汽车设计期末考试试卷

汽车设计期末考试试卷（开卷）【附答案】

一、（本题8分）欲设计•辆用于长途运输的20t重型载货汽车，相关参数如下：

整车尺寸（长x宽x高）11976mmx2065mmx3390mm

额定载质量20000kg

整备质量12000kg

公路行驶最高车速90km/h

（1）若取传动效率为0.849,滚动阻力系数为0.012,空气阻力系数为0.9,现有三种发动机，额定

功率分别为150kw、200kw、250kw,选择哪种发动机较为合适？

（2）该汽车采用怎样的布置形式较为合理？

二、（本题18分）欲为一辆乘用车设计一膜片弹簧离合器，相关参数如下:

驱动形式4x2前轮

发动机的最大转矩、对应转速150Nm/4000rpm

发动机的最大转速6000rpm

整备质量1060kg

最高车速180km/h

膜片弹簧的工作压力6000N

（1）已知部分摩擦片的面片尺寸如下表所示，选用哪种较为合适？

表A.1面片基本尺寸推荐表

外径/mm内径/mm厚度系列/mm才数/个

1601103.0/3.218

1701203.0/3.2/3.524

1801253.0/3.2/3.524

1901333/3.2/3.5/3.824

2001403.5/3.8/4.024

2101431524

2251503.2/3.524

（2）试校核所选用摩擦片的后备系数（取摩擦系数为0.27）、单位压力（摩擦片的材料为粉末冶金,

取许用压力为0.5MPa）和最大圆周速度是否满足要求？

（3）绘制膜片弹簧离合器的弹性特性曲线，指出实现该弹性特性曲线的尺寸要求，并简述膜片弹簧

离合器的破坏形式?

三、（本题13分）如下图所示为一变速器的结构简图：

（1）试分析该变速器的结构特点，并给出各档位的传动路线？

（2）该变速器所采用的锁环同步器的相关参数为：摩擦锥面的平均半径为30mm,锁止面平均半径为

35mm,摩擦锥面半锥角为7。，试确定锁止锥面锁止角的取值范围？

四、（本题12分）某货车，采用多万向节传动如下图，其中：ai=1.5°,改=3.5°,公=4.5°,传动轴的

最高转速为3000r7min

（1）一般设计时应使当量夹角不大于3°,另外，对多万向节传动输出轴的角加速度幅值a；。：大小加

以限制，对于轿车，＜350rad/s2；对于货车，aX^OOrad/s2,试校核图示的万向节布置是否

合理？若不合理，如何在不改变各轴夹角的情况下改动使其满足要求？

（2）现欲对该万向传动机构的传动轴进行强度校核，试简述计算载荷的确定方法?

五、（本题17分）现欲为某一重型货车设计驱动桥：

（1）驱动桥采用怎样的形式较为合理？

（2）选用哪种形式的主减速器较为合适？

（3）选用哪种形式的差速器较为合适？

（4）哪种半轴支承形式较为合适？若该汽车后轴的最大载荷为13000kg,车轮滚动半径525mm,后

轴负荷转移系数1.1,附着系数0.8,半轴的长度1124mm,材料的弹性模量2.1xic^Mpa,泊松比0.26,

试确定半轴的直径？（要求半轴的扭转切应力小于600Mpa,每米长度转角小于15°）

（5）选用哪种形式的桥壳较为合适？

六、（本题9分）现欲为某一大客车设计悬架：

（1）选用哪种悬架最为合适，为什么？

（2）绘制选用悬架的弹性特性曲线？

（3）设计时前后悬架的侧倾角刚度应如何分配，为什么？

七、（本题15分）现欲为某一乘用车设计转向系，并加装电动助力转向：

（1）应选用何种转向器？

（2）简述转向器的“灵”与“轻”为何会形成矛盾？

（3）若该汽车的前轴负荷为500kg,轮胎气压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,转向器正效率0.75,路面摩擦系数0.7,试求原地转向阻力矩和方

向盘上的手力？

（4）绘制车速感应型电动助力转向的助力特性？

八、（本题8分）某轻型货车的有关参数如下：总重26000N,重心到前轴的距离1428mm,轴距2700mm,

重心高度50mm（满载），车轮半径0.35m,主减速器的传动比为4.02,采用中央驻车制动器，试求：在

不计车轮滚动阻力的条件下，汽车沿着附着系数07的路面上行驶时，极限上坡路倾角和相应所需要的中

央驻车制动器的最大制动力矩。

汽车设计期末考试试卷（开卷）参考答案

一、（本题8分）

2

(1)由题意：A=2065x3390mm-=7mm„=(20000+12000)^=32000kg

1,magfrCDA3

--(VamaxdVamax)

r/T36000-----76140

132000x9.8x0.0120.9x7

-----x(x90+x903)Jtw=182jtw

0.849--------360076140

故选择功率为200kw的发动机

（2）FR（或答平头型）

二、（本题18分）

（1）取直径系数Ko=14.6大径O=K。、历H=14.6xJ画〃?机=178.8机用

故选择外径为180mm,内径为125mm,厚度为3.0/3.2/3.5mm,槽数为24的摩擦片

（2）①校核后备系数4：

33

士“、”nc2上一尸290-62.5八

有效半径兄=—x-----—x——------mm=0.077m

3R2-r239()2-62.52

Tc=fFZRe=0.27x6000x2X0.77N-m=249.5N-in

Te_249.5

p=----=-----=l.oo

「max150

由于4介于1.27.75之间，符合要求

②校核单位压力p：

4F4x6000

P-.(O2--)一)(18()2-1252)MPa=0A55MPa

由于p小于0.5MPa,符合要求

③校核最大圆周速度外：

加emax。..._>TX6000x180..._.,

vi>=-------X103=-------------xlO3m/s=56.5m/5<65-70m/s

6060

故最大圆周速度/符合要求

（3）如图所示:

16

尺寸要求为：41<Hlh<141

破坏形式：裂纹首先在碟簧部分的内上缘点产生，但此裂纹不发展到破坏，且不明显影响碟簧的承

载能力，继后，在碟簧部分的内下缘点产生的拉应力导致裂纹并发展到破坏。

三、（本题13分）

（1）本题为中间轴式的六挡变速器，所有的前进挡均采用同步器换挡，倒档采用直齿滑动齿轮换挡,

具体的传动路线为：

1档：动力从第一轴到齿轮7~6~1~12,锁销式同步器右移，到第二轴；

2档：动力从第一轴到齿轮7~6~2~11,锁销式同步器左移，到第二轴；

3档：动力从第一轴到齿轮7~6~3~10,锁环式同步器右移，到第二轴；

4档：动力从第一轴到齿轮7~6~4~9,锁环式同步器右左移，到第二轴；

5档：动力从第一轴到齿轮7~6~5~8,锁环式同步器右移，到第二轴；

6档：动力从第一轴到齿轮7~6,锁环式同步器左移，到第二轴，得直接档；

倒档：搭档同步器左移，得倒档。

,c、QfR0.1x303

（2）B<arctan---------=arctan----------------=35

rsina35xsin7°

山于锁止角一般介于26°~35°之间，故本题中锁止角的范围取26°~35°

四、（本题12分）

（1）图示万向节的当量夹角口,=-a?2-a3?|=5.5°>3。,故其布置是不合理的；

更改使第二个万向节的主动叉与第一个万向节的主动叉共面

更改后的万向节的当量夹角8=^|«12+»22-«32|=2.4°（=0.042raJ）<3°

最大角速度仞=2沏=2xx3000raJ/min=lOO^roJ/s

o^ar=0.0422x（100万了md/.I=Bradls2<600raJ/52

故更改后的布置是满足要求的

（2）计算载荷的确定方法有三种：①按发动机的最大转矩和一档的传动比确定；②按驱动轮打滑确定;

③按日常平均使用转矩确定；静强度计算取①②中的较小值，疲劳强度计算取③

五、（本题17分）

（1）非断开式

（2）分开式双级减速（配轮边减速）

（3）对称锥齿轮差速器

（4）选用全浮式半轴

M（p=^inGir）（p=gx1.lx（13000x9.8）x525x0.8N-mm=29429400N-mm

取直径系数K=0.21d==0.21xV29429400m/n=64.8mm取直径d=65mm

①校核切应力T：

16Mp16x29429400

T=----MPa=545MPa

加3"X653

由于了介于500~700MPa之间，符合要求

②校核单位长度的扭转角（P：

E2.1X105

G=MPa=8.3x1O,MPa

2(1+〃)2x(1+0.26)

Ip=上就4=_!_力义65力〃机4=1752481机机4

3232

9=^x(幽)x*29429400]QQO

x(——)X103。/〃？=12°/〃2<15°/，”

Glp兀8.3X104X1752481兀

故单位长度的扭转角9符合要求

综上所述：半轴的直径可取为65mm

（5）整体铸造式桥壳

六、（本题9分）

（1）空气悬架，理由：可以保证客车的车身高度不随乘客的数量变化而改变

（2）如图所示：

（3）应使前悬架的侧倾角刚度大于后悬架的侧倾角刚度，使汽车具有不足转向的特性

七、（本题15分）

（1）齿轮齿条式

(2)转向器的“灵”要求转向器的角传动比小，转向器的“轻”要求转向器的力传动比大，而理论分析表

明：转向器的角传动比和转向器的力传动比成正比，因而转向器的“灵”与“轻”会形成矛盾

(50°x9.8'"机加=]46]2ON-mm

(3)原地转向阻力矩