2015届汽车设计复习题参考答案解析

1、2015 届汽车设计复习题参考答案 一、名词解释 概念设计：根据领导决策所确定的开发目标以及针对开发目标制定的工作方针、 设计原则等 主导思想提出整车设想。 技术设计：绘制汽车总布置图，它是在总布置图和各总成、 部件设计的基础上用 1:1 或者 1： 2 的比例精确地绘出的，用于精确控制各部件尺寸和位置，为各总成和部件分配精确的布置 空间，因此又称为尺寸控制图。 整车整备质量：指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等） ，加满燃料、水，但没有装 货和载人时的整车质量。 质量系数：指汽车装载质量与整车整备质量的比值。 质量系数反映了汽车的设计水平和工艺 水平。 原地起步加速时间：汽车在平直良好的

2、路面上， 从原地起步开始以最大的加速度加速到一定 车速所用去的时间。 汽车比功率：汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。即 Pb=Pemax/ma。 汽车比转矩：汽车所装发动机的最大转矩 Temax与汽车总质量 ma之比。能反应汽车牵引能 力。 汽车燃油经济性：指汽车在保证动力性的基础上，以尽可能少的燃油消耗行驶的能力。 汽车的制动性：汽车行驶时能在短时间内停车且维持行驶方向稳定性和在下长坡时能维持一 定车速的能力，称为汽车的制动性。 离合器后备系数：为离合器所能传递的最大静摩擦力矩 Tc 与发动机最大转矩 Temax之比。 汽车轴荷分配：指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承

3、平面的垂直载荷，也可以 用占空载或满载总质量的百分比来表示 。 扭转减震器的角刚度：是指离合器从动片相对于其从动盘毂转 1rad 所需的转矩值。 传动轴的临界转速：临界转速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，以致振幅急剧增加引起的传动轴折断时的转速。 锥齿轮螺旋角：指在锥齿轮节锥表面展开图上的任意一点的切线与该点和节锥顶点连线之间 的夹角。 锁紧系数 k:差速器的内摩擦力矩 Tr 与差速器壳接受的转矩 TO 之比. 悬架动挠度：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 车身的垂直位移。 悬架静挠度：汽车满载静止时悬架上的载荷 Fw 与此

4、时悬架刚度 c 之比，即 fc=Fw/c。 转向器角传动比 iw:向盘角速度3 w 与同侧转向节偏转角速度 3 p 之比。 转向器逆效率：功率 P1 从摇臂轴输入，经转向轴输出所求得的效率 转向器正效率：功率 P1 从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率 汽车转向中心：汽车转弯时所在的曲线轨迹处的曲率半径的圆心 汽车侧倾中心：汽车相对地面转动时的瞬时轴线称为汽车的侧倾轴线，该轴线通过汽车左、 右车轮垂直横断面上的瞬时转动中心，这两个瞬时中心称为侧倾中心。 动力转向器的静特性：指输入转矩与输出转矩之间的变化关系曲线， 是用来评价动力转向器 的主要特性指标。 制动器效能因数：在制动鼓或制动盘的

5、作用半径 R 上所得到摩擦力（M 卩/R）与输入力 F0 之比 制动器效能：制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩。 比能量耗散率：即单位时间内衬片（衬块）单位摩擦面积耗散的能量，通常所用的计量单位 为 W/mm 2。比能量耗散率有时也称为单位功负荷，或简称能量负荷。 二、简答题 1 简述膜片弹簧离合器的优缺点。 特点：1 具有理想的非线性特性 2 告诉旋转时，压紧力降低很少，性能稳定 3 膜片弹簧起压 紧和分离杠杆的双重作用，使结构大为简化， 零件数减少，质量减小， 离合器轴向尺寸缩短 4 容易实现良好的通风散热 5 压力分布均匀，平衡性好 2、 简述摩擦式离合器主要设计参数以及确

6、定依据？ 后备系数3 :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作轻便等( 2 )单位压力 P0:考虑离合器工作条件，发动机 后背功率大小，摩擦片尺寸，材料及其质量和后备系数的影响( 3)摩擦片外径 D 内径 d 厚 度 b:离合器结构形式及摩擦材料选定，发动机最大转矩已知，适当选取后备系数和单位压 力即可估算外径，所选 D 应使摩擦片最大圆周速度不超过 65-70m/s，以免摩擦片发生飞离。 当 D 确定后 d 可按 d/D 在 0.53-0.70 之间确定，厚度 b 主要有 3.2mm , 3.5mm , 4.0mm (4) 摩擦

7、因数 f,摩擦面数 z 离合器间隙 t: f 取决于摩擦片材料以及工作温度，单位压力，滑 磨速度等。摩擦面决定于离合器所需传递转矩的大小以及结构尺寸。 离合器间隙应保证摩擦 片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有间隙一般 3-4mm。 3、 离合器操纵机构踏板力应满足哪些要求： 踏板力要尽可能小，乘用车一般在 80-130N , 商用车不应超过 150-200N。 4、 什么是离合器后备系数？选取时应考虑哪些因素？ 后备系数为离合器所能传递的最大静摩擦力矩 Tc 与发动机最大转矩 Temax之比。反映了离 合器传递发动机最大转矩的可靠程度， 它是离合器设计中的一个

8、重要参数。 在选择时，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 动系统过载以及操纵轻便等因素。 5、 简述万向节和传动轴设计时的基本要求 (1 )保证所需要连接的两根轴相对位置在预定的范围内变动时，能够可靠地传递动力距。 (2) 保证传动尽可能同步，两轴尽可能等速运转。( 3)由万向节夹角而产生的附加载荷、 振动和噪声应都应在允许的范围内。( 4)尽量达到传动效率高，使用寿命长，结构简单， 制造方便，维修容易等要求。 6、 十字轴式万向节连接的两轴夹角不宜过大的原因 ：两轴夹角过大时，不能实现主动轴和 从动轴等角速度转动，且夹角过大会严重缩短滚针

9、轴承的使用寿命。 7、 等速万向节最常见的结构形式有哪些，简要说明结构特点。 (1) 球叉式万向节。球叉式万向节按其钢球滚道形状不同可分为圆弧槽和直槽两种形式。 圆弧槽滚道型的球叉式万向节由两个万向节叉、 四个传力钢球和一个定心钢球组成。 当万向 节两轴绕定心钢球中心转动任何角度时， 传力钢球中心始终在滚道中心两圆的交点上， 从而 保证输出轴与输入轴等速转动。这种球叉式万向节结构较简单，可以 在夹角不大于 32 33的条件下正常工作。由于四个钢球在单向传动中只有两个传递动力，故单位压力较大， 磨损较快。另外，这种万向节只有在传力钢球与滚道之间具有一定的预紧力时， 才能保证等 角速传动。 直槽滚

10、道型球叉式万向节两个球叉上的直槽与轴的中心线倾斜相同的角度彼此对称。 在两球 叉间的槽中装有四个钢球。 由于两球叉中的槽所处的位置是对称的， 这便保证了四个钢球的 中心处于两轴夹角的平分面上。这种万向节加工比较容易，允许的轴间夹角不超过 20, 在两叉间允许有一定量的轴间滑动。 (2 )球笼式万向节。 伸缩型球笼式万向节结构与一般球笼式相近， 仅仅外滚道为直槽。在传递转矩时，星形套与 筒形壳可以沿轴向相对移动，故可省去其它万向传动装置中的滑动花键。 这不仅使结构简单， 而且由于轴向相对移动是通过钢球沿内、 外滚道滚动实现的， 所以与滑动花键相比， 其滚动 阻力小，传动效率高。这种万向节允许的工

11、作最大夹角为 20。 Birfield 型球笼式万向节取消了分度杆，球形壳和星形套的滚道做得不同心，令其圆心对称 地偏离万向节中心。这样，即使轴间夹角为 0，靠内、外子午滚道的交叉也能将钢球定在 正确位置。这种万向节允许的工作角可达 42。由于传递转矩时六个钢球均同时参加工作， 其承载能力和耐冲击能力强，效率高，结构紧凑，安装方便。但是滚道的制造精度高，成本 较咼。 8 试简述选择主减速器主，从动锥齿轮齿数应考虑的因素。 (1 )为了磨合均匀，z1, z2 之间应避免有公约数(2)为了得到理想的齿面重合度系数和 高的轮齿弯曲强度，主从动齿轮齿数和应不少于 40( 3)为了啮合平稳，噪声小和具有

12、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 (4)主传动比 i0 较大时，z1 尽量取得少些，以便于得到满意的离地间隙( 5)对于不同的主传动比， z1 和 z2 应有适宜的搭配。 9、 简述多轴驱动汽车安装轴间差速器的必要性。 多桥驱动汽车在行驶过程中，各驱动桥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。 10、 简述驱动半轴的支承方式，比较其各自特点。 11、 简述前轮独立悬架导向结构设计要求： 1、悬架上载荷变化时，轮距变化不超过土 4.0

13、mm 以防止轮胎早期磨损 2、悬架上载荷变化时，前轮定位参数有合理的变化特性，车轮 不产生很大的纵向加速度 3、汽车转弯行驶时，车身侧倾角尽可能小， 在 0.4g 侧向加速度作 用下，车身侧倾角不大于 7。，并保证车轮与车身倾斜同向，以增加不足转向效应 4、制动 和加速时，车身有抗前俯和抗后仰作用。 12、 简述转向轴助力式电动助力转向机构的特点： (1)电动助力转向燃料消耗率低，与液压动力转向相比不存在漏油问题，工作可靠，噪声 小(2)转向时仅仅需要克服转向器的摩擦阻力，不存在复位弹簧阻力和反应路感的油压阻 力(3)整体机构紧凑，部件少，占用的空间尺寸小，质量比液压式动力转向轻 20%-25

14、% , (4 )在汽车上容易布置以及由于系统内部采用刚性连接，反应灵敏，滞后小，驾驶员的路 感好。 13、 确定变速器各档齿轮齿数应考虑哪些因素？ （ 1）符合动力性，经济型对各档传动比 的要求 （2）最少齿数应不至于产生切根 （3）为使齿面磨损均匀，互相啮合的齿轮齿数 互质（4）齿数多，可降低齿轮传动噪声 14、 简述盘式制动器的优缺点。 优点：制动效能的稳定性好；热稳定性好；水稳定好；制动 力矩与汽车前进倒车方向无关； 结果简单；同样条件下，盘式制动器可承受较高的摩擦力矩， 摩擦衬块磨损小且较均匀，使用寿命长；踏板力受车速影响小；易于构成双回路制动系统 缺点：制动效能低；大部分元件暴露在空

15、气中，易受尘污和锈蚀；兼作驻车制动时，附加 的驱动机构较复杂。 15、 简述制动系统的设计要求 足够的制动能力（2）可靠性好（3）汽车以任何速度制动都不应当丧失操作性和方向稳定性 （4）制动热稳定性好（5）制动水稳定性好（6）操纵轻便（7）作用滞后时间短（8）减少 公害 16、 简述普通轿车和轻型货车采用齿轮齿条式转向器的原因 ：1 结构简单，紧凑。2 壳体采 用铝合金或铝镁合金压铸而成， 转向器的质量比较小.3 传动效率高达 90%。4 齿轮和齿条之 间因磨损出现间隙以后，依靠装在齿条背部，靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧， 能自动消除齿间间隙。5 转向器占用的体积小。6 没有转向摇臂

16、和直拉杆，所以转向轮转角 可以增大。7 制造成本低。 17、 简述驱动桥主减速器各种结构形式的主要特点及其应用。 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

17、器：结构：单机齿轮减速 ，应用：主传动比 io =146N m；最 高挡为超速挡，速比为 0.75;主减速器传动比 i=4；传动效率n=0.9;道路阻力 系数为 0.37;车轮滚动半径为 R=0.235m。若采用 5挡变速器，试问： (1) 各前进挡的传动比(采用等比级数分配)； (2) 各前进挡齿轮齿形以及齿数的分配。 4. 已知一汽车变速器为中间轴式变速器，中心距 A=133.5，倒档中心距 A=71.32mm。 当车载总重 G=79000N， 轮胎自由外径 D=0.974米， 发动机最大扭矩 Temax=326N m, 主传动比 i=7.63,传动系机械效率n=0.89，最大道路阻力系数

18、 0.37时，超速档传 动比在 0.75。试求： (1) 各前进挡的传动比(采用等比级数分配)； (2) 各前进挡齿轮齿形以及齿数的分配。 卩=0.85，则踏板力; Ji d 江 2 10 P= 4 i 一 h 一 6.46 i 2 q 2.0206 i _ i 2 一 3.266 解：该变速器为一中间轴式变速器，有四个前进档，各档传动比为分别为: Z2Z4 ； i 1 ； 乙Z3 Z2Z8 ZZ 10 倒档： i Z2Z11 倒乙Z12 1）先确定最大传动比。从车载总重量 G=79000N，可知该车是一种型载货汽车，因此从满 足汽车动力性的要求出发， 以满足最大爬坡度确定传动一档传动比。 该

19、车是货车，齿轮选用 斜齿轮，法向模数为 4，螺旋角为 20 ； 假设最大爬坡度定为 30%，即 a max =16 7 ：，因此可估算一档传动比： ii G7D 2T :口 tqmax 0 79000 0.974 0.372 2 326 7.63 0.89 = 6.46该车是货车，齿轮选用斜齿轮，法向模 数为 4，螺旋角为：=20 ； 本题中，四档是超速档，取 j4=0.8，则根据档的传动比。 乙Z9 i N i 4 i 2 = qi 3 i 3 = qi 4 13 q 2.0206-3.266 -1.616 2）确定一挡齿轮的齿数 一挡传动比i i1 乙 Z3 a）如果Z3和z4的齿数确定了

20、，则Z1与 Z2可通过传动比求出。为了求Z3和Z4 的齿数，先求其齿数和 =2Ac二2 133.5 空 =62.65 ；这里齿数和不是整数， m 4 取整Zh =63。为了使第一轴长啮合齿轮可以分配较多齿数， 以便在其内腔里设置第二轴轴 承支撑，常使 乙 大些，乙 小些。故，对于货车，取 Z3=17，则 Z3 Zi Z3 Z4 二 Zh _Z3 二637 =46。 因刚才齿数取过整，中心距变为 A= m（Z3 Z4）=4（17 46）才34.086 2cos 0 2cos20 （可以通过齿轮变位达到原始中心距，这里不再讨论）。 b）现在计算常啮合齿轮齿数： Z2 = i1 = 6.46 17

21、=2.3873；同样，常啮合齿轮齿数要满足中心距变 i1Z4 46 m（7 + 7。） ，即A Z1 Z2 =134.086,故满足上述两条件，可算得 2cosP 2）确定二档齿轮的齿数。二档齿轮的齿数满足下面三个等式：分别是传动比、中心距和平 衡中间轴的轴向力。Z1 A=134.086 Z1 =19 Z2 = 44 2 3）确定三档齿轮的齿数。三档齿轮的齿数也应满足下面三个等式：分别是传动比、中心距 和平衡中间轴的轴向力。 Z8 Z1 19 8引3 1 =1.616 0.6952 Z7 i Z2 44 A = m(Z7 Z8)=134.086 2cos ： 8 tg 4）确定四档齿轮的齿数。

22、三档齿轮的齿数也应满足下面三个等式：分别是传动比、中心距 和平衡中间轴的轴向力。 5）确定倒档齿轮齿数。应满足两个中心距的要求 m(Z11 Z12) A 11 12 =71.32 A 2cos : 从而解的Z；倒档传动比i倒=益=靛曲3 ； Z10 乙 Z9 F Z2 =0.8 19 =0.3454 44 A _ m( Z7 Z8) 2cos : 8 -134.086 Z9=46 解得Z10=17 飞-8.005 8 Z2 Z1 Z2 (1 Z9) Z10 乙彳2乙=3.266 19 =1.4103 乙 Z2 44 A = m(Z 2cos 1 6 Z5 = 26 解得z6 = 37 匕=17

23、.0175 6 tg 6 Zi Z2 Z2 (1 . Z5) Z7=37 解得Z8 = 26 匕=12.14 8 乙Z2 Z8 5有一辆 15座小公共汽车采用普通锥齿轮式差速器，其锁紧系数 K=0.15。设驱动桥 上的一个车轮位于冰面上，附着系数为 0.1，另一个车轮位于水泥路面上，附着系数为 0.7,驱动桥轴荷为 20000N。试确定在该驱动桥上可以发出的最大驱动力。 6某车前轴荷为 500kg，轮胎气压为 0.3MPa,转向摇臂长 150mm，转向节臂长 160mm 方向盘半径 200mm，转向器速比 20,转向器效率为 0.75，路面摩擦系数取 0.7,试求转向阻 力矩以及方向盘上的力。 7.已知某两轴汽车的基本车型空车质量为 M = 3580Kg，