【汽车设计】课后题与答案解析

第一章汽车总体设计1．汽车的主要参数分几类？各类又含有哪些参数？各质量参数是如何定义的？答：汽车的主要参数有尺寸参数、质量参数和性能参数。

尺寸参数包括外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。

质量参数包括整车整备质量m、载质量、质量参数、汽车总质量和轴荷分配。

性能参数包括动力性参数、燃油经济性参数、最小转弯直径、通过性几何参数、稳定操作性参数、舒适性。

参数的确定：①整车整备质量m：车上带有全部装备（包括备胎等），加满燃料、水，但没有装货和载人的整车质量。

②汽车的载客量：乘用车的载客量包括驾驶员在内不超过9座。

③汽车的载质量：在硬质良好路面上行驶时，允许的额定载质量。

④质量系数：载质量与整车整备质量之比，⑤汽车总质量：装备齐全，且按规定满客、满载时的质量。

⑥轴荷分配：汽车在空载或满载静止时，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可用占空载或满载总质量的百分比表示。

2.发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘用车上得到广泛采用，其原因究竟是什么？而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛采用，其原因又是什么？答：前置前驱优点：前桥轴荷大，有明显不足转向性能，越过障碍能力高，乘坐舒适性高，提高机动性，散热好，足够大行李箱空间，供暖效率高，操纵机构简单，整车m小，低制造难度后置后驱优点：隔离发动机气味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机方便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，大行李箱或低地板高度，传动轴长度短。

3．何为轮胎的负荷系数，其确定原则是什么？答：汽车轮胎所承受的最大静负荷值与轮胎额定负荷值之比称为轮胎负荷系数。

确定原则：对乘用车，可控制在0.85-1.00这个范围的上下限；对商用车，为了充分利用轮胎的负荷能力，轮胎负荷系数可控制在接近上限处。

前轮的轮胎负荷系数一般应低于后轮的负荷系数。

4.在绘总布置图时，首先要确定画图的基准线，问为什么要有五条基准线缺一不可？各基准线是如何确定的？如果设计时没有统一的基准线，结果会怎样？答：在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认各总成的外形尺寸、结构、布置形式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。

因此要有五条基准线才能绘制总布置图。

绘图前要确定画图的基准线(面)。

确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式，均应在汽车满载状态下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。

确定整车的零线、正负方向及标注方式，均应在汽车满载状态下进行，并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。

1.车架上平面线；2.前轮中心线；3.汽车中心线；4.地面线；5.前轮垂直线。

5.将结构与布置均适合右侧通行的汽车，改为适合左侧通行的汽车，问此时汽车上有哪些总成部件需重新设计或布置？答：①发动机位置（驾驶员视野）②传动系③转向系④悬架⑤制动系⑥踏板位置⑦车身内部布置6.总布置设计的一项重要工作是运动校核，运动校核的内容与意义是什么？答：内容：从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对于相对运动的部件或零件进行运动干涉检查意义：由于汽车是由许多总成组装在一起，所以总体设计师应从整车角度出发考虑，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的检查；由于汽车是运动着的，这将造成零、部件之间有相对运动，并可能产生运动干涉而造成设计失误，所以，在原则上，有相对运动的地方都要进行运动干涉检查。

第二章离合器设计1.离合器主要由哪几部分构成，各部分的结构设计方案有哪些？答：○1飞轮○2离合器盖：刚度足够、减轻重量。

○3压盘：按驱动方式凸块-窗孔、传力销式、键块式、弹性传动片式。

○4从动盘：单片、双片、多片三种。

摩擦片：铆接和粘接。

○5压紧弹簧：周置、中央、斜置、膜片弹簧四种。

○6分离叉。

○7分离轴承：径向止推轴承（高转速低轴向负荷）、轴向止推轴承（相反）。

○8离合器踏板○9传动部件2.何谓离合器的后备系数？影响其取值大小的因素有哪些？答：后备系数β：反映离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。

选择β的根据：1摩擦片摩损后, 离合器还能可靠地传扭矩2防止滑磨时间过长（摩擦片从转速不等到转速相等的滑磨过程）3防止传动系过载4）操纵轻便3.膜片弹簧弹性特性有何特点？影响因素有那些？工作点最佳位置如何确定？答：膜片弹簧有较理想的非线形弹性特性，可兼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；高速旋转时压紧力降低很少，性能较稳定，而圆柱螺旋弹簧压紧力降低明显；以整个圆周与压盘接触，压力分布均匀，摩擦片接触良好,磨损均匀；通风散热性能好，使用寿命长；与离合器中心线重合，平衡性好。

影响因素有：制造工艺，制造成本，材质和尺寸精度。

4.设计离合器及操纵机构时，各自应当满足哪些基本要求？答：○1可靠地传递发动机最大转矩，并有储备，防止传动系过载○2接合平顺○3分离要迅速彻底○4从动部分转动惯量小，减轻换档冲击○5吸热和散热能力好，防止温度过高○6应避免和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、减噪能力○7操纵轻便○8作用在摩擦片上的总压力和摩擦系数在使用中变化要小○9强度足，动平衡好○10结构简单、紧凑，质量轻、工艺性好，拆装、维修、调整方便（1）操纵机械要尽可能地简单，操纵轻便，踏板力要小，以减轻驾驶员的劳动强度。

（2）结构紧凑、效率高，踏板行程要适中（3）在操纵机构中应有调整自由行程的装置。

（4）踏板行程应有眼位装置。

（5）踏板回位要快捷，防止离合器在接合时回位滞后。

5．某汽车采用多片式离合器。

已知：摩擦工作面数z=6 摩擦片外径D=254mm 内径d=177mm 摩擦系数f=0.2弹簧作用在摩擦片上的轴向压紧力F=444.8N 试求该，离合器在转速n=600r/min 时所能传递的功率？答：P=T n /9550 R=D/2， r=d/2 ，kw r R r R ZfFT 5.36)(3)(222233=--=6．已知某载货汽车总质量为8t ，其发动机最大转矩T emax =353N ·m 单片离合器的摩擦片采用石棉机材料（模压）对摩擦片的外径D ， 内径d 和厚度b 进行分析设计。

答：取p 0=0.2，β=2， f=0.2 ，c=0.6估算D=3)1(Temax 1230c fZp -πβ=350mm ，d=c ·D=210mm ，b=4.0mm 第三章 机械式变速器设计1．分析3-5所示变速器的结构特点是什么？有几个前进挡？包括倒档在内，分别说明各档的换档方式?答：结构特点：档位多，改善了汽车的动力性和燃油经济性以及平均车速。

共有5个前进档，换档方式有移动啮合套换档，同步器换档和直齿滑动齿轮换档。

2.变速器主要参数的选择依据是什么？答：变速器主要性能参数的选择依据是发动机的功率、转速、扭矩，和车速（包括车轮直径）。

3：为什么中间轴式变速器的中间轴上齿轮的螺旋方向一律要求取为右旋，而第一轴、第二轴上的斜齿轮螺旋方向取为左旋？答：斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。

在设计时，力求使中间轴上同时工作的两对齿轮产生的轴向力平衡，以减小轴承负荷，提高轴承寿命。

4.为什么变速器的中心距A 对齿轮的接触强度有影响？并说明是如何影响的？答：中心距A 是一个基本参数，其大小不仅对变速器的外型尺寸，体积和质量大小都有影响，而且对齿轮的接触强度有影响。

中心距越小，齿轮的接触应力越大，齿轮寿命越短，最小允许中心距应当由保证齿轮有必要的接触强度来确定。

第四章万向传动轴设计1.影响万向传动系统总布置方案设计的主要因素有哪些？不同的动力输出需求以及实际结构条件的限制2.解释什么样的万向节是不等速万向节、准等速万向节和等速万向节？采用双十字轴万向节传动，如何才能保证输入轴与输出轴等速旋转？答：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，但平均角速度相等的万向节。

准等速万向节是指在设计角度下以相等的瞬时角速度传递运动，而在其他角度下以近似相等的瞬时角速度传递运动的万向节。

等速万向节是指输出轴和输入轴以始终相等的瞬时角速度传递运动的万向节。

为了使处于同一平面内的输入轴与输出轴等速旋转，常采用双万向节传动的设计方案。

3.什么是传动轴的临界转速？在进行传动轴设计时，如何保证传动轴的转速满足使用需求？答：所谓临界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动频率时，即出现共振现象，以致振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速。

传动轴的临界转速为：n k =1.2x108 222c c c L d D +。

式中，n k 为传动轴的临界转速（r/min ）；Lc 为传动轴长度（mm ），即两万向节中心之间的距离；d c 和D c 分别为传动轴轴管的内、外径（mm ）。

在长度一定时，传动轴断面尺寸的选择应保证传动轴有足够高的临界转速。

由上式可知，实心轴比空芯轴的临界转速低。

当传动轴长度超过1.5m 时，为了提高n k 以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两根或三根。

4.什么情况下需要采用中间支撑的结构设计方案？答：当传动轴分断时，往往需要加中间支撑。

中间支撑一般安装在车架横梁上或车身底架上，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差以及由于动力总成弹性悬置和车架等变形所引起的位移。

5.已知某单十字轴万向传动系统中，两轴相交的角度α=30°，主动轴转速n 1=1500r/min ，当主动轴转角分别为0°、30°、60°、90°、120°、150°、和180°时，求从动轴相应的角速度，并在坐标图上绘出曲线表示从动轴角速度的变化情况。

答：1212cos sin 1cos ϕααωω-=，代入α=30°，1ω=60n 21π=157.08(rad/s)，1ϕ=0°~ 180°，计算出相应的2ω即可。

第五章 驱动桥设计1.驱动桥主减速器有哪几种结构形式？简述各种结构形式的主要特点及其应用。

答:根据齿轮类型：(1)弧齿锥齿轮：主、从动齿轮的轴线垂直相交于一点。

应用：主减速比小于2.0时(2)双曲面齿轮：主、从动齿轮的轴线相互垂直而不相交，且主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线向上或向下偏移一距离。

应用：主减速器比大于4.5而轮廓尺寸有限时(3)圆柱齿轮：广泛用于发动机横置的前置前驱车的驱动桥和双级主减速器驱动桥以及轮边减速器。

(4)蜗轮蜗杆：主要用于生产批量不大的个别总质量较大的多桥驱动汽车和具有高转速发动机的客车上。

根据减速器形式：1单级主减速器：结构：单机齿轮减速 应用：主传动比i 0≤7的汽车上2双级主减速器：结构：两级齿轮减速组成 应用：主传动比i 0 为7-12的汽车上3双速主减速器：结构：由齿轮的不同组合获得两种传动比 应用：大的主传动比用于汽车满载行驶或在困难道路上行驶；小的主传动比用于汽车空载、半载行驶或在良好路面上行驶。