汽车设计复习题及答案(适合打印版)

04060301班汽车设计复习题
第一章汽车总体设计
1．汽车的动力性参数包括哪些？汽车总体设计要确定的通过性参数有哪些？
答：（1）最高车速、加速时间、上坡能力、汽车比功率和比转矩；
（2）最小离地间隙、接近角、离去角、纵向通过半径
2．轿车的布置形式有几种？各有何优缺点？
答：发动机前置前轮驱动、发动机前置后轮驱动、发动机后置后轮驱动
前置前驱：优点 a、有明显的不足转向性能； b、越过障碍的能力高；c、动力总成结构紧凑；d、有利于提高乘坐舒适性；e、有利于提高汽车的机动性；f、有利于发动机散热，操纵机构简单； g、行李箱空间大；h、变形容易。

缺点：a、结构与制造工艺均复杂； b、前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短；c、汽车爬坡能力降低；d、发生正面碰撞事故，发动机及其附件损失较大，维修费用高。

前置后驱：优点a、轴荷分配合理；b、有利于减少制造成本；c、操纵机构简单；d、采暖机构简单，且管路短、供暖效率高；e、发动机冷却条件好； f、爬坡能力强； g、行李箱空间大；h、变形容易。

缺点：a、地板上有凸起的通道，影响了乘坐舒适性； b、汽车正面与其它物体发生碰撞易导致发动机进入客厢，会使前排乘员受到严重伤害； c、汽车的总长较长，整车整备质量增大，影响汽车的燃油经济性和动力性。

后置后驱：优点：a、结构紧凑；（发动机、离合器、变速器和主减速器布置成一体）b、改善了驾驶员视野；（汽车前部高度有条件降低） c、整车整备质量小；d、客厢内地板比较平整；e、乘客座椅能够布置在舒适区内；f、爬坡能力强；g、汽车轴距短，机动性能好。

缺点：a、后桥负荷重，使汽车具有过多转向的倾向； b、前轮附着力小，高速行驶时转向不稳定，影响操纵稳定性；c、行李箱在前部，行李箱空间不够大；d、操纵机构复杂；
f、变形困难。

3．货车的驾驶室形式有几种？各有何优缺点？
答：平头式、短头式、长头式、偏置式
平头式：优点：a、驾驶室位于发动机之上；b、汽车面积利用率高、视野好；c、最小转弯半径小；
缺点：a、前轴负荷大，因而汽车通过性能变坏；b、驾驶室有翻转机构和锁住机构，机构复杂；c、进、出驾驶室不如长头式货车方便；d、驾驶室内受热及振动均比较大；f、正面碰撞时，特别是微型、轻型平头货车，使驾驶员和前排乘员受到严重伤害的可能性增加。

短头式：优点a、发动机有少部分位于驾驶室内；b、汽车面积利用率及视野有所改善；
c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单；
缺点：a、汽车面积利用率低；b、视野差；c、机动性差；d、驾驶室内部相对拥挤。

长头式：优点：a、发动机位于驾驶室前部； b、发动机及其附件的接近性好；c、有利于发动机散热，操纵机构布置简单。

缺点：a、汽车面积利用率低；b、视野差；c、机动性差。

偏置式：特点a、驾驶室位于发动机之旁；b、具有平头式货车的一些优点；（轴距短、视野好）c、还具有长头式货车的一些优点；（驾驶室通风条件好、维修发动机方便）
4．汽车的轴距如何选取？轴荷分配对汽车性能有何影响？
原则：轿车的级别越高，装载量或载客量多的货车或客车轴距取得长。

对机动性要求高的汽车轴距宜取短些。

影响：对轮胎的寿命和汽车的很多使用性能、汽车的动力性、通过性和操纵稳定性有影响。

5.发动机的最大功率应根据哪些因素进行选择？
答：最高车速、比功率值、汽车总质量
6．汽车的各质量参数如何定义的？整备质量如何选取？
答：整车整备质量：指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。

选取：根据汽车的制造成本和燃油经济性尽可能减少整车整备质量。

方法一：在总体设计阶段可对同类型同级别且结构相似的样车及其部件的质量进行测定分析，并以此为基础初步估算出新设计汽车各部件的质量及整车的整备质量。

方法二：在没有参考样车的情况下，载货汽车可参考国内外同类型同级别的汽车的装载量与整备质量之比mＧ／m０。

（称为汽车的质量系数ηm０）为新车型选择一个
适当的质量系数，然后按其装载量计算汽车的整备质量。

载客量： a、轿车的载客量用座位数表示。

微型和普通级轿车为2～4座；中级以上轿车为4～7座。

b、城市大客车的载客量，由等于座位数的乘客和站立乘客两部分构成。

站立乘客按每平方米8～10人计算。

c、长途大客车和专供游览观光用的大客车，其载客量等于座位数。

载质量：指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量。

质量系数：汽车载质量与整车整备质量之比。

汽车总质量：指装备齐全，并按规定装满客、货时的整车质量。

轴荷分配：指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。

7．比功率和比扭矩的定义如何？它们反应汽车的什么性能？
比功率：汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。

综合反映汽车的动力性。

比扭矩：汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。

反映汽车的牵引能力。

8．轮胎的选取原则如何？
答：足够的负荷能力和速度能力；较小的滚动阻力和行驶噪声；良好的均匀性和质量平衡性；耐磨损、耐老化、抗刺扎和良好的气密性；质量小、价格低、拆装方便、互换性好。

9．如何确定总布置图的基准线？它们有何的作用？
答：确定整车的基准线应在汽车满载状态下进行，绘图时应将汽车前部绘在左侧。

车架上平面线：作为垂直方向尺寸的基准线（面），即z坐标线。

前轮中心线：纵向方向尺寸的基准线（面），即x坐标线。

汽车中心线：作为横向尺寸的基准线（面），即y坐标线。

地面线：标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。

前轮垂直线：标注汽车轴距和前悬的基准线。

第二章离合器设计
1．离合器按压紧弹簧结构形式不同分有几种？
答：圆柱螺旋弹簧、圆锥螺旋弹簧、膜片弹簧
2．影响膜片弹簧弹性特性的主要因素是什么？工作点最佳位置应如何确定？
答：其非线性特性在生产中不易控制，开口处容易产生裂纹，端面容易磨损。

制造工艺复杂、制造成本高、材质和尺寸精度要求高。

工作点确定：书上63页
3．怎样选取离合器的主要参数p0、β？
（1）单位压力:单位压力p0对离合器工作性能和使用寿命有很大影响，选取时应考虑离合器的工作条件、发动机后备功率大小、摩擦片尺寸、材料及其质量和后备系数等因素。

离合器使用频繁，发动机后备系数较小时，p0应取小些；当摩擦片外径较大时，为了降低摩擦片外缘处的热负荷，p0应取小些；后备系数较大时，可适当增大p0。

(2)后备系数：在选择β时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大转矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。

因此，在选择β时应考虑以下几点：
1）为可靠传递发动机最大转矩，β不宜选取太小；
2）为防止传动系过载，保证操纵轻便，β又不宜选取太大；
3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，β可选取小些；
4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，β应选取大些；
5）汽车总质量越大，β也应选得越大；
6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，选取的β值应比汽油机大些；
7）发动机缸数越多，转矩波动越小，β可选取小些；
8）膜片弹簧离合器选取的β值可比螺旋弹簧离合器小些；
9）双片离合器的β值应大于单片离合器。

4．为什么在扭转减振器中要另设一组小的减振弹簧？非线性特性的扭转减振器应用在什么应的发动机上，为什么？
答：（1）柴油发动机怠速时旋转不均匀度较大，引起变速器啮合轮齿敲击，产生怠速噪声，在发动机怠速工况下起作用，以消除变速器怠速噪音。

（2）应用于柴油机上，多用于处理柴油发动机怠速噪声。

5.离合器的设计要求？
（1）既能可靠地传递发动机最大转矩又能防止传动系过载；
（2）接合完全且平顺、柔和，使汽车起步时无抖动、无冲击；分离彻底、迅速；
（3）工作性能（最大摩擦力矩或后备系数）稳定，即作用在摩擦片上的总压力不应因摩擦表面的磨损而有明显变化，摩擦系数在离合器工作过程中应力求稳定；
（4）从动部分的转动惯量要小，以减小挂档时齿轮冲击方便挂档；
（5）能避免和衰减传动系的扭振，具有吸收振动、冲击和降低噪声的能力；
（6）通风散热性良好；
（7）操纵轻便；
（8）具有足够的强度，工作可靠、使用寿命长；
（9）力求结构简单，紧凑，质量小，制造工艺性好，维修方便；
（10）设计时应注意对旋转件的动平衡要求和离心力的影响。

第三章机械式变速器设计
1．变速器的设计要求？
答：（1）正确选择变速器的档位数和传动比，使之与发动机参数优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性与经济性；
（2）设置空档以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；设置倒档使汽车可以倒退行驶；
（3）操纵简单、方便、迅速、省力；
（4）传动效率高，工作平稳、无噪声；
（5）体积小、质量轻、承载能力强，工作可靠；
（6）制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长；
（7）贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定；
（8）需要时应设置动力输出装置。

2．同步器的锁止条件是什么？某变速器采用锁环式同步器，已知摩擦锥面平均半径R是30mm，锁止面平均半径r是35mm，摩擦锥面半锥角α=7°，试确定锁止锥面锁止角β的取值范围。

答：锁止条件：见教材P108
锁止角β的取值范围自己根据锁止条件计算
3．变速器轴的刚度验算时是否对每一挡位都进行验算？为什么？
答：应当对每个档位下的轴的刚度和强度都进行验算，因为档位不同不仅齿轮的圆周力、径向力和轴向力不同，而且着力点也有变化。

验算时可将轴看作是铰接支承的梁，第一轴的计算转矩为发动机最大转矩T emax
4．变速器齿轮的模数、螺旋角、压力角的如何确定？
答：齿轮模数由轮齿的弯曲疲劳强度或最大载荷作用下的静强度所决定。

选择模数时应考虑：
当增大齿宽、减小模数可降低变速器的噪声，这对轿车很重要。

增大模数、减小齿宽和中心距可减小变速器的质量。

载货汽车更应重视减小其质量。

从轮齿应力的合理性及强度考虑，每对齿轮应有各自的模数；
从工艺性考虑，一个变速器的齿轮模数应尽量统一。

螺旋角：选取较大的螺旋角，使齿轮啮合的重合度增加，工作平稳、噪声降低。

从提高抵挡齿轮抗弯强度出发不宜过大螺旋角，从提高高档齿轮的接触强度和增加重合度出发，应选用较大螺旋角。

压力角：压力角较小时，重合度较大并降低了轮齿刚度，减少了啮合时动载荷，使传动平稳，降低噪声；压力角较大时可提高轮齿抗弯强度和表面接触强度。

乘用车为降低重合度降低噪声应选用较小压力角，商用车为了提高轮齿承载能力应选用较大压力角。

5．防自动脱档的主要措施有几个？
答：将两啮合齿的啮合为错开；将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄；将结合齿的工资帽设计并加工成斜面形成道锥角使结合齿面产生阻止自动脱档的轴向力
6．说明变速器中心距A是如何影响齿轮的接触强度的？
答：中心距越小轮齿的接触应力越大，接触强度降低，齿轮寿命越短。

第四章万向传动轴设计
1.为什么在汽车上使用十字轴万向节传递运动和动力时都要用两个或多个万向节？
答：为了保证所连接的两轴夹角不会过大，增加万向节中的滚针轴承的寿命
2．多十字轴万向节传动的条件是什么？
答：书上124页
3．怎样提高传动轴的临界转速？
答：决定于传动轴的尺寸，结构及其支承情况，即多将传动轴做成空心轴、减小传动轴的支承长度，或者将传动轴分段。

4．中间支撑的设计要求和安装位置？
要求：合理选择橡胶弹性元件的径向刚度。

安装位置：车架横梁上或车身底架上。

5.如图为多万向节传动，α1=1.5°，α2=3.5°，α2=4.5°.对多万向节传动应使其当量夹角αe≤3°，输出轴的角加速度幅值，据此校核该布置是否合理（传动轴最高转速
3000r/min）？在不改变各轴夹角的情况下如何改变使其满足要求？
答：计算公式见教材P124、P125，注意公式中正负号判断。

第五章驱动桥设计
1．驱动桥设计要求？
答：（1）所选择的主减速比应能满足汽车在给定使用条件下具有最佳的动力性和燃油经济性。

（2）差速器在保证左、右驱动车轮能以汽车运动学所要求的差速滚动外并能将转矩平稳而连续不断（无断动）地传递给左右驱动车轮；
（3）当左、右驱动车轮与地面的附着系数不同时，应能充分地利用汽车的牵引力；
（4）能承受和传递路面和车架或车厢间的铅垂力、纵向力和横向力，以及驱动时的反作用力矩和制动时的制动力矩；
（5）驱动桥各零部件在保证其强度、刚度、可靠性及寿命的前提下应力求减小簧下质量，以减小不平路面对驱动桥的冲击载荷，从而改善汽车的平顺性；
（6）轮廓尺寸不大，以便于汽车的总体布置，并与所要求的驱动桥离地间隙相适应；（7）齿轮与其他传动机件工作平稳，无噪声；
（8）驱动桥总成及零、部件的设计应能尽量满足零件的标准化、部件的通用化和产品的系列化及汽车变型的要求；
（9）在各种载荷及转速工况下有高的传动效率；
（10）结构简单、维修方便，机件工艺性好，制造容易。

2．主减速器计算齿轮强度时，如何确定计算载荷？
答：（1）按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩；
(2)按驱动轮打滑确定从动锥齿轮的计算转矩；
（3）按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩。

3．主减速器主动齿轮的支承形式有几种？各有何优缺点？
答：悬臂式支承，特点：结构简单，支撑刚度较差，用于传递转矩较小的主减速器上。

跨置式支承，特点：支撑刚度大，轴承负载小，齿轮啮合条件好，利于整车布置紧凑，结构复杂。

加工成本高。

4．怎样选取主、从动齿轮的齿数？
答：（1）为了磨合均匀，避免有公约数；
（2）为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，齿数和应不少于40；
（3）为了啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘用车，主动齿数不少于9；对于商用车，主动齿数不少于6；
（4）主传动比较大时，主动齿数尽量取得少些，以便得到满意的离地间隙；
（5）对于不同的主传动比，主从动齿数应有适宜的搭配。

5．什么是双曲面小齿轮的偏移距？怎样判断上、下偏移？汽车上多采用是上偏移还是下偏移，为什么？
答：（1）主动齿轮轴相对于从动齿轮轴有向上或向下的偏移，称为上偏置或下偏置。

这个偏移量称为双曲面齿轮的偏移距。

（2）由从动齿轮的锥顶向其齿面看去并使主动齿轮处于右侧，这时如果主动齿轮在从动齿轮中心线上方时，则为上偏移，在下方时则为下偏移。

（3）下偏移，可以降低乘用车万象传动轴的高度，从而降低地板中部凸起通道高度或地板高度，进而降低车身高度。

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6．普通锥齿轮差速器锁紧系数和半轴转矩比的定义？
答：（1）差速器内摩擦力矩与差速器壳接受的转矩之比
（2）左右半轴对差速器的反转矩之比
7．半轴的支承方式有几种？各有何特点？
答：半浮式、3/4浮式、全浮式
（1）半轴外端的支承轴承位于半轴套管外端的内空中，车轮装在半轴上，结构简单，所受载荷较大，只用于乘用车何总质量较小的商用车上。

（2）半轴外端仅有一个轴承并装在驱动桥壳半轴套管的端部，直接支承于车轮轮毂，受载情况有所减轻，一般用于乘用车和总质量较小的商用车上。

（3）半轴外端的凸缘用螺钉与轮毂连接，而轮毂又借用两个圆锥滚子轴承支承在驱动桥壳的半轴套管上，主要用于总质量较大的商用车上。

第六章悬架设计
1. 悬架的设计要求。

答：（1）确保汽车具有良好的行驶平顺性；（2）具有合适的衰减震动能力；（3）保证汽车具有良好的操纵稳定性；（4）汽车制动或加速时，保证车身稳定；（5）有良好的隔声能力，（6）结构紧凑、占用空间尺寸要小。

2.静挠度和动挠度的定义，前后悬架的的静挠度和偏频怎样选取？
答：静挠度汽车满载静止时悬架上的载荷Fw与此时悬架刚度c之比，即fc=Fw/c。

动挠度指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。

对普通级以下轿车满载的情况，前悬架偏频要求1.00~1.45Hz，后悬架则要求在
1.17~1.58Hz。

原则上轿车的级别越高，悬架的偏频越小。

对高级轿车满载的情况，前悬架偏频要求在0.80~1.15Hz ，后悬架则要求在
0.98~1.30Hz 。

货车满载时，前悬架偏频要求在1.50~2.10Hz ，而后悬架则要求在1.70~2.17Hz 。

一般汽车前、后悬架偏频之比约为n1/ n2＝0.85～0.95。

3. 前后悬架的侧倾角刚度应如何匹配？
答：为满足汽车稍有不足的转向特性的要求，应使汽车前轴的轮胎侧偏角略大于后轴轮胎的轮胎侧偏角，所以，应该使前悬架具有的侧倾角刚度略大于后悬架的侧倾角刚度。

4. 悬架的弹性特性定义？
答：悬架受到的垂直外力F 与由此所引起的车轮中心相对于车身位移f 的相关曲线 5. 为什么设计麦弗逊式悬架时，它的主销轴线、滑柱轴线和弹簧轴线三条线不在一条线上？
答：为了发挥弹簧反力减小横向力的作用。

6. 试分析双横臂独立悬架上下横臂在纵向应怎样布置才能保证汽车具有良好的操纵稳定性。

答：在悬架弹簧压缩时后倾角增大；在弹簧拉伸时后倾角减小，用以造成制动时主销后倾角变大而在控制臂支架上产生防止制动前俯的力矩。

7. 为什么后悬架采用钢板弹簧时，要求钢板弹簧的前铰接点比后铰接点要低些？。

答：（不会！自己开发吧亲） 8. 某中型客车底盘采用纵置钢板弹簧后悬架，其主要参数为：后轴满载轴荷为44250N ，非簧载质量为4539N ；钢板弹簧作用长度为1375mm （前后段长度比例为1.15），弹簧片宽为76mm ，片厚为9.5mm ，片数为13；质量转移系数为0.92.满载时弹簧固装点到地面距离为480mm ，许用应力为1000MPa ，试对钢板弹簧进行校核。

答：计算公式在教材P186.
第七章 转向系设计
1． 转向系设计要求。

答：（1）保证汽车具有高的机动性；
（2）内、外转向轮转角间的匹配应保证当汽车转弯行驶时，全部车轮绕同一瞬时转向中心旋转，各车轮只有滚动而无侧滑；
（3）在转向盘和各转向轮的转角间应保证在运动学关系和力学关系方面的协调；
（4）操纵轻便。

转向时加在转向盘上的切向力，对轿车不应大于150～200N ；对中型货车不应大于360N ；对重型货车不应大于450N ，否则应考虑动力转向。

转向盘的回转圈数要少；
（5）转向后转向盘应能自动回正，并能使汽车保持在稳定的直线行驶工况；
（6）当转向轮受到地面冲击时，转向系传递到转向盘上的反向冲击要小；
（7）转向传动机构与悬架导向装置的运动干涉应最小；
（8）转向器和转向传动机构因磨损产生间隙时，应能调整并消除间隙。

2． 转向器的效率有几种？如何定义？
答：转向器的效率有正效率与逆效率之分。

转向摇臂轴输出的功率（P1—P2）与转向轴输入功率P1之比，称为转向器的正效率 式中 P2——转向器的摩擦功率。

转向轴输出的功率（P3—P2）与转向摇臂轴输入的功率P3之比，称为转向器的逆效率：
根据逆效率值的大小，转向器又可分为可逆式、极限可逆式与不可逆式三种。

3． 转向系传动比的组成及其定义。

1）角传动比：转向盘的角速度与同侧转向节的角速之比，称为转向系的角传动比。

转向系的角传动比 由转向器角传动比和转向传动机构角传动比组成，即
12
1P P
P -=+η323P P P -=-ηω
ωωi i i '=0
转向盘的角速度与转向摇臂轴的角速度之比，称为转向器的角传动比，即：
转向摇臂轴的角速度 与同侧转向节的角速度之比，称为转向传动机构的角传动即： 2）力传动比（在书上229页，不爱打了····）
4．分析转向器角传动比增加会给转向带来什么利与弊？齿条齿轮式转向器变角传动比设计原理。

（1）由于增大角传动比 可以增大力传动比 ，使汽车的操纵轻便。

（2）因为
，上 式看出：转向轮的转角与转向器的角传动比 成反比。

增大会使在同一转向盘转角下的转向轮转角变小，使转向操纵时间变长，汽车转向灵敏性降低。

因此转向“轻便性”与“灵敏性”是产品设计中遇到的一对矛盾。

5．转向传动间隙特性的定义？变化规律是什么样的？为什么？
答：转向器的传动间隙是指转向器传动副之间的间隙。

该间隙δ随转向盘转角φ的改变而改变。

通常将这种变化关系称为转向器的传动间隙特性。

传动间隙特性对汽车直线行驶时的稳定性和转向器的寿命都有直接影响。

当转向盘处于中间位置即汽车作直线行驶时，如果转向器有传动间隙则将使转向轮在该间隙范围内偏离直线行驶位置而失去稳定性。

为防止这种情况发生，要求当转向盘处于中间位置时转向器的传动副为无隙啮合。

这一要求应在汽车使用的全部时间内得到保证。

汽车多直行行驶，因此转向器传动副在中间部位的磨损量大于其两端。

为了保证转向器传动副磨损最大的中间部位能通过调整来消除因磨损而形成的间隙，调整后当转动转向盘时又不致于使转向器传动副在其他啮合部位卡住。

为此应使传动间隙从中间部位到两端逐渐增大，并在端部达到其最大值（旷量转角约为25°～35°），以利于对间隙的调整及提高转向器的使用寿 6. 断开式转向梯形横拉杆断开点位置怎样确定？
答：采用双横臂独立悬架时，常采用图解法三心定理确定断开点位置（书上250页）
7．动力转向的设计要求及评价指标。

答：（1）转向车轮的转角以及其偏转速度和转向盘的转角及转速应分别保持一定的比例关系，即具有随动作用；
（2）操纵转向盘时，动力转向系统产生加力作用要迅速、灵敏，与作用在转向盘上的手力相协调；
（3）司机操纵转向盘时有“路感”，即能及时地将路面对转向阻力的影响反映到转向盘上，使作用在转向盘上的手力随转向阻力的增大而增大；
（4）转向后应能自动回正，并应使汽车具有直线行驶稳定性；
（5）工作可靠。

即使动力转向系统失灵，司机仍能操纵转向盘使汽车转向。

动力转向系的基本评价指标
（1）动力转向器的效能指标 s 可用下式表达：
p p p w d d dt d dt d i βϕβϕωωω===//k p k p k p d d dt d dt d i ββββωωω==='//ωi
P i 1≈'ωi )
337(-'=h h F F s。