内燃机车_百度百科
内燃以作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。根据机车上内燃机的种类，在我国铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机。燃油（柴油）在气缸内燃烧，将热能转换为由柴油曲轴输出的机械能，但并不用来直接驱动动轮，而是通过传动装置转换为适合机车牵引特性要求的机械能，再通过走行部驱动机车动轮在轨道上转动。车使用最为广泛。在中国，车这一概念习惯上指的是柴油机车。 内燃机车中内燃机和动轮之间加装一台与发动机同等重要并符合牵引特性的传动装置。传动装置有三种：机械传动装置、和装置。装有电力传动装置的内燃机车，称为电力传动内燃机车，余类推。[1]
20世纪初，国外开始探索试制车。1924年，苏联制成一台电力传动内燃机车，并交付铁路使用。同年，德国用和空压缩机配接，利用柴油机排气余热加热压缩空气代替蒸汽，将改装成为空气传动内燃机车。1925年，美国将一台220 kW投入运用，从事调车作业。30年代，内燃机车进入试用阶段，30年代后期，出现了一些由功率为900～1 000 kW单节多节连挂的干线客运车。第二次世界大战以后，因的性能和制造技术迅速提高，内燃机车多数配装了废气涡轮增压系统，功率比战前提高约50%，配置直流电力传动装置和的内燃机车的发展加快了，到了20世纪50年代，内燃机车数量急骤增长。60年代期，大功率硅整流器研制成功，并应用于机车制进，出现了交—直流电力传动的2 940 kw内燃机车。在70年代，单柴油机内燃机车功率已达到4 410kW。随着电子技术的发展，在1971年试制出1 840 kW的交一直一交电力传动内燃机车，从而为内燃机车和的技术发展提供了新的途径。车随后的发展，表现为在提高机车的可靠性、耐久性和经济性，以及防止污染、降低噪声等方面不断取得新的进展。
中国从1958年开始制造内燃机车，先后有东风型等3 种型号机车最早投入批量生产。1969年后相继批量生产了东风4等15种新机型，同第一代内燃机车相比较，在功率、结构、热效率和传动装置效率上，都有显著提高；而且还分别增设了电阻制动或液力制动和液力换向、机车各系统保护和故障诊断显示、微机控制的功能；采用了承载式车体、静液压驱动等一系列新技术；机车可靠性和使用寿命方面，性能有很大提高。东风11的速度达到了160 km/h。在生产内燃机车的同时，中国还先后从罗马尼亚、法国、美国、德国等国家进口了不同数量的内燃机车，随着铁路高速化和重载化进程的加快，正在进一步研究设计、开发与之相适应的内燃机车。[2]
分类及结构
（一）按工作性能不同可分为：
干线机车主要用于铁路干线上牵引客、货列车。有东风4C（绿色）、东风4D（红色）、东风11（蓝色）。
主要用于调车场进行列车编组、解体作业及站段内调车或兼作短途小运转牵引作业，此外也可用于工矿企业内部，担任场内运输任务。调车机车有东风2型、东风7型和东方红1型等。
3、 内燃动车组
内燃动车组是指具有内燃动力装置的动车和客车编成的车组。适宜于市郊或邻近城市间的短途客运。神舟号动车组。
（二） 按传动方式不同可分为：
机械传动车，仅适用于工矿专用的小功率内燃机车上。
电力传动内燃机车。
液力传动内燃机车
我国铁路运用的的内燃机车为电力传动和液力传动两种。[3]
车由、传动装置、辅助装置、车体走行部（包括车架、车体、转向架等）、制动装置和控制设备等组成。[4]
车的动力装置，又称压燃式内燃机。主要结构特点包括汽缸数、汽缸排列形式、汽缸直径、活塞冲程、增压与否等。现代用的都配装废气，以利用柴油机废气推动涡轮压气机，把提高了压力的空气经中间冷却器冷却后送入，从而大幅度提高了柴油机功率和热效率。柴油机工作有四冲程和二冲程两种方式，同等转速的四冲程机的热效率一般高于二冲程，所以大部分采用四冲程。从转速来看，分为高速机、中速机和低速机。为满足各种功率的需要，生产有相同汽缸直径和活塞的各种缸数的产品。功率较小用6缸、8缸直列或8缸V型，功率较大用12、16、18和20缸V型，其中以12、16缸的最为常用。
为使的功率传到动轴上能符合要求而在两者之间设置的媒介装置。柴油机—转速特性和机车牵引力—完全不同，不能用柴油机来直接驱动机车动轮：柴油机有一个最低转速，低于这个转速就不能工作，柴油机因此无法启动机车；柴油机功率基本上与转速成正比，只有在最高转速下才能达到最大功率值，而机车运行的速度经常变化，使柴油机功率得不到充分利用；柴油机不能逆转，机车也就无法换向。所以，车必须加装传动装置来满足机车牵引要求。
常用的传动方式有机械传动、液力传动和电力传动。
液力传动箱、车轴齿轮箱、万向轴等组成。液力变扭器（又称变矩器）是液力传动最重要的传动元件，由泵轮、涡轮、导向轮组成。泵轮和柴油机相连，泵轮叶片带动工作液体使其获得能量，并在涡轮叶片流道内流动中将能量传给涡轮叶片，由涡轮轴输出机械能做功，通过万向轴、车轴齿轮箱将柴油机功率传给机车动轮；工作液体从涡轮叶片流出后，经导向轮叶片的引导，又重新返回泵轮。液力传动机车（图2）操纵简单、可靠，特别适用于多风沙和多雨的地带。
电力传动分为三种：（a）直流电力传动装置。牵引发电机和均为直流电机，发动机带动直流牵引发电机，将直流电直接供各牵引直流电动机驱动动轮。（b）交—直流电力传动装置。发动机带动三相交流同步发电机，发出的三相交流电经过大功率半导体整流装置变为直流电，供给直流牵引电动机驱动机车动轮。（c）变—直—交流电力传动装置。发动机带动三相同步交流牵引发电机，发出的交流电通过整流器到达直流中间回路，中间回路中恒定的通过逆变器调节其振幅和频率，再将直流电逆变成三相变频调压交流电压，并供给三相异步牵引驱动机车动轮。电力传动机车的应用最为广泛。
车体走行部
包括车架、车体、转向架等基础部件。
①车架是的骨干，安装动力机、车体、弹簧装置的基础。车架为一矩形钢结构，由中梁、侧梁、枕梁、横梁等主要部分组成，上面安装有、传动装置、辅助装置和车体（包括司机室），下面由两个转向架支撑并与车架相连，车架中梁前后两端的中下部装设车钩、缓冲装置。车架承受荷载最大，并传递牵引力使列车运行，因此，车架必须有足够的强度和刚度。
②车体是车架上部的外壳，起保护机车上的人员和机器设备不受风、沙、雨雪的侵袭和防寒作用。按其承受载荷情况，分为整体承载式和非整体承车体；按其外形分为罩式和棚式车体。
③转向架是的走行装置，又称台车。由构架、旁承、轴箱、、车轴齿轮箱（电力传动时包括）、弹簧、减振器、均衡梁，以及同车架的连结装置、基础制动装置等主要部件组成。其作用是承载车架及其上面装置的重量，传递牵引力，帮助机车平衡运行利通过曲线。车一般为具有两个2 轴或3 轴的转向架。
用来保证、传动装置、走行部、制动装置和控制调节设备等正常工作的装置。主要设备包括：——保证给柴油机供应燃油的设备及管路系统；冷却系统——保证柴油机和能够正常工作的冷却设备和管路系统；机油管路系统——给柴油机正常润滑的设备及管路系统；空气滤清器——过滤空气中灰尘等赃物的装置；——供给列车的空气制动装置、砂箱、空气笛及其他设备压缩空气的系统；辅助电气设备——蓄电池组、直流辅助发电机、柴油机起动电机等。
车都装有一套空气制动机和手制动机。此外，多数电力传动增设电阻制动装选，液力传动机车装有液力制动装置。
控制速度、行驶方向和停车的的设备。主要有机车速度控制器、换向控制器、自动控制阀和辅助制动阀。操纵台上的监视表和警告信号装置有：空气、水、油等压力表，主要部位温度表，电流表、电压表，主要部位超温、超压或压力不足等音响和显示警告信号。为了保证安全，便于操作，车上还装设有和自动停车装置。
牵引缓冲装置
牵引缓冲装置是重要组成部分，它的作用是把机车和车辆连接或分立列车。在运行中传递牵引力或冲击力，缓和及衰减列车运行由于牵引力变化和制动力前后不一致而引起的冲击和振动。因此，它具有连接、牵引和缓冲的作用。
燃料在汽缸内燃烧，所产生的高温高压气体在汽缸内膨胀，推动活塞往复运动，连杆带动旋转对外做功，燃料的热能转化为。发出的动力传输给传动装置，通过对柴油机、传动装置的控制和调节，将适应运行工况的输出转速和转矩送到每个车轴齿轮箱驱动动轮，动轮产生的轮周牵引力传递到车架，由车架端部的车钩变为挽钩牵引力来拖动或推送车辆。
美国第一辆内燃机车
20世纪初，的出现给人们提供了新的推动力。1925年，美国铁路史上第一辆车投入运行。内燃机车的效率和清洁性都大大超过了笨重的，而且不像那样受限制，美、英、加等国都在10年内实现了内燃机车化。内燃机车成了铁路的主人。
．中华铁道网．[引用日期]
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[精品]内燃机第2版学习题答案周龙保
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火车内燃机是干什么的
内燃机车以内燃机作为原动力，通过传动装置驱动车轮的机车。根据机车上内燃机的种类，在我国铁路上采用的内燃机绝大多数是柴油机。燃油（柴油）在气缸内燃烧，将热能转换为由柴油曲轴输出的机械能，但并不用来直接驱动动轮，而是通过传动装置转换为适合机车牵引特性要求的机械能，再通过走行部驱动机车动轮在轨道上转动。柴油机车使用最为广泛。在中国，内燃机车这一概念习惯上指的是柴油机车。 内燃机车中内燃机和动轮之间加装一台与发动机同等重要并符合牵引特性的传动装置。传动装置有三种：机械传动装置、液力传动装置和电力传动装置。装有电力传动装置的内燃机车，称为电力传动内燃机车，余类推。内燃机车的动力装置，又称压燃式内燃机。主要结构特点包括汽缸数、汽缸排列形式、汽缸直径、活塞冲程、增压与否等。现代机车用的柴油机都配装废气涡轮增压器，以利用柴油机废气推动涡轮压气机，把提高了压力的空气经中间冷却器冷却后送入柴油机进气管，从而大幅度提高了柴油机功率和热效率。柴油机工作有四冲程和二冲程两种方式，同等转速的四冲程机的热效率一般高于二冲程，所以大部分采用四冲程。从转速来看，分为高速机、中速机和低速机。为满足各种功率的需要，生产有相同汽缸直径和活塞的各种缸数的产品。功率较小用6缸、8缸直列或8缸V型，功率较大用12、16、18和20缸V型，其中以12、16缸的最为常用。
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出门在外也不愁内燃机动力学_百度百科
内燃机动力学
内燃机动力学研究内燃机运转中的力学现象的科学。其主要任务是研究分析内燃机运转时各主要零件的运动规律及其受力情况，用以作为内燃机零件设计、计算的依据。另有同名图书《内燃机动力学》。
内燃机动力学研究各种力对内燃机动力装置的影响及其消减方法。内燃机动力学的主要内容为曲柄连杆机构运动学、曲柄连杆机构动力学和内燃机平衡分析等。
曲柄连杆机构运动学
主要研究曲柄、连杆，尤其是活塞的运动规律。活塞作周期性往复运动时的位移 x、速度v和加速度a可用下述各式近似求算
式中α为曲轴转角； ω为曲轴旋转角速度；r为曲柄半径； λ为曲柄半径r与连杆长度l之比，即
曲柄作回转运动，连杆作复杂的平面运动。连杆的运动往往被简化分解为随活塞组的往复运动和随同曲柄的旋转运动。
曲柄连杆机构动力学
研究分析曲柄连杆机构（见）在运动中力的生成、传递和输出。作用在曲柄连杆机构上的力有曲柄连杆机构运动时产生的往复惯性力和离心惯性力，以及内燃机气缸内的气体压力。
往复惯性力
式中mj为曲柄连杆机构中作往复运动的部件的质量，它包括活塞组（活塞、活塞环和活塞销等）的质量mA和连杆换算在小头中心部分的质量mLA。
mL为连杆质量；lB为连杆重心至连杆大头中心的距离。
往复惯性力是由若干简谐力组成的，但在工程计算中取一级往复惯性力
二级往复惯性力之和。
离心惯性力 　用Fr表示，
式中mr为曲柄连杆机构作旋转运动的不平衡质量，它包括曲柄销的质量和换算到曲柄销中心的曲柄不平衡质量、连杆换算在大头中心部分的质量mLB。
lA为连杆至连杆小头中心的距离。
内燃机动力学
气体压力 　用FG表示，可从内燃机示功图中直接得到。气体压力向下推动活塞，经活塞销、连杆、
曲柄销、主轴颈传递给主轴承，它与向上推气缸盖的力恰好大小相等、方向相反，在机体内达到平衡，并不传到机外。
作用在曲柄连杆机构上的力及其传递 　往复惯性力Fj和气体压力FG的合力F=Fj+FG传递给活塞销(图1),分解为垂直于气缸壁的侧压力FN=Ftgβ和沿着连杆轴线的力Ft=F/cosβ。Ft传递到曲柄销，分解为沿着曲柄方向的径向力Z=Fcos(α+β)/cosβ和垂直于曲柄的切向力T=Fsin(α+β)/cosβ。切向力相对于曲轴轴线构成内燃机的输出力矩
Ft传到主轴颈,分解为沿气缸轴线方向的力Z′=Z和垂直于气缸轴线的力F囘=-FN。F囘与FN大小相等、方
向相反，它构成内燃机输出力矩的反转矩
与输出力矩Μ同时存在。反转矩Μ′通过机体传到机外。
内燃机平衡分析 若内燃机在稳定工况下传给机架的力和力矩的大小、 方向不变， 则这样的内燃机称为平衡的内燃机。单缸机不平衡的力和力矩有往复惯性力=+、离心惯性力Fr和反转矩Μ′。这些力和力矩周期性地变化并作用在机架上，激起振动，影响机器附近人员的舒适，也影响结构的可靠性和机器的经济性。
单缸机的平衡措施
对于离心惯性力，只要在曲柄的对侧加置适当的平衡块，使离心力与机器的离心惯性力相等即可达到平衡的目的。对于往复惯性力，采用上述简单平衡块只能使不平衡的力转移到与气缸轴线相垂直的平面，达不到平衡的目的。但人耐受水平方向振动的能力优于垂直方向振动的能力，所以在
内燃机动力学
实际生产中往往采用这种简单平衡块法。对于要求高的机器，常采用兰彻斯特平衡机构（图2）。它是采用一对大小相等、旋转方向相反的平衡块，若其转速与曲轴转速相等，而相位差180°,则可使其离心惯性力在气缸轴线方向的分力恰好与机器的一级往复惯性力相平衡；与气缸轴线相垂直平面上的分力自相抵销。若再加一对转速为曲轴转速两倍的平衡块，即可平衡机器的二级往复惯性力。 内燃机动力学
多缸内然机的平衡分析 　
多缸机平衡分析可用空间力系的方法处理，其平衡情况如下表所示。表中“O”表示已平衡；“X”表示不平衡。
内燃机动力学
多缸机的平衡措施
简单平衡块和兰彻斯特平衡机构对多缸机的平衡作用，与对单缸机的作用相同。若使兰彻斯特平衡机构的平衡轴两端平衡块相位差180°,即可用以平衡往复惯性力矩。
本书内容涵盖了内燃机动力学领域所涉及到的各主要方面，包括曲柄连杆机构运动学、曲柄连杆机构受力分析、惯性力系平衡分析及平衡措施、扭振系统与扭振分析、整机振动分析与控制等，力求从知识体系上尽可能完整反映该领域的技术现状。
本书可作为高等院校热能与动力工程专业本科生、动力机械及工程学专业研究生的教材，也可供从事相关专业的工程技术人员参考。
0.2 内燃机运动机构的形式及分类
0.2.1　按内燃机运动机构的基本形式分类
0.2.2　按内燃机运动机构的组合形式分类
0.3 内燃机动力学分析方法简介
0.3.1 质点力系分析方法
0.3.2　基于虚拟样机技术的分析方法
第1章　曲柄连杆机构运动学
1.1 中心式曲柄连杆机构运动学
1.1.1　活塞运动分析
1.1.2　连杆运动分析
1.2　偏心式曲柄连杆机构运动学
1.2.1　偏心式曲柄连杆机构的特点
1.2.2　连杆运动分析
1.2.3　活塞运动分析
1.3　主副连杆式曲柄连杆机构运动学
1.3.1 主副连杆式机构的特点
1.3.2　副连杆运动分析
1.3.3　副缸活塞运动分析
1.3.4　副连杆销运动分析
第2章　曲柄连杆机构动力学
2.1 曲柄连杆机构运动件的质量换算
2.1.1 活塞组
2.1.2 曲轴组
2.1.3　连杆组
2.2 中心式曲柄连杆机构中的作用力和力矩
2.2.1　缸内气体压力
2.2.2 中心曲柄连杆机构的惯性力
2.2.3 中心曲柄连杆机构中力的传递及作用效果分析
2.3　偏心式曲柄连杆机构中的作用力和力矩
2.4　主副连杆式曲柄连杆机构中的作用力和力矩
2.4.1 副缸活塞上总作用力的分解与传递
2.4.2 曲柄连杆机构中力和力矩的变化
第3章　多缸内燃机动力学
3.1　多缸内燃机的曲柄排列和发火顺序
3.1.1 汽缸序号和曲柄图
3.1.2 曲柄排列方式与发火顺序的选择
3.2　多缸内燃机的输出转矩
3.3　输出转矩与曲轴回转不均匀性
3.4　飞轮惯量的确定
第4章　内燃机惯性力系的平衡
4.1　平衡的基本概念
4.2　单缸内燃机的平衡
4.2.1 离心惯性力的平衡
4.2.2　往复惯性力的平衡
4.3　直列式内燃机平衡分析
4.3.1 用解析法分析直列式内燃机的平衡特性
4.3.2　用图解法分析直列式内燃机的平衡特性
4.4　V形内燃机平衡分析
4.4.1 V形单排内燃机的平衡分析
4.4.2　V形多排内燃机平衡分析
4.5　内燃机的平衡措施
4.6　内燃机的内部平衡
第5章　内燃机曲轴系统的扭转振动
5.2　扭转振动轴系的当量转换
第6章　内燃机的整机振动