《汽車發(fā)動機原理（第5版）》 教案 第十章 發(fā)動機動力學(xué)

《發(fā)動機動力學(xué)》教案《汽車發(fā)動機原理》教案章節(jié)第十章發(fā)動機動力學(xué)理論授課時間6學(xué)時教學(xué)目的和要求了解曲柄連桿機構(gòu)的組成學(xué)習(xí)曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律及質(zhì)量換算掌握曲柄連桿機構(gòu)的受力分析掌握平衡發(fā)動機平衡的概念和完全平衡的條件學(xué)習(xí)單缸機的雙軸平衡和過量平衡學(xué)習(xí)多缸機的平衡，掌握多缸機雙軸平衡系統(tǒng)的設(shè)計方法了解扭轉(zhuǎn)振動的現(xiàn)象與發(fā)生的原因?qū)W習(xí)二質(zhì)量扭振系統(tǒng)自由振動的計算掌握曲軸扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的干擾力矩及其簡諧分析了解六缸四行程扭轉(zhuǎn)情況的綜合分析掌握扭轉(zhuǎn)振動的消減措施教學(xué)重點曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律曲柄連桿機構(gòu)的質(zhì)量換算曲柄連桿機構(gòu)的受力分析雙軸平衡系統(tǒng)的設(shè)計二質(zhì)量扭振系統(tǒng)自由振動的計算曲軸扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的干擾力矩及其簡諧分析扭轉(zhuǎn)振動的消減措施教學(xué)難點1.曲柄連桿機構(gòu)的受力分析2.往復(fù)慣性力的平衡3.二質(zhì)量扭振系統(tǒng)自由振動的計算4.曲軸扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)的干擾力矩及其簡諧分析教學(xué)進程（含教學(xué)內(nèi)容、時間分配、教學(xué)方法、輔助手段）曲柄連桿機構(gòu)的運動與受力分析（95’）曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律（20’）1.曲柄連桿機構(gòu)的組成（5’）2.曲柄連桿機構(gòu)的運動規(guī)律（15’）1）活塞位移（5’）2）活塞速度（5’）3）活塞加速度（5’）4）連桿的角位移、角速度與角加速度二、曲柄連桿機構(gòu)的質(zhì)量換算（20’）1.曲柄連桿機構(gòu)的質(zhì)量系統(tǒng)的簡化（5’）1）活塞組2）曲柄組3）連桿組4）曲柄連桿機構(gòu)的質(zhì)量換算2.曲柄連桿機構(gòu)的質(zhì)量換算（15’）1）活塞組（4’）包括活塞、活塞環(huán)、活塞銷以及裝在其上附件的質(zhì)量。2）曲柄組（4’）3）連桿組（4’）4）曲柄連桿機構(gòu)（3’）三、曲柄連桿機構(gòu)的受力分析及力、力矩計算（55’）1.慣性力（15’）1）往復(fù)慣性力（5’）2）旋轉(zhuǎn)慣性力（10’）2.沿氣缸中心線的力（5’）1）總作用力F2）氣體作用力3.總作用力F的分解與傳遞（25’）1）連桿力（5’）2）側(cè)向力（5’）3）單缸機扭矩（10’）4）翻倒力偶矩（5’）4.多缸發(fā)動機的總扭矩（10’）將各缸扭矩從自由端向飛輪端依次疊加起來，積累到最后一個主軸頸的扭矩。第二節(jié)發(fā)動機的平衡（80’）一、概述（10’）1．平衡的概念（4’）2．完全平衡的條件（6’）二、單缸機的平衡（25’）1．旋轉(zhuǎn)慣性力的平衡（5’）1）旋轉(zhuǎn)慣性力（2’）2）旋轉(zhuǎn)慣性力平衡重質(zhì)徑積（3’）2．往復(fù)慣性力的平衡（20’）雙軸平衡（15’）一階往復(fù)慣性力（3’）二階往復(fù)慣性力（3’）3）一階往復(fù)慣性力平衡重質(zhì)徑積（3’）4）二階往復(fù)慣性力平衡重質(zhì)徑積（3’）5）單缸機雙軸平衡系統(tǒng)的設(shè)計（3’）過量平衡（5’）1）剩余離心力（2’）2）剩余離心力的作用（3’）三、多缸機的平衡（40’）1．車用發(fā)動機常用氣缸排列形式（2’）2．直列式兩缸機的平衡（25’）1）旋轉(zhuǎn)慣性力的合力（3’）2）一階往復(fù)慣性力（3’）3）二階往復(fù)慣性力（2’）4）旋轉(zhuǎn)慣性力矩（2’）5）一階往復(fù)慣性力矩（2’）6）二階往復(fù)慣性力矩（2’）7）直列兩缸機雙軸平衡系統(tǒng)的設(shè)計（10’）3．直列式四缸機的平衡（10’）4.直列式六缸機的平衡（2’）5.V形八缸機的平衡（2’）四、影響發(fā)動機實際平衡的因素（5’）第三節(jié)發(fā)動機的扭轉(zhuǎn)振動（95’）一、扭轉(zhuǎn)振動的基本概念（10’）1.扭轉(zhuǎn)振動定義（4’）2.扭轉(zhuǎn)振動現(xiàn)象與發(fā)生的原因（6’）1）固有頻率（2’）2）干擾力矩（2’）3）共振（2’）2.研究扭振的目的二、曲軸系統(tǒng)的固有頻率（50’）1.扭振當(dāng)量系統(tǒng)的組成（5’）2.扭振系統(tǒng)自由振動的計算（20’）1）單質(zhì)量扭振系統(tǒng)（5’）2）二質(zhì)量扭振系統(tǒng)（5’）3）三質(zhì)量扭振系統(tǒng)（5’）4）多質(zhì)量扭振系統(tǒng)（5’）3.二質(zhì)量扭振系統(tǒng)自由振動的計算（15’）系統(tǒng)的固有振動頻率三、干擾力矩及其簡諧分析（10’）1.作用在發(fā)動機上的單缸扭矩（5’）M=M往復(fù)慣性力矩從可按下式分解為多階簡諧力矩2.多拐曲軸上第K階力矩諧量的相位關(guān)系（5’）氣缸壓力的力矩的簡諧分析式四、扭振的分析（10’）六缸四行程機扭振情況的綜合分析五、扭振的消減（15’）1.使曲軸轉(zhuǎn)速遠離臨界轉(zhuǎn)速（2’）2.改變曲軸的固有頻率（2’）3.提高軸系的阻尼（2’）4.改變激振的強度（2’）5.采用減震裝置（7’）1）阻尼式減震器（3’）2）動力減震器（2’）3）復(fù)合式減震器（2’）（1）6學(xué)時（270’）為理論授課。（2）各部分時間分配可根據(jù)實際授課情況調(diào)整，總計時間不超過6學(xué)時（270’）。（3）采用多媒體課件教學(xué)，在多媒體教室講授。（4）板書設(shè)計：左側(cè)一欄中陰影部分為板書基本內(nèi)容預(yù)習(xí)思考題本節(jié)共6學(xué)時，3次課，各次課的預(yù)習(xí)思考題：第1次課預(yù)習(xí)思考題1.曲柄連桿機構(gòu)的構(gòu)成及分類？2.什么是連桿比？3.曲柄連桿機構(gòu)的質(zhì)量系統(tǒng)可簡化為什么？4.敘述曲柄連桿機構(gòu)如何進行質(zhì)量換算？敘述曲柄連桿機構(gòu)的力和力矩的計算方法？第2次課預(yù)習(xí)思考題1.為什么要進行發(fā)動機的平衡？需要平衡哪些量？2.能否設(shè)計多軸平衡系統(tǒng)，利用旋轉(zhuǎn)慣性力的疊加完全平衡往復(fù)慣性力?第3次課預(yù)習(xí)思考題1.發(fā)動機曲軸系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動是怎么一回事？當(dāng)曲軸系統(tǒng)共振時候有什么危害？2.什么是軸系的自振頻率？它和哪些參數(shù)有關(guān)？單質(zhì)量系統(tǒng)、雙質(zhì)量系統(tǒng)的自振頻率計算公式怎樣？3.什么是共振？它的特點是什么？4.雙質(zhì)量系統(tǒng)做無阻尼自由振動時，每個質(zhì)量的振動規(guī)律是什么？整個系統(tǒng)的振動有何特點5.軸系在做無阻尼振動時，作用在每個質(zhì)量上的平衡力矩有哪些？他們之間的關(guān)系是什么？作業(yè)題見章節(jié)思考題主要參考資料1.汪長民主編．車輛發(fā)動機動力學(xué)．北京：國防工業(yè)出版社，19812.吳兆漢主編.車輛發(fā)動機動力學(xué)．北京：北京工業(yè)學(xué)院出版社，1963備注本課程采用多