汽车设计打印版

1、第一章 汽车总体设计01.汽车由动力装置.底盘.车身.电器及仪表等四部分组成。02.汽车形式的选择 A.轴数 选取因素:汽车的总质量.道路法规对轴载质量的限制和轮胎负荷能力以及汽车结构。轴数增加后,车轮.制动器.悬架等均相应增多,结构复杂,整备质量及制造成本增加,转向轴数不变,汽车最小转弯半径增大,后轴轮胎磨损加快。 B.驱动形式 m(汽车车轮总数)*n(驱动轮数)增加驱动轮数能够提高汽车的通过能力,驱动轮数越多,汽车结构越复杂。 C.布置形式 (发动机.驱动桥及车身相互关系)乘用车布置形式有发动机前置前轮驱动FF.发动机前置后轮驱动FR.发动机后置后轮驱动RR客车的布置形式有发动机前置后桥驱

2、动FF.发动机中置后桥驱动FR.发动机后置后桥驱动RR03.采用多桥转向能减小最小转弯半径。 增加转向轮不仅能减小汽车最小转弯半径,还有利于减小轮胎磨损。04.汽车的主要参数有尺寸参数.质量参数和汽车性能参数。05.乘用车总长La是轴距L.前悬LF和后悬LR的和。06.轴间底部离地高hm应大于最小离地间隙hmin。07.原则上对发动机排量大乘用车.载质量或载客量多的货车或客车,轴距取得长。对机动性要求高的汽车,轴距宜取短些。08.汽车质量参数有汽车整备质量mo.载客量.装载质量.质量系数m0.汽车总质量ma.轴荷分配等。09.汽车动力性参数包括最高车速Vamax.加速时间t.上坡能力.比功率和

3、比转矩等。10.燃油经济性参数有行驶百公里的燃油消耗量(L/100km),该值越小燃油经济性越好。11.总体设计要确定的通过性几何参数:最小离地间隙hmin.接近角1.离去角2.纵向通过半径1。12.发动机的气缸有直列.水平对置和V型三种排列形式。第二章 离合器设计01.离合器由主动部分.从动部分.压紧机构和操纵机构等四部分组成。 其中主.从动和压紧是保证离合器处于接合状态并能传递动力,操纵使离合器的主.从动部分分离。02.离合器的功用:.切断和实现发动机对传动系的动力传递,确保汽车平稳起步；.在换挡时将发动机与传动系分离,减少变速器中换挡齿轮之间的冲击；.防止传动系各零件因过载而损坏；.有效

4、地降低传动系中的振动和噪声。03.摩擦离合器接弹簧布置形式分类为圆周布置.中央布置.斜向布置。04.膜片弹簧离合器的优点:.具有较理想的非线性弹性特性；.兼起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,弹簧压紧力降低小,性能较稳定；.整个圆盘与压盘接触,压力分配均匀,摩擦片接触良好,磨损均匀；.良好的通风散热,使用寿命长；.弹簧中心与离合器中心重合,平衡性好。缺点:制造工艺复杂,成本较高,材质和尺寸精度要求较高,非线性不易控制,开口处容易产生裂纹,端部易磨损。05.拉式膜片弹簧离合器的优点:.结构简单.紧凑,零件数目少,质量小；.提高了压紧力与传递转

5、矩的能力,且不增大踏板力,在传递相同转矩时,可采用尺寸较小的结构；.离合器盖变形量小,刚度大,分离效率高；.中间支承少,减少了摩擦损失,传动效率高,踏板操纵更轻便；.支承环磨损后不会形成间隙角增大踏板自由行程,不会产生冲击和噪声；.使用寿命长。缺点:采用专门分离轴承,结构较复杂,安装拆卸较困难。06.膜片弹簧支承形式:双支承环式.单支承环式和无支承环式。07.离合器后备系数:反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度.(定义：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比,必须大于1,Tc=Temax)08.后备系数选取原则:A.满足以下要求时,应选得大些:.可靠传递发动机最大转矩和防止离合

6、器滑磨时间过长；.使用条件恶劣.需要拖带挂车时,为提高起步能力,减少离合器滑磨；.汽车总质量大。B.满足以下要求时,应选的小些:.离合器尺寸不致过大,减少传动系过载,保证操纵轻便；.发动机后备功率较大,使用条件较好(较小,Temax较大)；.发动机缸数越多,转矩波动越小(较小,Temax较大)。C.出现下列特殊情形时:.柴油机 汽油机；.膜片弹簧 单片离合器。09.单位压力p0(p0,Dp0)对于离合器使用频繁,发动机后备系数较小,载质量大或经常在坏路面上行驶的汽车,p0应该取小些；摩擦片外径较大时,为了降低摩擦片外缘处的热负荷,p0应取小些；后备系数较大时,可适当增大p0。10.扭转减振器由

7、弹性元件(减振弹簧或橡胶)和阻尼元件(阻尼片)等组成。其中,弹性元件的主要作用用来降低传动系的首端扭转刚度,从而降低传动系扭转系统的某阶固有频率,改变系统的固有振型,使之尽可能避开由发动机转矩主谐量激励引起的共振。而阻尼元件的主要作用是有效地耗散振动能量。第三章 机械式变速器设计01.变速器设有空挡,可在启动发动机.汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输,设有倒档,使汽车获得倒退行驶的能力。由变速传动机构和操纵机构组成,作用是改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速。02.传动机构布置方案:固定轴式变速器无直接档,高档工作时工作噪声大,易损坏,结构限制一档速比不可能设计的很大。在前进档上,两

8、轴式变速器输入轴轴的转动方向与输出轴的转动方向相反；中间轴式变速器的第一轴和输出轴转动方向相同。A.两轴式变速器 优点:多用于前置前驱汽车上,两轴和轴承数少,结构简单,轮廓尺寸小,容易布置两档经一对齿轮传动,传动效率高,噪声低。B.中间轴式变速器 优点:多用于前置前驱和后置后驱汽车上,有直接档,传动效率高,噪声低,齿轮和轴承磨损减少；缺点:除直接档外,其他档位i,中间轴式变速器传动效率略有降低。采用常啮合齿轮传动档位,其换挡方式可以用同步器和啮合套来实现。同一变速器中,档位高的用同步器换挡,档位低的用啮合套换挡。倒档使用率不高,采用直齿滑动齿轮式换挡。03.增加变速器的档数能够改善汽车的动力性

9、和燃油经济性和平均车速；变速器的传动比范围是指最低档传动比和最高档传动比的比值。04.选取齿轮模数的原则:.在变速器中心距相同的条件下,选取较小的模数;.为使质量小些,应该增加模数,同时减小齿宽;.从工艺方面考虑,各档齿轮应该选用一种模数。05.齿轮压力角:齿轮压力角较小时,重合度较大并降低了轮齿刚度,为此能减小进入啮合和退出啮合时的动载荷,使传动平稳,有利于降低噪声；压力角较大时,可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度；螺旋角大些使齿轮啮合的重合度增加,因而工作平稳.噪声降低；考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减小质量应该选用较小的齿宽。06.变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种,常啮合

10、齿轮采用斜齿圆柱齿轮,直齿圆柱齿轮用于倒档和低档。07.变速器换挡机构有直齿滑动齿轮.啮合套 和 同步器换挡三种形式。自动脱档的原因:接合齿磨损.变速器轴刚度不足 以及 振动等原因。08.变速器的传动比范围是指变速器最低档传动比和最高档传动比的比值。中心矩A越小,变速器外形尺寸和质量小,轮齿接触应力越大,齿轮寿命越短。09.变速器的损坏形式:轮齿折断.齿面疲劳剥落.移动换挡齿轮端破坏.齿面胶合10.惯性式同步器:琐销式.滑块式.多片式.多锥式,它们都由摩擦元件.锁止元件.弹性元件组成11.摩擦因数f:f越大,则换挡省力或算短同步时间；f越小,则反之,甚至失去同步作用。在同步环锥面处制有破坏油膜

11、的细牙螺纹槽及与螺纹槽垂直的泄油槽,用来保证摩擦面之间有足够的摩擦因数。12.齿轮参数的选择A.模数m:模数小,噪音小,质量大,利于换挡。A相同时,m较小,增加齿轮齿数,同时增加齿宽,可使齿轮啮合重合度增加,并减少齿轮噪声,同时质量也增大。乘用车减少噪声较为重要,m应取小些；货车减小质量重要,m应取大些。B.压力角:压力角小,噪声小,承载力小。齿轮压力角较小时,重合度较大并降低了轮齿刚度,为此能减少进入啮合和退出啮合时的动载荷,使传动平稳,有利于降低噪声；压力角大时,可提高齿轮的抗弯强度和表面接触强度。C.螺旋角:在齿轮选用大些的螺旋角时,是齿轮啮合的重合度增加,因而工作平稳,噪声降低。D.齿

12、宽:考虑到尽可能缩短变速器轴向尺寸和减小质量,应该选用较小的齿宽,齿宽减小使斜齿传动平稳的优点被削弱。第四章 万向传动轴设计01.万向传动轴设计应满足的基本要求:.保证所连接的两轴夹角及相对位置在一定范围内变化能可靠传递动力。 .保证所连接的两轴尽可能等速运转.传动效率高,使用寿命长,结构简单,制造方便,维修容易。02.根据在扭转方向上是否有明显弹性,万向节分为刚性万向节和挠性万向节,挠性万向节是靠弹性零件传递动力的,具有缓冲减震作用。03.刚性万向节分为:.不等速万向节:万向节连接的两轴夹角大于零时,输入轴和输出轴以变化的瞬时角速度比传递运动,但平均角速度相等;.准等速万向节:在设计角度下以

13、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:输入轴和输出轴以始终相等的瞬时角速度传递运动的万向节。04.十字轴万向节的损坏形式主要有十字轴轴颈和滚针轴承的磨损.十字轴轴颈和滚针轴承工作表面出现压痕和剥落。十字轴的主要失效形式是轴颈根部断裂。05.球笼式万向节的失效形式主要是钢球与接触滚道表面的疲劳点蚀。06.传动轴长度一定时,传动轴的断面尺寸应保证传动轴具有足够的强度和足够的临界转速。07.十字轴万向节的滚针轴承轴向定位方式有盖板式.卡环式.瓦盖固定式和塑料环定位式。优点为:结构简单.强度高.耐久性好.传动效率高.生产成本低；缺点为:两轴夹角不

14、宜过大。08.准等速万向节有以下分类A.双联式万向节的主要优点:允许两轴间的夹角较大,轴承密封性好,传动效率高,工作可靠,制造方便；缺点:外形尺寸较大,零件数目较多,结构复杂,传递转矩有限。B.凸块式万向节:优点:工作可靠,加工简单,允许万向节夹角较大；缺点:工作面为滑动摩擦,摩擦表面易磨损,所以传动效率低,并对密封盒润滑要求较高。主要用于传递转矩较大的越野车转向驱动桥。C.三销轴式万向节:总质量较大的越野车转向驱动桥D.球面滚针式万向节应用较为广泛。09.等速万向节的分类:A.球叉式万向节 圆弧槽滚道型:结构简单,传力钢球在单向传动时只有相对着的两个传动力,故单位压力大,磨损快；直槽滚道型:

15、用于断开式驱动桥。B.球笼式万向节 Rzeppa型:靠近转向轮采用；伸缩型:断开式驱动桥,靠近差速器采用。Birfield型:靠近转向轮采用。10.挠性万向节能减小传动系的扭转振动,动载荷和噪声,结构简单,使用中不需要润滑,两轴间夹角不宜过大。第五章 驱动桥设计01.驱动桥的基本功用:首先是增大有传动轴或直接从变速器传来的扭矩,并将转矩合理分配给左.右驱动轮；其次驱动桥还要承受作用于路面和车架或车身间的垂直力。纵向力和横向力,以及制动力矩和反作用力矩等。驱动桥一般由主减速器.差速器.车轮传动装置和桥壳组成,转向驱动桥还有等速万向节.02.与非断开式驱动桥比较断开式驱动桥能:.显著减少汽车簧下质

16、量,从而改善汽车行驶平顺性,提高平均行驶速度；.减小动载荷,提高零件使用寿命；.增加离地间隙；.良好的地形适应性,增强了车轮的抗侧滑能力；.可增加汽车的不足转向效应,提高汽车的操纵稳定性03.主减速器的齿轮:有弧齿锥齿轮.双曲面齿轮.圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式04.双曲面齿轮传动优点:.当双曲面齿轮与弧齿锥齿轮尺寸相同时,双曲面齿轮传动比较大；.当传动比一定,从动齿轮尺寸相同时,双曲面主动齿轮比相应的弧齿轮有更大的直径和较高的齿轮强度及较大的主动齿轮轴和轴承刚度；.当传动比一定,主动尺寸尺寸相同时,双曲面从动齿轮比相应的弧齿锥齿轮的尺寸要小,从而可以获得更大的离地间隙；.由于偏移距的存在,双曲面

17、齿轮存在侧向滑动,还有延齿长方向的纵向滑动,从而改善齿轮的磨合过程,具有更高的平稳性；.螺旋角较大,提高传动平稳性；.降低齿面间的接触应力。05.双击主减速器:分为整体式和分开式两种。分开式双级主减速器的第一级设于驱动桥中部,称中央减速器；第二级设于轮边,称为轮边减速器整体式有很多种方案:一级为锥齿轮,二级为圆柱齿轮；一为锥齿轮,二为行星齿轮；一为行星齿轮,二为锥齿轮；一为圆柱齿轮,二为锥齿轮06.主动锥齿轮的支撑(结构)形式可分为悬架式支撑和跨置式支撑两种.悬臂是支撑的结构特点:结构简单,支撑刚度较差,用于传递转矩较小的主减速上。.跨置式支撑的特点:支撑刚度大,轴承负荷减小,齿轮啮合条件改善

18、,用于较大传递转矩的情况。07.选择主.从动锥齿轮齿数时应考虑得因素:.为了磨合均匀,.之间应避免哟公约数；.为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度,主.从动齿轮和应不少于四十；.为了啮合平稳.噪声小和具有高的疲劳强度,对于乘用车,一般不少于,对于商用车,一般不少于；.主传动比较大时,尽量取得少一些,以便得到满意的离地间隙；.对于不同的主传动比,和应有适宜的搭配。08.双曲面齿轮副偏移距:值过大将使齿面纵向滑动过大,从而引起齿面早期磨损和擦伤；值过小,则不能发挥双曲面齿轮传动的特点。主传动比越大,则也应越大,但保证齿轮不发生根切09.中点螺旋角。齿轮大端的螺旋角最大,齿轮小端的螺旋角最小。

19、越大,则齿面重合度也越大,同时啮合的齿轮越多,传动就越稳定,噪声越低,而且齿轮的强度越高,一般齿面重合度应不小于1.25,在1.52.0之间最好。但是过大,会导致轴向力增大。10.对称锥齿轮式差速器:具有结构简单.质量较小的优点；它分为普通锥齿轮式差速器.摩擦片式差速器和强制锁止式差速器等11.驱动桥壳大致分为三种,分开式.整体式和组合式第六章 悬架设计01.悬架的主要任务是：.传递作用在车轮和车架(或车身)之间的一切力和力矩；.缓和路面传给车架的冲击载荷,衰减由此引起的承载系统的振动,保证汽车的行驶平顺性；.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,使汽车获得高速

20、行驶能力。02.悬架由哪些构件组成及其各部分作用:.弹性元件:传递垂直力;.导向装置:由导向杆系组成,用来决定车轮相对于车架的运动特性。并传递弹性元件传递的垂直力以外的各种力和力矩;.减振器:减小力的冲击;.缓冲块:用来减轻车轴对车架的直接冲撞,防止弹性元件产生过大的变形;.横向稳定器:能减少转弯行驶时车身的侧倾角和横向角振动.03.非独立悬架的结构特点:左.右车轮用一根整体轴连接,再经过悬架与车架连接；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:汽车平顺性较差；簧下质量大；当两侧车轮不同步跳动时,车轮左.右摇摆,是前轮容易产生摆振；前轮跳动时,悬架易与转向传动机构产生干涉

21、；当汽车形式凹凸路面时,不仅车轮外倾角有变化,还会产生不利的轴转特性。 独立悬架的结构特点是:左.右车轮通过各自的悬架与车架连接。独立悬架的优点:簧下质量小；悬架占用的空间小；弹性元件只承受垂直力,所以可以用刚度小的弹簧,是车身振动频率降低,改善了汽车行驶的平顺性；使整车的质心高度下降,改善了汽车的行驶稳定性；左右轮各自运动互不影响,可减少车身的倾斜和振动,同时获得良好的地面附着力。缺点:结构复杂,成本较高,维修困难04.独立悬架又分为：双横臂式.单横臂式.双纵臂式.单纵臂式.单斜臂式.麦弗逊式和扭转梁随动臂式等类型。05.对独立悬架通常由侧倾中心高度.车轮定位参数的变化.悬架侧倾角刚度.横向

22、刚度几个方面评价。(不同的悬架占用的空间尺寸不同)06.悬架静挠度fc是指汽车满载静止时悬架上的载荷Fw与此时悬架刚度c之比。07.悬架动挠度fd是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,车轮中心相对车架的垂直位移。08.钢板弹簧长度L是指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。09.增加钢板弹簧长度L能显著降低弹簧应力,提高使用寿命；降低弹簧刚度,改善汽车行驶平顺性；在垂直刚度c给定的条件下,又能明显增加钢板弹簧的纵向角刚度。10.各片钢板弹簧在自由状态下做成不同曲率半径的目的是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴紧,减少主片工作应力,使各片工作寿命接近。11.按照断面形状不同,

23、扭杆弹簧分为圆形.管形.片形等。 按弹性元件数量不同,扭杆分为单杆式.组合式(又分为并联和串联)12.设计前应当根据对汽车平顺性的要求,先行选定悬架的刚度c。13.扭杆弹簧可分为端部.杆部和过渡段三部分。设计扭杆弹簧需要确定的主要尺寸有长度L.直径d。14.扭杆直径d和有效长度L对扭杆的扭转刚度Cn有啥影响:.增加d会使扭杆的扭转刚度增大,因悬架刚度与扭杆扭转刚度成正比,所以汽车平顺性变坏；.增加扭杆邮箱长度能减小 扭杆的扭转刚度Cn,使汽车平顺性获得改善.但是过长的扭杆在汽车上布置有困难,此时宜采用组合式扭杆15.空气弹簧是在含有帘层结构的橡胶气囊内充入空气,并以空气为介质,利用空气可以压缩

24、的特点来实现弹性作用。19.囊式空气弹簧.膜式空气弹簧.组合式空气弹簧。20.汽车前部与后部侧倾中心的连线称为侧倾轴线，其大致与地面平行，且应尽可能高离地面。21.横臂越长，车轮跳动时轮距变化越小，有利于提高轮胎寿命。在满足布置要求的前提下尽量加长。22.钢板弹簧叶片端部形状分为矩形、梯形、椭圆形。第七章 转向系设计1.循环球式转向器由螺杆和螺母共同形成的螺旋槽内装钢球构成的传动副,以及螺母上齿条与摇臂轴上齿扇构成的传动副组成。其优点是:在螺杆和螺母之间因为有可以循环流动的钢球,将滑动摩擦转变为滚动摩擦。主要缺点是:逆效率高,结构复杂,制造困难,制造精度要求高。主要用于商用车上。2.蜗杆滚轮式

25、转向器的主要缺点是: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。3.蜗杆指销式转向器的优点是: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。4.固定销蜗杆指销式转向器的结构简单,制造容易；但是因销子不能自转,销子的工作部位基本保持不变,所以磨损快,工作效率低。5.销式转向器的效率高,磨损慢,但机构复杂。6.影响转向器的正效率的因素有:转向器的类型.结构特点.结构参数和制造质量。7.制动鼓内径D越大,制动力矩越大,且散热能力也越强。但是D的增大受到轮辋内径的限制制动鼓与轮辋之间应保持足够的间隙通常不小于20mm,否则不仅制动鼓散热条件太差,而且轮辋受热后可能粘住内胎或者烤坏气门嘴。制动鼓应有足够的壁厚,用来保证有较大的刚度和热容量,以减少制动时的温升。制动鼓的直径小,刚度就大,有利于保证制动鼓的加工精度。8.摩擦衬片宽度尺寸b的选取对摩擦衬片的使用寿命有影响,衬片宽度尺寸