柴油机及轴系振动平衡1

3.4柴油机及推荐轴系的振动和平衡3.4.1活塞、连杆的运动及受力3.4.1.1活塞连杆的运动1．活塞的位移x0°时，x＝0（即活塞在上止点）；当α＝180°时，x＝2R＝s（即活塞在下止点）；当α＝90°或270°时，x＝R＋λR/2＞R。即当α＝90°或180°时，活塞不在行程中央，而在α＜90°或α＞270°的某一位置时，活塞位移x＝R（行程中央位置）。2．活塞的速度x.当α＝0°时（上止点）或α＝180°时（下止点），x.＝0，即在上下止点处活塞的运动速度均为零,而活塞运动的最大速度x.max则出现在α＜90°或α＞270°的某一位置。3．活塞的加速度x..当α＝0°时，x..达最大值：x..max＝Rω2（1＋λ），方向向下；当α＝180°时，x..＝-Rω2（1-λ），方向向上。活塞在上止点时的加速度在数值上大于活塞在下止点时的加速度。在α＜90°或α＞270°的某个位置x..＝0（活塞速度最大）。1.在曲轴连杆机构中，连杆比λ通常是指（）。A．活塞直径D与曲柄半径R之比B．曲柄半径R与连杆长度LC．连杆长度L与曲柄半径R之比D．连杆长度L与活塞直径D之比2.曲轴半径R与连杆长度L之比用λ表示，通常低速柴油机的λ值为（）。A．1/3～1/4B．1/3～1/5C．1/4～1/5D．1/5～1/63.活塞位移x是曲轴转角α的函数，下列表述错误的是（）。A．当α＝0°时，则x＝0B．当α＝90°时，则x＝RC．当α＝180°时，则x＝2RD．当α＝270°时，则x＝R＋R/2λ4.与活塞位移x与无关的是（）。A．曲轴半径RB．曲轴转角αC．连杆比λD．曲轴回转角速度ω5.柴油机在运行过程中，其活塞运动规律是（）。A．活塞在上止点时，速度最大，加速度最大B．活塞在行程中央时，速度最大，加速度为零C．活塞在下止点时，速度为零，加速度为零D．活塞在行程中点附近某点，速度最大，加速度为零6.活塞运动的最大速度是出现在行程的（）。A．上止点B．下止点C．接近行程中点D．行程中点7.活塞运动的最小速度是出现在行程的（）。A．止点B．接近止点C．行程中央D．接近行程中央8.活塞运动的最大加速度是出现在行程的（）。A．上止点处B．接近止点处C．行程中央D．接近行程中央9.活塞运动的加速度为零的点是出现在行程的（）。A．上止点B．接近行程中央C．行程中央D．下止点10.柴油机活塞运动速度和加速度绝对值的变化规律是（）。A．活塞在上止点时速度最大，加速度为零B．活塞在上止点时速度为零，加速度最大C．活塞在上止点时，速度和加速度都为零D．活塞在上止点时，速度和加速度都最大11.柴油机活塞运动的速度和加速度，当活塞下行靠近行程中央时（）。A．加速度最大，速度为零B．速度最大，加速度为零C．速度和加速度都最大D．速度和加速度均为零12.活塞速度的方向由向上变为向下且速度变化最大，是发生在行程（）。A．上止点B．下止点C．行程中点偏上D．行程中点偏下13.活塞速度的方向由向下变为向上且速度变化最大，是发生在行程（）。A．上止点B．下止点C．行程中点偏上D．行程中点偏下14.活塞加速度的方向由向下变为向上且加速度变化最大，是发生在行程（）。A．上止点B．下止点C．α＝＜90°接近中点D．α＝＞270°接近中点15.活塞加速度的方向由向上变为向下且加速度变化最大，是发生在行程（）。A．上止点B．下止点C．α＝＜90°接近中点D．α＝＞270°接近中点16.活塞加速度的方向（）。Ⅰ.在上止点，加速度方向朝上Ⅱ.在上止点，加速度方向朝下Ⅲ.在下止点，加速度方向朝上Ⅳ.在下止点，加速度方向朝下A．Ⅰ＋ⅡB．Ⅰ＋ⅢC．Ⅱ＋ⅢD．Ⅱ＋Ⅳ17.活塞加速度在上、下止点处绝对值大小比较（）。A．上止点的大于下止点B．下止点的大于上止点C．上止点的等于下止点D．上止点或大于或小于下止点18.在曲轴连杆机构中，若曲轴按稳定角速度回转时，活塞做（）。A．匀速直线运动B．匀加速直线运动C．变速直线运动D．匀减速直线运动19.当活塞由上止点运行到下止点（α＝0°～180°）过程中，活塞速度和加速度方向变化是（）。A．速度一直向上，加速度由向上变向下B．速度一直向下，加速度由向下变向上C．加速度一直向下，速度由向下变向上D．加速度一直向上，速度由向上变向下20.当活塞由下止点运行到上止点（α＝180°～360°）过程中，活塞速度和加速度方向变化是（）。A．加速度一直向上，速度由向上变向下B．加速度一直向下，速度由向下变向上C．速度一直向上，加速度由向上变向下D．速度一直向下，加速度由向下变向上21.当曲柄从极左运行到极右位置（α＝270°～90°）过程中，活塞速度和加速度方向变化是（）。A．速度向下，加速度由向下变这向上B．速度向上，加速度由向下变为向上C．加速度向下，速度由向上变为向下D．加速度向上，速度由向下变为向上22.当曲柄从极右运动到极左位置（α＝90°～270°）过程中，活塞速度和加速度方向变化是（）。A．速度向下，加速度由向上变为向下B．速度向上，加速度由向下变为向上C．加速度向下，速度由向上变为向下D．加速度向上，速度由向下变为向上23.下述说法正确的是（）。A．连杆比λ是指连杆长度L与曲柄半径R之比B．当曲柄转角α＝90°时，活塞位x＝R（R为曲柄半径）C．活塞运行的最大加速度出现在行程中央D．当曲柄从极左运行到极右位置（α＝270°～90°）过程中，活塞速度由向上变向下，加速度向下24.二次曲柄的曲柄半径和曲柄角加速度分别为（）。A．λR/2，2ωB．λR/4，2ωC．λR/4，ωD．λR/2，ω25.一次曲柄的曲柄半径和曲柄角加速度分别为（）。A．R，ωB．λR，ωC．λR/4，2ωD．R，2ωBcbddcaabbbabcdcacbccddba3.4.1.2曲柄连杆机构的受力分析1．气体力Fg作用在曲柄连杆机构上的气体力Fg与柴油机的工作过程和负荷有关。即使在负荷一定的情况下，气体力Fg也是周期交变的，即气体力Fg随曲轴转角α而变。Fg的变化周期为柴油机的一个工作循环，方向沿气缸中心线向下。2．曲柄连杆机构的惯性力曲柄连杆机构的惯性力有：活塞组件往复运动所产生的往复惯性力；曲柄不平衡回转质量回转运动所产生的回转惯性力（离心力）；连杆运动所产生的惯性力。曲柄连杆机构的惯性力主要和运动件的质量及运动时的加速度有关。（1）往复惯性力Fj往复惯性力Fj为集中在活塞销（或十字头销）中心处的往复运动质量mj在做不等速往复运动时产生的惯性力。往复惯性力的方向与活塞加速度的方向相反，作用线与气缸中心线平行。略去往复质量重心与气缸中心线的微小偏移（如单滑块十字头、活塞冷却机构引起的偏移），可以认为往复惯性力的作用线与气缸中心线重合。（2）离心惯性力FR离心惯性力FR为集中在曲柄销中心处的不平衡回转质量M的惯性力。离心惯性力的方向与向心加速度的方向相反，永远是离心的。它的作用线与曲柄中心线重合，并随曲柄按角速度ω回转。（3）连杆力偶ML连杆力偶ML为连杆转动惯量在连杆摆动时产生的惯性力偶。连杆力偶作用在连杆摆动平面内，其数值大小交变，方向交变。当连杆摆到气缸中心线左侧时，ML为逆时针方向；当连杆摆到气缸中心线右侧时，ML为顺时针方向。连杆力偶数值较小。3．合力F在活塞上作用着气体力Fg和往复惯性力Fj的合力F为F＝Fg+Fj，合力f作用在气缸中心线连杆小端处。由于气体力Fg和往复惯性力Fj都随曲轴转角变化，其合力F的大小和方向也随曲轴转角而变化。4．侧推力FN与连杆推力FL作用力F在活塞销处分解为两个力：一个分力FN垂直于气缸壁（或导板），称为侧推力；另一个分力FL沿连杆中心线，称为连杆推力。侧推力FN的大小、方向交变，作用在十字头导板或气缸壁上。连杆推力ＦＬ的数值大小交变，作用在曲柄销上，而方向是否交变则取决于机型。5．切向力FT和法向力FZ连杆推力FL在曲柄销处又可分解为两个分力：一个分力FT垂直于曲柄中心线，称为切向作用力；另一个分力FZ沿着曲柄中心线，称为法向作用力。将FL移至主轴承处并沿水平和垂直方向分解为F′和NF，其中F′等于合力F。这说明在活塞销处承受的合力通过曲柄连杆机构最终传递到主轴承上。此外，在主轴承上还作用着不平衡回转质量的离心惯性力FR。6．柴油机的输出力矩和倾覆力矩切向力FT对曲轴中心线形成的力矩FT·R为柴油机的单缸输出力矩，由于切向力FT的大小是随着气体力Fg、往复惯性力Fj和曲轴转角α的变化而变化的，输出力矩FT·R也是交变的。此外由于气体力Fg和往复惯性力Fj的合力F的作用，在柴油机机体垂直于气缸中心线方向作用着一对大小相等、方向相反的力FN和NF，力间距离为h，它们构成了柴油机的倾覆力矩，在数值上同柴油机各瞬时输出力矩大小相等而方向相反。但作用在不同的一部件上。柴油机的输出力矩作用在柴油机之外被驱动的机械上（如螺旋桨、发电机等），而倾覆力矩则作用在柴油机机体上。因此二者不能抵消。1.柴油机在工作中产生的气体力将直接作用在（）。A．气缸盖B．气缸套C．活塞顶D．A＋B＋C2.曲柄连杆机构中的往复惯性力是由（）产生的。A．活塞和连杆B．连杆和曲轴C．活塞和曲轴D．活塞、连杆和曲轴3.通过力学模型的简化可知，曲柄连杆机构中的离心惯性力是由（）产生的。A．活塞和连杆B．连杆和曲轴C．活塞和曲轴D．活塞，连杆和曲轴4.作用在活塞销（或十字头销）上的合力f，主要是由（）组成的（）。A．摩擦力和气体力B．往复惯性力和气体力C．往复惯性力和离心惯性力D．气体力和离心惯性力5.作用在活塞顶上的气体力与（）。A．柴油机工作过程和运动部件质量有关B．柴油机工作过程和运动部件质量无关C．工作过程无关而与运动部件质量有关D．工作过程有关而与运动部件质量无关6.作用在曲柄连杆机构的惯性力（）。A．与柴油机的负荷和转速均有关B．与柴油机的负荷和转速均无关C．与柴油机的负荷有关，而与转速无关D．与柴油机的负荷无关，而与转速有关7.作用在曲柄连杆机构的惯性力与柴油机的转速有下列关系（）。A．与转速成正比B．与转速的平方成正比C．与转速的三次方成正比D．与转速的四次方成正比8.曲柄连杆机构的惯性力与（）有关。A．柴油机负荷B．柴油机转速C．柴油机工作过程D．喷油提前角9.作用在曲柄连杆机构上的力主要有（）。A．气体力B．惯性力C．连杆力偶D．A＋B＋C10.作用在曲柄连杆机构上的惯性力主要有（）。A．活塞组件的往复惯性力B．回转质量的离心惯性力C．连杆力偶D．A＋B＋C11.根据柴油机运动部件受力分析，柴油机连杆的承载情况一般可认为（）。A．四冲程柴油机连杆承受拉压交变应力，而二冲程柴油机承受单向压应力B．四冲程柴油机连杆承受单向压应力，而二冲程柴油机承受拉压交变应力C．两者都承受拉压交变应力D．两者都只承受单向压应力12.二冲程柴油机活塞从上止点下行时，其上半个行程的往复惯性力的方向是（）。A．向上B．向下C．交变D．为零13.二冲程柴油机往复惯性力绝对值最大是在（）。A．上止点（α＝0°）附近B．下止点（α＝180°）附近C．曲柄水平极左（α＝270°）附近D．曲柄水平极右（α＝90°）附近14.曲柄连杆机构的惯性力与（）成正比。A．负荷B．转速平方C．转矩D．转速15.工作时受各缸交变的气体力、往复惯性力和离心惯性力作用的部件是（）。A．活塞B．连杆C．曲轴D．十字头16.当柴油机做均速转动时，曲柄连杆机构中的往复惯性力和离心惯性力，其大小变化的正确说法是（）。A．往复惯性力和离心惯性力大小均不变B．往复惯性力和离心惯性力大小均变化C．往复惯性力不变而离心惯性力大小变化D．往复惯性力变化而离心惯性力大小不变17.为了避免运动件惯性力过大，必须限制柴油机的（）。A．最高排气温度B．最高转速C．最大热负荷D．最大燃油供油量18.作用在曲柄连杆机构的气体力fg（）。Ⅰ.与柴油机类型有关Ⅱ.与柴油机负荷有关Ⅲ.与柴油机曲轴转角的变化有关Ⅳ.与柴油机转速有关Ⅴ.与曲柄连杆机构质量有关Ⅵ.与曲柄连杆机构加速度有关A．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅲ＋ⅤB．Ⅰ＋Ⅱ＋Ⅳ＋ⅤC．Ⅱ＋