汽车机械基础 第3版 5-习题答案

单元测试题答案第一章答案一、填空题力的大小、方向、作用点；在任何力的作用下，其大小和形状都保持不变的物体，理想化；未知、与物体运动受限制方向相反、为约束和物体的接触点；柔索约束、光滑接触面约束、铰链约束、固定端约束；双端铰链联接的刚性杆件，当其本身不受主动力作用时，其约束反力的方向沿杆件两端铰链中心的连线；作用在一个物体上的多个力，作用线均在物体的同一平面内且汇交于一点；力系中所有各力在两个相互垂直的坐标轴上的投影的代数和都等于零；力与力臂的乘积，使物体绕矩心逆时针旋转，使物体绕矩心顺时针旋转；转动效果；大小相等、方向相反作用线平行但不在同一直线上，力偶矩的大小、力偶的转向机力偶的作用面；滑动摩擦、滚动摩擦，与物体滑动的方向相反；运动过程中刚体内各点都绕一固定的直线作圆周运动；惯性，运动物体的质量与加速度的乘积，与加速度相反，在施力物体上；离心惯性力；保持原有运动状态不变；刚体的质量、质量分布；二、选择题A；A；C；B（答案D未指出是否超过量程）；B。三、简答题1.或2.不能，因加在B点的力与作用于A点的力F不能满足二力平衡条件。3.a)b)c)4.5.a)b)6.四、简答题力使物体发生形变或发生运动状态的改变，力矩使物体产生转动。汽车向前行驶时，地面给驱动车轮的摩擦力的方向向后，地面给非驱动车轮的摩擦力方向向前；制动时，前后轮摩擦力的方向均与前进的方向相反。不正确，因为物体处于静止状态，没有运动趋势，因此不受摩擦力作用。由于雪地比较软，车轮与雪地接触的变形大，使滚动摩擦力增大，而雪地的摩擦系数较小，使其滑动摩擦力减小，因此雪地上的交通工具常使用雪橇而不是车子。物体处于静止状态时具有的摩擦力为静摩擦力，物体处于临界状态时（将要滑动而尚未滑动的状态）时静摩擦力达到最大值为最大静摩擦力；静摩擦力的大小不是固定数值，可随外力的增大而增大，但不能无限制增大，静摩擦力的最大值为最大静摩檫力。由T=9550×P/n可知，在功率一定的情况下，转矩T与转速n成反比，转速越快扭矩越小，反之越大。机器上的飞轮常设计成边缘厚、中间薄的结构是为了增大转动惯量，使运转平稳；仪表中的转动零件尽量使重量靠近转轴是为了减小转动惯量，提高仪表的灵敏度。第二章答案一、填空题拉伸和压缩、剪切、扭转和弯曲；足够的强度、足够的刚度和足够的稳定性；作用于构件上的载荷和约束反力，分布力，集中力，集中力偶，静载荷，动载荷，交变载荷，冲击载荷；构件因外力作用发生变形时，其内部各部分之间的相对位置发生变化，从而引起相邻部分的相互作用力，连续作用于截面上的分布力，外力；截面上某点受力强弱程度，垂直，相切；变形固体；拉伸和压缩变形、剪切变形、扭转变形和弯曲变形；剪切，挤压。二、选择题C；D；C；D；B；D；C、D；B、D。三、简答题1.AB杆受拉会产生拉伸变形，应采用低碳钢，因为低碳钢抗拉强度大；CD杆受压会产生压缩变形，应采用铸铁，因为铸铁抗压强度大。2.工作应力与载荷有关，许用应力与载荷、材料、截面尺寸和工作条件有关，极限应力与材料有关。3.图中三种情况下杆件依次产生的变形形式为：扭转变形（杆件受到与轴线垂直的力偶作用）；弯曲变形（杆件受到沿轴线方向的力偶作用）；弯曲变形（两个力F产生的扭矩互相抵消，杆件端部只受到力F产生的弯矩作用）。4.第二图中的剪应力分布正确。5.略。6.汽车曲轴受到轴上连杆及曲轴两端的部件的作用，主要变形形式为弯扭变形；连杆受到曲轴及活塞的作用，存在的变形形式有拉压变形、弯曲变形及扭转变形。第三章答案一、选择题1、④，⑤，⑦，⑨，⑥，⑧；2-8题：C；B、D；C；C、D、E；B；C；C、D。二、填空题灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁；黑色金属、有色金属；铸铁；灰铸铁，球墨铸铁；灰铸铁，球墨铸铁；高硬度、高耐磨性、良好的导热及热稳定性；高强度、高耐磨性；低碳钢，16、16Mn；足够的硬度，耐磨性，表面光洁度，刚度，强度；调质钢，45，40Cr；紫铜，导电，导热，耐蚀性能；铜，锌，锌；优质碳素结构，导热性，耐磨性；低碳钢，中碳钢，高碳钢；普通碳素结构钢，优质碳素结构钢；加热，保温，冷却，内部组织，性能；预先热处理，最终热处理，退火，正火，淬火，回火，表面淬火，化学热处理；低合金钢，中合金钢，高合金钢，<5%，5%～10%，>10%；硬度，良好的切削性，W18，W18Cr4V；渗碳、渗氮、氰化，渗金属。三、判断题╳，╳，√，╳，╳，╳。四、简答题1.Q235－B：普通碳素结构钢，屈服极限为235MPa，质量等级为B级，可做螺钉、螺母、垫圈等；55：中碳钢，碳含量为0.55%，可做曲轴、齿轮；T8：碳素工具钢，含碳量0.8%，用作冲头、钳工工具、切削金属的刀具等。2.钢号按质量和用途相结合分类平均含碳量（％）按含碳量分类用途举例20优质碳素结构钢0.2低碳钢齿轮45优质碳素结构钢0.45中碳钢连杆08优质碳素结构钢0.08低碳钢刀具Q235－A碳素结构钢0.14～0.22低碳钢螺钉、螺母65Mn弹簧钢0.65高碳钢弹簧T12A高级优质碳素工具钢1.2高碳钢车刀、铣刀、量具3.改变工件表面层的化学成分和结构，从而达到使钢的表面层具有特定要求的组织和性能。4.提高了硬度和耐磨性、耐腐蚀性等。5.45Mn2属于中碳合金钢，含碳量0.45%，含锰量1.4～1.8%，可用作汽车半轴、传动轴、连杆盖、蜗杆等。6.20MnVB：低碳合金结构钢、50Mn2：中碳合金结构钢、GCr15：高碳铬轴承钢、W18Cr4V：高速钢。7.钢号钢类合金元素平均含量最终热处理应用举例9SiCr低合金工具钢<1.5%低温回火钻头、低速切削工具16Mn低合金结构钢<1.5%低温回火锅炉钢板60Si2Mn弹簧钢Mn<1.5%，Si<2.5%淬火汽车钢板弹簧40MnB中碳合金结构钢<1.5%中温回火汽车转向臂、转向节、转向轴、齿轮20CrMnTi渗碳钢<1.5%低温回火齿轮、齿圈、轴类4Cr9Si2耐热钢Cr：9%，Si<2.5%高温回火内燃机进气阀8.铸铁种类灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁比较它们的强度和韧性抗拉强度和塑性低抗拉强度较高，塑性和韧性较高高强度、中等韧性，综合性能高说明牌号的意义HT200KTH350－10QT600－3灰铸铁，最低抗拉强度200MPa可锻铸铁，最低抗拉强度350MPa，最低延伸率为10抗拉强度≥600MPa延伸率≥3在汽车上应用（举两例）汽缸、汽缸套汽车后轴壳、轮毂曲轴、凸轮轴、连杆、离合器片9.有色金属质量轻、导电性能好、具有良好的加工性能和焊接性能，具有良好的抗腐蚀性能。汽车上常用的有色金属有铜，铝，镁，钛，铅，锡等。10.不锈钢就是不容易生锈的钢铁。不锈钢中的铬含量较高，其表面的Cr易与大气中的氧生成Cr2O3的致密钝态氧化膜，将大气中的水气及氧阻绝在外，保护基材不继续受氧化影响而腐蚀，因而防锈。五、用线将下列典型汽车零件所使用的材料连起来。气缸体ZL108活塞灰铸铁车身08曲轴气缸体ZL108活塞灰铸铁车身08曲轴玻璃纤维+酚醛树脂变速器齿轮40Cr半轴20CrMnTi离合器片中碳钢或球墨铸铁第四章答案一、填空题高分子材料，陶瓷材料，复合材料；工程塑料，合成纤维，橡胶，胶粘剂，涂料；橡胶，纤维复合材料，金属复合材料，橡胶；除霜玻璃，钢化玻璃；有机，天然橡胶，合成橡胶，丁腈橡胶，氯丁橡胶，聚氨脂橡胶；天然橡胶，合成橡胶；复合材料；结构复合材料，功能复合材料。二、选择题C；D；D；B。三、简答题1.橡胶方便成型，具有耐磨特性，寿命长，具有很好的弹性，作为轮胎可以吸收振动的能量，有利于汽车平稳行驶；橡胶的耐热性、耐油性和缓冲吸震性使其适合用作密封件。2.轮胎常用天然橡胶或合成橡胶制造，密封条多用丙烯酸酯橡胶和硅橡胶制造，胶管常用丁晴橡胶、氯丁橡胶等制造，减振块一般采用氯丁橡胶、硅橡胶等制造。3.常用工程塑料包括热塑性工程塑料（PE、PP、PVC、ABS、PS、PA、POM、PC等）和热固性工程塑料（酚醛树脂PF、氨基树脂UF、环氧树脂EP等）。汽车上应用的塑料部件主要有汽车转向盘，仪表板，前、后保险杠，加速踏板，蓄电池壳，挡泥板，汽车油箱，水泵叶轮，风扇，各种电器开关及电器仪表上的小齿轮、各种手柄等。4.按增强材料种类可将复合材料分为玻璃纤维复合材料、有机纤维复合材料、金属纤维材料、陶瓷纤维复合材料。采用复合材料的汽车部件有气缸体、连杆、活塞环、活塞销、车身外板零件、挡泥板、行李箱盖、散热器装饰护栅、带加强筋的发动机罩、配电盘、车顶盖、保险杠、下盖板、车厢后围板的装饰、前照灯壳体、配电盘、轴承盖、空气调节阀、仪表罩壳等。5.按原料不同，陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷；普通陶瓷也称传统陶瓷，其原料是天然的硅酸盐产物，如粘土、长石、石英等。特种陶瓷又称近代陶瓷，其原料是人工合成的金属氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物等。汽车中用陶瓷制造的零部件有火花塞、传感器、涡轮增压器等。第五章答案一、填空题车用汽油，车用柴油；89号，92号，95号，98号；轻柴油，重柴油，农用柴油；蒸发性，抗爆性，氧化安定性，腐蚀性；环境温度，5℃；研究法辛烷值，凝点；品种（使用等级），牌号（黏度等级）；工作条件；35～205℃，200～300℃，270～365℃，365℃以上；十六烷值；5号、0号、-10号、-20号、-35号、-50号；润滑、冷却、清洁、密封和防腐蚀；发动机润滑油，车辆齿轮油，车用润滑脂；机油，汽油机油，柴油机油，金属清净剂，无灰分散剂，抗氧抗腐剂，粘度指数改进剂；0W，5W，10W，15W，20W，25W，20，30，40，50，60；汽油机油，柴油机油，SE，SF，SG，SH，GF-1，SJ，GF-2，CC，CD，CF，CF-4，CH-4，CI-4；普通车辆齿轮油，中负荷车辆齿轮油，重负荷车辆齿轮油；基础油，稠化剂，稳定剂，添加剂；液力传动油，汽车制动液，液压系统用油，车用发动机冷却液；刹车油。二、选择题D；C；B；C；A；B三、判断题╳；√；√；╳；╳；╳；╳；╳；√；╳。四、简答题1.爆震燃烧是指发动机工作时，火花塞点火后形成一个火焰中心，并向四周传播，在火焰未传播到的某些部分的混合气，因温度和压力升高，形成新的火焰中心，使气缸内压力骤然上升，来不及平衡，产生强烈冲击波，撞击活塞和汽缸，发出金属敲击声的现象。影响发动机爆震燃烧的因素有：发动机结构、驾驶操作、气候及运行条件、火花塞位置、点火时刻、转速与负荷、汽油质量等。2.①适宜的蒸发性。②良好的抗爆性。③良好的氧化安定性。④对机件等无腐蚀性。⑤对环境等的无害性。⑥油本身的清洁性。3.①影响供油量。如柴油粘度过小，在供油系统中运行时，因内漏失量较多，使有效供油量减少；反之，粘度过大则会使有效供油量超过标准，虽然提高了功率，但会造成燃烧不完全，排气冒黑烟及造成油耗上升。②影响雾化质量。粘度过小的柴油，油束易扩散，细微度好，但其透穿距小，燃烧时离喷油器较远的一部分空气不能与柴袖有效混合，从而使空气利用系数降低，粘度大的柴油情况正好相反。因此，柴油粘度应适宜，以利于形成均匀的可燃混合气。4.2003年1月，汽油质量升级为国标GB17930-1999，汽油中硫含量由不大于1500ppm降低至800ppm以下；2005年7月，升级为修订版国标GB17930-1999，汽油中硫含量降低至500ppm以下；2010年5月，升级为国标GB17930-2006，即国三汽油标准，汽油中硫含量降低至150ppm以下；从2014年1月1日起，升级为国标GB17930-2011，即国Ⅳ汽油标准，汽油中硫含量降低至50ppm以下；2017年1月1日起，国内全面供应国Ⅴ标准成品油，汽油中硫含量调低至10ppm，锰含量指标限值降低至0.002g/L，烯烃含量降低到了24%。国Ⅴ汽油能够有效控制二氧化硫、氮氧化合物、一氧化碳颗粒物排放，从而大幅度降低汽车尾气导致的PM2.5排放，更加环保。实施国Ⅴ后汽油牌号由90号、93号、97号三个牌号调整为89号、92号、95号、98号四个牌号。5.①车用轻柴油的选用主要考虑环境温度。②在气温允许的情况下，尽量选用高牌号柴油。③注意季节气温变化对用油的影响，及时改变用油牌号。6.主要有醇类燃料、乳化燃料、天然气、液化石油气、氢气等。7.防冻、防沸、防腐、防锈、防垢。第六章答案一、填空题机器能够实现能量转换，而机构只能实现运动形式的传递或转换；使两构件直接接触并能保持一定形式的相对运动的联接，构件，运动副；转动，移动；平面；转动；整周旋转，连架杆；往复摆动，连架杆；曲柄，摇杆，曲柄，摇杆；曲柄摇杆，双曲柄，双摇杆；铰链四杆；曲柄滑块；加速度，柔性；凸轮，从动件，机架，凸轮；移动从动件，摆动从动件。二、选择题A；A；C；D；A；B；B；A；C；B。三、略。四、简答题1.在曲柄摇杆机构中，曲柄虽作等速转动，但摇杆摆动时在空回行程的平均速度却大于工作行程的平均速度，这种性质称为机构的急回特性。当曲柄摇杆机构在运动过程中出现极位夹角θ时，机构就具有急回运动特性。θ角愈大，机构的急回运动性质越显著。2.如图所示，曲柄滑块机构中，当滑块C为主动件，曲柄AB为从动件时，在机构处于两个极限位置的时候，连杆BC与曲柄AB共线。连杆BC加在曲柄AB上的力恰好通过转动中心A，无论作用力有多大，其转动力矩为都为零，因此不能推动曲柄转动。机构所处的这种极限位置称为死点位置。为了使机构能顺利通过死点继续正常运转，常采用安装飞轮加大惯性的方法，如在汽车发动机中，为了使曲轴顺利通过死点位置，在曲轴末端安装了飞轮，利用飞轮的惯性带动曲轴通过死点位置，使曲轴连续不断地转动。五、当手柄AC向下压时，由连杆CD推动摇杆ED和DF向下运动，EDF共线，机构处于死点位置，使制动块与车轮抱死，从而使车辆制动，解除制动时，只需将手柄AC向上拉起。第七章答案一、填空题摩擦，两侧；不可，可以；定期改变中心距，自动张紧装置，采用张紧轮；松边，单向，小，大；大，高，小；过盈，间隙；齿形链，套筒滚子链；铅垂，水平，倾斜；两个齿轮相互啮合，动力和运动，直线运动；主动齿轮转速，从动齿轮转速，不变，降低，增大；平面，空间；齿面磨损，轮齿折断，齿面点蚀，轮齿折断，齿面点蚀，轮齿折断；；定轴轮系，行星轮系；轮系中的齿轮（包括蜗轮、蜗杆）在运转中轴线位置都是固定不动的，轮系在传动过程中，至少有一个齿轮的几何轴线绕另一个齿轮的固定几何轴线转动；太阳轮，行星轮，内齿圈；连接螺纹，传动螺纹；60º；右；直线。二、选择题B；D；A；D；A；C；C；B；C；D；D；A；D；D；B；C；C；C；D；B；A；A；A；B；B；A；A；B；C；D。三、判断题╳；√；╳；╳；╳；√；√；√；√；√。四、简答题1.略。2.带传动一般放在高速级，因为带传动的传动带能够减小振动，传动平稳，噪声小。3.略。4.略。5.略。6.略。7.链传动为啮合传动，不像带传动那样容易打滑，且打滑位移随时都不一样，所以链传动平均传动比为常数。但是链传动存在多边形效应，其瞬时传动比一直变化。8.小链轮齿数Z1过少，运动不均匀性和动载荷太大；齿数过多，磨损加剧，使用寿命短。9.略。10.略。11.链传动的力矩大，适合中心距较大的场合，造价低，能够保证准确的传动比，传递功率较大，并且作用在轴上的力较小，传动效率高，使用寿命长，带传动如果用在自行车上容易打滑，寿命低，带工作时须要张紧对带轮轴有很大的压轴力。齿轮传动制造安装要求高，用在自行车上，中心距过大。12.齿面磨损，轮齿折断，齿面点蚀，轮齿折断，齿面点蚀，轮齿折断。13.齿轮传动在装配时，大小齿轮难免有轴向“错位”，接触线就比实际齿宽小了；当小齿轮齿宽做得比大齿轮齿宽宽一些，就可以保证接触线等于大齿轮齿宽，不会由于减少接触线长度，而增加轮齿的载荷。14.略。15.略。16.惰轮是两个不互相接触的传动齿轮中间起传递作用的齿轮，同时跟这两个齿轮啮合，用来改变被动齿轮的转动方向，使之与主动齿轮相同。它的作用只是改变转向，不能改变传动比。17.优点：磨损很小，还可以用调整方法消除间隙并产生一定预变形来增加刚度，因此其传动精度很高；不具有自锁性，可以变直线运动为旋转运动。缺点：结构复杂，制造困难。五、计算题1.（1）该轮系为定轴轮系。（2）i15=Z2Z3Z4Z5/Z1Z2＇Z3＇Z4＇=25*30*30*60/15*15*15*2=200（3）齿条6线速度方向见图示。n5＇=n5=n1/i15=500/200=2.5r/minv6=Dπn5＇=mZ5＇πn5＇=4*20*3.14*2.5=6.28m/min2.解：i1H=ω1/ωH齿轮3固定，则齿轮1、2、3、5组成周转轮系，1为太阳轮，2为行星轮，3为中心轮，5为系杆：i135=ω1－ω5/ω3－ω5=－Z3/Z1齿圈3固定，则ω3=0，1－ω1/ω5=－100/40=－5/2ω1/ω5=7/2即：ω5=2/7ω1齿轮1＇、4、5、H组成周转轮系，1＇为太阳轮，5为中心轮，4为行星轮，H为系杆，其中ω1＇=ω1：i1＇5H=ω1＇－ωH/ω5－ωH=ω1－ωH/ω5－ωH=－Z5/Z1＇=－5/22ω1+5ω5=7ωHω1/ωH=i1H=49/243.解：导程Ph=2*5=10mm活动钳口移动的距离L=NPh=3*10=30mm第八章答案一、选择题B；C；B；C；A；C；D；D；C；C。二、填空题两侧面；两侧面；可拆联接，联接，周向，转矩；松键，紧键，松键；花键；圆柱销，圆锥销；固定零件相互位置，扭矩；过载保护。三、简答题1.根据被联接的零部件是否允许有相对运动，联接分为动联接和静联接。构成静联接的被联接件的位置是相对固定的，构成动联接的被联接件能够相对运动。根据拆开时是否需要破坏联接件，联接还可分为可拆联接和不可拆联接。2.螺纹的自锁性只有在静载荷下能保证螺纹联接不会自动松脱，当载荷有冲击、振动或是变载荷、以及螺纹联接的工作温度变化很大时，螺纹副间的摩擦力有可能减小或瞬间消失，使自锁性能受到破坏，这种情况如多次发生，就会使螺纹联接松脱。因此，对一些重要的联接，必须采取有效的防松措施。3.半圆键结构紧凑，装拆方便，能在轴上的键槽中摆，以适应轮毂键槽底面的偏斜。键的上表面与轮毂键槽的底面间留有间隙，键的侧面和轴、轮毂键槽的侧面贴合。半圆键联接主要用于轻载、轮毂宽度较窄和轴端处的联接，尤其适用于圆锥形轴端的联接。4.销的主要类型有圆柱销、圆锥销、开口销等。圆柱销主要用于定位，也可用于联接；圆锥销主要用于定位，也可用于固定轴上的零件；开口销用于锁紧其他紧固件。5.花键联接具有承载能力大，齿浅、对轴的削弱小，应力集中小，对中性好，导向性能好等优点。汽车中半轴与轮毂的联接、变速箱轴与某些齿轮的联接都采用了花键联接。第九章答案一、填空题心轴，传动轴，转轴；光轴，阶梯轴；支承，运动，动力，工作位置，回转精度；心轴，转轴；支承，旋转精度，摩擦和磨损；外圈，内圈，滚动体，保持架；碳素钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁；轴承，周向，轴向。二、选择题B；C；A；D；A；D；A；D；A；B。三、判断题╳；√；╳；╳；√；√；╳；√；√；√；╳；√。四、①端盖连接处没有垫片；②轴肩高度高于滚动轴承内圈的高度；③键槽长度太长；④齿轮轮毂的长度应大于轴段长度；⑤轴太长；⑥联轴器键槽不能封闭，且应和③键槽位于轴的同一母线上；⑦轴端轴向定位方式错误。五、简答题1.①曲轴。曲轴的作用是把活塞的往复运动通过连杆转变为旋转运动，并将其转变为扭矩，驱动汽车的传动系统和发动机配气机构以及其他辅助装置。曲轴一般由主轴颈、连杆轴颈、曲柄、平衡块、前端和后端组成。②凸轮轴。凸轮轴是实心轴，由进气凸轮、排气凸轮及轴颈组成，凸轮的作用是驱动气门开闭，轴颈的作用是支撑凸轮轴。凸轮轴的结构特点是细而长。为了避免凸轮轴变形，大部分采用全支承方式。③传动轴。传动轴与变速箱、驱动桥一起将发动机的动力传递给车轮，使汽车产生驱动力。传动轴一般由轴管、伸缩套和万向节组成。传动轴以高速回转，为了提高强度和刚度，传动轴多做成空心的。2.汽车中应用滑动轴承的系统主要有发动机如曲轴、连杆、凸轮轴等，转向系统中的转向器，汽车减震系统中也用到了滑动轴承；滚动轴承在汽车中应用广泛，如手动变速器、主减速器、差速器中都使用了滚动轴承，张紧轮轴承、发电机轴承、离合器分离轴承、传动轴支承轴承等都属于滚动轴承。3.汽车离合器的作用是保证汽车平稳起步，实现平顺换挡，防止传动系统过载。汽车中应用最广泛的离合器是摩擦式离合器，摩擦式离合器的离合平稳，可实现高速接合，并具有过载打滑的保护作用，但主、从动轴不能严格同步，接合时易产生磨损。4.汽车中常用的联轴器是万向联轴器，万向联轴器由一个十字轴、两个万向节叉、四个滚针轴承组成，具有较大的角向补偿能力，结构紧凑，传动效率高；主要用于两轴相交的传动，如转向系统中方向盘与转向器间的