届汽车设计复习题参考答案解析Word文档下载推荐.docx

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悬架动挠度 

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，车轮中心相对车身的垂直位移。

悬架静挠度：

汽车满载静止时悬架上的载荷Fw与此时悬架刚度c之比，即fc=Fw/c。

转向器角传动比iw：

向盘角速度ωw与同侧转向节偏转角速度ωp之比。

转向器逆效率：

功率P1从摇臂轴输入，经转向轴输出所求得的效率 

转向器正效率：

功率P1从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率 

汽车转向中心：

汽车转弯时所在的曲线轨迹处的曲率半径的圆心

汽车侧倾中心：

汽车相对地面转动时的瞬时轴线称为汽车的侧倾轴线，该轴线通过汽车左、右车轮垂直横断面上的瞬时转动中心，这两个瞬时中心称为侧倾中心。

动力转向器的静特性：

指输入转矩与输出转矩之间的变化关系曲线，是用来评价动力转向器的主要特性指标。

制动器效能因数：

在制动鼓或制动盘的作用半径R上所得到摩擦力（Mμ/R）与输入力F0之比

制动器效能：

制动器在单位输入压力或力的作用下所输出的力或力矩。

比能量耗散率：

即单位时间内衬片（衬块）单位摩擦面积耗散的能量，通常所用的计量单位为W/mm²

比能量耗散率有时也称为单位功负荷，或简称能量负荷。

2、简答题

1、简述膜片弹簧离合器的优缺点。

特点：

1具有理想的非线性特性2告诉旋转时，压紧力降低很少，性能稳定3膜片弹簧起压紧和分离杠杆的双重作用，使结构大为简化，零件数减少，质量减小，离合器轴向尺寸缩短4容易实现良好的通风散热5压力分布均匀，平衡性好

2、简述摩擦式离合器主要设计参数以及确定依据？

后备系数β：

考虑摩擦片磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩，防止离合器滑磨时间过长，防止传动系过载以及操作轻便等

（2）单位压力P0：

考虑离合器工作条件，发动机后背功率大小，摩擦片尺寸，材料及其质量和后备系数的影响（3）摩擦片外径D内径d厚度b：

离合器结构形式及摩擦材料选定，发动机最大转矩已知，适当选取后备系数和单位压力即可估算外径，所选D应使摩擦片最大圆周速度不超过65-70m/s，以免摩擦片发生飞离。

当D确定后d可按d/D在0.53-0.70之间确定，厚度b主要有3.2mm，3.5mm，4.0mm（4）摩擦因数f，摩擦面数z离合器间隙△t：

f取决于摩擦片材料以及工作温度，单位压力，滑磨速度等。

摩擦面决定于离合器所需传递转矩的大小以及结构尺寸。

离合器间隙应保证摩擦片正常磨损过程中离合器仍能完全接合，在分离轴承和分离杠杆内端之间留有间隙一般3-4mm。

3、离合器操纵机构踏板力应满足哪些要求：

踏板力要尽可能小，乘用车一般在80-130N，商用车不应超过150-200N。

4、什么是离合器后备系数？

选取时应考虑哪些因素？

后备系数为离合器所能传递的最大静摩擦力矩Tc与发动机最大转矩Temax之比。

反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度，它是离合器设计中的一个重要参数。

在选择时，应考虑摩擦片磨损后离合器仍能可靠地传递发动机最大转矩、防止离合器滑磨时间过长、防止传动系统过载以及操纵轻便等因素。

5、简述万向节和传动轴设计时的基本要求

（1）保证所需要连接的两根轴相对位置在预定的范围内变动时，能够可靠地传递动力距。

（2）保证传动尽可能同步，两轴尽可能等速运转。

（3）由万向节夹角而产生的附加载荷、振动和噪声应都应在允许的范围内。

（4）尽量达到传动效率高，使用寿命长，结构简单，制造方便，维修容易等要求。

6、十字轴式万向节连接的两轴夹角不宜过大的原因：

两轴夹角过大时，不能实现主动轴和从动轴等角速度转动，且夹角过大会严重缩短滚针轴承的使用寿命。

7、等速万向节最常见的结构形式有哪些，简要说明结构特点。

（1）球叉式万向节。

球叉式万向节按其钢球滚道形状不同可分为圆弧槽和直槽两种形式。

圆弧槽滚道型的球叉式万向节由两个万向节叉、四个传力钢球和一个定心钢球组成。

当万向节两轴绕定心钢球中心转动任何角度时，传力钢球中心始终在滚道中心两圆的交点上，从而保证输出轴与输入轴等速转动。

这种球叉式万向节结构较简单，可以在夹角不大于32°

～33°

的条件下正常工作。

由于四个钢球在单向传动中只有两个传递动力，故单位压力较大，磨损较快。

另外，这种万向节只有在传力钢球与滚道之间具有一定的预紧力时，才能保证等角速传动。

直槽滚道型球叉式万向节两个球叉上的直槽与轴的中心线倾斜相同的角度彼此对称。

在两球叉间的槽中装有四个钢球。

由于两球叉中的槽所处的位置是对称的，这便保证了四个钢球的中心处于两轴夹角的平分面上。

这种万向节加工比较容易，允许的轴间夹角不超过20°

，在两叉间允许有一定量的轴间滑动。

（2）球笼式万向节。

伸缩型球笼式万向节结构与一般球笼式相近，仅仅外滚道为直槽。

在传递转矩时，星形套与筒形壳可以沿轴向相对移动，故可省去其它万向传动装置中的滑动花键。

这不仅使结构简单，而且由于轴向相对移动是通过钢球沿内、外滚道滚动实现的，所以与滑动花键相比，其滚动阻力小，传动效率高。

这种万向节允许的工作最大夹角为20°

Birfield型球笼式万向节取消了分度杆，球形壳和星形套的滚道做得不同心，令其圆心对称地偏离万向节中心。

这样，即使轴间夹角为0°

，靠内、外子午滚道的交叉也能将钢球定在正确位置。

这种万向节允许的工作角可达42°

由于传递转矩时六个钢球均同时参加工作，其承载能力和耐冲击能力强，效率高，结构紧凑，安装方便。

但是滚道的制造精度高，成本较高。

8、试简述选择主减速器主，从动锥齿轮齿数应考虑的因素。

（1）为了磨合均匀，z1，z2之间应避免有公约数

（2）为了得到理想的齿面重合度系数和高的轮齿弯曲强度，主从动齿轮齿数和应不少于40（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（4）主传动比i0较大时，z1尽量取得少些，以便于得到满意的离地间隙（5）对于不同的主传动比，z1和z2应有适宜的搭配。

9、简述多轴驱动汽车安装轴间差速器的必要性。

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，如果前、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。

10、简述驱动半轴的支承方式，比较其各自特点。

11、简述前轮独立悬架导向结构设计要求：

1、悬架上载荷变化时，轮距变化不超过±

4.0mm以防止轮胎早期磨损2、悬架上载荷变化时，前轮定位参数有合理的变化特性，车轮不产生很大的纵向加速度3、汽车转弯行驶时，车身侧倾角尽可能小，在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于7°

，并保证车轮与车身倾斜同向，以增加不足转向效应4、制动和加速时，车身有抗前俯和抗后仰作用。

12、简述转向轴助力式电动助力转向机构的特点：

（1）电动助力转向燃料消耗率低，与液压动力转向相比不存在漏油问题，工作可靠，噪声小

（2）转向时仅仅需要克服转向器的摩擦阻力，不存在复位弹簧阻力和反应路感的油压阻力（3）整体机构紧凑，部件少，占用的空间尺寸小，质量比液压式动力转向轻20%-25%，（4）在汽车上容易布置以及由于系统内部采用刚性连接，反应灵敏，滞后小，驾驶员的路感好。

13、确定变速器各档齿轮齿数应考虑哪些因素？

（1）符合动力性，经济型对各档传动比的要求

（2）最少齿数应不至于产生切根（3）为使齿面磨损均匀，互相啮合的齿轮齿数互质（4）齿数多，可降低齿轮传动噪声

14、简述盘式制动器的优缺点。

优点：

制动效能的稳定性好；

热稳定性好；

水稳定好；

制动力矩与汽车前进倒车方向无关；

结果简单；

同样条件下，盘式制动器可承受较高的摩擦力矩，摩擦衬块磨损小且较均匀，使用寿命长；

踏板力受车速影响小；

易于构成双回路制动系统

缺点：

制动效能低；

大部分元件暴露在空气中，易受尘污和锈蚀；

兼作驻车制动时，附加的驱动机构较复杂。

15、简述制动系统的设计要求

足够的制动能力

（2）可靠性好（3）汽车以任何速度制动都不应当丧失操作性和方向稳定性（4）制动热稳定性好（5）制动水稳定性好（6）操纵轻便（7）作用滞后时间短（8）减少公害

16、简述普通轿车和轻型货车采用齿轮齿条式转向器的原因：

1结构简单，紧凑。

2壳体采用铝合金或铝镁合金压铸而成，转向器的质量比较小.3传动效率高达90%。

4齿轮和齿条之间因磨损出现间隙以后，依靠装在齿条背部，靠近主动小齿轮处的压紧力可以调节的弹簧，能自动消除齿间间隙。

5转向器占用的体积小。

6没有转向摇臂和直拉杆，所以转向轮转角可以增大。

7制造成本低。

17、简述驱动桥主减速器各种结构形式的主要特点及其应用。

根据齿轮类型：

（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。

主减速器比大于4.5而轮廓尺寸有限时

（3）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及轮边减速器。

（4）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。

根据减速器形式：

（1）单级主减速器：

结构：

单机齿轮减速,应用：

主传动比io≤7的汽车上

（2）双级主减速器：

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：

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

在困难道路上行驶；

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）贯通式主减速器：

结构简单，质量较小，尺寸紧凑,应用：

根据结构不同应用于质量较小或

较大的多桥驱动车上。

三、论述题（部分）

1、何谓传动轴临界转速？

分析提高传动轴临界转速的方法？

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。

式中，nk为传动轴的临界速度（r/min）；

Lc为传动轴长度（mm），即两万向节中心之间的距离；

dc和Dc分别为传动轴轴管的内、外径（mm）。

在长度一定时，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，在Dc和Lc相同时，实心轴比空心轴的临界转速低。

当传动轴长度超过1.5m时，为了提高nk以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两根或三根。

2、对驱动桥壳进行强度计算时，图示其受力状况并指出危险断面的位置，验算工况有

几种？

各工况下强度验算的特点是什么?

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。

危险断面：

钢板弹簧座内侧附近；

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险断面的

（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150~400MPa。

可锻铸铁桥壳取较小值，钢板冲压焊接壳取较大值。

3、汽车为典型布置方案，驱动桥采用单级主减速器，且从动齿轮布置在左侧。

如果将其移到右侧，试问传动系统的其它部分需要如何变动才能满足使用要求？

为什么？

可将变速器由三轴改为二轴的，因为从动齿轮布置方向改变后，半轴的旋转方向将改变，若将变速器置于前进挡，车将倒行，三轴式变速器改变了发动机的输出转矩，所以改变变速器的形式即可，由三轴改为二轴的。

4、试画草图来确定钢板弹簧各片长度。

（1）将各片厚度hi的立方值hi3按同一比例沿纵坐标绘制在图上

（2）沿横坐标量出主片长度的一半L/2和U型螺栓中心距的一半s/2，得到A,B两点，连接两点即得到三角形的钢板弹簧展开图（3）AB线与各叶片上侧边的交点为各片长度，如果存在与主片等长的重叠片，就从B点到最后一个重叠片的上侧边端点一直线，此直线与各片上侧边的交点即为各片长度（4）各片实际长度尺寸需经圆整后确定。

5、什么是轴转向效应?

为什么要求后悬架（钢板弹簧）前铰接点的布置比后铰接点要低些？

6.对钢板弹簧进行强度验算时，计算载荷如何确定？

画出受力图。

7.分析货车后悬架主副钢板弹簧如何实现刚度分配。

（1）车身从空载到满载时的震动频率变化更小，以保证汽车有良好的平顺性

（2）副弹簧参加工作前后悬架振动频率变化不大。

8.齿轮齿条式转向器的传动比的定义及变速比工作原理是什么？

9.什么是转向器的间隙特性？

要求是什么？

循环球齿轮齿扇式转向器采用什么方法获得好的传动间隙特性？

传动间隙特性：

传动间隙Δt随转向盘转角的大小而改变的关系。

要求：

应该设计成在离开中间位置以后呈逐渐加大的形状。

方法：

循环球式齿轮齿扇式传动副的传动间隙特性，可通过将齿扇做成不同厚度来获得必要的传动间隙，即将中间齿设计成正常齿厚，从靠近中间齿的两侧齿到离开中间齿最远齿，厚度一次递减。

10、车辆前后轴制动力按固定比例分配时，试分析前后轴最大制动力矩的确定方法。

（1）选定同步附着系数ф0，计算前后轮制动力矩的比值

（2）根据汽车满载在柏油，混凝土路面上的紧急制动到前轮抱死拖滑，计算出前轮制动器的最大制动力矩Mμ1max（3）再根据前面已经确定的前后轮制动力矩的比值计算出后轮制动器的最大制动力矩Mμ2max。

11.某型号汽车采用领从蹄式鼓式制动器，由于轮胎直径减小，轮辋直径也减小，若仍

然采用鼓式制动器，欲保持制动效能不变，问可供采取的措施有哪些？

12.前、后制动力矩如何分配?

盘式、鼓式制动器的制动力矩如何计算？

13、某商用车的制动系统希望任何一个制动回路失效时，仍具有50%的制动能力，且不失去稳定性。

请选择合适的制动系统回路和前后轮鼓式制动器形式？

LL型和HH型

LL：

前轮双从蹄式或双向双领蹄式，后轮任意一种HH：

前轮双从蹄式或双向双领蹄式，后轮双向双领蹄式或双领蹄式。

14、根据你对汽车的发展趋势的了解，列举人类对未来汽车的几项要求？

如何来实现？

发展趋势和要求：

节能，环保，安全，智能，信息化

技术：

1采用碳纤维材料或钛合金材料制造车身和部分零部件，降低整车质量，节能，高强度，安全性提高2采用电动-内燃机复合式发动机，燃烧天然气，甲烷，氢气，酒精等低污染燃料3采用多安全气囊，ABS+EBD制动系统，倒车雷达，定位和导航系统，自动变速器等技术实现自动化，智能化，降低驾驶员工作强度，提高安全性5车载通讯系统，网络系统，办公系统，与外界自由沟通。

4、计算题

1下图为某车型离合器液压操纵机构简图，已知：

离合器工作压紧力：

F＝5000N～

5600N,从动盘面压缩量：

△h＝0.8mm～1.1mm,分离轴承为常接式，主缸活塞顶部间

隙：

△=0.5mm；

Z＝2；

△S＝0.75mm,λ′=1mm,各杆系尺寸：

a=304mm；

b=59.5mm；

c＝166mm；

d=91mm；

d1=φ19mm；

d2=φ22mm；

e=61mm；

f=19mm。

试计算其踏板行程和踏板力。

解:

①机构传动比：

a．踏板：

i1＝a/b=5.12

b．液压部分；

iR=d22/d12=1.34

c.分离叉：

i2=C/D=1.82

d.膜片簧分离指：

i3=e/f=3.21

e.总传动比：

=i1·

i2·

i3·

iy=40

②各部行程：

a．压盘升程：

S=Z·

△S+△h

=2.3mm～2.6mm；

b.分离指行程：

λ=S·

e/f+λ′

=8.4mm～9.3mm；

c.工作缸行程：

S2=λ·

c/d

=15.3mm～16.9mm；

d.主缸行程：

S1=S2·

d22/d12

=20.5mm～22.6mm；

e．踏板工作行程：

Sg=105mm～115mm；

f.踏板自由行程：

So=0.5·

a/b

=2.56mm；

g．踏板总行程：

S=Sg+So

=108mm～118mm。

③踏板力：

在F=5000N～5500N时，如不计回位弹簧和助力器的力，并令μ=0.85，则踏板力；

P=

=147N～162N

④液压系统最大压力：

=2.93（MPa）

2某轿车的相关参数如下：

发动机最大扭矩Temax=140N·

m；

I挡传动比iI=3.85，

最高挡为超速挡，速比为0.8；

主减速器传动比i0=4.08；

传动效率ηm=0.9。

若采

用5挡变速器，试问：

（1）各前进挡的传动比（采用等比级数分配）；

（2）各前进挡齿轮齿形以及齿数的分配。

3.某轿车的相关参数如下：

整车总质量为1300kg；

发动机最大扭矩Temax=146N·

最

高挡为超速挡，速比为0.75；

主减速器传动比i0=4；

传动效率ηm=0.9；

道路阻力

系数为0.37；

车轮滚动半径为R=0.235m。

若采用5挡变速器，试问：

4.已知一汽车变速器为中间轴式变速器，中心距A=133.5，倒档中心距A`=71.32mm。

当车载总重G=79000N，轮胎自由外径D=0.974米，发动机最大扭矩Temax=326N·

m，

主传动比i0=7.63，传动系机械效率ηm=0.89，最大道路阻力系数0.37时，超速档传

动比在0.75。

试求：

解：

该变速器为一中间轴式变速器，有四个前进档，各档传动比为分别为：

1）先确定最大传动比。

从车载总重量G=79000N，可知该车是一种型载货汽车，因此从满足汽车动力性的要求出发，以满足最大爬坡度确定传动一档传动比。

该车是货车，齿轮选用斜齿轮，法向模数为4，螺旋角为

；

假设最大爬坡度定为30%，即

，因此可估算一档传动比：

本题中，四档是超速档，取

=0.8，则根据各档传动比成等比级数的要求，求出四个前进档的传动比。

2）确定一挡齿轮的齿数

一挡传动比

a）如果

和

的齿数确定了，则

与

可通过传动比求出。

为了求

的齿数，先求其齿数和

这里齿数和不是整数，取整

为了使第一轴长啮合齿轮可以分配较多齿数，以便在其内腔里设置第二轴轴承支撑，常使

大些，

小些。

故，对于货车，取

，则

因刚才齿数取过整，中心距变为

（可以通过齿轮变位达到原始中心距，这里不再讨论）。

b）现在计算常啮合齿轮齿数：

同样，常啮合齿轮齿数要满足中心距变A=134.086，即

，故满足上述两条件，可算得

2）确定二档齿轮的齿数。

二档齿轮的齿数满足下面三个等式：

分别是传动比、中心距和平衡中间轴的轴向力。

解得

3）确定三档齿轮的齿数。

三档齿轮的齿数也应满足下面三个等式：

4）确定四档齿轮的齿数。

5）确定倒档齿轮齿数。

应满足两个中心距的要求

从而解的

倒档传动比

5.有一辆15座小公共汽车采用普通锥齿轮式差速器，其锁紧系数K=0.15。

设驱动桥

上的一个车轮位于冰面上，附着系数为0.1，另一个车轮位于水泥路面上，附着系数为0.7，驱动桥轴荷为20000N。

试确定在该驱动桥上可以发出的最大驱动力。

6.某车前轴荷为500kg，轮胎气压为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，转向器效率为0.75，路面摩擦系数取0.7，试求转向阻力矩以及方向盘上的力。

7.已知某两轴汽车的基本车型空车质量为M＝3580Kg，汽车轴距L=3000mm，空车时的

轴荷分配为：

G1＝2000gN,G2＝1580gN.为改装冷藏车，要增装厢式车厢和车厢内制冷设备。

如图所示，假设增装部分的质量为m＝800KG,增装部分的质心位置为：

x＝1815mm，y=-50mm，z=2000mm。

试计算该冷藏车空车时的轴荷分配。

8、若轻型汽车的有关参数如下：

总重Ga=26000N，轴距L=2700mm，重心高hg=905mm，重心到前轴的距离L1=1428mm，车轮的有效半径re=350mm，若该车在φ＝0.7的道路上行驶，试计算：

（１）若采用车轮制动器作为应急制动，试确定应急制动所需的制动力矩。

（２）求该车可能停驻的极限上坡路倾角α1和极限下坡路倾角α2。

（３）求驻车的上极限制动力矩。

1）应急制动时，后桥制动力矩为

将mag=Ga=26000N、L=2.7m、hg=0.905m、L1=1.428m、re=0.350m、φ＝0.7代入计算式，得应急制动力矩为2728.77N·

m。

2）该车可能停驻的极限上坡路倾角为

该车可能停驻的极限下坡路倾角为

将L、hg、L1和φ值代入计算式，得α1=25.8°

α2=16.69。

3）根据后桥上的附着力与制动力相等的条件，驻车的上极限制动力矩为

将mag、re和α1值代入计算式，得驻车的上极限制动力矩为3960.6N·

答：

应急制动力矩为2728.77N·

可能停驻的极限上坡路倾角α1=25.8°

和极限下坡路倾角α2=16.69°

驻车的上极限制动力矩为3960.6N·