汽车设计习题及答案

第一部分汽车总体设计
1.*产品开发中，设计阶段包括哪几个部分？具体内容是什么?
设计阶段包括初级设计、技术设计和工作图设计3个步骤。

初步设计：是指总体方案设计
技术设计：根据总体技术方案，对整车和具体的零部件进行设计计算，并进行试验，以验证其功能、性能是否满足总体方案的要求。

工作图设计：在技术设计的基础上完成供试制或生产过程加工、装配、供销、生产管理及随机出厂使用的全部的图样和技术文件。

2.汽车主要参数有哪些？主要内容是？
⑴主要尺寸：包括外廓尺寸、轴距L、前轮距B1和后轮距B2、前悬L F
和后悬L R、货车车头长度、货车车厢尺寸。

⑵质量参数：整车装备质量m0、汽车的载客量和装载质量、质量系数ŋm0、汽车的总质量m a、轴荷分配
3.汽车总布置的主要内容有？
⑴发动机、传动系的布置⑵悬架、轮胎（车轮）的选择⑶座椅布置⑷
踏板、变速杆等操作系统的布置⑸载货空间的布置⑹燃料箱、备胎的布置⑺车身及内、外饰件的布置⑻质量计算⑼运动校核等
4.*发动机中置的优缺点。

优点：(1)将发动机布置在前后轴之间，使整车轴荷分配合理（2）这种布置方式，一般是后轮驱动，附着利用率高（3）可使得汽车前部
较低，迎风面积和风阻系数都较低（4）汽车前部较低，驾驶员视野
好
缺点：（1）发动机占用客舱空间，很难设计成四座车厢（2）发动机进气和冷却效果差
5.影响选取轴数的因素有哪些？
主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构等。

6.如何表示汽车驱动形式？影响选取驱动形式的因素有哪些？
汽车驱动形式有4×2、4×4、6×2、6×4、6×6、8×4、8×8等。

前一位数字表示汽车车轮总数，后一位数字表示驱动轮数。

影响选取驱动形式的主要因素：汽车的用途、总质量和对车辆通过性能的要求等。

7.什么是汽车的外廓尺寸？我国法规对此有何要求？
汽车的长、宽、高称为汽车的外廓尺寸。

货车、整体式客车总长不应超过12m，但铰接式客车不超过18m，半
挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m；不包括后视镜，
汽车宽不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后
视镜等单侧外伸量不超过最大宽度处250mm；顶窗换气装置开启时，
不得超过车高300mm。

8.影响轴距选择的因素哪些？
①轴距对整备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通
过半径、轴荷分配等都有影响
②轴距选择必须在合适的范围内，轴距过短会使车厢长度不足或后悬
过长；
上坡或制动时轴荷转移过大，汽车制动性能和操纵稳定性能变差；
车身纵向振动角过大，汽车的平顺性较差；万向传动轴夹角也会增大。

③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。

第二部分离合器设计
1、*离合器的主要功用是什么？
离合器的主要功用是切断和实现发动机对传动系的动力传递，保证汽
车起步时将发动机与传动系平顺地接合，确保汽车起步平稳；在换挡
时将发动机与传动系分离，减少变速器中换挡齿轮间的冲击；在工作
中受到较大的动载荷时，能限制传动系所承受的最大转矩，以防止传
动系各零部件因过载而损坏；有效地降低传动系中的震动和噪音。

2、简述膜片弹簧离合器的特点。

①具有较理想的非线性弹性特性
②膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向
尺寸小，零件数目少，质量小。

③高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。

④膜片弹簧以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良
好，磨损均匀。

⑤易于实现良好的通风散热，使用寿命长。

⑥膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。

（缺点）⑦膜片弹簧的制造工艺较复杂，制造成本较高，对材质和尺
寸精度要求较高，其非线性弹性特性在生产中不易控制，开口处容易
产生裂纹，端部容易磨损。

3、*什么是离合器后备系数β？
离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比。

大于1。

反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。

选择β时，应考虑摩擦片磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大
转矩，防止离合器滑磨时间过长，防止传动系过载以及操纵轻便等因
素。

为可靠传递发动机最大转矩和防止离合器滑磨时间过长，β应选
大一些；为使离合器尺寸不致过大，减少传动系过载，保证操纵轻便，
β应选小一些。

4、简述扭转减震器的功能。

①降低发动机曲轴与传动系结合部分的扭转刚度，调谐传动系扭振固
有频率。

②增加传动系扭振阻尼，抑制扭转共振响应振幅，并衰减因冲击而产
生的瞬态扭振。

③控制动力传动系总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速
器怠速噪声和主减速器与变速器的扭振及噪声。

④缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷，改善离合器的结合平顺
性。

5、何谓扭转减震器极限转矩Tj？
减振器在消除了限位销与从动盘毂缺口之间的间隙 1时所能传递的
最大扭矩，即限位销起作用时的转矩。

它受限于减震弹簧的许用应力
等因素，与发动机的最大扭矩有关。

Tj=(1.5~2.0)*Temax
6、简述双质量飞轮减速器的特点。

①可以降低发动机、变速器振动系统的固有频率，以避免在怠速时发
生共振。

②可以加大减振弹簧的位置半径，降低减振弹簧刚度，并容许增大转
角。

③由于双质量飞轮减震器的减振效果较好，在变速器中可采用粘度较
低的齿轮油而不致产生齿轮冲击噪声，并可改善冬季的换挡过程。

而
且，由于从动盘中没有减速器，减小了从动盘的转动惯量，也有利于
换挡过程。

（缺点）④由于减振弹簧位置半径较大，高速时受到较大离心力的
作用，使减振弹簧中段横向翘曲而鼓出，与弹簧座接触产生摩擦，导
致弹簧磨损严重，甚至引起早期损坏。

7 *膜片弹簧工作点如何选择？
膜片弹簧工作点如图所示，该曲线的拐点H对应着膜片弹簧的压平位置，而且λ1H=
（λ1M+λ1N）／2。

新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点Ｍ和拐点Ｈ之间，且靠近或在
Ｈ点处，一般λ1B=（0.8~1.0）
λ1H,以保证摩擦片在最大磨损
限度△λ范围内的压紧力从Ｆ
1B到F1A变化不大。

当分离时，
膜片弹簧工作点从B变到C。

为
最大限度的减少踏板力，C点应尽量靠近N点。

第三部分变速器设计
1、*变速器的作用是什么？
用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。

2、机械式变速器的优点？
结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等。

固定轴式变速器可分为两轴式和中间轴式。

3、变速器轴承的选择考虑什么因素？
（1）内腔空间足够用圆柱滚子轴承，若不足够则用滚针轴承。

（2）第一轴前端和第二轴后端都用球轴承。

（3）为了保证轴承有足够的寿命，采用圆柱滚子轴承。

（4）中间轴式：前轴采用圆柱滚子轴承，后轴采用球轴承或圆柱滚子轴承。

4、*如何选择变速器的挡数？
增加变速器的挡数，能够改善汽车的动力性和燃油经济性以及平均车速。

挡数越多，变速器的结构越复杂，并且使轮廓尺寸和质量加大，同时操纵机构复杂，并且在使用时换挡频率增高并增加了换挡难度。

在最低档传动比不变的条件下，增加变速器的挡数会使变速器的相邻低档与高挡之间的传动比值减小，使换档工作容易进行。

5、如何选择变速器的中心距？
（1）中心距越大,齿隙也越大，重合度下降，平稳性差，受力不行，影响寿命。

（2）中心距过小会使变速器长度增加，并因此使轴的刚度被削弱和
使齿轮的啮合状态变坏。

6、选取齿轮模数时一般要遵守什么原则？
（1）为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；
（2）为使质量小些，应增加模数，同时减小齿宽；
（3）从工艺方面考虑各挡齿轮应选用一种模数，从强度方面考虑各
挡齿轮应有不同的模数；
7、如何选择变速器的压力角？
（1）齿轮压力角较小时，重合度较大并降低了轮齿刚度，为此能减
少进入啮合和退出啮合时的动载荷，使传动平稳，有利于降低噪声；
（2）压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。

8、变速器齿轮为何要变位？变位系数如何确定？
避免齿轮产生切根，配凑中心距，提高齿轮的强度、平稳性、耐磨损、
抗胶合能力，降低齿轮啮合时的噪声。

变位系数的选择原则：
（1）为提高接触强度，应使变位系数尽可能取大些；
（2）为提高小齿轮的抗弯强度，应根据危险断面齿厚相等的条件来
选择大、小齿轮的变位系数，此时小齿轮的变位系数大于零。

第四部分万向传动轴设计
1、万向传动轴设计应满足如下基本要求有哪些？
（1）保证所连接的两轴的夹角及相对位置在一定范围内变化时，能
可靠而稳定地传递动力。

（2）保证所连接的两轴尽可能等速运转。

（3）传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易。

2、*万向节如何分类？
万向节分为刚性万向节和挠性万向节。

不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零时，输出轴和输入
轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动的万向节。

准等速万向节是指在设计角度下工作时以等于1的瞬时角速度比传递
运动，而在其它角度下工作时瞬时角速度比近似等于1的万向节。

输出轴和输入轴以等于1的瞬时角速度比传递运动的万向节，称之为
等速万向节。

挠性万向节是靠弹性零件传递动力的，具有缓冲减振作用。

3、*什么是万向传动轴的临界转速？
当传动轴的转速接近与其弯曲固有振动频率是，即出现共振现象，以
致振幅急剧增加而引起传动轴折断的转速，它决定于传动轴的尺寸、
结构及其支承情况。

第五部分驱动轿设计
1、驱动桥的功用是什么？
（1）增扭、降速，改变转矩的传递方向，即增大由传动轴或直接由
变速器传来的转矩，并将转矩合理地分配给左、右驱动车轮。

（2）承受作用于路面和车架或车身之间的垂直力、纵向力和横向力，
以及制动力矩反作用力矩。

2、驱动桥由哪些结构部分组成？断开式和非断开式驱动桥有哪些特点？
主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳等
断开式驱动桥：
(1)能显著减少汽车簧下质量，从而改善汽车行驶平顺性，提高了平均
行驶速度；
(2)减小了汽车行驶时作用于车轮和车桥上的动载荷，提高了零部件的
使用寿命；
(3)增加了汽车离地间隙；由于驱动车轮与路面的接触情况及对各种地
形的适应性较好，增强了车轮的抗侧滑能力；
(4)若与之配合的独立悬架导向机构设计合理，可增加汽车的不足转向
效应，提高汽车的操纵稳定性。

(5)但其结构较复杂，成本较高。

断开式驱动桥在乘用车和部分越野汽
车上应用广泛。

非断开式驱动桥：
(1)结构简单，成本低，工作可靠，广泛应用于各种商用车和部分乘用
车上。

(2)但由于其簧下质量较大，对汽车的行驶平顺性和降低动载荷有不利
的影响。

4、*差速器的作用：
（1）保证驱动桥两侧车轮在行程不等时具有不同的旋转角速度，满
足汽车行驶运动学要求;
(2)提高通过性，同时避免在驱动桥间产生功率循环及由此引起的附加
载荷，使传动系零件损坏、轮胎磨损和增加燃料消耗等。

5、*半轴的形式有哪些？载荷情况各有什么特点？
有三种形式：半浮式、3／4浮式和全浮式。

半浮式：除了承受转矩外，其外端还承受路面对车轮的反力所引起的全部力和力矩；
3／4浮式：受载情况与半浮式相似，只是载荷有所减轻；
全浮式：理论上只承受转矩，作用于驱动轮上的力和弯矩全部由桥壳承受。

6、驱动桥壳的主要功用是什么？
（1）支承汽车质量；
（2）支承由车轮传来的路面反力和反力矩，并经悬架传给车架或车身；
（3）它是主减速器、差速器和半轴的装配基体。

第六部分悬架设计
1、悬架的基本功用是什么？由哪些部分构成？
传递作用在车轮和车架（或车身）之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架（或车身）的冲击载荷，衰减由此引起的承载系统的振动，保证汽车的行驶平顺性；保证车轮在路面不平和载荷变化时有理想的运动特性，保证汽车的操纵稳定性，使汽车获得高运行驶能力。

弹性元件、导向装置和减振器、缓冲块和横向稳定器等组成。

2、*独立悬架有何优缺点？
优点：簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力，所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动频率降低，改善了汽车行驶平顺性；由于采用断开式车轴，所以能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，改善了汽车的行驶稳定性；左、右车轮各自独立运动互不影响，可减少车身的倾斜和振动，同时在起伏的路面上能获得良好的地面附着能力；独立悬架可提供多种方案供设计人员选用，以满足不同设计要求。

缺点：结构复杂，成本较高，维修困难。

3、什么是悬架的静挠度和动挠度？
静挠度是指汽车满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度之比，即fc ＝Fw／c。

悬架的动挠度fd是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时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。

要求：悬架应有足够大的动挠度，以防止在坏路面上行驶时经常碰撞缓冲块。

4、什么是悬架的弹性特性？
悬架受到的垂直外力F与由此引起的车轮中心相对于车身位移f的关系曲线，称为悬架的弹性特性。

有线性和非线性两种。

5、*如何确定汽车前后悬架的静挠度？
根据人体舒适要求汽车偏频n=1~1.6Hz 确定了静挠度fc，也就确定了汽车前后部分的偏频n1和n2。

n1=5√f c1
⁄
选择前后静挠度时应使之接近，并希望后悬架的静挠度比前悬架的静挠度小些，有利于防止车身产生较大的纵向角振动。

乘用车的发动机排量越大，悬架的偏频越小；货车满载时，前悬架偏频要求1.5~2.1Hz，后悬要求1.7~2.17Hz。

选定后再计算出悬架的静挠度。

6、悬架主、副簧刚度如何进行分配？
要求：车身从空载到满载时的振动频率变化要小，以保证汽车有良好的平顺性；副簧参加工作前、后的悬架振动频率变化不大。

分配方法：
使副簧开始起作用时的悬架挠度fa等于汽车空载时悬架的挠度f0，而使副簧开始起作用前一瞬间的挠度fK等于满载时悬架的挠度fc 。

副簧、主簧的刚度比为
使副簧开始起作用时的载荷等于空载与满载
时悬架载荷的平均值，即FK=0.5（F0+FW），
并使F0和FK间平均载荷对应的频率与FK和
FW间平均载荷对应的频率相等，此时副簧与
主簧的刚度比为ca/cm=（2λ-2）（λ+3）
W
m
a
F
F
c
c
1
/=
-λ
λ
F
w。