汽车设计考试试卷B(2010-2011)

1、汽车总体设计的主要任务？（10分）
要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地画出各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。

此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间的参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。

2、汽车轴荷分配的基本原则是什么？（10分）
轴荷分配对汽车的主要使用性能和轮胎使用寿命有着显著的影响，在进行汽车总体设计时应对轴荷分配予以足够的重视。

（1）应使轮胎磨损均匀： （2）应满足汽车使用性能的要求
3）对轿车而言，确定轴荷分配时一方面要考虑操纵稳定性的要求，使汽车具有不足转向的倾向，另一方面根据发动机布置和驱动型式的不同，对满载时的轴荷分配做适当的调整
3、汽车离合器一般应满足哪些基本要求？（10分）
１）．在任何行驶条件下，能可靠地传递发动机的最大转矩２）．接合时平顺柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击３）．分离迅速彻底４）．从动部分转动惯量小，减轻换挡时变速器齿轮件的冲击。

５）．良好的吸收热能和通风散热效果，保证离合器的使用寿命６）．避免传动系产生扭转振动，具有吸收振动，缓和冲击的能力７）．操作轻便，准确８）作用在从动盘上的压力和摩擦材料的摩擦因数在使用过程中要尽可能小，保证稳定的工作性能９）．应有足够的强度和良好的动平衡１０）．结构简单，紧凑，制造工艺性好，维修调整方便等
4、简述为什么在车辆传动系中万向传动轴广泛采用空心轴，且当长度大于1.5米时，常将传动轴断开为两根或三根？（10）
答：（1）这是因为在传递相同大小转矩情况下。

空心轴具有较大的刚度，相对质量减轻，也节约了材料。

在转向驱动桥、断开式驱动桥或微型汽车的万向传动装置中，通常将传动轴制成实心轴。

（2）这是因为传动轴的临界转速为2
2
28102.1c c c k L d D n +⨯=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，在D c 和L c 相同时，实心轴比空心轴的临界转速低。

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。

5、对于中间轴式变速器，变速器中心距对其外形尺寸和质量有何影响？如何确定？（10分）
答：变速器中心距是一个基本参数，对变速器的外形尺寸、体积和质量大小、轮齿的接触强度有直接影响。

①轿车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（3.0～3.4）A 。

货车变速器壳体的轴向尺寸与档位数有关，可参考下列数据选用： 四挡 （2.2～
2.7）A 五挡 （2.7～
3.0）A 六挡 （3.2～3.5）A
②中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。

因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。

中间轴式变速器，中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距A 。

③初选中心距A 时，可根据经验公式计算： 式中，K A 为中心距系数，轿车：K A =8.9～9.3，货车：K A =8.6～9.6，多挡变速器：K A =9.5～11.0。

轿车变速器的中心距在65～80mm 范围内变化，而货车的变速器中心距在80～170mm 范围内变化。

6、两个转向器的传动副传动间隙特性如图中a,b 两条曲线所示，试评价其优劣，并说明理由。

（ 图中曲线a 表明转向器在磨损前的间隙变化特性。

转向器传动副在中间及其
附近位置因使用频繁，磨损速度要比两端快。

在中间附近位置因磨损造
成的间隙大到无法确保直线行驶的稳定性时，必须经调整消除该处间隙。

图为转向器传动副的传动间隙特性：
图中曲线a 表明转向器在磨损前的间隙变化特性；曲线b 表明使用并磨损后的
间隙变化特性，并且在中间位置处已出现较大间隙；曲线3表明调整后并消除
中间位置处间隙的转向器传动间隙变化特性 31max g
e A i T K A η=
7、简述为什么空载与满载时簧上质量变化大的货车和客车要采用刚度可变的非线性悬架？（10分）
为了减少振动频率和车身高度的变化，应当选用刚度可变的非线性悬架。

轿车簧上质量在使用中虽然变化不大，但为了减少车轴对车架的撞击，减少转弯行驶时的侧倾与制动时的前俯角和加速时的后仰角，也应当采用刚度可变的非线性悬架
8、简述 在平面三轴式变速器中，为什么中间轴上常啮合斜齿轮的螺旋角一律设计成右旋？而第一轴、第二轴上的齿轮为左旋？ 答：斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。

设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡。

根据右图可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，须满足下述条件：
F a 1=F n 1tan β1
F a 2=F n2tan β2
由于，为使两轴向力平衡，必须满足
式中，F a1、F a2为作用在中间轴承齿轮1、2上
的轴向力；F n1、F n2为作用在中间轴上齿
轮1、2上的圆周力；r 1、r 2为齿轮1、2的节
圆半径；T 为中间轴传递的转矩。

齿轮1与第一轴齿轮啮合，是从动轮，齿轮2与第二轴齿轮啮合，成为主动轮，因此都为右旋时，所受轴向力方向相反，从而通过设计螺旋角和齿轮直径，可使中间轴上的轴向力抵消。

9、某汽车采用普通有机摩擦材料做摩擦片的单片离合器。

已知：从动片外径 D= 355mm
从动片内径 d =178mm 摩擦系数 f =0.25
摩擦面单位压力 p=0.16N/mm
求该车离合器可以传递的最大摩擦力矩。

（15分）
摩擦离合器是靠摩擦表面间的摩擦力矩来传递发动机转矩的。

离合器的静摩擦力矩根据摩擦定律可表示为
C C fFZR T = 式中，T ，为静摩擦力矩；／为摩擦面间的静摩擦因数，计算时一般取0．25—0．30；F 为压盘施加在摩擦面上的工作压力；R ，为摩擦片的平均摩擦半径；Z 为摩擦面数，是从动盘数的两倍。

假设摩擦片上工作压力均匀，则有 4)(2200d D p A p F -==π式中，户。

为摩擦面单位压力，A 为一个摩擦面的面积；D 为摩擦片外径；．d 为摩擦片内径c
摩擦片的平均摩擦半径R ，根据压力均匀的假设，可表示为
)(3223
3d D d D R C --= 当d ／D ≥0．6时，R ，可相当准确地由下式计算 4d
D R C +=
将式(2—2)与式(2—3)代人式(2—1)得
)1(12330C D fZp T C -=π
2、固定轴式变速器的分类是什么？分别有什么特点？
（1）两轴式变速器优点：结构简单、轮廓尺寸小、容易布置，中间档位传动效率高、噪声低。

缺点：不能设置直接档，一档速比不可设计的很大。

中间轴式变速器特点:（1）设有直接档；（2）一档有较大传动比；（3）档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮可以采用或不采用常啮合齿轮传动；（4）除一档以外，其他档位采用同步器或啮合套换挡；（5）除直接档以外，其他档位工作时的传动效率略低。

独立悬架和非独立悬架的优缺点？分别应用于何种车型？目前汽车的前、后悬架采用的方案有哪几种？
独立悬架优点簧下质量小；悬架的占用空间小；弹性元件只能承受垂直力；所以可以用刚度小的弹簧，使车身振动的频率低，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为位置高度，使整车的质心下降，改善了汽车的行驶稳定性；左右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；独立悬架课提供多种方案供设计人员选用，以满足不同的设计要求。

独立悬架的缺点是结构复杂，成本较高，维修困难。

这种悬架主要用于乘用车和部分总质量不大的商用车上。

非独立悬架的优点:结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠。

缺点是;由于整车布置上的限制钢板弹簧不可能有足够的长度（特别是前悬架）,使之刚度较大，所以汽车的平顺性较差，簧下质量大，容易产生摆振；汽车转弯时，离心力也会产生不利的轴转向特性，这种悬架主要用在总质量大些的商用车前、后悬架以及一些乘用车的后悬架上。

非独立悬架的优缺点：纵置钢板弹簧为弹性元件兼作导向装置
优点：1结构简单2制造容易3维修方便4工作可靠
缺点：1汽车平顺性较差2高速行驶时操稳性差
3轿车不利于发动机、行李舱的布置
应用：货车、大客车的前、后悬架以及某些轿车的后悬架
2、独立悬架
优点 簧下质量小； 悬架占用的空间小； 可以用刚度小的弹簧，改善了汽车行驶平顺性； 由于有可能降低发动机的位置高度，使整车的质心高度下降，又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。

缺点 结构复杂 成本较高 维修困难
应用：轿车和部分轻型货车、客车及越野车
4.分析双万向节传动的附加弯矩及传动轴的弯曲变形？（画简图）
答：
当输入轴与输出轴平行时（图a），直接连接传动轴的两万向节叉所受的附加弯矩彼此平衡，传动轴发生如图b中双点划线所示的弹性弯曲，从而引起传动轴的弯曲振动。

当输入轴与输出轴相交时（图c），传动轴两端万向节叉上所受的附加弯矩方向相同，不能彼此平衡，传动轴发生如图d中双点划线所示的弹性弯曲，从而对两端的十字轴产生大小相等、方向相反的径向力。