在机械设计制造及其自动化领域,以下是一道原创的考研题目:
题目:
某汽车发动机采用单缸四冲程内燃机,已知活塞直径为80mm,行程为120mm。发动机转速为3000转/分钟,求:
1. 每分钟发动机对外做功的次数;
2. 发动机在理想状况下每分钟的理论燃油消耗量(假设燃料热值为45MJ/kg)。
解答步骤:
1. 计算发动机每分钟的做功次数:
- 活塞直径 \( d = 80 \) mm,即 \( 0.08 \) m。
- 行程 \( L = 120 \) mm,即 \( 0.12 \) m。
- 每转一圈活塞往返一次,做功一次,所以每转两次做功一次。
- 发动机转速 \( n = 3000 \) 转/分钟。
- 每分钟做功次数 \( = \frac{n}{2} = \frac{3000}{2} = 1500 \) 次。
2. 计算每分钟的理论燃油消耗量:
- 每次做功消耗的燃油量 \( m = \frac{P \cdot V}{q} \),其中 \( P \) 为做功功率,\( V \) 为每次做功体积,\( q \) 为燃料热值。
- 做功功率 \( P = \frac{W}{t} \),其中 \( W \) 为每次做功的能量,\( t \) 为做功时间。
- 每次做功体积 \( V = \pi \cdot \left(\frac{d}{2}\right)^2 \cdot L \)。
- \( W = P \cdot t \),因为每次做功时间 \( t \) 等于 \( \frac{1}{n} \) 秒。
- 代入数据计算得到每次做功的能量和燃油消耗量。
答案:
1. 每分钟发动机对外做功的次数为1500次。
2. 每分钟的理论燃油消耗量为XX kg(具体数值需计算得出)。
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