汽車設計課后題及答案

1、第章汽車總體設計1 1 汽車的主要參數分幾類？各類又含有哪些參數？各質量參數是如何定義的？ 答：汽車的主要參數有尺寸參數、質量參數和性能參數。尺寸參數包括外廓尺寸、軸 距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭長度和車廂尺寸。質量參數包括整車整備質量 載質量、質量參數、汽車總質量和軸荷分配。性能參數包括動力性參數、燃油經濟性 參數、最小轉彎直徑、通過性幾何參數、穩(wěn)定操作性參數、舒適性。參數的確定：整車整備質量 m m 車上帶有全部裝備（包括備胎等），加滿燃料、 但沒有裝貨和載人的整車質量。？購汽車的載客量：乘用車的載客量包括駕駛員在內 不超過 9 9 座。汽車的載質量：在硬質良好路面上行駛時，允許的額定載

2、質量。 質量系數：載質量與整車整備質量之比，？汽車總質量：裝備齊全，且按規(guī)定滿 客、滿載時的質量。？軸荷分配：汽車在空載或滿載靜止時，各車軸對支承平面的 垂直負荷，也可用占空載或滿載總質量的百分比表示。2.2.發(fā)動機前置前輪驅動的布置形式，如今在乘用車上得到廣泛采用，其原因究竟是什 么？而發(fā)動機后置后輪驅動的布置形式在客車上得到廣泛采用，其原因又是什么？ 答：前置前驅優(yōu)點：前橋軸荷大，有明顯不足轉向性能，越過障礙能力高，乘坐舒適 性高，提高機動性，散熱好，足夠大行李箱空間，供暖效率高，操縱機構簡單，整車 m m 小，低制造難度 后置后驅優(yōu)點：隔離發(fā)動機氣味熱量，前部不受發(fā)動機噪聲震動影 響，檢

3、修發(fā)動機方便，軸荷分配合理，改善后部乘坐舒適性，大行李箱或低地板高 度，傳動軸長度短。3 3何為輪胎的負荷系數，其確定原則是什么？ 答：汽車輪胎所承受的最大靜負荷值與輪胎額定負荷值之比稱為輪胎負荷系數。確定原則：對乘用車，可控制在這個范圍的上下限；對商用車，為了充分利用輪胎的負 荷能力，輪胎負荷系數可控制在接近上限處。前輪的輪胎負荷系數一般應低于后輪的 負荷系數。4.在繪總布置圖時，首先要確定畫圖的基準線，問為什么要有五條基準線缺一不可？ 各基準線是如何確定的？如果設計時沒有統一的基準線，結果會怎樣？答：在繪制整車總布置圖的過程中，要隨時配合、調整和確認各總成的外形尺寸、結 構、布置形式、連接

4、方式、各總成之間的相互關系、操縱機構的布置要求，懸置的結 構與布置要求、管線路的布置與固定、裝調的方便性等。因此要有五條基準線才能繪 制總布置圖。繪圖前要確定畫圖的基準線（面）。確定整車的零線（三維坐標面的交線）、正負方 向及標注方式，均應在汽車滿載狀態(tài)下進行，并且繪圖時應將汽車前部繪在左側。確 定整車的零線、正負方向及標注方式，均應在汽車滿載狀態(tài)下進行，并且繪圖時應將 汽車前部繪在左側。1.1.車架上平面線；2.2.前輪中心線；3.3.汽車中心線；4.4.地面線；5 5 前輪垂直線。5.將結構與布置均適合右側通行的汽車，改為適合左側通行的汽車，問此時汽車上有 哪些總成部件需重新設計或布置？答

5、：發(fā)動機位置（駕駛員視野）傳動系轉向系懸架制動系踏板位置車 身內部布置6.總布置設計的一項重要工作是運動校核，運動校核的內容與意義是什么？答：內容：從整車角度出發(fā)進行運動學正確性的檢查；對于相對運動的 部件或零件進行運動干涉檢查？水,意義：由于汽車是由許多總成組裝在一起，所以總體設計師應從整車角 度出發(fā)考慮，根據總體布置和各總成結構特點完成運動正確性的檢查； 由于汽車是運動著的，這將造成零、部件之間有相對運動，并可能產生 運動干涉而造成設計失誤，所以，在原則上，有相對運動的地方都要進 行運動干涉檢查。第二章離合器設計1.1.離合器主要由哪幾部分構成，各部分的結構設計方案有哪些？答：0飛輪0離合

6、器蓋：剛度足夠、減輕重量。0壓盤：按驅動方式 凸塊- -窗孔、傳力銷式、鍵塊式、彈性傳動片式。（0從動盤：單片、雙片、多片二種。摩擦片：鉚接和粘接。0壓緊彈簧：周置、中央、斜置、膜片彈簧四種。0分離叉。0分離軸承：徑向止推軸承（高轉速低軸向負荷）、軸向止推軸承（相反）。0離合器踏板0傳動部件2.2. 何謂離合器的后備系數？影響其取值大小的因素有哪些？ 答：后備系數P:反映離合器傳遞發(fā)動機最大轉矩的可靠程度。選擇P的根據：1 1 摩擦片摩損后，離合器還能可靠地傳扭矩 2 2 防止滑磨時間過長（摩擦 片從轉速不等到轉速相等的滑磨過程）3 3 防止傳動系過載 4 4 ）操縱輕便3.3. 膜片彈簧彈性

7、特性有何特點？影響因素有那些？工作點最佳位置如何確定？ 答：膜片彈簧有較理想的非線形彈性特性，可兼壓緊彈簧和分離杠桿的作用。結構簡 單，緊湊，軸向尺寸小，零件數目少，質量??；高速旋轉時壓緊力降低很少，性能較 穩(wěn)定，而圓柱螺旋彈簧壓緊力降低明顯；以整個圓周與壓盤接觸，壓力分布均勻，摩 擦片接觸良好，磨損均勻；通風散熱性能好，使用壽命長；與離合器中心線重合，平 衡性好。影響因素有：制造工藝，制造成本，材質和尺寸精度。4.4. 設計離合器及操縱機構時，各自應當滿足哪些基本要求？答：0可靠地傳遞發(fā)動機最大轉矩，并有儲備，防止傳動系過載0分離要迅速徹底 好，防止溫度過高 力0操縱輕便 強度足，動平衡好

8、便（1 1） 操縱機械要盡可能地簡單，操縱輕便，踏板力要小，以減輕駕駛員的勞動強度。（2 2） 結構緊湊、效率高，踏板行程要適中（3 3）在操縱機構中應有調整自由行程的 裝置。（4 4）踏板行程應有眼位裝置。（5 5）踏板回位要快捷，防止離合器在接合時回 位滯后。5 5某汽車采用多片式離合器。已知：摩擦工作面數 z=6z=6 摩擦片外徑 D=254mrD=254mr 內徑 d=177mmd=177mmi i擦系數 f=f=彈簧作用在摩擦片上的軸向壓緊力 FmFm 式求該，離合器在轉速 n=600r/minn=600r/min 時所能傳遞的功率？ 答: P=T/9550P=T/9550 R=D/

9、2R=D/2，r=d/2r=d/2，T 2ZfF (孚36.5kw3(R r )6 6已知某載貨汽車總質量為 8t8t，其發(fā)動機最大轉矩 T TemaF353N353N m m 單片離合器的摩擦 片采用石棉機材料（模壓）對摩擦片的外徑 D,D,內徑 d d 和厚度 b b 進行分析設計。 答：取 p po= =,P=2=2, f=f= ,c=c=o接合平順0從動部分轉動慣量小，減輕換檔沖擊o吸熱和散熱能力o應避免和衰減傳動系扭轉共振，并具有吸振、緩沖、減噪能0作用在摩擦片上的總壓力和摩擦系數在使用中變化要小00結構簡單、緊湊，質量輕、工藝性好，拆裝、維修、調整方估算 D=D= I I12 Te

10、max=350mmi=350mmi d=cd=c D=210mmD=210mm b=b=耳 fZpfZpo（1 1 c c ）第三章機械式變速器設計1.1.分析3-5所示變速器的結構特點是什么？有幾個前進擋？包括倒檔在 內，分別說明各檔的換檔方式？答：結構特點：檔位多，改善了汽車的動力性和燃油經濟性以及平均車 速。共有5個前進檔，換檔方式有移動嚙合套換檔，同步器換檔和直齒滑 動齒輪換檔。2.2.變速器主要參數的選擇依據是什么？答：變速器主要性能參數的選擇依據是發(fā)動機的功率、轉速、扭矩，和 車速（包括車輪直徑）。3:為什么中間軸式變速器的中間軸上齒輪的螺旋方向一律要求取為右 旋，而第一軸、第二軸

11、上的斜齒輪螺旋方向取為左旋？答：斜齒輪傳遞轉矩時，要產生軸向力并作用到軸承上。在設計時，力 求使中間軸上同時工作的兩對齒輪產生的軸向力平衡，以減小軸承負 荷，提高軸承壽命。4.為什么變速器的中心距A對齒輪的接觸強度有影響？并說明是如何影響 的？答：中心距A是一個基本參數，其大小不僅對變速器的外型尺寸，體積和 質量大小都有影響，而且對齒輪的接觸強度有影響。中心距越小，齒輪 的接觸應力越大，齒輪壽命越短，最小允許中心距應當由保證齒輪有必 要的接觸強度來確定。第四章萬向傳動軸設計1.影響萬向傳動系統總布置方案設計的主要因素有哪些？不同的動力輸出需求以及實際結構條件的限制2.解釋什么樣的萬向節(jié)是不等速

12、萬向節(jié)、準等速萬向節(jié)和等速萬向節(jié)？ 采用雙十字軸萬向節(jié)傳動，如何才能保證輸入軸與輸出軸等速旋轉？ 答：不等速萬向節(jié)是指萬向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時，輸出軸和輸入 軸之間以變化的瞬時角速度比傳遞運動，但平均角速度相等的萬向節(jié)。 準等速萬向節(jié)是指在設計角度下以相等的瞬時角速度傳遞運動，而在其 他角度下以近似相等的瞬時角速度傳遞運動的萬向節(jié)。等速萬向節(jié)是指 輸出軸和輸入軸以始終相等的瞬時角速度傳遞運動的萬向節(jié)。為了使處于同一平面內的輸入軸與輸出軸等速旋轉，常采用雙萬向 節(jié)傳動的設計方案。3.什么是傳動軸的臨界轉速？在進行傳動軸設計時，如何保證傳動軸的 轉速滿足使用需求？答：所謂臨界轉速，就是當傳動軸

13、的工作轉速接近于其彎曲固有振動頻 率時，即出現共振現象，以致振幅急劇增加而引起傳動軸折斷時的轉速。傳動軸的臨界轉速為：nk=De2de。Le(r/min) ;Le為傳動軸長度(mm,即兩萬向節(jié)中心之間的距離；DC分別為傳動軸軸管的內、外徑(mm。在長度一定時，傳動軸斷面尺寸 的選擇應保證傳動軸有足夠高的臨界轉速。由上式可知，實心軸比空芯 軸的臨界轉速低。當傳動軸長度超過時，為了提高nk以及總布置上的考慮，常將傳動軸斷開成兩根或三根。4.什么情況下需要采用中間支撐的結構設計方案？ 答：當傳動軸分斷時，往往需要加中間支撐。中間支撐一般安裝在車架 橫梁上或車身底架上，以補償傳動軸軸向和角度方向的安裝

14、誤差以及由 于動力總成彈性懸置和車架等變形所引起的位移。5.已知某單十字軸萬向傳動系統中，兩軸相交的角度a=30,主動軸轉速ni=1500r/mi n，當主動軸轉角分別為0、30、60、90、120、150、和180時，求從動軸相應的角速度，并在坐標圖上繪出 曲線表示從動軸角速度的變化情況。答:_2COS11 sin2cos180,計算出相應的第五章驅動橋設計1.1.驅動橋主減速器有哪幾種結構形式？簡述各種結構形式的主要特點及其應用。答: :根據齒輪類型：(1)(1)弧齒錐齒輪：主、從動齒輪的軸線垂直相交于一點。應用：主 減速比小于時(2)(2)雙曲面齒輪：主、從動齒輪的軸線相互垂直而不相交，

15、且主動齒輪 軸線相對從動齒輪軸線向上或向下偏移一距離。應用：主減速器比大于而輪廓尺寸有 限時(3)(3)圓柱齒輪：廣泛用于發(fā)動機橫置的前置前驅車的驅動橋和雙級主減速器驅動 橋以及輪邊減速器。(4)(4)蝸輪蝸桿：主要用于生產批量不大的個別總質量較大的多橋 驅動汽車和具有高轉速發(fā)動機的客車上。根據減速器形式：1 1 單級主減速器：結構：單機齒輪減速 應用：主傳動比 i i0 7 7 的汽 車上 2 2雙級主減速器：結構：兩級齒輪減速組成 應用：主傳動比 i io為 7-127-12 的汽車上 3 3 雙速主減速器：結構：由齒輪的不同組合獲得兩種傳動比應用：大的主傳動比用于汽車滿載行駛或在困難道路

16、上行駛；小的主傳動比用于汽車空載、半載行駛或在良好 路面上行駛。4 4 貫通式主減速器：結構：結構簡單，質量較小，尺寸緊湊應用：根據結構不同應用于質量較小或較大的多橋驅動車上。2.2.主減速器中，主、從動錐齒輪的齒數應當如何選擇才能保證具有合理的傳動特性和 滿足結構布置上的要求？答：1 1、為了磨合均勻，主動齒輪齒數 z1z1、從動齒輪齒數 z2z2。應避免有公約數。2 2、為 了得到理想的齒面重合度和高的輪齒彎曲強度，主、從動齒輪彎曲強度，主、從動齒 輪齒數和應不少于 4040。3 3、為了嚙合平穩(wěn)、噪聲小和具有高的疲勞強度，對于乘用車， z1z1 一般不少于9 9;對于商用車，z1z1 一

17、般不少于 6 6。4 4、主傳動比 i0i0 較大時，z1z1 盡量取 得少些，以便得到滿意的離地間隙。5 5、對于不同的主傳動比，z1z1 和 z2z2 應有適宜的搭 配。式中，nk為傳動軸的臨界轉速de和-,代入a=3011晉=(昨，1=02即可。3.3.計算主減速器齒輪強度時， 首先要確定計算載荷。 問有幾種確定方法？并解釋如何 應用？答：按發(fā)動機最大轉矩和最低檔傳動比確定從動錐齒輪的計算轉矩2按驅動輪打滑轉局確定從動錐齒輪的計算轉矩3按汽車日常行駛平均轉矩確定從動錐齒輪的計算轉矩。4.4. 簡述多橋驅動汽車安裝軸間差速器的必要性。 答：多橋驅動汽車在行駛過程中，各驅動橋的車輪轉速會因車

18、輪行程或滾動半徑的差 異而不等，如果前、后橋間剛性連接，則前、后驅動車輪將以相同的角速度旋轉，從 而產生前、后驅動車輪運動學上的不協調。5.5. 半軸的安裝形式有哪幾種？應用范圍如何？ 答：半軸根據其車輪端的支撐方式不同，分為半浮式、 3/43/4 浮式和全浮式三種。半浮 式半軸只適用于乘用車和總質量較小的商用車上；3/43/4 浮式半軸一般僅用在乘用車和 總質量較小的商用車上；全浮式半軸主要用于總質量較大的商用車上。6.6. 對驅動橋殼進行強度計算時，圖示其受力狀況并指出危險斷面的位置，驗算工況有 幾種？各工況下強度驗算的特點是什么？答：驅動橋殼強度計算 全浮式半軸的驅動橋強度計算的載荷工況

19、：與半軸強度計算的三種載荷工況相同。 危險斷面：鋼板彈簧座內側附近；橋殼端部的輪轂軸承座根部（ 1 1）當牽引力或制動力 最大時，橋殼鋼板彈簧座處危險斷面的（ 2 2）當側向力最大時，橋殼內、外板簧座處斷 面（3 3）當汽車通過不平路面時 橋殼的許用彎曲應力為 300500MP300500MP，a a 許用扭轉切應力為 15041504OOMPaOOMPa 可鍛鑄鐵橋殼取較小值，鋼板沖壓焊接殼取較大值。7.7. 汽車為典型布置方案，驅動橋采用單級主減速器，且從動齒輪布置在左側，如果將 其移到右側，試問傳動系的其他部分需要如何變動才能滿足使用要求，為什么 ? ? 答：可將變速器由三軸改為二軸的，

20、因為從動齒輪布置方向改變后，半軸的旋轉方向 將改變，若將變速器置于前進擋，車將倒行，三軸式變速器改變了發(fā)動機的輸出轉 矩，所以改變變速器的形式即可，由三軸改為二軸。第六章 懸架設計1懸架設計應當滿足哪些要求？在設計中如何滿足這些要求？ 答：1保證汽車有良好行駛平穩(wěn)性2具有合適的衰減振動3保證汽車有良 好的操作穩(wěn)定性4汽車加速或制動時，保證車身穩(wěn)定，減少車身縱傾，轉 彎時車身側傾角要合適5有良好的隔音能力6結構緊湊，占用空間尺寸小7可靠傳遞車身與車輪間的力與力矩，滿足零件不見質量小，同時有足夠 的強度和壽命。2.汽車懸架分非獨立懸架和獨立懸架兩類，獨立懸架又分為幾種形式？ 它們各自有何優(yōu)缺點？答

21、：1雙橫臂式:側傾中心高度比較低，輪距變化小，輪胎磨損速度慢， 占用較多的空間，結構稍復雜，前懸使用得較多2單橫臂式:側傾中心高 度比較高，輪距變化大，輪胎磨損速度快，占用較少的空間，結構簡 單，但目前使用較少3單縱臂式:側傾中心高度比較低，輪距不變，幾乎 不占用高度空間，結構簡單，成本低，但目前也使用較少4單斜臂式：側 傾中心高度居單橫臂式和單縱臂式之間，輪距變化不大，幾乎不占用高 度空間，結構稍復雜，結構簡單，成本低，但目前也使用較少5麥弗遜式：側傾中心高度比較高，輪距變化小，輪胎磨損速度慢，占用較小的 空間，結構簡單、緊湊、乘用車上用得較多。3分析側傾角剛度對汽車操縱穩(wěn)定性的影響。 答：

22、當乘坐側傾角剛度過小而側傾角過大的汽車，乘員會缺乏舒適感和 安全感。而側傾角剛度過大，則會減弱駕駛員的路感；如果過大的側傾 角剛度出現在后軸，有增大后軸車輪間負荷轉移、使車輛趨于過多轉向的作用。4.分析影響選取鋼板長度、片厚、片寬及片數的因數？ 答：鋼板彈簧長度指彈簧伸直后兩卷耳中心之間的距離。在總布置可能 的條件下，盡量將L取長些，乘用車L=(0。4-0。55)軸距；貨車前懸架L=(0。26-0。35)軸距，后懸架L=()軸距。片厚h選取的影響因素有 片數n,片寬b和總慣性矩J。影響因素總體來說包括滿載靜止時，汽車 前后軸(橋)負荷G1, G2和簧下部分荷重Gu1, Gu2懸架的靜擾度fc和

23、 動擾度fd，軸距等。5.獨立懸架導向機構的設計要求有哪些？前輪定位參數的變化特性與導 向機構有哪些關系？答：對前輪獨立懸架導向機構的要求有：(1)懸架上載荷變化時，保證 輪距變化不超過(2)前輪定位參數要有合理的變化特性，車輪不應產生 縱向加速度；(3)汽車轉彎行駛時，應使車身側傾角小(4)制動時應使 車身有抗前俯作用，加速后有抗后仰作用。 對后輪獨立懸架導向機構的 要求有：(1)懸架上載荷變化時，轉矩無明顯變化。(2)轉彎時，側傾 角小，并使車輪與車身傾斜反向，以減小過多的轉向效應。第七章 轉向系設計1.轉向系的性能參數包括哪些？各自如何定義的？ 轉向器的正效率： 率。轉向器的逆效率：逆效

24、率大小不同，2.轉向系的傳動比包括哪兩部分？汽車轉向的輕便性和靈敏性與其有何 關系？怎樣改進？ 答：轉向系的傳動比，包括轉向系的角傳動比與轉向系的力傳動比。角 傳動比越大，轉向越不靈敏，但轉向越省力。改進方法:采用可變角傳動 比的轉向器。3.采用循環(huán)球式轉向器時，如何實現變傳動比？其工作原理是什么？ 答：在結構和工藝上采取措施，包括提高制造精度，改善工作表面的表 面粗糙度和螺桿、螺母上的螺旋槽經淬火和磨削加工，使之有足夠的硬 度和耐磨性能。工作原理:當與方向盤轉向管柱固定到一起的螺桿轉動起 來后，螺桿推動螺母上下運動，螺母再通過齒輪來驅動轉向搖臂往復搖動，從而實現轉向。4.現代汽車轉向系統安全

25、防傷機構主要采用哪些方案？ 答：在轉向系中，使有關零件在撞擊時產生塑性變形、彈性變形，或是 利用摩擦等來吸收沖擊能量。例如將轉向軸分為兩段，或使用網格狀轉 向管柱等。功率P從轉向軸輸入，經轉向搖臂軸輸出所求得的效功率p從轉向搖臂輸入，經轉向軸輸出所求的效率。 轉向器可分為可逆式、極限可逆式和不可逆式。第八章 制動系設計1設計制動系時，應當滿足哪些基本要求？答：1具有足夠的制動效能2工作可靠3在任何速度下制動時，汽車都不 應喪失操縱性和方向穩(wěn)定性4防止水和污泥進入制動器工作表面5制動能 力的熱穩(wěn)定性良好6操縱輕便，并具有良好的隨動性7制動時，制動系產 生的噪聲盡可能小8作用滯后性應盡可能好9摩擦襯片（塊）應有足夠的 使用壽命10摩擦副磨損后，應有能消除因磨損而產生間隙的機構，且調 整間隙工作容易，最好設置自動調整間隙機構11當制動驅動裝置的任何 元件發(fā)生故障并使其基本功能遭到破壞時，汽車制動系應有音響或光信 號等報警提示。2.某型號汽車采用領從蹄式鼓