内燃机振动控制题目

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1、1.内燃机激振力及特点——B10，A135气体力是由压缩压力、燃烧产生的压力增量和气体压力的高频振荡分量组成。特点：气体力是内燃机对外做工的主动力，产生输出转矩。气体力在机体内部平衡。气体力呈脉冲性，一个周期内只有一个峰值。气体压力级频谱可粗略划分为三个频段。300hz以下为低频段，300-2000hz为高频段，2000hz以上为高频段。影响气体压力级低频段的主要因素是最高燃烧压力。影响中、高频段的主要因素是最大压力升高率及其加速度。压力升高率越大，中频段上的成分越丰富，频谱曲线愈平缓，即中频段的能量愈大。中频段处在

2、内燃机结构振动的最大响应区域，是人耳感觉最强烈的噪声频率范围，中频段压力级的状况对内燃机的结构振动和燃烧噪声有很大的影响，是研究的重点。气体力对结构振动和燃烧噪声的激励主要集中在急速燃烧期。曲柄连杆机构惯性激振力：往复惯性力和旋转惯性力特点：对单缸机来讲，往复惯性力在发动机内部没有平衡，有自由力产生，是发动机纵向振动的根源。理论上，有些多缸机一阶往复惯性力是平衡的，但是由于参数偏差的影响，多缸机的往复惯性力实际上是不平衡的，是构成一阶激振力的主要成分。往复惯性力总是存在，在一个周期内其正负值相互抵消，做功为零。旋转惯

3、性力是离心力，是旋转质量产生的，只要发动机运转就会产生，始终沿曲柄半径方向向外。激振力矩：（1）内燃机工作时气缸内气体产生的作用力矩。特点：在内燃机的一个工作循环内气体力是变化的，使得作用在曲轴上的切向力矩呈周期性变化，从而引起轴系的扭转振动，这种力矩是轴系作扭转振动的主要原因。（2）曲柄连杆机构重力和惯性力所产生的作用力矩。特点：除了低速重型内燃机零件重量很大，有必要考虑重力产生的激振力矩外，一般情况下可以忽略不计。离心惯性力的作用方向始终通过曲轴旋转中心，不能对轴系形成激振力矩。往复惯性力同气体力一样，其切向力的

4、变化将会引起轴系的扭转振动。但是往复惯性力所形成的激振力矩相对于气体力来说是较小的，在计算时可以不予考虑，即使有时需要考虑，也只考虑1、2、3和4次简谐分量。（3）吸功部件吸收扭矩的不均匀而产生的作用力矩。特点：受功部件如果不能均匀地吸收扭矩，也会产生激振力矩，它作用在曲轴输出法兰上，引起轴系的扭转振动。但在一般计算中，为了简单起见，只要这些激振力矩幅值小于其平均扭矩的5%，就可以忽略不计。传统内燃机采用喷油泵，这时还会有喷油泵激振力：泵腔油压是脉冲载荷，气压力升高率和下降率都很大，油压的急剧上升和迅速下降，会激起整

5、个喷油泵构件的高频振动和结构噪声。2.试描述内燃机振动被动控制的主要原理及方法——B4（1）削弱激振源这是降低内燃机振动的基本途径，它贯穿在设计、制造、乃至使用的全过程。诸如改善内燃机的平衡性能；选用动力学性能好的配气凸轮；采用先进的活塞结构以减少活塞的横向撞击；以及提高零部件的加工、装配和调整精度，以保证设计性能的实现、防止出现新的激振源等。前己指出，内燃机的多数激振源都是宽.频带的，因此要特别注意削弱激振力中那些有重要影响的频率成分。例如，对结构振动而言，要着重降低燃烧气体力中声频段内的强度，因为此频段的气体力会

6、激起人耳最敏感的结构噪声。（2）避免共振即避免出现激振频率与系统固有频率重合的情况。一般说来，激振频率常受从动机械转速的制约，不便更动，故经常通过改变内燃机设计以调整系统固有频率，避免共振，以改进系统振动待性。例如，改变飞轮结构以调整轴系惯量；变更隔振橡胶元件的硬度以改变其刚度；改进机体结构以提高其固有频率等。（3）减少振动响应—减振实际上，常会遇到共振无法避免的情况，此时只能设法降低其共振强度。可以采取的措施有：1）增加系统阻尼，以消耗共振能量。例如增设阻尼(橡胶、液力)减振器;采用内阻尼较大的铸铁材料；在薄壳表面

7、衬上高阻尼材料等。阻尼材料具有宽率带控制功能，可在很宽的频率范围内抑制振动。2）采用动力吸振器。在主系统上装设质量弹簧子系统(动力吸振器)，子系统参数的选取使得其固有赖率与激振频率相同，便可将激振能量转移到动力吸振器上，利用吸振器质量的振动来消除主系统的振动。动力吸振器属于窄频带控制，只能吸收单一频率的振动能量。4）控制振动的传递率—隔振完全消除内燃机的振动是不可能的，采取上述措施也只能将其控制在一定范围之内。为减小内燃机振动对基础及周围环境的不良影响，可将其安放在高弹性的隔振器上，以隔离或减小内燃机作用力向周围的传

8、播，通常称之为动力隔离或积极隔振。内燃机上的仪表，汽车、轮船、机车上的设备、仪器等，都是在振动环境中工作。为隔离或减小环境振动对它们的干扰，也要将它们安放在隔振器上，这就是运动隔离或消极隔振。虽然它采取的措施与动力隔离没有多大差别，但概念不同，是另一种类型的隔振。隔振的概念同样可以应用到内燃机内部，例如采用弹性支承以降低进气管的振动。还需指出，