內(nèi)燃機設(shè)計 課后習(xí)題答案 袁兆成 第5-11章

第五章配氣機構(gòu)中平底挺柱的幾何運動速度與凸輪接觸點偏心距的關(guān)系如何？設(shè)計平底挺柱時，挺柱底面半徑要滿足什么要求？平底挺柱的幾何速度與接觸點偏心距e(mm)在數(shù)值上相等，即。所以，設(shè)計平底挺柱時，挺住的底面半徑要大于挺柱的最大幾何速度即大于最大的接觸點偏心距。氣門通過時間斷面是如何求出的？先計算每時刻或者每個曲軸轉(zhuǎn)角下氣門圓周與氣門口之間的開啟面積然后對其區(qū)間t1和t2之間進(jìn)行積分，求出時間斷面，其中t1和t2對應(yīng)的是活塞上下止點的時刻。配氣凸輪除工作段外，都要有緩沖段，為什么？1）由于氣門間隙的存在，使得氣門實際開啟時刻遲于挺柱動作時刻2）由于彈簧預(yù)緊力的存在，使得機構(gòu)在一開始要產(chǎn)生壓縮彈性變形，等到彈性變形力克服了氣門彈簧預(yù)緊力之后，氣門才能開始運動3）由于缸內(nèi)氣壓力的存在，尤其是排氣門，氣缸壓力的作用與氣門彈簧預(yù)緊力的作用相同，都是阻止氣門開啟，使氣門遲開。上述原因的綜合作用使得氣門的實際開啟時刻遲于理論開啟時刻，若沒有緩沖段，氣門的初速度短時間內(nèi)由零變得很大，有很強的沖擊作用。同樣，上述原因還會使氣門落座時末速度很大，會對氣門座產(chǎn)生強烈沖擊，氣門機構(gòu)的磨損和噪聲加劇。為了補償氣門間隙以及預(yù)緊力和氣缸壓力造成的彈性變形，要在實際工作段前后增設(shè)緩沖段，保證氣門開啟和落座時處于很小的速度。采用液壓挺柱后，是否還要設(shè)計緩沖段？為什么？采用液壓挺住似乎是消除了氣門間隙，但是上一題所列出的設(shè)置緩沖段原因至少還存在兩條，因此采用液壓挺住之后還是要設(shè)置緩沖段。凸輪緩沖段由等加速－等速兩段組成，已知緩沖段高度H0、速度V0、緩沖段包角θ0，等加速度包角θ01，請寫出緩沖段各段的方程式。等加速段：，等速段：，寫出高次多項式凸輪型線的表達(dá)式，并說明哪些是設(shè)計變量，根據(jù)什么邊界條件和方法來得到高次多項式凸輪型線表達(dá)式？多項式的項數(shù)可以按照需要增減。多項式的各個指數(shù)、工作半包角、緩沖段終了時緩沖段的高度和速度是設(shè)計變量。X=0°時的挺柱或者氣門最大升程、x=θ時挺柱的速度、位移以及各階導(dǎo)數(shù)值是邊界條件。一般要通過矩陣方法來求解各項系數(shù)，最后得到凸輪型線表達(dá)式。寫出動力修正凸輪的表達(dá)式，并逐項說明其含義。其中，y為氣門升程，為氣門間隙，為彈簧預(yù)緊力引起的機構(gòu)靜變形，為氣門彈簧力引起的機構(gòu)靜變形，為慣性力引起的動變形如何確定氣門的最大升程，為什么？按照最大氣體流量關(guān)系確定。試驗測得，氣門最大升程Hmax與氣門直徑d的關(guān)系應(yīng)為Hmax/d=0.25時達(dá)到最大氣體流量?？紤]到流動慣性和氣體流動阻力造成的損失，一般進(jìn)氣門的H/dvi=0.26~0.28。為保證有足夠的流通面積和減少活塞推出功，一般排氣門H/dve=0.3~0.35。寫出凸輪型線豐滿系數(shù)表達(dá)式，并陳述其含義。，式中，為挺柱或氣門的位移；為凸輪工作半包角；為挺柱或氣門的最大位移或者升程；是緩沖段的高度；為挺柱位移對應(yīng)的凸輪轉(zhuǎn)角。凸輪型線豐滿系數(shù)是一個相對量，表示的是位移曲線下的面積與最大升程和工作半包角組成的矩形面積之比。在設(shè)計凸輪型線時，經(jīng)常用來評判型線設(shè)計的好壞。通常的氣門錐角是多少？增壓發(fā)動機的氣門錐角有何變化？為什么？一般發(fā)動機的氣門錐角。而對于增壓柴油機，氣門錐角，這是因為增壓發(fā)動機缸內(nèi)壓力高，氣門盤受力變形大與氣門座的相對滑移量大，而且不同于非增壓發(fā)動機，完全排除了從氣門導(dǎo)管獲得機油的可能，因此，氣門與氣門座磨損的問題更加突出。增壓發(fā)動機采用較小的氣門錐角，就是為了減少與氣門座的相對滑移量，減輕磨損。如何利用配氣相位圖計算出進(jìn)、排氣凸輪的工作包角、半包角、同缸異名凸輪相對夾角、同名異缸凸輪相對夾角以及凸輪軸與曲軸的相對位置。排氣凸輪工作段包角為排氣凸輪工作段包角為進(jìn)氣凸輪工作段包角為進(jìn)氣凸輪工作段包角為同缸異名凸輪相對夾角為異缸同名凸輪相對夾角為,其中A為相應(yīng)氣缸點火間隔角當(dāng)活塞位于壓縮上止點時，排氣凸輪相對于挺柱軸線的夾角為凸輪設(shè)計完成后，如何驗算氣門與活塞是否相碰？確定活塞在上止點與缸蓋底平面最小間隙時，要考慮那些因素？缸墊按壓緊后的厚度計算，除主軸承及活塞銷孔以外，曲柄連桿機構(gòu)的間隙均偏向一側(cè)，使活塞處于最高處。確定活塞在上止點的最高位置。畫出活塞位移曲線；根據(jù)鍵槽，齒形及它們與曲拐所在平面、凸輪軸位置間的制造公差，進(jìn)行正時齒輪傳動機構(gòu)的尺寸鏈計算，確定進(jìn)、排氣門的實際開閉時刻并按照同一比例畫出進(jìn)排氣門升程曲線，氣門升程對應(yīng)的角度要換算成曲軸轉(zhuǎn)角；觀察氣門升程曲線與活塞位移曲線是否相交；如果相交，則需要在活塞上開避讓坑，或者改變配氣相位。配氣相位指的是什么？指在發(fā)動機設(shè)計時確定的進(jìn)排氣門提前開啟和和遲后關(guān)閉的角度。進(jìn)氣提前開角度是指在排氣行程接近結(jié)束活塞到達(dá)上止點前進(jìn)氣門相對于排氣上止點的提前開角度，正數(shù)為上止點前開啟，負(fù)數(shù)表示上止點后開啟。進(jìn)氣遲后關(guān)角度是指吸氣行程活塞到達(dá)下止點后進(jìn)氣門關(guān)閉的角度，正數(shù)表示下止點后關(guān)閉，負(fù)數(shù)表示下止點前關(guān)閉。排氣提前開角度是指在膨脹行程活塞到達(dá)下止點前排氣門開啟的角度，正數(shù)表示在下止點前開啟，負(fù)數(shù)表示在下止點后開啟。排氣遲后關(guān)角度是指排氣行程活塞到達(dá)上止點后排氣門關(guān)閉的角度。正數(shù)表示上止點后關(guān)，負(fù)數(shù)表示上止點前關(guān)。配氣相位確定之后，凸輪的工作包角隨之確定。設(shè)計氣門彈簧時，根據(jù)什么確定彈簧預(yù)緊力和最大彈簧力？增壓發(fā)動機的氣門彈簧與自然吸氣氣門彈簧在設(shè)計上有哪些不同考慮？彈簧預(yù)緊力是保證氣門關(guān)閉嚴(yán)實，氣門不會因為氣缸與氣道的內(nèi)外壓差而自動打開所需要的彈簧安裝初始彈力。確定時要根據(jù)發(fā)動機工作時氣缸內(nèi)的壓力來確定并且考慮一定的安全系數(shù)。最大彈簧力是保證氣門開啟過程中氣門機構(gòu)中零附件一直保持接觸狀態(tài)沒有飛脫現(xiàn)象。一般是彈簧預(yù)緊力的（1.6~2.0）倍。增壓發(fā)動機的氣門彈簧預(yù)緊力一般比自然吸氣的大。因為增壓發(fā)動機的氣道壓力高。第六章提高曲軸疲勞強度的結(jié)構(gòu)措施有哪些，為什么？工藝措施有哪些，為什么？結(jié)構(gòu)措施：1）加大曲軸軸頸的重疊度A(A增大，曲軸抗彎和抗扭剛度增加)2）加大軸頸附近的過渡圓角（可減小應(yīng)力集中效應(yīng)，提高抗彎疲勞強度）3）采用空心曲軸（可提高曲軸抗彎強度，同時課減輕曲軸重量和曲軸離心力）4）沉割圓角（可在增加圓角半徑的同時保證軸頸的有效承載長度）5）開卸載槽（在相同載荷條件下，可使曲柄銷圓角的最大壓力值有所降低）工藝措施：1）圓角滾壓強化（表面產(chǎn)生剩余壓應(yīng)力，抵消部分工作拉伸應(yīng)力，提高曲軸的疲勞強度，還可降低圓角的表面粗糙度值，消除表面缺陷）2）圓角淬火強化（用熱處理的方法是金屬發(fā)生組織相變，發(fā)生體積膨脹而產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，提高疲勞強度，還能提高硬度和表面的耐磨性）3）噴丸強化處理（屬于冷作硬化變形，在金屬表面留下壓應(yīng)力，是表面硬度提高，從而提高疲勞強度）4）氮化處理（利用輝光離子氮化或氣體軟氮化方法，使氮氣滲入曲軸表面，由于氮的擴散作用，使金屬體積增大，產(chǎn)生擠壓應(yīng)力，提高疲勞強度）曲軸的連桿軸頸不變，增大主軸頸D1，有何優(yōu)點？缺點是什么？D2不變，D1增大優(yōu)點:可提高曲軸剛度，增加曲柄剛度而不增加離心力可增加扭轉(zhuǎn)剛度，固有頻率We增加，轉(zhuǎn)動慣量I增加不多缺點：主軸承圓周速度增加，摩擦損失增加，油溫升高。為什么說連桿軸頸負(fù)荷大于主軸頸負(fù)荷？實際中主軸頸D1和連桿軸頸D2哪一個尺寸大？對于每個曲拐而言，連桿軸頸是一個，主軸頸有兩個。連桿軸頸承受著由連桿傳來全部載荷，而每個主軸頸則只承擔(dān)一半載荷，所以主軸頸載荷小于連桿軸頸載荷。實際設(shè)計中主軸頸D1大于連桿軸頸D2，D1/D2≈1.05～1.25，因為增加主軸頸可以增加曲軸的重疊度，提高曲軸的抗彎剛度和抗疲勞強度，同時不增加曲軸的離心載荷。多拐曲軸強度最薄弱的環(huán)節(jié)是曲柄，曲柄的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是哪兩個？它們各自的變化對其強度有何影響？曲柄的主要參數(shù)是厚度（h）和寬度（b）。曲柄橫截面的抗彎截面系數(shù)Wσ=bh2/6。由此可知，h提高10%，Wσ理論上升20%，實際上升40%，因為h的增大，則磨圓處應(yīng)力集中現(xiàn)象減輕，使應(yīng)力分布更趨于均勻；b上升10%，Wσ理論上升10%，實際上升5%，由于b上升，應(yīng)力分布不均勻更加嚴(yán)重。主軸頸與連桿軸頸的重疊度對曲軸強度有什么影響？對錯拐曲軸，連桿軸頸的重疊度是否同樣重要？主軸頸與連桿軸頸的重疊度對曲軸的抗彎疲勞強度有很大影響，重疊度大有利于分散曲軸圓角的應(yīng)力集中。錯拐曲軸的連桿軸頸重疊度也很重要，設(shè)計時要充分考慮。曲軸的工作條件是什么？設(shè)計時有什么要求？一般情況下，曲軸的設(shè)計其安全系數(shù)是多少？工作條件：1）受周期變化的力、力矩共同作用，曲軸既受彎曲又受扭轉(zhuǎn)，承受交變疲勞載荷，重點是彎曲載荷；2）由于曲軸形狀復(fù)雜，應(yīng)力集中嚴(yán)重，特別是在曲柄與軸頸過度的圓角部分；3）曲軸軸頸比壓大，摩擦磨損嚴(yán)重。設(shè)計要求：1）有足夠的耐疲勞強度2）有足夠的承壓面積，軸頸表面要耐磨；3）盡量減少應(yīng)力集中；4）剛度要好，變形小，否則使其他零件的工作條件惡化。一般在制造工藝穩(wěn)定的條件下，鋼制曲軸的安全系數(shù)n≥1.5，對于高強度球墨鑄鐵曲軸，由于材料質(zhì)量不均勻，而且疲勞強度的分散度比較大，應(yīng)取n≥1.8。在利用有限元方法進(jìn)行曲軸強度分析時，一般模型與實際曲軸存在那些差異？想得到符合實際的計算結(jié)果，關(guān)鍵是如何處理曲軸的位移約束條件和加載方式。位移約束和加載方式的不同，會得到差別非常大的結(jié)果，這需要詳細(xì)了解曲軸的工作情況和受力情況。另外，形狀變化劇烈的圓角處，要進(jìn)行網(wǎng)格細(xì)化，否則計算結(jié)果不準(zhǔn)。為什么曲軸的安全系數(shù)比較大時，但是還會發(fā)生少數(shù)曲軸破壞情況？曲軸的安全系數(shù)是指設(shè)計強度與工作強度的比，都是設(shè)計時按照曲軸實際工作情況考慮而設(shè)置的。但是如果材料特性的離散度、加工工藝一致性的離散度比較大，會導(dǎo)致個別批次的曲軸產(chǎn)品實際強度比設(shè)計強度小很多；再加上曲軸的工作強度也是離散度比較大，某些工況會出現(xiàn)高工作強度。兩者如果碰巧同時發(fā)生，就會出現(xiàn)曲軸的破壞。飛輪的主要作用是什么？飛輪是一個儲能和放能部件，主要作用就是：發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩M大于阻力矩MR時，吸收多余的功，使轉(zhuǎn)速增加較少；發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩M小于阻力矩MR時，釋放儲存的能量，使轉(zhuǎn)速減少較少。總之，飛輪的作用就是調(diào)節(jié)曲軸轉(zhuǎn)速變化，穩(wěn)定轉(zhuǎn)速。飛輪的轉(zhuǎn)動慣量根據(jù)什么來確定？飛輪轉(zhuǎn)動慣量與氣缸數(shù)是什么關(guān)系？飛輪的轉(zhuǎn)動慣量是根據(jù)發(fā)動機的盈虧功△E來確定的。計算公式：If=Ψ?Eδωm≈10.8x106Ψξδξ和δ分別為發(fā)動機的盈虧功系數(shù)和運轉(zhuǎn)不均勻系數(shù)。隨著氣缸數(shù)的增加，ξ和δ都呈減小的趨勢，而ξ減小的速度要快于δ，根據(jù)公式，可得：隨著氣缸數(shù)的增加，飛輪的轉(zhuǎn)動慣量逐漸減小。飛輪外徑受到哪些因素限制不能很大？外徑越大，在同樣的轉(zhuǎn)動慣量下飛輪就可以越輕。飛輪的外徑除了要考慮空間條件外，主要就是考慮外圓的圓周速度，尤其對于灰鑄鐵飛輪，建議圓周速度不超過35—50m/s.否則，容易造成由于離心慣性力過大，材料的抗拉強度不足而使飛輪損壞及飛輪材料碎裂飛出的事故。發(fā)動機低速轉(zhuǎn)動波動，有哪些外在表現(xiàn)？發(fā)動機的抖動明顯，很多情況下會導(dǎo)致方向盤、儀表盤的抖動。發(fā)動機噪聲比較明顯。第七章連桿的拉伸載荷是由什么造成的？計算連桿不同截面拉伸應(yīng)力時，如何考慮？連桿的拉伸載荷主要是由于往復(fù)慣性力所造成的；活塞組與缸套的摩擦力占其中次要部分。在計算不同截面的拉伸應(yīng)力可用下式：式中是活塞組質(zhì)量，是計算斷面以上那部分連桿的往復(fù)運動質(zhì)量?？梢婋S著截面向大頭靠近，變大。要想保持截面拉應(yīng)力不增加，連桿橫斷面積應(yīng)該逐步增加。計算連桿的最大拉伸應(yīng)力選取什么工況？應(yīng)選取標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況（最大轉(zhuǎn)速），因為此時往復(fù)慣性力最大，拉伸載荷最大。計算連桿的壓縮載荷時選取什么工況？最大轉(zhuǎn)矩工況和全負(fù)荷情況下的標(biāo)定轉(zhuǎn)速工況，而且要兼顧連桿側(cè)彎的情況是否發(fā)生。影響連桿小頭應(yīng)力分布的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)是什么？連桿小頭的固定角Φ。Φ增大，受拉伸載荷時應(yīng)力不均勻性增加，σmax增大；受壓縮載荷時，Φ增大也會導(dǎo)致應(yīng)力不均勻性及最大值急劇增長，而且比拉伸載荷的情況更加嚴(yán)重。連桿大頭蓋的固定方式有幾種？平切口連桿一般是利用螺栓中部加工的凸出圓柱體來定位；斜切口連桿考慮到除定位作用外還要承受較大剪切力，往往在分界面上做成止口定位或鋸齒定位，也有采用套筒定位的；近年來越來越多采用連桿大頭裂解工藝，即整體加工出連桿大頭，然后利用脹裂的方式裂解開連桿大頭。為什么有的連桿采用斜切口？斜切口的角度對安裝、結(jié)構(gòu)尺寸有什么影響？連桿采用斜切口是為了既能增大曲柄銷的直徑，又能使連桿通過氣缸。斜切口的連桿大頭，其所連接的曲柄銷的直徑D2可以增大到0.67～0.68D。斜切口相對于連桿軸線的斜角越小，大頭上半部的橫向?qū)挾扔?，在連桿體能通過氣缸的條件下，容許加大曲軸銷直徑的可能性愈大。但斜角愈小，螺釘或螺柱穿進(jìn)桿身的深度也愈大，使桿身削弱過多。因此斜角一般在30o～60o之間。脹斷式連桿有什么優(yōu)點？脹斷式連桿是先整體加工出連桿毛坯，然后在連桿大頭采用膨脹的方式裂解開連桿大頭，這樣產(chǎn)生的剖分面是凸凹不平的斷裂茬口?？赏瑫r起到兩個方向的定位作用；抗剪能力強；由于不用定位銷套等結(jié)構(gòu)，兩個連桿螺栓的距離最短，使得連桿大頭寬度最小，給連桿軸頸直徑留出了增加空間。而且節(jié)省了加工工藝過程，使得制造成本降低30%左右。連桿螺栓預(yù)緊力與氣壓力是什么關(guān)系？與往復(fù)慣性力是什么關(guān)系？連桿螺栓預(yù)緊力的主要目的，一是防止在工作中連桿大頭蓋與桿身分離，導(dǎo)致這兩個零件的接觸面碰撞損壞，二是導(dǎo)致軸瓦不能貼緊軸承，導(dǎo)致軸瓦不能承載、不能導(dǎo)熱、脫落和損壞。上述的故障都是拉伸載荷造成的。因此設(shè)計連桿螺栓預(yù)緊力時基本不用考慮活塞上面的氣壓力造成的壓縮載荷，主要考慮慣性力造成的拉伸載荷，再加上壓緊軸瓦所需的安裝載荷。提高連桿螺栓疲勞強度的措施有哪些？1）降低螺桿剛度C1，主要是通過光桿直徑d0，一般d0=（0.8～0.85）d1.2）提高被連接件的剛度C2；3）增加過渡圓角半徑，降低應(yīng)力集中；4）采用細(xì)牙滾壓螺紋；5）嚴(yán)格控制螺栓和被連接件的形位公差，減少附加彎矩。連桿螺栓通常采用什么方法防止松動？1）使用自鎖螺母；2）槽型螺母加開口銷；3）圓螺母止動墊圈，單耳止動圈；4）鎖片。請思考采用有限元方法進(jìn)行連桿拉伸強度計算時，連桿接合面應(yīng)該如何考慮？計算拉伸載荷時，桿身與大頭蓋要按照實際情況處理成兩個零件，接合面要用接觸單元連接。第八章活塞的工作條件是什么，請分項論述。然后論述對活塞的設(shè)計要求。工作條件：1）高溫—導(dǎo)致熱負(fù)荷大:活塞在氣缸內(nèi)工作時，活塞頂面承受瞬變高溫燃?xì)獾淖饔?，燃?xì)獾淖罡邷囟瓤蛇_(dá)2000～2500℃，因而活塞頂?shù)臏囟纫埠芨?。溫度分布不均勻，有很大的熱?yīng)力；2）高壓—沖擊性的高機械負(fù)荷：高壓包括兩方面①活塞組在工作中受周期性變化的氣壓力直接作用，氣壓力Pz(MPa)一般在膨脹沖程開始的上止點后10°～20°達(dá)到最大。②活塞組在氣缸里作高速往復(fù)運動，產(chǎn)生很大的往復(fù)慣性力Fjmax3）高速滑動：內(nèi)燃機在工作中所產(chǎn)生的側(cè)向力是較大的，特別是在短連桿內(nèi)燃機中；4）交變的側(cè)壓力：活塞上下行程時活塞要改變壓力面，側(cè)向力方向不斷變化，造成了活塞在工作時承受交變的側(cè)向載荷。設(shè)計要求:1）選用熱強度好，散熱性好，膨脹系數(shù)小，耐磨、有良好減磨性和工藝性的材料2）形狀和壁厚合理，吸熱少，散熱好，強度和剛度符合要求，盡量避免應(yīng)力集中，與缸套有最佳的配合間隙3）密封性好，摩擦損失小4）選擇密度小質(zhì)量輕的材料活塞環(huán)的工作應(yīng)力與套裝應(yīng)力之間是什么關(guān)系？請用公式說明。實際上如何考慮？工作應(yīng)力與套裝應(yīng)力之和是常量，即σmax+σ′max=3.4Et2/(D-t)2=常量設(shè)計時一般選擇σ′max=（1.2～1.5）σmax，因為套裝時間很短，瞬時應(yīng)力大一些，沒有造成材料破壞即可。高轉(zhuǎn)速發(fā)動機與低轉(zhuǎn)速發(fā)動機對活塞環(huán)初始彈力p0的要求有什么不同？為什么？缸徑對p0的要求如何，為什么？當(dāng)轉(zhuǎn)速n提高時，應(yīng)提高。因為活塞速度高，由于節(jié)流作用，活塞環(huán)背壓下降，氣壓力對第一密封面的加強作用減弱，因此必須適當(dāng)增加活塞環(huán)初彈力。當(dāng)活塞直徑增加時，活塞環(huán)的工作應(yīng)力增加，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減少初彈力，方能減少活塞環(huán)的工作應(yīng)力。試結(jié)合公式說明活塞環(huán)的套裝應(yīng)力與工作應(yīng)力的關(guān)系。工作應(yīng)力=0.425E活塞環(huán)套裝時必須使其內(nèi)徑大于活塞頭部直徑，此時端距應(yīng)該為8t左右。即套裝時端距的變形量為8t-.則最大套裝應(yīng)力：式中，為最大工作應(yīng)力；E為活塞環(huán)材料的彈性模量。套裝應(yīng)力與工作應(yīng)力的關(guān)系為σ′max=（1.2～1.5）σmax高速內(nèi)燃機對活塞材料的要求是什么？（1）熱強度好，散熱性好；（2）重量輕，慣性?。唬?）膨脹系數(shù)??；（4）密度小（5）熱導(dǎo)率大（6）有良好減摩性和工藝性活塞銷通常采用什么材料，為什么？如何保證表面耐磨？活塞銷通常用低碳鋼和合金鋼制造。在負(fù)荷不高的發(fā)動機中常用15.、20、15Cr、20Cr、和20Mn2鋼；在強化發(fā)動機上，采用高級合金鋼，如12CrNi3A/18CrMnTi2及20SiMnVB等，有時也可用45中碳鋼。之所以選擇這樣的材料是因為根據(jù)活塞的工作條件和設(shè)計要求，活塞銷應(yīng)具有足夠高的機械強度和耐磨性、同時還要有較高的疲勞強度，活塞銷的摩擦表面應(yīng)具有高硬度。內(nèi)部應(yīng)富有韌性和較高的強度，但是硬的表層和內(nèi)部必須緊密結(jié)合，保證活塞銷在沖擊載荷的作用下沒有金屬剝落和金屬層之間的分離現(xiàn)象。為保證活塞銷表面硬并且耐磨，對其表面進(jìn)行熱處理。對于低碳鋼材料的活塞銷表面要進(jìn)行滲碳和淬火。對于45鋼的活塞銷則是進(jìn)行表面淬火，注意淬火時不能將活塞銷淬透，否則活塞銷變脆。減輕活塞熱負(fù)荷的設(shè)計措施有哪些？1）盡量減小頂部受熱面積；強化頂面，采用不同的材料或?qū)⒈砻孢M(jìn)行處理2）保證熱流通道暢通3）采用適當(dāng)?shù)幕鹆Π陡叨?）頂部內(nèi)側(cè)噴油冷卻5）頂部設(shè)油腔冷卻活塞銷座的工作條件如何？解決銷和銷座變形不協(xié)調(diào)的措施有哪些？工作條件：活塞銷座承受周期變化的氣體作用力和活塞銷座以上部分的往復(fù)慣性力的作用，這些力都是帶有沖擊性的；從運動情況看，活塞銷在活塞銷座中由于連桿小頭的制約，其轉(zhuǎn)動角度很小，在這樣小的轉(zhuǎn)動角度下，很難在銷與銷孔之間形成一層良好的油膜，所以潤滑條件較差。采取措施：1）在活塞銷座與頂部連接處設(shè)置加強肋，增加活塞銷座的剛度；2）將銷孔內(nèi)緣加工成圓角或者倒棱，或?qū)⒒钊N座內(nèi)側(cè)上部加工出一個彈性凹槽，可以減輕活塞銷座的棱緣負(fù)荷；3)將銷孔中心相對活塞銷座外圓向下偏心3–4mm，將活塞銷座的厚度上面比下面大些，以加強活塞銷座承壓強度；4）將活塞銷座間距縮小，以減小活塞銷的彎曲；5）鑄鋁活塞的銷孔中壓入鍛鋁合金的襯套，可提高抗裂紋能力?；钊共吭诠ぷ鲿r銷軸方向的變形大，請問原因是什么？一般采用什么措施來進(jìn)行限制？1)活塞受到側(cè)向力FN作用，承受側(cè)向力作用的裙部表面，就有被壓扁的傾向，使它在活塞銷方向上的尺寸增大；2）由于加在活塞頂上的爆發(fā)壓力和慣性力的聯(lián)合作用，使活塞頂在活塞銷的跨度內(nèi)發(fā)生彎曲，使整個活塞在活塞銷座方向上的尺寸變大；3）由于溫度升高引起熱膨脹，其中活塞銷座部分因壁厚比其他地方要厚，剛度大，所以發(fā)生熱膨脹時的變形比較嚴(yán)重。防止裙部變形的主要方法有：選擇膨脹系數(shù)小的材料，進(jìn)行反橢圓設(shè)計，采用絕熱槽，銷座采用恒范鋼片，裙部加鋼筒等方法來達(dá)到。確定活塞環(huán)裝配端距△d的依據(jù)是什么？裝配端口距離△d：△d小，密封性好，但不能為零。從熱膨脹考慮，要大于活塞環(huán)的周向線膨脹量第九章內(nèi)燃機滑動軸承的過盈量有幾種表示方法，各是什么？軸承的過盈量主要通過3種表示方法：自由彈勢軸瓦在自由狀態(tài)下的開口直徑為+，一般為=（0.25~2.5）mm。半圓周過盈量h(mm)式中，為軸瓦內(nèi)孔直徑（mm），=-;為應(yīng)力系數(shù)（N/）;為最小預(yù)加壓縮應(yīng)力（N/）。余面高度u(mm)在試驗壓力(N)作用下，試驗壓縮量v(mm)為則==式中，為當(dāng)量壁厚(mm)，=（）+,為減摩層厚度，為減摩層折算系數(shù)；為寬度(mm)。對內(nèi)燃機滑動軸承減磨層都要求有哪些性能？主要有三方面要求：抗咬粘性。油膜遭破壞時，軸承材料不擦傷和咬死軸頸，即親油性好。順應(yīng)性。軸承副有幾何形狀偏差和變形時具有克服邊緣負(fù)荷從而使負(fù)荷均勻的能力。嵌藏性。具有以微量塑性變形吸收混在機油中的外來異物顆粒(金屬磨屑，灰塵等)的能力。計算軸心軌跡有什么用處？計算軸心軌跡的意義：可作為判斷軸承實現(xiàn)液體潤滑情況的重要依據(jù)。由軌跡曲線可以找出一個工作循環(huán)中最小油膜厚度值（）及其延續(xù)時間。應(yīng)小于由發(fā)動機結(jié)構(gòu)剛度、工藝水平等確定的許用值，這一區(qū)域的時間不宜過長。幫助分析軸承損壞原因，改進(jìn)設(shè)計。找出軸心高速向心運動使油楔中出現(xiàn)局部真空，形成氣泡的區(qū)域，這個區(qū)域容易形成穴蝕；合理布置油孔、油槽的位置，使供油舒暢。實現(xiàn)軸承潤滑的最佳設(shè)計?？梢愿淖冎苯佑绊戄S承工作能力的因素，如軸承的間隙、機油粘度、軸承寬徑比等，保證軸承處于液體潤滑下工作?；瑒虞S承上一般要開設(shè)油槽，請問曲軸主軸頸的油槽開在哪里？連桿軸頸的油槽開在哪里？試從油膜承載能力的角度分析為什么？試驗證明，在其他條件不變的情況下，油膜壓力與軸承寬度的三次方成正比，這里可以簡單的用來代表軸承的承載能力。所以當(dāng)軸承面積相同時，開油槽軸承的承載能力為,僅為無油槽軸承的。所以，主軸承要在上軸瓦開槽，連桿軸承應(yīng)在下軸瓦開槽，以避免軸承的承載能力下降。5．主軸承間隙和連桿軸承間隙取值范圍是多少？過大或過小會有什么后果？主軸承間隙和連桿軸承間隙應(yīng)分別在（9~12）和（7~10）。間隙過大，軸承承壓能力下降；間隙過小，潤滑油量減少，油膜局部溫度提高，最小油膜厚度減小，可能導(dǎo)致軸頸與軸承的直接接觸，破壞流體潤滑。第十章機體的設(shè)計原則是什么？具體有哪些？機體的總設(shè)計原則是：在盡可能輕巧的前提下，盡量提高剛度(降低變形、振動噪聲)。提高剛度的途徑主要有以下幾個方面；將氣缸體與上曲軸箱鑄造成一個整體，形成一個剛度很好的空間梁板組成結(jié)構(gòu)，除非是比較大型的內(nèi)燃機才采用汽缸體與曲軸箱分開的結(jié)構(gòu)。氣缸之間加隔板，以提高機體橫向剛度。降低上下曲軸箱的剖分面。采用全支撐曲軸。剖分面處采用梯形框架。采用下主軸承蓋與下曲軸箱一體的整體式，缸蓋螺栓最好與主軸承蓋布置在同一平面內(nèi)。機體表面布置加強筋。缸蓋設(shè)計主要考慮的是；有足夠的剛度和強度，工作變形小，保證密封。合理布置燃燒室、氣門、氣道，保證發(fā)動機的工作性能。工藝性良好，金屬分布盡量均勻，溫度分布盡量均勻，減少熱應(yīng)力，避免熱裂現(xiàn)象。設(shè)計缸蓋時，應(yīng)該先考慮哪些部件的布置？水套的設(shè)計原則是什么？氣缸蓋的內(nèi)部形狀和結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，設(shè)計時主要優(yōu)先考慮內(nèi)部氣道、燃燒室（另有預(yù)燃室、渦流室）、噴油器或火花塞、氣門等功能部件的布置，然后在保證壁厚均勻、受力均勻、剛度足夠的條件下考慮內(nèi)部冷卻水套的布置。水套的厚度應(yīng)盡量各處均勻，不宜太厚，否則流速過低，造成與氣缸的熱交換能力下降，一般情況下，水套各截面的水流速盡量不要低于0.5m/s。一般車用發(fā)動機的水套厚度應(yīng)在4~10mm之間。具體厚度要根據(jù)水套流場的仿真分析結(jié)果確定。機體水套的長度，應(yīng)能夠保證當(dāng)活塞在下止點時活塞環(huán)能得到很好的冷卻。氣缸套產(chǎn)生穴蝕的原因是什么？如何避免？穴蝕形成的原因；內(nèi)因缸套本身存在微觀小孔、裂紋和溝槽等局部缺陷，容易形成氣泡。外因缸套振動，引起局部缺陷內(nèi)氣泡爆炸，產(chǎn)生瞬時高溫高壓，使水腔壁承受很高的沖擊和擠壓應(yīng)力，逐步剝離金屬層，形成針孔和裂紋。減輕穴蝕的措施；減小缸套的振動減小活塞配合間隙減小活塞換向敲擊力提高缸套剛度（含支撐）。抑制氣泡的形成提高缸套本身的抗穴蝕能力合理的選擇材料：機械強度、表面硬度要好。金相組織要合理。合理選擇熱處理工藝，不改變金相組織。適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚恚罕砻驽冦t、鎘；表面涂層（環(huán)氧樹脂）。冷卻水中加添加劑，提高耐穴蝕能力。增加氣缸套耐磨性的措施有哪些？提高氣缸套耐磨的措施：提高缸套表明加工精度，降低表面粗糙度值。合理選用材料。經(jīng)常低溫啟動，并經(jīng)常低負(fù)荷、中低轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)的車用內(nèi)燃機，其缸套以腐蝕性磨損為主，采用奧氏體鑄鐵較好。如果考慮成本，節(jié)省貴重材料，可以缸套上部采用奧氏體材料。對于經(jīng)常高負(fù)荷工作及經(jīng)常在灰塵較多地區(qū)工作的內(nèi)燃機，汽缸套以磨料磨損為主，宜采用高磷鑄鐵、加硼鑄鐵。對于車用強化柴油機，汽缸套以溶著磨損為主，可采用薄缸套（干缸套），內(nèi)表面鍍鉻或氮化。進(jìn)行合理的表面處理。主要有鍍鉻、高頻感應(yīng)加熱淬火、磷化處理、軟氮化處理等。目的是提高表面硬度和表明的耐蝕性。充分重視空氣和機油的濾清，以減少磨料磨損。避免頻繁的冷啟動，以減少酸性物質(zhì)（等）在缸壁上的凝結(jié)而造成的腐蝕性磨損?；钊g隙要適當(dāng)。缸套在安裝和運轉(zhuǎn)過程中要避免變形，以減少變形帶來的不均勻磨損。目前減輕傳統(tǒng)的灰鑄鐵機體質(zhì)量主要有3條途徑改進(jìn)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在中小型水冷高速內(nèi)燃機都采用把汽缸體與上曲軸箱連成整體的機體形式，因此有可能把基本壁厚減薄到鑄造工藝多允許的最小值。小客車和輕型載貨車大多采用底面與曲軸軸線基本平齊的平底式集體結(jié)構(gòu)。采用性能更佳的蠕墨鑄鐵。采用鋁合金或者鎂合金。從零件成本看，充分利用砂型鑄造在成型方面較大的自由度，還可以將各種功能整合到氣缸體中去，在總體上減輕質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)各種分析和實踐，選擇鋁合金作為機體材料是目前發(fā)動機輕量化的有效途徑。鋁合金的彈性模量較低，這會降低結(jié)構(gòu)剛度，增大噪聲。為此，必須采取結(jié)構(gòu)優(yōu)化措施。鋁合金是目前最合適的發(fā)動機機體輕量化材料。但是，全鋁發(fā)動機并非發(fā)展方向，采用鋁和鐵的混合式機體在經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上都較為可行。第十一章潤滑系的設(shè)計要求是什么？為什么？潤滑系統(tǒng)的主要任務(wù)是供應(yīng)一定數(shù)量的機油至摩擦表面，減小零部件之間的摩擦和磨損并起冷卻和清潔磨粒的作用。潤滑系在減少機械損失、提高機械效率、延長內(nèi)燃機使用壽命方面起著重要作用。內(nèi)燃機機油在不斷工作的過程中，會被從空氣中吸入的塵土以及內(nèi)燃機本身的燃燒產(chǎn)物和磨損產(chǎn)物所污染，并在高溫影響下逐步變質(zhì)。因此，潤滑系統(tǒng)中必須用專門的機油濾清器不斷的對機油進(jìn)行濾清，在必要時采用強冷裝置使機油溫度不超過允許的數(shù)值。現(xiàn)代內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速和功率不斷提高，熱負(fù)荷也越來越高，所以一個良好的潤