汽车设计课后答案学习资料

1-2：前置前驱优点：前桥轴荷大，有明显不足转向性能，越过障碍能力高，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，操纵机构简单，整车m小，低制造难度后置后驱优：隔离发动机气味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机方便，轴荷分配合理，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。1-3：汽车的主要参数分几类？各类又含有哪些参数：汽车的主要参数分三类：尺寸参数，质量参数和汽车性能参数1）尺寸参数：外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。2）质量参数：整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。3）性能参数：(1)动力性参数：最高车速、加速时间、上坡能力、比功率和比转距(2)燃油经济性参数(3)汽车最小转弯直径(4)通过性几何参数(5)操纵稳定性参数(6)制动性参数(7)舒适性1-5：总布置设计的一项重要工作是作运动校核，请问运动校核的内容是什么？并简要进行这些校核的意义？答：内容：从整车角度出发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：由于汽车是由许多总成组装在一起，所以总体设计师应从整车角度出发考虑，根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。1-6、具有两门两座和大功率发动机的运动型乘用车（跑车），不仅仅加速性好，速度又高，这种车有的将发动机布置在前轴和后桥之间。试分析这种发动机中置的布置方案有哪些优点和缺点？（6分）优点：(1)将发动机布置在前后轴之间，使整车轴荷分配合理；（2）这种布置方式，一般是后轮驱动，附着利用率高；（3）可使得汽车前部较低，迎风面积和风阻系数都较低；（4）汽车前部较低，驾驶员视野好缺点：（1）发动机占用客舱空间，很难设计成四座车厢；（2）发动机进气和冷却效果差2-0、现有一款车型采用的是周置弹簧离合器，由于市场要求的改变，要将此离合器改为膜片弹簧离合器，改装后的离合器有哪些优缺点？答：改装后的优点：（1）具有较理想的非线性弹性特性（2）膜片弹簧兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、质量小（3）高速旋转时，性能稳定（4）压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀（5）散热好，使用寿命长（6）平衡性好缺点：传递的最大转矩不大膜片弹簧的制造工艺较复杂，制造成本较高膜片弹簧的基本参数和工作点位置的选择膜片弹簧基本参数1、H/h和h的选择H/h（H为自由状态内截锥高度），此值对弹簧的弹性特性影响极大。H/h取1.5-2.0,h(板厚)取2-4mm→保证压紧力变化不大和操纵轻便。2、R/r和R、r选择R/r越大，弹簧越硬，应力越高，按结构布置和压紧力的要求,R/r一般为1.20—1.35推式取R≥Rc,Rc为摩擦片平均半径拉式取r≥Rc3、底锥角α：α=arctg(H/(R-r))≈H/(R-r)一般9—15O工作点B位置的选择：1）膜片弹簧的弹性特性曲线:拐点H对应压平位置,且位于凸点M和凹点N的横坐标中间2)工作点B位置:取M，H之间靠H处，λ1B=（0.8～１）λ1H，使摩擦片在最大磨损限度△λ内压紧力变化不大。即从Ｂ→Ａ，Ｆ１变化不大。分离时，工作点从Ｂ→Ｃ，Ｃ以靠近Ｎ好，这时Ｆ１小，∵F2正比于F1，Ｆ２也小→分离轴承推力↓→踏板力↓。2-1离合器设计要求？可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离要迅速彻底从动部分转动惯量小，减轻换档冲击吸热和散热能力好，防止温度过高应避免和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、减噪能力7、操纵轻便8、作用在摩擦片上的总压力和摩擦系数在使用中变化要小9、强度足，动平衡好10、结构简单、紧凑，质量轻、工艺性好，拆装、维修、调整方便2-2、单双多传递转矩小较多多结构简单较复杂复杂轴向尺寸小中长散热好较差（油中）好从动部分转动惯量小中大分离彻底居中不彻底接合平顺不平顺居中平顺踏板力大较小小应用轿车、中、小货车中、重型货车自动变速器条件：转矩一样；盘尺寸一样；操纵机构一样。二、压紧弹簧和布置形式的选择1周置弹簧离合器：多用圆柱弹簧，一般用单圆周，重型货车用双圆周。优：结构简单、制造方便、缺：弹簧易回火，发动机转速很大时，传递力矩能力下降；弹簧靠在定位座上，接触部位磨损严重。应用：广泛2中央弹簧离合器：离合器中心用一至两个圆柱（锥）弹簧作压紧弹簧。优：压紧力足，踏板力小，弹簧不易回火缺：结构复杂、轴向尺寸大应用：转矩大于400～450N·m的商用车上3斜置弹簧：优：工作性能稳定，踏板力较小缺：结构复杂、轴向尺寸较大应用：总质量大于14t的商用车2-3后备系数β：反映离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。选择β的根据：1）摩擦片摩损后,离合器还能可靠地传扭矩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）操纵轻便3-2、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、第二轴上的斜齿轮螺旋方向取为左旋？答：（1）斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。（2%）（2）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。（2%）3图为中间轴轴向力的平衡图（2%）(4)中间轴上齿轮的螺旋方向取为右旋，而第一轴、第二轴上的斜齿轮螺旋方向取为左旋后，图中轴向力Fa1和Fa2可相互平衡，第一轴、第二轴上斜齿轮所产生的轴向力由箱体承担。（2%）5-1、主减速器设计一、结构型式按齿轮类型，减速形式和支承分类2）双曲面齿轮优点：与弧齿锥齿轮比A、尺寸相同时，双曲面齿轮传动比更大。B、如传动比一定，从动齿轮尺寸相同，双曲主动齿轮直径大，齿轮强度高，齿轮轴和轴承的刚度大C、如，主动齿轮尺寸相同，双曲从动齿轮直径小→↑离地间隙。Δ其他优点：D、有沿齿长的纵向滑动，改善磨合，↑运转平稳性E、啮合齿数多，重合度大，↑传动平稳，↑约30%F、双曲主动齿轮直径及螺旋角大，相啮合齿的当量曲率半径大，↓G、双曲主动齿轮β1大，不产生根切的最小可少H、主动齿轮大，加工刀具寿命长I、布置：主动轴在从动齿轮中心水平面下方：↓万向节传动高度，↓车身高度，↓地板高。主动轴在从动齿轮中心水平面上方：↑离地高度（贯通式驱动桥）3）缺点A、纵向滑动使损失↑,η↓B、抗胶合能力低，要特种润滑油4）应用：广泛，i>4.5且尺寸限制时，双曲i<2，弧齿锥齿轮2<i<4.5，弧齿锥齿轮和双曲两均可（三）主从动锥齿轮的支承方案1、主动锥齿轮支承：1）悬臂式（图5-14A、结构特点：a、圆锥滚子轴承大端向外，（有时用圆柱滚子轴承）b、为↑支承刚度，两支承间的距离b应＞2.5a（a为悬臂长度）c、轴颈d应≮ad、左支承轴颈比右大B、优缺：结构简单，刚度差C、用：传递转矩小的2）跨置式（图5-14b）A、结构特点：a、两端均有支承（三个轴承）→刚度大，齿轮承载能力高b、两圆锥滚子轴承距离小→主动齿轮轴长度↓，可减少传动轴夹角，有利于总体布置c、壳体需轴承座→壳体结构复杂，加工成本高d、空间尺寸紧张→B、用：传递转矩大的2、从动锥齿轮支承（图5-141）圆锥滚子大端向内，↓跨度2)≮70%3)c≥d→载荷平均分配4)大从动锥齿轮背设辅助支承销,间隙0.25mm（图5-15）5）齿轮受载变形或位移的许用偏移量（图5-16）5-2、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）为了磨合均匀，主动齿轮齿数z1、从动齿轮齿数z2应避免有公约数（1.5%）（2）为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度，主、从动齿轮弯曲强度，主、从动齿轮齿数和应不少于40。（2%）（3）为了啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度，对于乘用车，z1一般不少于9；对于商用车，z1一般不少于6。（1.5%）（4）主传动比i0较大时，z1尽量取得少些，以便得到满意的离地间隙。（1.5%）（5）对于不同的主传动比，z1和z2应有适宜的搭配。（1.5%）6-1、悬架设计要求：1）良好的行驶平顺性：簧上质量+弹性元件的固有频率低；前、后悬架固有频率匹配：乘：前悬架固有频率要低于后悬架尽量避免悬架撞击车架；簧上质量变化时，车身高度变化小。2）减振性好：衰减振动、抑制共振、减小振幅。3）操纵稳定性好：车轮跳动时，主销定位参数变化不大；前轮不摆振；稍有不足转向（δ1>δ2）4）制动不点头，加速不后仰，转弯时侧倾角合适5）隔声好6）空间尺寸小。7）传力可靠、质量小、强度和寿命足够。独立悬架导向机构设计要求1、前轮独立悬架导向机构1)悬架上载荷变化时，轮距变化不超过±4mm，太大会使轮胎早期磨损2)悬架上载荷变化时，前轮定位参数变化要合理，不应产生纵向加速度3)转弯时车身侧倾角小。在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角≦6°~7°,4)制动时车身抗“点头”,加速抗“后仰”2、后轮独立悬架导向机构1)悬架上载荷变化，轮距无显著变化。2)转弯时，侧倾角小，并使车轮与车身反向倾斜，以减小过度转向效应此外，强度足够，可靠传力6-2、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，轮距变化小，轮胎磨损速度慢，占用较多的空间，结构稍复杂，前悬使用得较多。（1.5%）（2）单横臂式侧倾中心高度比较高，轮距变化大，轮胎磨损速度快，占用较少的空间，结构简单，但目前使用较少。（1.5%）（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，结构简单，成本低，但目前也使用较少。（1.5%）（4）单斜臂式侧倾中心高度居单横臂式和单纵臂式之间，轮距变化不大，几乎不占用高度空间，结构稍复杂，结构简单，成本低，但目前也使用较少。（1.5%）（5）麦弗逊式侧倾中心高度比较高，轮距变化小，轮胎磨损速度慢，占用较小的空间，结构简单、紧凑、乘用车上用得较多。（2%）6-4、以纵置钢板弹簧悬架为例说明轴转向效应。为什么后悬架采用钢板弹簧结构时，要求钢板弹簧的前铰接点比后铰接点要低些？答：轴转向效应是指前、后悬架均采用纵置钢板弹簧非独立悬架的汽车转向行驶时，内侧悬架处于减载而外侧悬架处于加载状态，于是内侧悬架缩短，外侧悬架因受压而伸长，结果与悬架固定连接的车轴的轴线相对汽车纵向中心线偏转一角度，对前轴，这种偏转使汽车不足转向趋势增加，对后桥，则增加了汽车过多转向趋势。（4%）使后悬架钢板弹簧前铰接点（吊耳）比后铰接点（吊耳）低，是为了使后桥轴线的偏离不再使汽车具有过多转向的趋势。由于悬架钢板弹簧前铰接点（吊耳）比后铰接点（吊耳）低，所以悬架的瞬时运动中心位置降低，处于外侧悬架与车桥连接处的运动轨迹发生偏移。6-5、解释为什么设计麦弗逊式悬架时，它的主销轴线、滑柱轴线和弹簧轴线三条线不在一条线上？答：（1）、主销轴线与滑柱轴线不在一条线上的原因：在对麦弗逊悬架受力分析中，作用在导向套上的横向力F3=，横向力越大，则作用在导向套上的摩擦力F3f越大，这对汽车平顺性有不良影响，为减小摩擦力，可通过减小F3，增大c+b时，将使悬架占用空间增加，在布置上有困难；若采用增加减振器轴线倾斜度的方法，可达到减小a的目的，但也存在布置困难的问题。因此，在保持减振器轴线不变的条件下，将图中（图6-49）的G点外伸至车轮内部，既可以达到缩短尺寸a的目的，又可获得较小的甚至是负的主销偏移距，提高制动稳定性，移动G点后的主销轴线不再与减振器轴线重合。（5%）（2）、弹簧轴线与减振器轴线在一条线上的原因：（3%）为了发挥弹簧反力减小横向力F3的作用，有时还将弹簧下端布置得尽量靠近车轮，从而造成弹簧轴线成一角度。7-0、何谓汽车转向的“轻”与“灵”矛盾？如何解决这对矛盾？试以齿轮齿条转向器为例说明。答：１）汽车转向的‘轻’与‘灵’矛盾：‘轻’：增大角传动比可以增加力传动比。从IP=2Fw/Fh可知，当Fw一定时，增大IP能减小作用在转向盘上的手力Fh，使操纵轻便。（1.5%）‘灵’：对于一定的转向盘角速度，转向轮偏转角速度与转向器角传动比成反比。角传动比增加后，转向轮偏转角速度对转向盘角速度的响应变得迟钝，使转向操纵时间增长，汽车转向灵敏性降低。（1.5%）２）解决办法：采用变速比转向器（２%）３）举例：（1）相互啮合齿轮的基圆齿距必须相等，即Pb1=Pb2。其中，齿轮基圆齿距Pb1=πm1cosα1、齿条基圆齿距Pb2=πm2cosα2，当具有标准模数m1和标准压力角α1的齿轮与一个具有变模数m2、变压力角α2的齿条相啮合，并始终保持πm1cosα1=πm2cosα2时，它们就可以啮合运转。（1.5%）（2）如果齿条中部（相当于汽车直线行驶位置）齿的压力角最大，向两端逐渐减小（模数也随之减小），则主动齿轮啮合半径也减小，致使转向盘每转动某同一角度时，齿条行程也随之减小。（1.5%）7-2、液压动力转向的助力特性与电动助力转向的助力特性或电控液压助力转向的助力特性之间有什么区别？车速感应型的助力特性具有什么特点和优缺点？答：液压动力转向的助力特性与电动助力转向的主要区别在于：液压动力转向不适应汽车行驶速度多变和既要求有足够的转向操纵轻便性的同时又不能有转向发飘感觉的矛盾，而电动助力转向的助力特性可适应汽车行驶速度多变，且满足既有足够的转向操纵轻便性的同时又不能有转向发飘感觉的要求。（４%）车速感应型的助力特性特点：助力特性由软件设定，通常将助力特性曲线设计成随汽车行驶速度Va的变化而变化。助力既是作用到转向盘上的力矩函数，同时也是车速的函数，当车速Va=0时，相当于汽车在原地转向，助力强度达到最大。随着车速Va不断升高，助力特性曲线的位置也逐渐降低，直至车速Va达到最高车速为止，此时的助力强度已为最小，而路感强度达到最大。（4%）8-0、何谓汽车制动器效能？何谓汽车制动器效能的稳定性？哪些制动器的效能稳定性较好哪些较差？答：汽车制动器制动效能是指制动器在单位输入压力或力的作用下所输入的力或力矩。（2%）汽车制动器效能的稳定性是指其效能因数K对摩擦因数f的敏感性。（2%）1）、盘式制动器的制动效能稳定性比鼓式制动器好。鼓式制动器中领从蹄式制动器的效能稳定性较好。（２%）2）、双领蹄、双向双领蹄式制动器的效能稳定性居中。（０%）3）、单向增力和双向增力式制动器的效能稳定性较差。（2%）8-1、设计制动系时，应当满足哪些基本要求？（每条1%，答对８点即８分）答：（1）具有足够的制动效能（2）工作可靠（3）在任何速度下制动时，汽车都不应丧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）制动能力的热稳定性良好。（6）操纵轻便，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，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害。（8）作用滞后性应尽可能好（9）摩擦衬片应有足够的使用寿命（10）摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构。（11）当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其