件的加速度，由此求出惯性力的变化情况，从而得到总的作用力及力矩，在此基础上，进一步分析这些力和力矩对内燃机平衡与振动的影响。
第一章内燃机设计总论 一、开发设计组成 答：1、产品开发计划阶段；2、设计实施阶段；3、产品试制检验阶段； 4、改进与处理阶段。 二、三化要求 答：1、产品系列化； 2、零部件通用化； 3、零件设计标准化。 三、汽油机的优点 答：1、空气利用率高，升功率高。 2、零部件强度要求较低，制造成本低。 3、低温起动性好，加速性好，工作柔和，噪声较小。 4、升功率高，最高燃烧压力低，机构轻巧，比质量小。 5、不冒黑烟，颗粒排放少。 柴油机的优点： 1、燃料经济性好。 2、工作可靠，耐久性好。 3、通过增压和扩缸，增加攻略。 4、防火安全性好。 5、CO和HC的排放比汽油机少。 四、内燃机评定参数 答：1、强化指标。平均有效压力Pme和活塞平均速度Vm的乘积。 2、比质量m/Pe。单位：kg/kW。工作过程的强化程度和结构设计的完善程度。 3、升功率kW/L。发动机工作的完善性。 五、气缸直径D和汽缸数Z 答： 气缸直径改变之后，除估算功率、转矩外，活塞直径、气门直径、气门最大升 程要重新确定，活塞环要重新选配，曲轴平衡要重新计算，要进行曲柄连杆机构动力计算和扭振计算，要进行压缩比验算、燃烧室设计、工作过程计算甚至重新设计凸轮型线等。 六、行程S 答：行程S改变后，在结构上要重新设计曲轴，要重新进行曲柄连杆机构动力计算、 平衡计算、机体高度改变或者曲轴中心移动、压缩比验算与修正、工作过程计算
O 1,6720°5,23,4 120°240°360° 480° 600° 536241M 0,1 M 1,2 M 1M 2,3M 3,4M 2 M 3M 4,5M 4 M 5,6M 5M 6 M 6,71] )sin 1([)( ) sin 1()sin (1 cos sin sin L r sin sin r sin L AOB )cos cos ()(21 2221 22212αλαλββλαλαββααβ--+=∴-=-===?+-+=-'='=l l r x r l l r AO O A A A x －连杆比＝ 有利用正弦定理，中，在 第二章、曲柄连杆受理机构分析 1、曲柄连杆中力的关系 答：P33，图2-5 2、多缸机扭矩（动力计算），多缸机曲柄图。合成扭矩计算。 第一主轴颈所受扭矩 M0,1=0 第二主轴颈所受扭矩 M1,2=M1(α) 第三主轴颈所受扭矩 M2,3= M1,2+M1（α＋240） 第四主轴颈所受扭矩 M3,4= M2,3+ M1（α＋480） 第五主轴颈所受扭矩 M4,5= M3,4+ M1（α＋ 120） 第六主轴颈所受扭矩 M5,6= M4,5+ M1（α＋600） 第七主轴颈所受扭矩 M6,7= M5,6+ M1（α＋ 360） 3、中心曲柄连杆机构的运动规律 ∏ I ∏ I ∏I ++=++ =+-+-=-+-=+-=∴-≈---=-a a r a v v r v X X r r r x )2cos (cos )2sin 2 (sin x )]2cos 1(41 )cos 1[( )]2cos 2121(21)cos 1[( sin 21 )cos 1[( sin 211 sin 16 1sin 81sin 211)sin 1( 2222664422212 2＝＝度和加速度求两次导数得到活塞速对＝又αλαωαλ αωαλααλαα λααλαλαλαλαλ
第二章：曲柄连杆机构受力分析 2-1写出中心曲柄连杆机构活塞的运动规律表达式，并说出位移、速度和加速度的用途。答：X = r[(1-cosα)+ λ/4(1-cos2α)] = XⅠ+XⅡ; V = rω(sinα+sin2α*λ/2) = vⅠ+vⅡ; a = rω2(cosα+λcos2α) = aⅠ+aⅡ; 用途：1）活塞位移用于P-φ示功图与P-V示功图的转换，气门干涉的校验及动力计算；2）活塞速度用于计算活塞平均速度Vm= =18 m/s，用于判断强化程度及计算功率，计算最大素的Vmax，评价汽缸的磨损；3）活塞加速度用于计算往复惯性力的大小和变化，进行平衡分析及动力计算。 2-2气压力P g和往复惯性力P j的对外表现是什么？有什么不同？ 答：气压力Fg的对外表现为输出转矩，而Fj的对外表现为有自由力产生使发动机产生的纵向振动。不同：除了上述两点，还有 ?Fjmax < Fgmax ?Fj总是存在，但在一个周期其正负值相互抵消，做功为零；Fg是脉冲性，一个周期只有一个峰值。 2-3 解：连杆力：；侧向力：； 曲柄切向力：；径向力：； 证明：输出力矩：； 翻倒力矩： ==. 所以翻倒力矩与输出力矩大小相等方向相反。 2-4 解：1，假设每一缸转矩都一样，是均匀的，仅仅是工作时刻即相位不同。 如果第一缸的转矩为，则第二缸的转矩为，； 第一主轴颈所受转矩； 第二主轴颈所受转矩； 第三主轴颈所受转矩； 第四主轴颈所受转矩； 2， 2.5 当连杆轴颈和连杆轴承承受负荷是，坐标系应该固定在哪个零件上? 2.6 轴颈负荷与轴承负荷有什么关系？
互为反作用力关系 2.7 什么叫做自由力？ 答 2.8提高转矩均匀性的措施？ 答 1，增加气缸数 2，点火要均匀 3，按质量公差带分组 4，增加飞轮惯量 2.9 3. 为什么说连杆轴颈负荷大于主轴颈负荷？ 答主轴径主要承受往复惯性力和气压力，曲轴一般动平衡，旋转惯性力较小，主轴径较短弯曲应力也较小，连杆轴径要承受连杆传来的往复惯性力和气压力，还要承受连杆及曲柄销的旋转惯性力。 2.10 连杆的当量质量换算原理表达式 2.11 从设计的角度出发说明什么是动力计算，以及计算出那些结果 答为了进行零件强度的计算，轴承负荷计算和输出转矩计算，曲柄连杆机构中力的计算是必不可少的。 1合成力 2 侧向力 3 连杆力 4 切向力 5 径向力 6 单杠转矩 7 翻倒力矩 2010-12-08 第三章：燃机的平衡 3-1四冲程四缸机，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。 答：解：点火间隔角为 A= =180° （1）作曲柄图和轴测图，假设缸心距为a。 一阶曲柄图二阶曲柄图轴测图
四冲程内燃机机械原理课程设计说明书 公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
X X 大学 机械原理课程设计说明书 四冲程内燃机设计 院（系）机械工程学院 专业机械工程及自动化 班级××机械工程×班 学生姓名××× 指导老师××× 年月日 课程设计任务书 兹发给×××班学生×××课程设计任务书，内容如下： 1．设计题目：四冲程内燃机设计 2．应完成的项目： （1）内燃机机构运动简图1张（A4） （2）内燃机运动分析与动态静力分析图1张（A3） （3）力矩变化曲线图1张（A4） （4）进气凸轮设计图1张（A4） （5）工作循环图1张（A4） （6）计算飞轮转动惯量 （7）计算内燃机功率 （8）编写设计说明书1份 3．参考资料以及说明： （1）机械原理课程设计指导书 （2）机械原理教材 4．本设计任务书于20××年 1月4日发出，应于20××年1月15日前完成，然后进行答辩。
指导教师签发 201×年 12 月31日
课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 201×年1月15日
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1．1 课程设计名称和要求 (2) 1．2 课程设计任务分析 (2) 第二章四冲程内燃机设计 (4) 2．1 机构设计 (4) 2．2 运动分析 (7) 2．3 动态静力分析 (11) 2．4 飞轮转动惯量计算 (16) 2．5 发动机功率计算 (18) 2．6 进排气凸轮设计 (18) 2．7 工作循环分析 (19) 设计小结 (21) 参考文献 (22)
摘要 内燃机是一种动力机械，它是通过使燃料在机器内部燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。四冲程内燃机是将燃料和空气混合，在其气缸内燃烧，释放出的热能使气缸内产生高温高压的燃气。燃气膨胀推动活塞作功，把曲轴转两圈(720°)，活塞在气缸内上下往复运动四个行程，驱动从动机械工作，完成一个工作循环的内燃机。本课程设计是对四冲程内燃机的运动过程进行运动分析、动态静力分析，计算飞轮转动惯量、发动机功率等，设计一款四冲程内燃机。 关键词：四冲程内燃机；运动分析；动态静力分析
(完整)四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书 编辑整理： 尊敬的读者朋友们： 这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。 本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为(完整)四冲程内燃机-机械原理课程设计说明书的全部内容。
X X 大学 机械原理课程设计说明书 四冲程内燃机设计 院（系）机械工程学院 专业机械工程及自动化 班级××机械工程×班 学生姓名××× 指导老师××× 年月日 课程设计任务书 兹发给×××班学生×××课程设计任务书，内容如下： 1．设计题目：四冲程内燃机设计 2．应完成的项目: （1）内燃机机构运动简图1张（A4) （2）内燃机运动分析与动态静力分析图1张（A3） (3）力矩变化曲线图1张（A4）
（5）工作循环图1张（A4） (6）计算飞轮转动惯量 （7）计算内燃机功率 (8）编写设计说明书1份 3．参考资料以及说明： (1）机械原理课程设计指导书 (2）机械原理教材 4．本设计任务书于20××年 1月4日发出，应于20××年1月15日前完成,然后进行答辩。 指导教师签发 201×年 12 月31日
课程设计评语： 课程设计总评成绩： 指导教师签字： 201×年1月15日
目录 摘要 (1) 第一章绪论 (2) 1．1 课程设计名称和要求 (2) 1．2 课程设计任务分析 (2) 第二章四冲程内燃机设计 (4) 2．1 机构设计 (4) 2．2 运动分析 (7) 2．3 动态静力分析 (11) 2．4 飞轮转动惯量计算 (16) 2．5 发动机功率计算 (18) 2．6 进排气凸轮设计 (18) 2．7 工作循环分析 (19) 设计小结 (21) 参考文献 (22)
第一章：燃机设计总论 1-1根据公式 τ 2 785 .0ZD v p P m me e = ，可以知道，当设计的活塞平均速度V m 增加时，可 以增加有效功率，请叙述活塞平均速度增加带来的副作用有哪些？具体原因是什么？ 答：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。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进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。 1-2汽油机的主要优点是什么？柴油机主要优点是什么？ 答：柴油机优点： 1）燃料经济性好。 2）因为没有点火系统，所以工作可靠性和耐久性好。 3）可以通过增压、扩缸来增加功率。 4）防火安全性好，因为柴油挥发性差。 5）CO 和HC 的排放比汽油机少。 汽油机优点： 1）空气利用率高，转速高，因而升功率高。 2）因为没有柴油机喷油系统的精密偶件，所以制造成本低。 3）低温启动性好、加速性好，噪声低。 4）由于升功率高，最高燃烧压力低，所以结构轻巧，比质量小。 5）不冒黑烟，颗粒排放少。 1-3假如柴油机与汽油机的排量一样，都是非增压或者都是增压机型，哪一个升功率高？为什么？ 答：汽油机的升功率高，在相同进气方式的条件下， ①由PL=Pme*n/30τ可知，汽油机与柴油机的平均有效压力相差不多。但是由于柴油机后燃较多，在缸径相同情况下，转速明显低于汽油机，因此柴油机的升功率小。 ②柴油机的过量空气系数都大于1，进入气缸的空气不能全部与柴油混合，空气利用率低，在转速相同、缸径相同情况下，单位容积发出的功率小于汽油机，因此柴油机的升功率低，汽油机的升功率高。 1-4柴油机与汽油机的汽缸直径、行程都一样，假设D=90mm 、S=90mm ，是否都可以达到相同的最大设计转速（如n=6000r/min ）？为什么？ 答：.对于汽油机能达到，但是柴油机不能。因为柴油机是扩散燃烧形式，混合气的燃烧速度慢，达不到汽油混合气的燃烧速度，所以达不到6000r/min 的设计转速。缸径越大，柴油混合气完成燃烧过程的时间越长，设计转速越低。 1-5活塞平均速度提高，可以强化发动机动力性，请分析带来的副作用是什么？ 答：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。 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进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率ηv 下降。 1-6目前使发动机产生性能大幅度提高的新型结构措施有哪些？为什么？ 答：新型燃烧室，多气门（提高ηv），可变配气相位VVT （提高ηv），可变进气管长度（提高ηv）,可变压缩比，可变增压器VGT 、VNT （可根据需要控制进气量），机械-涡轮复合增压，顶置凸轮机构DOHC 、SOHC （结构紧凑，往复惯性力小）。
内燃机设计试卷 、简答题（24 分） 1. 发动机的支承力有哪些？哪些是引起发动机振动的力？ 2. 凸轮缓冲段的高度主要考虑了哪些因素？采用液压挺柱时是否还应该设计缓冲段？ 3. 活塞环工作应力与装配应力之间是什么关系，写出表达式，并说明设计时如何选择？ Z D 2 P e = 0.7854—p me V m^_—）4. 发动机转速提高，意味着活塞平均速度Vm高，根据公式100 可知，可以提高发动机的有效功率；请回答Vm增加带来的负面作用有哪些？ 二、填空（20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___________ 。 F i T= C COS Of 2. 往复惯性力「始终沿_________ 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，应该开在主轴瓦的_______ ，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，D1 ______ D2 ;实际设计时D1 ___ D2。 6. 润滑系机油循环量根据__________ 来确定。 三、分析（20分） 已知一单列四行程三缸发动机，发火次序1-3-2，请分析往复惯性力的平衡性，如必要，请 采取整体平衡措施，写出质径积表达式，在轴侧图上标出平衡重布置。 四、计算（16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 % = 58°他a = 20° 刑=⑷ g = 4沪
求: 1各缸排气凸轮相对于第一缸排气凸轮的夹角； 2?同缸异名凸轮夹角； 3?排气凸轮工作半包角； 4. 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?请结合作图叙述活塞工作时销轴方向变形大的原因，并说明结构设计时怎样考虑。 内燃机设计试题标准答案A 、简答题（24） 1答：往复惯性力是由往复运动质量Mj高速运动产生的，它的运动加速度为 2 2 a=w（cosa +kcos2a），所以Fj = m j （co护+》cos/）。惯性力不参与做功 因为正负做功在一个循环内相抵消。（6分） 2答：气压力、侧向力、热变形。反椭圆设计、绝热槽、恒范钢片（6分） 3答：轴瓦的过盈量主要是保证工作可靠。有自由弹势、半圆周过盈量、余面高度。加标准力F0,检测余面高度（6分） 4答：结构改变：曲轴、集体高度或曲轴中心孔位置。计算：动力计算、曲轴平衡分析、 压缩比、工作过程、（6分） 二、分析计算（20分） 发火间隔角A = 720/3= 240 （2分）;画出曲柄布置图（2分）；一阶曲柄图、二阶曲柄图（2分） 一阶惯性力分析，等于零（2分）、二阶旋转惯性力分析，等于零（2分）。一阶惯性力 矩分析，等于3ac （4分），二阶惯性力矩比较小，不考虑（2分）。 考虑整体平衡对一阶惯性力矩进行平衡，平衡措施正确，质径积结果正确
第一章汽车总体设计 1.开发流程：商品计划、概念设计、工程设计、样车试验、投产启动、销售 2．FF发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘用车上得到广泛应用，其原因究竟是什么？而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛应用，其原因又是什么？ 答：⑴对于乘用车来说主要是因为①前桥轴荷大，有明显的不足转向性；②越过障碍的能力高；③动力总成结构紧凑，有利于提高乘坐舒适性；④提高汽车的机动性；⑤散热条件好；⑥行李箱空间大；⑦容易改装；⑧供暖效率高；⑨操纵机构简单；⑩整备质量减轻，降低制造难度；缺点：前轮驱动并转向需要采用等速万向节，结构制造工艺复杂；前桥负荷重，并且前轮是转向轮，工作环境恶劣，轮胎寿命短；上坡时驱动轮附着力小，爬坡能力低，驱动轮易打滑丧失操纵稳定性；后轮易抱死引起汽车侧滑；维修保养接近性差；发生正面碰撞，对发动机损坏大，维修费用高。 ⑵商用车：①较好地隔绝发动机的气味、热量、噪声和振动；②检修发动机方便；③轴荷分配合理，同时可改善车厢后部的乘坐舒适性；④车厢面积利用较好（发动机横置）；⑤能够在地板下方设置体积很大的行李箱（城间客车）；⑥降低地板高度（市内客车）；⑦传动轴长度短。 3为什么要有五条基准线缺一不可？答：确定整车的零线、正负方向及标注方式，均应在汽车满载状态下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。车架上平面线；前轮中心线；汽车中心线；地面线；前轮垂直线。 第二章离合器 1、离合器在传动系中的作用。 答：离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的传递，保证汽车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车平稳起步；在换挡时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；在工作中收到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的振动和噪声。 2、离合器设计要求：答：⑴在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载；⑵接合时要完全、平顺、柔和、保证汽车起步时没有抖动和冲击；⑶分离时要彻底、迅速；⑷从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损；⑸应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命；⑹应能避免和衰减传动系的扭转振动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力；⑺操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳；⑻作用在从动盘上的总压力和摩擦材料的摩擦因数在离合器工作过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能；⑼具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长；⑽结构应简单、紧凑，质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。 3、膜片弹簧有什么特点？影响弹性特性的主要因素是什么？工作点最佳位置应如何确定？答：（1）①膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片的允许磨损范围内基本保持不变，因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变，相对圆柱螺旋弹簧，其压力大力下降，离合器分离时，弹簧压力有所下降，从而降低了踏板力。②兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。③高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。④以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。⑤易于实现良好的通风散热，使用寿命长。⑥膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。（2）影响弹性特性的主要因素有：①比值H/h ②比值R/r 和R、r ③圆锥底角Q ④膜片弹簧工作点位置⑤分离指数目n ⑥膜片弹簧小端内半径r0及分离轴承作用半径rf ⑦切槽宽度δ1δ2及半径re的确定⑧压盘加载点半径R1和支承环加载点半径r1的确定（3）工作点位置的确定：新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般λ1B=（0.8～1.0）λ1H，以保证摩擦片在最大磨损限度Δλ范围内的压紧力从F1B到F1A变化不大，当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C，为最大限度的减小踏板力，C点应尽量靠近N点。
题目二 单缸四冲程柴油机设计 一、机构简介及有关数据 1、机构简介 柴油机如图2-1所示，其中a)为机构简图，它将燃料（柴油）燃烧时所产生的热能转变为机械能。往复式内燃机的主体机构为曲柄滑块机构，借气缸内的燃气压力推动活塞3，再通过连杆2使曲柄1作旋转运动。 往复式内燃机有两冲程和四冲程两种，本课程设计的是四冲程内燃机，即以活塞在气缸内往复移动四次（对应曲柄转两转）完成一个工作循环。在一个工作循环中，气缸内的压力变化可通过示功图（或称容压曲线）如图2-1 b)看出，它表示气缸容积（与活塞位移s 成正比）与压力的变化关系。 a) 机构简图 b) 示功图 图1 单缸四冲程柴油机的机构简图和示功图 四冲程内燃机的工作原理如下： 进气冲程：活塞由上止点向下移动，对应曲柄转角000180?=→。进气阀开，空气开始进入气缸，此时气缸内指示压力略低于1大气压力，一般以1大气压力计算，如示功图上的a b →。 压缩冲程：活塞由下止点向上移动，对应曲柄转角00180360?=→。此时进气完毕，进气阀闭，已吸入的空气受到压缩，压力渐升高，如示功图上的b c →。 膨胀（工作）冲程：在压缩冲程终了时，被压缩的空气的温度已超过柴油自燃的温度，因此，在高压下射入的柴油立刻爆炸燃烧，气缸内压力突增至最高点，此时燃气压力推动活塞由上向下移动对外作功（故又可称工作冲程），曲柄转角00360540?=→，随着燃气的膨胀，活塞下行，气缸容积增加，压力逐渐降低，如示功图上的c b →。 排气冲程：活塞由下向上移动，曲柄转角00540720?=→。排气阀开，废气经排
气阀门被驱除，此时气缸内压力略高于1大气压力，一般亦以1大气压力计算，如示功图上的b a →。示功图中的a b c b a →→→→即表四个冲程气缸内的压力变化情况。进、排气阀的启闭是由凸轮机构来控制的，图2-1 a ）中y y -剖面有进、排气阀各一只（图示只画了进气凸轮）。凸轮机构是通过曲柄轴O 上的齿轮Z 1和凸轮轴O 1的齿轮Z 2来传动的，由于一个工作循环中，曲柄转将转两转而进、排气阀则仅各启闭一次，所以齿轮的传动比1212212i n n Z Z ===。 由上可知，在组成一个工作循环的四个冲程中，活塞只有一个冲程（膨胀冲程）是对外作功的，而其余的三个冲程则需依靠机械的惯性来带动。因此，曲柄所受的驱动力是不均匀的，所以其速度波动也较大；为了减少速度波动，曲柄轴上装有飞轮（图2-1中未示出）。为了使驱动力较均匀和增加内燃机的功率，内燃机常做成多缸的，如两缸、四缸和六缸等。 2、题目数据 表1 原始数据 图2 凸轮机构从动件加速度图 表2 示功图数据表 a τ
安徽省阜阳九中九年级物理全册《内燃机》教案新人教版 教学目标 知识目标 （1）知道热机中能量的转化 （2）知道四冲程内燃机的构造和工作原理 （3）了解汽油机和柴油机的主要区别 能力目标 通过分析汽油机和柴油机的构造个工作过程的异同，学习分析和比较的研究方法． 情感目标 了解这些内燃机在生产和生活中的应用，感受到技术进步在工业文明发展中的重要作用． 教学建议 教材分析 教材利用图例说明了汽油机的结构，并用四个参考图详细分析了汽油机的四个冲程，指出汽油机实际工作时，是靠外力使曲轴和飞轮先转动起来，带动活塞运动后汽油机才自己工作． 柴油机教学比较简单，知识说明了其工作过程，并分析了和汽油机的区别，指出了柴油机的应用．教材最后还提出了问题，思考汽油机和柴油机在工作过程中的相同点和不同点． 教法建议 本节利用挂图分析，要注重培养学生的观察能力和分析总结能力，培养学生的比较能力，所以在教法上有演示、引导学生观察、分析讨论、比较、联系实际这些环节．“汽油机”利用挂图和实验仪器演示汽油机的四个冲程，使学生在理解工作过程的内在逻辑联系．体会到汽油机的发明是人们智慧的结晶，在技术应用领域人们可以充分发挥自己的聪明才智．
“柴油机”要注意比较教学，学生自主分析汽油机和柴油机的相同点和不同点，提高学生的甄别、判断、比较能力，教师还可以提供一些关于内燃机的资料，学生阅读，增强信息处理能力． 教学设计方案 内燃机 【课题】内燃机 【重难点】内燃机的构造和工作原理；汽油机和柴油机的区别和联系． 【教学过程设计】 一．汽油机 方法1、教师简介汽油机，指出汽油在汽油机汽缸中燃烧，高温高压的燃气推动活塞做功，能量转化是内能转化为机械能．运用挂图表现汽油机的四个冲程，分析每个过程和四个冲程之间的逻辑联系，学生在观察和分析的过程中可以思考下面的问题：a．汽油机的结构主要有哪些；每部分的用途是什么． b．运动四个冲程，说明汽油机的曲轴能带动活塞连续转动． c．四个冲程的特点是什么． 学生理解了四个冲程后，教师可以讲解汽油机的应用，可以提供关于汽油机的资料，学生阅读，提高利用信息学习的能力． 方法2、对于基础和设备条件较好的班级，教师可以利用多媒体资料辅助学习，例如可以用电话展示，学生利用课件的交互功能，自主的学习汽油机的结构、作用、各个冲程的工作情况等．对于汽油机的应用，仍可以向学生提供资料，学生利用信息学习，提高采集信息和处理信息的能力． 二．柴油机 方法1、利用媒体资料辅助学生学习，可以有：柴油机的剖面图、柴油机四个冲程的挂图、柴油机的应用举例．可以组织学生小组讨论，对比柴油机和汽油机的冲程，找出汽油机和柴油机的相同点和不同点．柴油机的应用可以教师提供资料，学生阅读，自己从信息中学