汽车设计课后题答案.doc

课后题1-1 答：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上缘面在侧（前）视图上的投影线，作为标注垂直尺寸的基准线（面），即Z坐标线。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。作为标注纵向尺寸的基准线（面），即X坐标线。汽车中心线：汽车纵向垂直对称面在俯视图和前视图的投影线。作为标注横向尺寸的基准线（面），即Y坐标线。地面线：地平面在侧视图和前视图上的投影线。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。1-2 答：1、乘用车广泛采用发动机前置前驱的原因如下： 前桥轴荷大，有明显的不足转向性能。 前轮驱动，越过障碍的能力强。 主减速器和变速器装在一个壳体中，动力总成结构紧凑，且不需要在变速器与主减速器间设置传动轴，车内地板凸包高度可降低，提高乘坐舒适性。 发动机布置在轴距外，汽车的轴距可以缩短，有利于提高汽车的机动性。 汽车的散热器布置在汽车前部，散热条件好，发动机可以得到足够的冷却。 有足够大的空间布置行李箱。2、客车广泛采用后置后驱的原因： 隔绝发动机的气味和热量。 客车前、中部基本不受发动机噪声和工作振动的影响。 检修发动机方便。 轴荷分配合理。 后桥簧上质量与簧下质量比增大，提高乘坐舒适性。 作为城市间客车使用，可在地板下方和客车全宽范围，设立体积很大的行李箱。1-3 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？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： 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。 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。 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。 质量系数：载质量与整车整备质量之比， 汽车总质量：装备齐全，且按规定满客、满载时的质量。 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。1-4 简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意一些什么问题或如何布置才是合理的？在绘总布置图时，按如下顺序： 整车布置基准线零线的确定 确定车轮中心（前、后）至车架上表面零线的最小布置距离 前轴落差的确定 发动机及传动系统的布置 车头、驾驶室的位置 悬架的位置 车架总成外型及横梁的布置 转向系的布置 制动系的布置 进、排气系统的布置 操纵系统的布置 车箱的布置1-5 总布置设计的一项重要工作是作运动校核，运动校核的内容与意义是什么？ 从整车角度出发进行运动学正确性的检查。 对于有相对运动的部件和零件进行运动干涉检查。意义：对于汽车是由许多总成组装在一起，所以从整车角度，根据总体布置和各总成结构特点完成运动正确性的检查。汽车零部件间有相对运动，可能产生运动干涉而造成设计失误，所以原则上有相对运动的地方都要进行运动干涉检查补充题：一、提高汽车性能的主要措施答：1、提高动力性：控制最高车速，轿车在180-220km/h，货车在110-130km/h。控制加速时间，轿车从起步到100km/h用10-12s。控制最大爬坡度。2、提高燃油经济性：提高发动机的燃油经济性。选用合适的发动机和动力传动装置。整车轻量化。提高动力传动系的传动效率，减少轮胎与路面滚动阻力和空气阻力。采用节能装置。合理操纵。3、提高制动性：提高制动效能提高制动效能的恒定性提高制动时汽车的方向稳定性4、提高平顺性：合理设计座椅以及汽车悬架系统，提高减震效果，加上轴距，降低汽车重心，合理分配汽车轴荷，合理选择汽车轮胎。5、提高通过性：减少最小转向半径，减小转弯宽度。二、轴荷分配影响汽车的那些性能？答：轴荷分配对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。从轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个轮胎的负荷应相差不大。为了保证汽车具有良好的通过性和动力性，驱动桥应具有足够大的负荷，而从动轴的负荷可以适当减小。为保证汽车具有良好的操纵稳定性，要求转向轴的负荷不应过小。三、发动机的最大功率应根据哪些因素选择？根据所设计汽车应达到的最高车速，发动机的最大功率如下：四、什么是车轮的负荷系数？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。五、将结构与布置构造在右侧通行的汽车改造成左侧通行的汽车，汽车上哪些部件需要改造布置？答：发动机位置（驾驶员视野）传动系转向系悬架制动系踏板位置车身内部布置2-1 设计离合器和离合器操纵机构的基本要求答：设计离合器应满足以下要求： 在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载。 接合时要安全、平顺、柔和，保证起步时没有抖动和冲击。 分离时要彻底迅速。 从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减少同步器的磨损。 应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长使用寿命。 避免和衰减传动系的扭转振动，具有吸收振动，缓和冲击和降低噪声的能力。设计离合器操纵机构的要求： 踏板力要尽可能小 踏板行程一般在80-150mm范围内 应有踏板行程调整装置，以保证摩擦片磨损后分离轴承的自由行程可以复原 应有踏板行程限位装置，以防止操纵机构的零件因受力过大而损坏 应具有足够的刚度 传动效率要高 发动机振动及车架和驾驶室的变形不会硬性其工作 工作可靠，寿命长，维修保养方便2-3 何谓离合器的后备系数？影响其取值大小的因素有哪些？答：设计离合器的静摩擦力矩与发动机的最大转矩之比称为离合器的后备系数。影响因素：离合器尺寸，发动机的后备功率大小，使用条件，挂车，汽车总质量，发动机类型，缸数，离合器类型都是其影响因素。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：斜齿轮传动时，要产生轴向力并作用到轴承上。在设计时，应力求使中间轴上同时工作的两队齿轮产生轴向力平衡，以减少轴承负荷，提高轴承寿命。3-3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？ 因为中心距的大小决定着齿轮尺寸的大小，从而决定了齿轮渐开线齿廓的形状特点（如曲率半径），曲率不同，接触应力就不同。 中心距越小，齿轮的接触应力就越大，齿轮寿命越短。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。补充题：1、为保证变速器具有良好的工作性能，汽车变速器有哪些基本要求？ 保证汽车有必要的动力性和经济性 设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输 设置倒档，使汽车能倒退行驶 设置动力输出装置，需要时能进行功率输出 换挡迅速、省力、方便 工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得不有跳档、乱档以及换挡冲击等现象发生 变速器应当有高的工作效率 变速器的工作噪声低2、根据轴的不同形式，变速器可分为哪些类型？答：可分为两轴式变速器和中间轴式变速器3、在变速器的使用当中，常常会出现自动脱档现象，除从工艺上解决此问题外，在结构上可采取哪些比较有效的措施？ 将两接合齿的啮合位置错开 将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄 将接合齿的工作面设计并加工成斜面，形成倒锥角4、简述变速器齿轮的损坏形式及原因。答：损坏形式主要有轮齿折断、齿面点蚀、移动换挡齿轮端部破坏及齿面胶合。 轮齿折断出现的原因：轮齿受到足够大的冲击载荷作用造成轮齿折断；轮齿在重复载荷作用下，齿根产生疲劳裂纹，然后出现折断。 齿面点蚀出现的原因：一对齿轮相互啮合，齿面相互挤压，这时存在于齿面细小裂缝中的润滑油油压升高，导致齿面裂缝扩展，然后齿面表层出现块状剥落。 移动换挡齿轮端部破坏产生的原因：由于换挡时两个进入啮合的齿轮存在角速度差，换挡瞬间在轮齿端部产生冲击载荷造成损坏。 齿面胶合产生的原因：相对滑动速度高负荷大的齿轮在接触处使齿面油膜破坏，导致齿面直接接触，在高温高压作用下相互熔焊粘连。5、简述变速器换挡机构的形式及特点。答：换挡机构形式主要有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。 直齿滑动齿轮形式的特点：缺点：因变速器内各转动齿有不同角速度，所以用轴向滑动直齿齿轮方式换挡，会在轮齿端面产生冲击，并伴随噪声；换挡行程长。优点：结构简单，制造、拆装和维修工作容易，并能减少变速器旋转部分的惯性力矩。 啮合套形式的特点：优点：换挡行程短；轮齿不参与换挡，不会过早损坏；结构简单、制造容易，减少了变速器长度。缺点：不能消除换挡冲击；因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性力矩增大。 同步器换挡形式特点：缺点：结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸大。优点：能保证迅速、无冲击、无噪声换挡，从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。6、变速器操纵机构应满足哪些要求？答：应满足以下主要要求：换挡时只能挂入一个档位，换挡后应使齿轮在全齿长上啮合，防止自动脱档或自动挂档，防止误挂倒档，换挡轻便。4-1 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？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动，而在其他角度下以近似相等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。4-2 解释什么样的转速是传动轴的临界转速？影响传动轴临界转速的因素有哪些？答：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，即出现共振现象的转速。影响传动轴临界转速的因素有材料的弹性特性，轴的尺寸和结构，轴的支撑形式和轴上的零件质量。4-3 说明要求十字轴万向节连接的两轴夹角不宜过大的原因都是什么？ 当夹角由4增大到16时，万向节的滚动轴承的寿命降至到不足原来的1/4 当夹角过大且输出轴转速较高时，由于从动轴旋转时不均匀力产生的惯性力可能会超过结构许用值，从而降低传动轴的抗疲劳强度。 若夹角过大，转速不均匀参数k=sintan也同时增大，超过一定的数值时，十字万向节就失去了传递动力和作用的意义。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：选择主、从动锥齿轮齿数时应考虑如下因素： 为了磨合均匀，z1、z2之间应避免有公约数 为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不小于40 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 主传动比较大时，z1尽量取得少些，以便得到满意的离地间隙 对于不同的主传动比，z1和z2应有适宜的搭配5-3 简述多桥驱动汽车安装轴间差速器的必要性答：多桥驱动汽车在行驶过程中，各驱动桥上的车轮转速会因车轮行程或滚动半径的差异而不等，如果前、后桥间刚性连接，则前、后驱动车轮将以相同的角速度旋转，从而产生前、后驱动车轮运动学上的不协调。所以，应装有轴间差速器。补充题：1、简述驱动桥的作用和组成答：驱动桥的基本功用是增大由传动轴或直接从变速器传来的转矩，并将转矩合理地分配给左右驱动车轮；其次，驱动桥还要承受作用于路面和车架或车身之间的力和力矩。驱动桥一般由主减速器、差速器、车轮传动装置和桥壳等组成。2、在对驱动桥的设计当中，应满足哪些基本要求？ 选择适当的主减速比，以保证动力性和燃油经济性。 外廓尺寸小，以满足通过性要求。 齿轮及其他传动件工作平稳噪声小。 在各种载荷和转速工况下有高的传动效率。 具有足够的强度和刚度，尽可能降低质量，提高汽车行驶平顺性。 与悬架导向机构转向机构运动协调。 结构简单，加工工艺性好。3、车轮传动装置的基本功用是什么？在不同形式的驱动桥中，充当车轮传动装置的主要部件各是什么？答：基本功用是接受从差速器传来的转矩并将其传给车轮。对于断开式驱动桥和转向驱动桥，驱动车轮的传动装置为万向传动装置；对于非断开式驱动桥，驱动车轮传动装置的主要零件为半轴。4、驱动桥壳可分为哪几种形式？答：可分为可分式、整体式和组合式三种。6-1 设计悬架和独立悬架导向机构时，各应当满足哪些基本要求？1) 设计独立悬架的基本要求： 保证汽车有良好的行驶平顺性 具有合适的衰减振动的能力 保证汽车具有良好的操纵稳定性 汽车制动或加速时，要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适 有良好的隔声能力 结构紧凑，占用空间尺寸要小 可靠地传递车身与齿轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。对前轮独立悬架导向机构的要求是： 悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过4.0mm，轮距变化不会引起轮胎早起磨损 悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，车轮不应产生纵向加速度 汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小。在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角6-7，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应 制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。对后轮独立悬架导向机构的要求是： 悬架上载荷变化时，轮距无显著变化 汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小，并使车轮与车身的倾斜反向，以减小过多转向效应。此外，导向机构还应有足够强度，并可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩。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？它们各自有什么优缺点？答：可分为以下几种形式： 双横臂式独立悬架：侧倾中心高度比较低，轮距变化小，轮胎磨损速度慢，占用较多空间，结构稍复杂，前悬使用得较多 单横臂式独立悬架：侧倾中心高度比较高，轮距变化大，轮胎磨损速度快，占用较少空间，结构简单，但目前使用较少 单纵臂式独立悬架：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 单斜臂式独立悬架：侧倾中心高度居于单横臂式独立悬架和单纵臂式独立悬架之间，轮距变化不大，几乎不占用高度空间，结构简单，成本低 麦弗逊式独立悬架：侧倾中心高度比较高，轮距变化小，轮胎磨损速度慢，占用较少空间，结构简单、紧凑，乘用车上用得较多6-3 影响选取钢板弹簧长度、片厚、片宽以及片数的因素有哪些？ 钢板弹簧长度指的是弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。在总布置可能的条件下，尽量将L取长些，乘用车L=（0.40-0.55）轴距，货车前悬架L=（0.26-0.35）轴距，后悬架L=（0.35-0.45）轴距 片厚h选取的影响因素有片数、片宽和总惯性矩 片宽：由总惯性矩得出总截面系数，再得出平均厚度，然后选择钢板片宽 片数：多片钢板弹簧一般片数在6-14之间选取，总质量超过14t的货车可达20片，用变截面少片簧时，片数一般在1-4之间补充题：1、简述悬架作用及组成答：作用是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩；缓和路面传给车架的冲击载荷、振动；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。组成：弹性元件、导向装置、减振器、缓冲块和横向稳定器等。2、简述独立悬架及非独立悬架的特点答：非独立悬架左右车轮用一根整体轴连接，再经过悬架与车架连接，当一边车轮跳动时，影响另一侧车轮也作相应的跳动，汽车的平稳性和舒适性较差，但由于构造较简单，承载力大。独立悬架左右车轮通过各自的悬架与车架连接，当一边车轮发生跳动时，另一边车轮不受波及，汽车平稳性和舒适性好，但构造较复杂，承载力小。第七章 转向系设计1、 简述汽车转向系的组成与功用，以及转向器的特点转向系的作用：用来保持或者改变汽车行驶方向的机构，在汽车转向行驶时，保证各转向轮之间有协调的转角关系。转向系的组成：转向器、转向传动机构、转向操纵机构齿轮齿条式转向器：优点：结构简单、紧凑质量比较小传动效率高达90%齿轮与齿条间磨损出间隙后，能自动消除齿间间隙转向器占用的体积小转向轮转角可以增大制造成本低。缺点：转向轮与路面的冲击大部分传至转向盘，会使驾驶员精神紧张。循环球式转向器：优点：钢球将滑动摩擦转变为滚动摩擦，因而传动效率可达到75%-85%在结构和工艺上采取措施后，可保证有足够的使用寿命传动比可以变化工作平稳可靠齿条和齿扇之间的间隙容易调整适合用来做整体式动力转向器。缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高 蜗杆涡轮式转向器：优点：结构简单制造容易有比较高的强度，工作可靠，寿命长逆效率低。缺点：正效率低；工作齿面磨损以后，调整啮合间隙比较困难；转向器的传动比不能变化 蜗杆指销式：优点：转向器的传动比可以做成不变的或者变化的；指销和蜗杆之间的工作面磨损后，调整间隙工作容易进行。缺点：磨损快，工作效率低2、 对汽车转向系设计有哪些要求？转向系基本要求：汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑。汽车转向行驶后，转向轮能自动返回到直线行驶位置，并稳定行驶转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。转向传动机构和悬架导向装置共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小保证汽车有较高的机动性操纵轻便转向轮碰到障碍物后，传给转向盘的反冲力尽可能小转向器和转向传动机构接头处有调整机构转向系应有能使驾驶员减轻伤害的防伤装置保证转向轮与转向盘转动方向一致3、 转向器的角传动比、传动装置的角传动比和转向系的角传动比指的是什么？他们之间有什么关系？转向器角传动比如何选择？ 转向器角传动比i是指转向盘角速度w与摇臂轴角速度p之比; 传动装置的角传动比i是指摇臂轴角速度p与同侧转向节偏转角速度k之比; 转向系的角传动比i0是指转向盘角速度w与同侧转向节偏转角速度k之比. 对于除齿轮齿条式之外的转向器，三者之间的关系为i0= i*iw；ip=iwo*Dsw/(2a),由于iw约等于L2/L1，可近似认为L2/L1的值为1，i0= i，对于一定的转向盘角速度，转向轮偏转角速度与转向器角传动比成反比。角传动比增加后，转向轮偏转角速度对转向盘角速度的响应变得迟钝使转向时间增长，汽车转向灵敏性降低。反之，汽车转向灵敏性高。4、 转向系的力传动比指的是什么？力传动比和角传动比有何关系？ 力传动比ip是轮胎地面接地中心作用在转向轮上的合力与转向盘手力之比。两者的关系：5、 在设计转向梯形时，需要确定哪几个参数？两转向节中心的距离、梯形臂转角、梯形臂长6、 液压动力转向的助力特性与电动助力转向的助力特性或电控液压助力转向的助力特点 之间有什么区别？车速感应型的助力特性具有什么特点和优点？答：液压动力转向的助力特性与电动助力转向的主要区别在于：液压动力转向不适应汽车行驶速度多变和既要求有足够的转向操纵轻便性的同时又不能有转向发飘感觉的矛盾，而电动助力转向的助力特性可适应汽车行驶速度多变，且满足既有足够的转向操纵轻便性的同时又不能有转向发飘感觉的要求。车速感应型的助力特性特点：助力特性由软件设定，通常将助力特性曲线设计成随汽车行驶速度Va的变化而变化。助力既是作用到转向盘上的力矩函数，同时也是车速的函数，当车速Va=0时，相当于汽车在原地转向，助力强度达到最大。随着车速Va不断升高，助力特性曲线的位置也逐渐降低，直至车速Va达到最高车速为止，此时的助力强度已为最小，而路感强度达到最大。7、 转向系的性能参数包括哪些？各自如何定义？齿轮齿条式转向器的传动比定义及变速比工作原理是什么？第八章 制动系设计1、什么叫领蹄？什么叫从蹄？答：领蹄：制动蹄张开时的旋转方向和制动鼓的旋转方向相同，具有这种属性的制动蹄称之为领蹄从蹄：制动蹄张开时的转动方向与制动鼓旋转方向相反，具有这种属性的制动蹄称之为从蹄2、盘式与鼓式制动器比较有哪些优缺点？盘式制动器的优点：热稳定性好，无机械衰退问题水稳定性好，浸水后效能降低不多，出水后很快能恢复正常制动力矩与汽车运动方向无关易于构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性尺寸小、质量小、散热良好压力在制动衬快上的分布比较均匀更换衬块简单容易衬块与制动盘之间的间隙小，缩短了制动