汽车设计(第四版 机械工业出版社)课后答案

优：压紧力足，踏板力小，弹簧不易回火
缺：结构复杂、轴向尺寸大
应用：转矩大于 400～450N·m 的商用车上
3 斜置弹簧： 优：工作性能稳定，踏板力较小
缺：结构复杂、轴向尺寸较大
应用：总质量大于 14t 的商用车
2-3 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
度等尺寸的基准线。 5．前轮垂直线
通过左、右前轮中 心，并垂直于地面的平面，在侧视 图和俯视图上的投影线，称为前轮 垂直线。此线用来 作为标 注汽车轴距和前悬的基准线。当车架与地面平行时，前轮垂直线与前轮中心线重合(如乘用车)。
1-2：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：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。
前、后悬架固有频率匹配：乘：前悬架固有频率要低于后悬架 尽量避免悬架撞击车架；
簧上质量变化时，车身高度变化小。 2）减振性好：衰减振动、抑制共振、减小振幅。 3）操纵稳定性好：车轮跳动时，主销定位参数变化不大；
前轮不摆振； 稍有不足转向（δ1>δ2） 4）制动不点头，加速不后仰，转弯时侧倾角合适 5）隔声好 6）空间尺寸小。 7）传力可靠、质量小、强度和寿命足够。 独立悬架导向机构设计要求 1、前轮独立悬架导向机构 1) 悬架上载荷变化时，轮距变化不超过±4 mm，太大会使轮胎早期磨损 2) 悬架上载荷变化时，前轮定位参数变化要合理，不应产生纵向加速度 3) 转弯时车身侧倾角小。在 0.4g 侧向加速度作用下，车身侧倾角≦6°~7°, 要使车轮与车身的倾斜同向, 以增强不足 转向 4) 制动时车身抗“点头”, 加速抗“后仰” 2、后轮独立悬架导向机构 1) 悬架上载荷变化，轮距无显著变化。 2) 转弯时，侧倾角小，并使车轮与车身反向倾斜，以减小过度转向效应 此外，强度足够，可靠传力 6-2、汽车悬架分非独立悬架和独立悬架两类，独立悬架又分为几种形式？它们各自有何优缺点？ 答：（1）双横臂式 侧倾中心高度比较低，轮距变化小，轮胎磨损速度慢，占用较多的空间，结构稍复杂，前悬使用 得较多。（1.5%） （2）单横臂式 侧倾中心高度比较高，轮距变化大，轮胎磨损速度快，占用较少的空间，结构简单，但目前使用 较少。 （1.5%） （3）单纵臂式 侧倾中心高度比较低，轮距不变，几乎不占用高度空间，结构简单，成本低，但目前也使用较少。 （1.5%） （4）单斜臂式 侧倾中心高度居单横臂式和单纵臂式之间，轮距变化不大，几乎不占用高度空间，结构稍复杂， 结构简单，成本低，但目前也使用较少。（1.5%） （5）麦弗逊式 侧倾中心高度比较高，轮距变化小，轮胎磨损速度慢，占用较小的空间，结构简单、紧凑、乘 用车上用得较多。 （2%） 6-4、以纵置钢板弹簧悬架为例说明轴转向效应。为什么后悬架采用钢板弹簧结构时，要求钢板弹簧的前铰接点比后铰 接点要低些？ 答： 轴转向效应是指前、后悬架均采用纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车转向行驶时，内侧悬架处于减载而外侧悬架 处于加载状态，于 是内侧悬架缩短，外侧悬架因受压 而伸长，结果与悬架固定连接的车 轴的轴线相对汽车纵向中心线 偏转一角度，对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加，对后桥，则增加了汽车过多转向趋势。（4%） 使后悬架钢板弹簧前铰接点（吊耳）比后铰接点（吊耳）低，是为了使后桥轴线的偏离不再使汽车具有过多转向 的趋势。由于悬架 钢板弹簧前铰接点（吊耳）比后铰 接点（吊耳）低，所以悬架的瞬时 运动中心位置降低，处于外侧 悬架与车桥连接处的运动轨迹发生偏移。 6-5、解释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：（1）、主销轴线与滑柱轴线不在一条线上的原因：
x 向尺寸的基准线(面)，即 x 坐标线，向前为“-”、向后为“+”，该线标记为 0 。
3．汽车中心线 汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线，称为汽车中心线。用它作为标注横向尺寸的基准线( 面)，即
y y 坐标线，向左为“+”、向右为“—”，该线标记为 0 。
4．地面线 地平面在侧视图和 前视图上的投影线，称为地面线。 此线是标注汽车高度、接近角、离 去角、离地间隙和货台高
1-1．在进行汽车总体布置是，使用五条基准线，是怎样确定的？
答： 在初步确定汽车的载客量(载质量) 、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后，要深入做更具体的工作，包括绘制总布 置草图，并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求，以寻求合理的总布置方案。 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。
1．车架上平面线 纵梁上翼面较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面在侧(前) 视图上的投影线，称为车架上平面线。
Z 它作为标注垂直尺寸的基准载(面)，即 z 坐标线，向上为“+”、向下为“-”，该线标记为 0 。
2．前轮中心线 通过左、右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线，称为前轮中心线。它作为标注纵
（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、质量小 （3） 高速旋转时，性能稳定 （4）压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀 （5）散热好，使用寿命长 （6）平衡性 好
缺点：传递的最大转矩不大 膜片弹簧的制造工艺较复杂，制造成本较高 膜片弹簧的基本参数和工作点位置的选择 膜片弹簧基本参数
3、底锥角α：α=arctg(H/(R-r))≈H/(R-r) 一般 9—15O 工作点 B 位置的选择： 1）膜片弹簧的弹性特性曲线:
拐点 H 对应压平位置,且位于凸点 M 和凹点 N 的横坐标中间 2) 工作点 B 位置: 取 M ， H 之间靠 H 处，λ1B =（0.8～１）λ1H ，使摩擦片在最大磨损限度△λ内压紧力变化不 大。即从Ｂ→Ａ，Ｆ１变化不大。
1、H/h 和 h 的选择 H/h（H 为自由状态内截锥高度），此值对弹簧的弹性特性影响极大。 H/h 取 1.5-2.0 , h(板厚) 取 2-4mm → 保证压紧力变化不大和操纵轻便。
2、R/r 和 R、r 选择 R/r 越大，弹簧越硬，应力越高， 按结构布置和压紧力的要求, R/r 一般为 1.20—1.35 推式 取 R≥Rc, Rc 为摩擦片平均半径 拉式 取 r≥Rc
3 图为中间轴轴向力的平衡图（2%）
(4) 中间轴上齿轮的螺旋方向取为右旋，而第一轴、第二轴上的斜齿轮螺旋方向取为左旋后， 图中轴向力 Fa1
和 Fa2 可相互平衡，第一轴、第二轴上斜齿轮所产生的轴向力由箱体承担。（2%）
5-1、主减速器设计
一、结构型式
按齿轮类型，减速形式和支承分类
2）双曲面齿轮优点：与弧齿锥齿轮比
i<2，弧齿锥齿轮 2 < i < 4.5，弧齿锥齿轮和双曲两均可 （三）主从动锥齿轮的支承方案 1、主动锥齿轮支承： 1）悬臂式（图 5-14 a） A、结构特点： a、圆锥滚子轴承大端向外，（有时用圆柱滚子轴承） b、为↑支承刚度，两支承间的距离 b 应＞2.5a（a 为悬臂长度） c、轴颈 d 应≮a d、左支承轴颈比右大 B、优缺：结构简单，刚度差 C、用：传递转矩小的 2）跨置式（图 5-14 b） A、结构特点： a、两端均有支承（三个轴承）→刚度大，齿轮承载能力高 b、两圆锥滚子轴承距离小→主动齿轮轴长度↓，可减少传动轴夹角，有利于总体布置 c、壳体需轴承座→壳体结构复杂，加工成本高 d、空间尺寸紧张→ B、用：传递转矩大的 2、从动锥齿轮支承（图 5-14 c）
1-3：汽车的主要参数分几类？各类又含有哪些参数：汽车的主要参数分三类：尺寸参数，质量参数和汽车性能参数 1） 尺寸参数：外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。2）质量参数：整车整备质量、载客量、 装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。3）性能参数：(1) 动力性参数：最高车速、加速时间、上坡能力、比 功率和比转距 (2) 燃油经济性参数(3) 汽车最小转弯直径(4) 通过性几何参数(5) 操纵稳定性参数(6) 制动性参 数(7) 舒适性 1-5：总布置设计的一项重要工作是作运动校核，请问运动校核的内容是什么？ 并简要进行这些校核的意义？ 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。
1-6、具有两门两座和大功率发动机的运动型乘用车（跑车），不仅仅加速性好，速度又高，这种车有的 将发动机布置在前轴和后桥之间。试分析这种发动机中置的布置方案有哪些优点和缺点？（6 分）
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
3-2、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：（1）斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。（2%）
（2）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。（2%）
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
2-0、现有一款车型采用的是周置弹簧离合器，由于市场要求的改变，要将此离合器改为膜片弹簧离合器，改装后的离 合器有哪些优缺点？ 答：改装后的优点：
F、双曲主动齿轮直径及螺旋角大，相啮合齿的当量曲率半径大，↓σ j
G、双曲主动齿轮β1 大，不产生根切的最小可少 H、主动齿轮大，加工刀具寿命长 I、布置：主动轴在从动齿轮中心水平面下方：↓万向节传动高度，↓车身高度，↓地板高。
主动轴在从动齿轮中心水平面上方：↑离地高度（贯通式驱动桥） 3） 缺点
A、纵向滑动使损失↑,η↓ B、抗胶合能力低，要特种润滑油 4）应用：广泛，i>4.5 且尺寸限制时，双曲
A、尺寸相同时，双曲面齿轮传动比更大。
B、如传动比一定，从动齿轮尺寸相同，双曲主动齿轮直径大，齿轮强度高，齿轮轴和轴承的刚度大
C、如 ios = iol ，主动齿轮尺寸相同，双曲从动齿轮直径小→↑离地间隙。
Δ 其他优点： D、有沿齿长的纵向滑动，改善磨合，↑运转平稳性
E、啮合齿数多，重合度大，↑传动平稳，↑σ w 约 30%
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
ຫໍສະໝຸດ Baidu
10、结构简单、紧凑，质量轻、工艺性好，拆装、维修、调整方便
2-2、
单
双
多
传递转矩
小
较多
多
结构
简单
较复杂
复杂
轴向尺寸
小
中
长
散热
好
较差
（油中）好
从动部分转动惯量
小
中
大
分离
彻底
居中
不彻底
接合平顺
不平顺
居中
平顺
踏板力
大
较小
小
应用
轿车、中、小货车
1）圆锥滚子大端向内，↓跨度 c + d
2) c + d ≮70% D2
3) c≥d → 载荷平均分配 4) 大从动锥齿轮背设辅助支承销, 间隙 0.25mm（图 5-15） 5）齿轮受载变形或位移的许用偏移量（图 5-16） 5-2、主减速器中，主、从动锥齿轮的齿数应当如何选择才能保证具有合理的传动特性和满足结构布置上的要求？ 答：（1）为了磨合均匀，主动齿轮齿数 z1、从动齿轮齿数 z2 应避免有公约数（1.5%） （2）为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不少于 40。 （2%） （3）为了啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘用车，z1 一般不少于 9；对于商用车，z1 一般不少于 6。 （1.5%） （4）主传动比 i0 较大时，z1 尽量取得少些，以便得到满意的离地间隙。（1.5%） （5）对于不同的主传动比，z1 和 z2 应有适宜的搭配。 （1.5%） 6-1、悬架设计要求： 1）良好的行驶平顺性：簧上质量 + 弹性元件的固有频率低；
分离时，工作点从Ｂ→Ｃ，Ｃ以靠近Ｎ好，这时Ｆ１小，∵F2 正比于 F1 ，Ｆ２也小→分离轴承推力↓→踏板力↓。 2-1 离合器设计要求？
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
中、重型货车
自动变速器
条件：转矩一样；盘尺寸一样；操纵机构一样。
二、压紧弹簧和布置形式的选择
1 周置弹簧离合器：多用圆柱弹簧，一般用单圆周，重型货车用双圆周。
优：结构简单、制造方便、
缺：弹簧易回火，发动机转速很大时，传递力矩能力下降；弹簧靠在定位座上，接触部位磨损严重。
应用：广泛
2 中央弹簧离合器： 离合器中心用一至两个圆柱（锥）弹簧作压紧弹簧。