内燃机设计试卷
一、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？
4. 发动机转速提高，意味着活塞平均速度Vm高，根据公式
2
)
100
(
7854
.0
D
V
p
Z
P
m
me
eτ
=
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。
2. 往复惯性力
α
cos
C
F j=
I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
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。
一、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
一、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
)(αλαωcos2cos r a 2+=，所以)(αλαωcos2cos r m Fj 2j +=。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
m kg r m b a r m j p p ⋅=⨯⨯⨯==002082.0045.037.0303.00875.0235.023ε(4分)
三、填空（20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 0，第七主轴径的积累扭矩为 输出扭矩。
3.往复惯性力)2cos (cos αλα+=c F j 始终 沿 汽缸轴线 作用。
4.配气机构采用平底挺柱时，其底面半径应 大于挺柱最大几何速度 。
5.连杆螺栓的刚度应该 小于 连接件的刚度。
6.发动机的主临界转速与发火顺序的关系为 无关 。
7.曲轴的破坏形式主要是 弯曲疲劳 。
四、计算凸轮夹角（16分）
同名异缸凸轮夹角 90º（5分）；同缸异名凸轮夹角 105º（5分）；
凸轮工作排气半包角 58.75º凸轮角度（5分）
排气凸轮桃尖距挺柱中心线角度 128.75º凸轮角度（5分）
五、叙述题（20分）
1．提高曲轴疲劳强度的结构措施任意两种（2分），叙述清楚原理（3分）；提高曲轴疲劳
强度的工艺措施任两种（2分），叙述清楚原理（3分）
2．说出空气利用率低（2分），写出公式（3分）。说出转速低（2分），写出公式（3分）
内燃机设计试题标准答案B
一、简答题（24分）
1. 答：发动机的支承力包括重力、往复惯性力、翻到力矩。往复惯性力和翻到力矩是
引起振动的力。（6分）
2. 答：缓冲段的高度主要考虑了气门间隙、弹簧预紧力引起的机构变形。采用液压挺
柱也要有缓冲段，要考虑变形。（6分）
3. 答：装配应力与工作应力之和为常数。常量=-='+22
max max )(4.3t D Et σσ。因为
工作应力作用时间短，一般选择max max 1.5)~(1.2σσ=' 答：根据2)100(7854.0D V p Z
P m me e τ=，Vm 增加会带来： 1．摩擦损失增加，机械效率m η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，寿命降低。
3．进排气流速增加，导致进气阻力增加、充气效率
v η下降。 二、填空（24分，每空2分）
1. 机体的设计原则为：在尽可能 轻巧 的条件下，尽量提高机体的 刚度和强度 。
2. 往复惯性力αcos C P j =I 始终 沿 气缸轴线 作用。
3. 发动机的主临界转速与发火次序的变化 无关 。
4. 如果需要在轴瓦上开油槽，因该开在主轴瓦的 上半轴瓦上 ，连杆轴瓦的 下半轴瓦上 。
5. 从等刚度出发，主轴颈D1 等于 连杆轴颈D2；从等强度出发，D1 小于D2；实际设计时D1 大于 D2。
6. 润滑系机油循环量根据 必须由润滑系带走的热量 来确定。
三、分析计算（20分）
发火间隔角A ＝720／3＝240（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3aC （2分），二阶惯性力矩比较小，不考虑（1分）。
考虑整体平衡或者其他措施对一阶惯性力矩进行平衡，平衡措施正确（4分），质径积结果正确（2分）
四、计算凸轮夹角（16分）
3-1： 120º、2-1：240º（4分）；
同缸异名凸轮夹角 107.5º（4分）
排气凸轮工作半包角 64.5º凸轮角度（4分）
排气凸轮桃尖距接触点连线角度 125.5º凸轮角度（4分）
五、叙述题（12分）
1．写出缸套产生穴蚀的内因和外因（3分），三种减轻措施（各1分，共三分）。
2．说出销轴方向变形大的三个原因：侧向力、气压力、热膨胀（3分）。
反椭圆设计裙部、绝热槽、恒范钢片（各1分，共3分）。
