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xα＝0°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．1/3～1/4 B．1/3～1/5 C．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＝0 B．当α＝90°时，则x＝RC．当α＝180°时，则x＝2R D．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R B．曲轴转角α C．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＋Ⅱ B．Ⅰ＋Ⅲ C．Ⅱ＋Ⅲ D．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/2，2ω B．λR/4，2ω C．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，ω B．λR，ω C．λR/4，2ω D．R，2ωBcbdd caabb babcd cacbc cddba3.4.1.2曲柄连杆机构的受力分析1．气体力F g作用在曲柄连杆机构上的气体力F g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F g也是周期交变的，即气体力F g随曲轴转角α而变。
F g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F j往复惯性力F j为集中在活塞销（或十字头销）中心处的往复运动质量m j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F R离心惯性力F R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M L连杆力偶M L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，M L为逆时针方向；当连杆摆到气缸中心线右侧时，M L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F g和往复惯性力F j的合力F为F＝F g+F j，合力f作用在气缸中心线连杆小端处。
由于气体力F g和往复惯性力F j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F N与连杆推力F L作用力F在活塞销处分解为两个力：一个分力F N 垂直于气缸壁（或导板），称为侧推力；另一个分力F L沿连杆中心线，称为连杆推力。
侧推力F N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F T和法向力F Z连杆推力F L在曲柄销处又可分解为两个分力：一个分力F T垂直于曲柄中心线，称为切向作用力；另一个分力F Z沿着曲柄中心线，称为法向作用力。
将F L移至主轴承处并沿水平和垂直方向分解为F′和N F''，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F R。
6．柴油机的输出力矩和倾覆力矩切向力F T对曲轴中心线形成的力矩F T·R为柴油机的单缸输出力矩，由于切向力F T的大小是随着气体力F g、往复惯性力F j和曲轴转角α的变化而变化的，输出力矩F T·R也是交变的。
此外由于气体力F g和往复惯性力F j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F N和N F''，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＋C 2. 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（）。