《汽车设计》课后题及答案

笫一章汽车总体设计

1.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？

答：汽车的主要参数有尺寸参数、质量参数和性能参数C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

包括整车整备质量限载质量、质量参数、汽车总质量和轴荷安排。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：①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。②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。③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。④质量系数：载质量与整车整备质量之

比，⑤汽车总质量：装备齐全，且按规定满客、满载时的质量。⑥轴

荷安排：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。

2.发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘用车上得到广泛采纳，其缘

由原委是什么？而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛采

纳，其缘由又是什么？

答：前置前驱优点：前桥轴荷大，有明显不足转向性能，越过障碍实力高，

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,

操纵机构简洁，整车m小，低制造难度后置后驱优点：隔离发动机气味

热量，前部不受发动机噪声振动影响，检修发动机便利，轴荷分协作理,

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。

3.何为轮胎的负荷系数，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，可限制在0.85T.00这个范围的上下限;

对商用车，为了充分利用轮胎的负荷实力，轮胎负荷系数可限制在接近上

限处。前轮的轮胎负荷系数一般应低于后轮的负荷系数。

4.在绘总布置图时，首先要确定画图的基准线，问为什么要有五条基准线

缺一不行？各基准线是如何确定的？假如设计时没有统一的基准线，结果

会怎样？

答：在绘制整车总布置图的过程中，要随时协作、调整和确认各总成的外

形尺寸、结构、布置形式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构

的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的便利

性等。因此要有五条基准线才能绘制总布置图。

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）、

正负方向与标注方式，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。确定整车的零线、正负方向与标注方式，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；2.

前轮中心线；3.汽车中心线；4.地面线；5.前轮垂直线。

5.将结构与布置均适合右侧通行的汽车，改为适合左侧通行的汽车，问此

时汽车上有哪些总成部件需重新设计或布置？

答：①发动机位置（驾驶员视野）②传动系③转向系④悬架⑤制动系⑥踏

板位置⑦车身内部布置

6.总布置设计的一项重要工作是运动校核，运动校核的内容与意义是什

么？

答：内容：从整车角度动身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：由于汽车是由很多总成组装在一起，所以总体设计师应从整车角度

动身考虑，依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。

其次章离合器设计

1.离合器主要由哪几部分构成，各部分的结构设计方案有哪些？

答：飞轮离合器盖：刚度足够、减轻重量。压盘：按驱动方式凸块-窗

孔、传力销式、键块式、弹性传动片式。从动盘：单片、双片、多片三种。

摩擦片：钾接和粘接。压紧弹簧：周置、中心、斜置、膜片弹簧四种。分

别叉。分别轴承：径向止推轴承（高转速低轴向负荷）、轴向止推轴承（相

反）。离合器踏板传动部件

2.何谓离合器的后备系数？影响其取值大小的因素有哪些？

答：后备系数B：反映离合器传递发动机最大转矩的牢靠程度。

选择B的依据：1摩擦片摩损后，离合器还能牢靠地传扭矩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）

操纵轻巧

3.膜片弹簧弹性特性有何特点？影响因素有那些？工伤点最佳位置如何

确定?

答：膜片弹簧有较志向的非线形弹性特性，可兼压紧弹簧和分别杠杆的作

用。结构简洁，紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；高速旋转时压

紧力降低很少，性能较稳定，而圆柱螺旋弹簧压紧力降低明显；以整个圆

周与压盘接触，压力分布匀称，摩擦片接触良好，磨损匀称；通风散热性

能好，运用寿命长；与离合器中心线重合，平衡性好。影响因素有：制造

工艺，制造成本，材质和尺寸精度。

4.设计离合器与操纵机构时，各自应当满足哪些基本要求？

答：牢靠地传递发动机最大转矩，并有储备，防止传动系过载接合平顺

分别要快速彻底从动部分转动惯量小，减轻换档冲击吸热和散热实力

好，防止温度过高应避开和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、

减噪实力操纵轻巧作用在摩擦片上的总压力和摩擦系数在运用中变

更要小强度足，动平衡好结构简洁、紧凑，质量轻、工艺性好，拆装、

修理、调整便利

（1）操纵机械要尽可能地简洁，操纵轻巧，踏板力要小，以减轻驾驶员

的劳动强度。（2）结构紧凑、效率高，踏板行程要适中（3）在操纵机

构中应有调整自由行程的装置。（4）踏板行程应有眼位装置。（5）踏板回

位要快捷，防止离合器在接合时回位滞后。

5.某汽车采纳多片式离合器。己知:摩擦工作面数z=6摩擦片外径D=254nlm

内径d=177mm摩擦系数f=0.2弹簧作用在摩擦片上的轴向压紧力F=444.8N

试求该，离合器在转速n=600r/min时所能传递的功率？

答：P=Tn/9550R=D/2,r=d/2,

6.已知某载货汽车总质量为8t,其发动机最大转矩Tcmax=353N•田单片

离合器的摩擦片采纳石棉机材料（模压）对摩擦片的外径D,内径d和厚

度b进行分析设计。

答：取pO=0.2,0=2,f=0.2,c=0.6

估算D~350mm,d=c,D=210mm,b=4.0mm

第三章机械式变速器设计

1.分析3-5所示变速器的结构特点是什么？有几个前进挡？包括倒档在

内，分别说明各档的换档方式？

答：结构特点：档位多，改善了汽车的动力性和燃油经济性以与平均车速。

共有5个前进档，换档方式有移动啮合套换档，同步器换档和直齿滑动齿

轮换档。

2.变速器主要参数的选择依据是什么？

答：变速器主要性能参数的选择依据是发动机的功率、转速、扭矩，和车

速（包括车轮直径）。

3：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、其次轴上的斜齿轮螺旋方向取为左旋？

答：斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。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。

4,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？

答：中心距A是一个基本参数，其大小不仅对变速器的外型尺寸，体积和

质量大小都有影响，而且对齿轮的接触强度有影响。中心距越小，齿轮的

接触应力越大，齿轮寿命越短，最小允许中心距应当由保证齿轮有必要的

接触强度来确定。

第四章万向传动轴设计

1.影响万向传动系统总布置方案设计的主要因素有哪些？

不同的动力输出需求以与实际结构条件的限制

2.说明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？采

纳双十字轴万向节传动，如何才能保证输入轴与输出轴等速旋转？

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

之间以变更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。

为了使处于同一平面内的输入轴与输出轴等速旋转，常采纳双万向节传动

的设计方案。

3.什么是传动轴的临界转速？在进行传动轴设计时，如何保证传动轴的转

速满足运用需求？

答：所谓临界转速，就是当传动轴的工作转速接近于其弯曲固有振动频率

时，即出现共振现象，以致振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速。传

动轴的临界转速为：nk=l.2x108。式中，nk为传动轴的临界转速（r/min）；

Lc为传动轴长度（mm）,即两万向节中心之间的距离；de和De分别为传

动轴轴管的内、外径（mm）。在长度肯定时，传动轴断面尺寸的选择应保

证传动轴有足够高的临界转速。由上式可知，实心轴比空芯轴的临界转速

低。当传动轴长度超过1.5m时，为了提高nk以与总布置上的考虑，常将

传动轴断开成两根或三根。

4.什么状况下须要采纳中间支撑的结构设计方案？

答：当传动轴分断时、往往须要加中间支撑。中间支撑一般安装在车架横

梁上或车身底架上，以补偿传动轴轴向和角度方向的安装误差以与由于动

力总成弹性悬置和车架等变形所引起的位移。

5.已知某单十字轴万向传动系统中，两轴相交的角度。二30。，主动轴转

速nl=1500r/min,当主动轴转角分别为0。、30°、60°、90°>120°、

150。、和180。时，求从动轴相应的角速度，并在坐标图上绘出曲线表示

从动轴角速度的变更状况。

答：，代入a=30°,==157.08(rad/s),=0°"180°,计算出相应的即可。

第五章驱动桥设计

1.驱动桥主减速器有哪几种结构形式？简述各种结构形式的主要特点与

其应用。

答:依据齿轮类型：(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⑶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与轮边减速器。

⑷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。

依据减速器形式：1单级主减速器：结构：单机齿轮减速应用：主传动比

iOW7的汽车上2双级主减速器：结构：两级齿轮减速组成应用：主传动

比iO为7-12的汽车上3双速主减速器：结构：由齿轮的不同组合获得两

种传动比应用：大的主传动比用于汽车满载行驶或在困莫非路上行驶；

小的主传动比用于汽车空载、半载行驶或在良好路面上行驶。4贯穿式主

减速器：结构：结构简洁，质量较小，尺寸紧凑应用：依据结构不同应

用于质量较小或较大的多桥驱动车上。

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、为了磨合匀称，主动齿轮齿数zl、从动齿轮齿数z2。应避开有公

约数。2、为了得到志向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40o3、为了啮合平稳、噪声

小和具有高的疲惫强度，对于乘用车，zl一般不少于9；对于商用车，zl

一般不少于6。4、主传动匕iO较大时，zl尽量取得少些，以便得到满足

的离地间隙。5、对于不同的主传动比，zl和z2应有相宜的搭配。

3.计算主减速器齿轮强度时，首先要确定计算载荷。问有几种确定方法？

并说明如何应用？

答：按发动机最大转矩和最低档传动比确定从动锥齿轮的计算转矩

按驱动轮打滑转局确定从动锥齿轮的计算转矩

按汽车日常行驶平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩。

4.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，各驱动桥的车轮转速会因车轮行程或滚

动半径的差异而不等，假如前、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。

5.半轴的安装形式有哪几种？应用范围如何？

答：半轴依据其车轮端的支撑方式不同，分为半浮式、3/4浮式和全浮式

三种。半浮式半轴只适用于乘用车和总质量较小的商用车上；3/4浮式半

轴一般仅用在乘用车和总质量较小的商用车上；全浮式半轴主要用于总质

量较大的商用车上。

6.对驱动桥壳进行强度计算时，图示其受力状况并指出危急断面的位置，

验算工况有几种？各工况下强度验算的特点是什么？

答：驱动桥壳强度计算

全浮式半轴的驱动桥强度计算的载荷工况：与半轴强度计算的三种载荷工

况相同。

危急断面：钢板弹簧座内侧旁边；桥壳端部的轮毂轴承座根部（1）当牵

引力或制动力最大时，桥壳钢板弹簧座处危急断面的（2）当侧向力最大

时，桥壳内、外板簧座处断面（3）当汽车通过不平路面时桥壳的许用弯

曲应力为300^500MPa,许用扭转切应力为150、400MPac可锻铸铁桥壳取

较小值，钢板冲压焊接壳取较大值。

7.汽车为典型布置方案，驱动桥采纳单级主减速器，且从动齿轮布置在左

侧，假如将其移到右侧，试问传动系的其他部分须要如何变动才能满足运

用要求，为什么？

答：可将变速器由三轴改为二轴的，因为从动齿轮布置方向变更后，半轴

的旋转方向将变更，若将变速器置于前进挡，车将倒行，三轴式变速器变

更了发动机的输出转矩，所以变更变速器的形式即可，由三轴改为二轴。

第六章悬架设计

1.悬架设计应当满足哪些要求？在设计中如何满足这些要求？

答：1保证汽车有良好行驶平稳性2具有合适的衰减振动3保证汽车有良

好的操作稳定性4汽车加速或制动时，保证车身稳定，削减车身纵倾，转

弯时车身侧倾角要合适5有良好的隔音实力6结构紧凑，占用空间尺寸小

7牢靠传递车身与车轮间的力与力矩，满足零件不见质量小，同时有足够

的强度和寿命。

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，轮距变更小，轮胎磨损速度慢，占

用较多的空间，结构稍困难，前悬运用得较多2单横臂式:侧倾中心高度

比较高，轮距变更大，轮胎磨损速度快，占用较少的空间，结构简洁，但

目前运用较少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，结构简洁，成本低，但目前也运用较少4单斜臂式：侧倾中心

高度居单横臂式和单纵臂式之间，轮距变更不大，几乎不占用高度空间，

结构稍困难，结构简洁，成本低，但目前也运用较少5麦弗逊式：侧倾中

心高度比较高，轮距变更小，轮胎磨损速度慢，占用较小的空间，结构简

洁、紧凑、乘用车上用得较多。

3.分析侧倾角刚度对汽车操纵稳定性的影响。

答：当乘坐侧倾角刚度过小而侧倾角过大的汽车，乘员会缺乏舒适感和平

安感。而侧倾角刚度过大，则会减弱驾驶员的路感；假如过大的侧倾角刚

度出现在后轴，有增大后轴车轮间负荷转移、使车辆趋于过多转向的作用。

4.分析影响选取钢板长度、片厚、片宽与片数的因数？

答：钢板弹簧长度指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二（Oo4-0o55）轴距；货车前悬架

L=（Oo26-0o35）轴距，后悬架L二（0.35-0.45）轴距。片厚h选取的影

响因素有片数n,片宽b和总惯性矩Jo影响因素总体来说包括满载静止

时，汽车前后轴（桥）负荷Gl,G2和簧下部分荷重Gul,Gu2,悬架的静

扰度fc和动扰度fd,轴距等。

5.独立悬架导向机构的设计要求有哪些？前轮定位参数的变更特性与导

向机构有哪些关系？

答：对前轮独立悬架导向机构的要求有：（1）悬架上载荷变更时，保证轮

距变更不超过4.0mm（2）前轮定位参数要有合理的变更特性，车轮不应产

生纵向加速度；（3）汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小（4）制动时应

使车身有抗前俯作用，加速后有抗后仰作用。对后轮独立悬架导向机构

的要求有：（1）悬架上载荷变更时，转矩无明显变更。（2）转弯时，侧倾

角小，并使车轮与车身倾斜反向，以减小过多的转向效应。

第七章转向系设计

1.转向系的性能参数包括哪些？各自如何定义的？

转向器的正效率:功率P从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率。

转向器的逆效率：功率p从转向摇臂输入，经转向轴输出所求的效率。

逆效率大小不同，转向器可分为可逆式、极限可逆式和不行逆式。

2.转向系的传动比包括哪两部分？汽车转向的轻巧性和灵敏性与其有何

关系？怎样改进？

答：转向系的传动比，包括转向系的角传动比与转向系的力传动比。角传

动比越大，转向越不灵敏，但转向越省力。改进方法:采纳可变角传动比

的转向器。

3.采纳循环球式转向器时，如何实现变传动比？其工作原理是什么？

答：在结构和工艺上实行措施，包括提高制造精度，改善工作表面的表面

粗糙度和螺杆、螺母上的螺旋槽经淬火和磨削加工，使之有足够的硬度和

耐磨性能。工作原理:当与方向盘转向管柱固定到一起的螺杆转动起来后,

螺杆推动螺母上下运动，螺母再通过齿轮来驱动转向摇臂往复摇动，从而

实现转向。

4.现代汽车转向系统平安防伤机构主要采纳哪些方案？

答：在转向系中，使有关零件在撞击时产生塑性变形、弹性变形，或是利

用摩擦等来汲取冲击能量。例如将转向轴分为两段，或运用网格状转向管

柱等。

第八章制动系设计

1.设计制动系时，应当满足哪些基本要求？

答：1具有足够的制动效能2工作牢靠3在任何速度下制动时，汽车都不

应丢失操纵性和方向稳定性4防止水和污泥进入制动器工作表面5制动实

力的热稳定性良好6操纵轻巧，并具有良好的随动性7制动时，制动系产

生的噪声尽可能小8作用滞后性应尽可能好9摩擦衬片（块）应有足够的

运用寿命10摩擦副磨损后，应有能消退因磨损而产生间隙的机构，且调

整间隙工作