汽车设计王望予机械工业出版社课后答案全部18章1Word格式.docx

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汽车在英质量好路面所允许的额定载质量。

质量系数ηm0：

ηm0=me/m0,汽车在质量与整备质量的比值。

反映汽车设计工艺水平。

越大，工艺越先进。

汽车总质量ma：

装备齐全，并按规定装满客，货的整车质量。

轴荷分配：

汽车空载或满在静止状态下，个车轴对支撑平面的垂直负荷，也可以用空载或满载总质量的百分比表示。

1-4简述在绘图布置发动机及各总成位置时，须注意些什么问题或如何布置才是合理的？

答：

发动机油底壳至路面的距离应保证满载状态下最小离地间隙。

保证发送机安装简单方便；

驱动桥位置由驱动轮决定。

将差速器中心线与汽车中心线重合，使左右半轴可通用。

万向节传动轴两端夹角应相等，满载静止时不大于4度。

最大不大于7度的要求；

转向盘保证驾驶员能舒适地进行转向操作，注意转向盘平面与水平面的夹角，不影响仪表的视野，盲区最小；

转向器布置在前钢板弹簧跳动中心附近，避免悬架运动与转向机构运动出现不协调现象，悬架保证转向轮转向空间；

自动踏板尽量靠近驾驶员。

手脚制动方便可靠，避免车轮跳动自行制动。

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？

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？

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

第二章离合器设计

2-1离合器设计要求？

离合器操纵机构设计要求？

1）.可靠地传递发动机最大转矩，并有储备，防止传动系过载2）.接合平顺3）.分离要迅速彻底4）.从动部分转动惯量小，减轻换档冲击5）.吸热和散热能力好，防止温度过高

6）.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

2-3何谓离合器后备系数？

影响其取值的因素有哪些？

定义为：

离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转距之比，β必须大于1。

它反映了离合器传递发动机最大转距的可靠程度。

影响其取值的因素有：

发动机最大转距，离合器尺寸，汽车总质量，气候条件，发动机缸数，离合器种类等。

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

2-5今有单片双片离合器各一个，它们的摩擦衬片内，外径尺寸相同，传递最大转矩Temax相同，操纵机构的传动比也一样，问作用到踏板上的力Ff是否相等？

如果不相等哪个踏板力小？

为什么？

不相等。

因双片离合器摩擦面数增加一倍，因而传递转距的能力较大，在传递相同转距的情况下，踏板力较小。

2-2盘式离合器，离合器压紧弹簧和离合器压紧弹簧布置哪几种形式？

及优缺点？

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。

压紧力足，踏板力小，弹簧不易回火

结构复杂、轴向尺寸大

转矩大于400～450N·

m的商用车上

3斜置弹簧：

工作性能稳定，踏板力较小

结构复杂、轴向尺寸较大

总质量大于14t的商用车

2-4膜片弹簧弹性特性有何特点？

影响因素有那些？

工作点最佳位置如何确定？

答；

（1）①膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片的允许磨损范围内基本保持不变，因而离合器工作中能保持传递的转矩大致不变，相对圆柱螺旋弹簧，其压力大力下降，离合器分离时，弹簧压力有所下降，从而降低了踏板力。

②兼起压紧弹簧和分离杠杆的作用，结构简单、紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小。

③高速旋转时，弹簧压紧力降低很少，性能较稳定。

④以整个圆周与压盘接触，使压力分布均匀，摩擦片接触良好，磨损均匀。

⑤易于实现良好的通风散热，使用寿命长⑥膜片弹簧中心与离合器中心线重合，平衡性好。

（2）影响弹性特性的主要因素有：

①比值H/h②比值R/r和R、r③圆锥底角Q④膜片弹簧工作点位置⑤分离指数目n⑥膜片弹簧小端内半径r0及分离轴承作用半径rf⑦切槽宽度δ1δ2及半径re的确定⑧压盘加载点半径R1和支承环加载点半径r1的确定

（3）工作点位置的确定：

新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般λ1B=（0.8～1.0）λ1H，以保证摩擦片在最大磨损限度Δλ范围内的压紧力从F1B到F1A变化不大，当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C，为最大限度的减小踏板力，C点应尽量靠近N点。

第三章机械式变速器设计

3-1分析3-12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，那几个采用锁销式同步器换档？

那几个档采用锁环式同步换档器？

分析在同一变速器不同档位选不同结构同步器换档的优缺点？

答：

结构特点：

档位多，改善了汽车的动力性和燃油经济性以及平均车速。

工友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。

同步器换档能保证迅速，无冲击，无噪声，与操作技术和熟练程度无关，提高了汽车的加速性，燃油经济性和行驶安全性。

结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸大

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？

斜齿轮传递转距时，要产生轴向力并作用到轴承上，设计时应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，所以中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋，第一轴.第二轴的斜齿轮应取为左旋。

3-3为什么变速器的A对齿轮的接触强度有影响？

并说明是如何影响的？

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

4-1解释什么样的万向节是不等速万向节，准等速万向节，等速万向节？

不等速万向节是指万向节连接的两轴夹角大于零是，输出轴和输入轴之间以变化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。

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，称之为等速万向节。

4-2什么样的转速是转动轴的临界转速？

影响临界转速的因素有那些？

临界转速：

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，以至振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速；

影响因素有：

传动轴的尺寸，结构及支撑情况等。

4-3说明要求十字轴向万象节连接的两轴夹角不宜过大的原因是什么？

两轴间的夹角过大会增加附加弯距，从而引起与万向节相连零件的按区振动。

在万向节主从动轴支承上引起周期性变化的径向载荷，从而激起支撑出的振动，使传动轴产生附加应力和变形从而降低传动轴的疲劳强度。

为了控制附加弯距，应避免两轴间的夹角过大。

第五章驱动桥设计

5-1、驱动桥主减速器有那几种结构形式？

简述各结构形式主要特点及应用。

主减速器可根据齿轮类型、减速形式以及主、从动齿轮的支承形式不同分类。

主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。

根据减速形式不同分为单级、双级、双速、贯通式。

支承形式分为悬臂式支承和跨置式支承。

1.齿轮类型，

1）弧齿锥齿轮传动，主、从动轮的轴线垂直相交于一点，承受大载荷，工作稳定，噪声震动小，

2）双曲面齿轮传动，主、从动齿轮轴线相互垂直而不相交，且主动齿轮轴线向上或向下偏移一距离

3）圆拄齿轮传动，用于发动机横置的前置前驱乘用车和双级主减速器驱动桥以及轮边减速器

4）涡杆传动，轮廓尺寸及质量小，可获得大传动比，工作平稳无噪声，便于汽车总体布置及多驱动桥布置，承载大，寿命长，结构简单，拆装方便，调整容易，用于生产批量不大的个别总质量较大的多驱动桥汽车及高转速发动机的客车。

2.主减速器的减速形式：

1）单级主减速器，结构简单质量小，尺寸紧凑，制造成本低，应用：

主动传动比i0≤7。

2）双级主减速器，由两级齿轮减速组成，可获得大传动比，但尺寸、质量均大，结构、成本都宽大一般为7-12。

用于总质量较大的商用车

3）双速主减速器，可获两种传动比，圆柱齿轮式双速主减速器尺寸和质量较大，可获得传动比大，行星齿轮式结构紧凑，质量较小，具有较高刚度应用：

单桥驱动且总质量较大的汽车上。

4）贯通式主减速器，结构简单尺寸小，质量小，总质量较小的多桥驱动汽车运用较多。

3.主减速器主、从动齿轮支撑方案：

1主动锥齿轮的支持，在锥齿大端一侧有较长的轴，并在其上安装圆锥滚子轴承；

2从动锥齿轮的支撑。

5-3简述多桥驱动汽车安装周间差速器的必要性。

P162-P163

多桥驱动汽车，各驱动桥上的车轮转速会因车轮行程或滚动半径的差异而不等。

如果前后桥的刚性连接，则前后驱动车轮将以相同角速度旋转，从而产生前后驱动车轮运动学上的不协调。

5-4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位置，验算工况有几种？

各工况下强度验算的特点是什么？

P170-P171

（1）当牵引力或制动力最大时，桥壳刚板弹簧座处危险断面的弯曲应力σ和扭转切应力τ分别为：

σ=（Mv/Wv+Mh/Wh）τ=TT/WT

（2）当侧向力最大时，桥壳内，外板簧座处断面的弯曲应力σi和σ0分别为：

σi=Fz2i（b+ψ1rr）/Wvσ0=Fz20（b-ψ1rr）/Wv（3）当汽车通过不平路面时，危险断面的弯曲应力σ=KG2b/2Wv

5-5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，试问传动系的其他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。

第六章悬架设计

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？

（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，占用较多空间，结构稍复杂，前悬使用得较多。

（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。

（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。

（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。

（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。

6-1，设计悬架和设计悬架导向机构，应满足那些基本要求？

悬架设计要求：

（1）良好的行驶平顺性

（2）合适的衰减振动（3）良好的操纵稳定性（4）制动、加速时，保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身倾角要合适（5）良好的隔音能力（6）结构紧凑，占用空间、尺寸要小（7）可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命。

悬架导向机构：

对前轮独立悬架导向机构的要求

1）悬架上载荷的变化，保证轮距变化<

±

4.0mm，轮距变化过大引起早期磨损。

2）悬架上载荷的变化,前轮定位参数有合理变化特性，车轮不应产生纵向加速度（纵向冲击能引起作用在转向节的惯性力矩，使转向盘上的力矩变化）。

3）转弯行使时，车身侧倾角小。

要求作到：

①在0.4g侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于6º

~7º

②车轮与车身同向倾斜，增强不足转向效应。

4）制动时，应使车身有抗前俯的作用，加速时，应使车身有抗后仰的作用。

5）导向机构与转向机构的运动干涉尽量小。

对后轮独立悬架导向机构的要求

1）悬架上载荷变化时，轮距无明显变化。

2）汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小，并使车轮与车身的倾斜反向。

减少过多转向效应。

3）车轮跳动时，外倾角随着车轮向上跳动应减小

4）制动时，应对车身有抗‘点头’的作用，加速时，应使车身有抗‘仰头’的作用。

6-3影响选取钢板长度，厚度，宽度及数量的因数有哪些？

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=（0。

4-0。

55）轴距；

货车前悬架L=（0。

26-0。

35）轴距，后悬架L=（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J。

影响因素总体来说包括满载静止时，汽车前后轴（桥）负荷G1，G2和簧下部分荷重Gu1，Gu2，悬架的静扰度fc和动扰度fd，轴距等。

6-4、什么是轴转向效应？

为什么后悬架采用钢板弹簧结构是要求钢板弹簧的前铰接点比后铰接点要低些？

轴转向效应是在侧向力作用下，由于橡胶的弹性作用，后轴产生的一种不利于操纵稳定性的因素。

原因：

悬架的纵向运动瞬心位于有利于减少制动前俯角处，使制动时车身纵倾减少，保持车身有良好的稳定性能。

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？

为了发挥弹簧反力减少横向力F3的作用，将弹簧下端布置得尽量靠近车轮，从而造成弹簧轴线及减振器轴线成一角度。

减少了对汽车平顺性的影响。

设计转向系时,至少要做到转向轮的转动方向与转向盘的转动方向一致.

（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。

（2）、弹簧轴线与减振器轴线在一条线上的原因：

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。

附加：

6-6后悬架主、副簧刚度的分配

货车后悬架多采用有主、副簧结构的钢板弹簧。

其悬架弹性特性曲线如图所示。

载荷小时副簧不工作，载荷达到一定值时副簧与托架接触，开始与主簧共同工作。

如何确定副簧开始工作的载荷Fk和主、副簧之间的刚度分配，受悬架的弹性特性和主、副簧上载荷分配的影响。

原则上，要求车身从空载到满载时的振动频率变化要小，以保证汽车有良好的平顺性，还要求副簧参加工作前、后的悬架振动频率变化不大。

这两项要求不能同时满足。

具体确定方法有两种：

第一种方法是使副簧开始起作用时的悬架挠度fa等于汽车空载时悬架的挠度fo,而使副簧开始起作用前一瞬间的挠度fk等于满载时悬架的挠度fc。

于是，可求得Fk=FoFw。

副簧、主簧的刚度比为ca/cm=λ－1。

λ=Fw/Fo式中，ca为副簧刚度，cm为主簧刚度。

优点：

能保证在空、满载使用范围内悬架振动频率变化不大，但副簧接触托架前、后的振动频率变化比较大。

第二种方法是使副簧开始起作用时的载荷等于空载与满载时悬架载荷的平均值，即Fk=0.5（Fo+Fw），并使和间的平均载荷对应的频率与和间平均载荷对应的频率相等，此时副簧与主簧的刚度比为

ca/cm=（2λ—2）/（λ+3）

能保证副簧起作用前、后悬架振动频率变化不大。

对于经常处于半载运输状态的车辆，采用此法较为合适。

由图6-49推导F3的等式：

由图a）对G点取矩得：

F4（b+c）=F1a-----①；

对O点取矩得，F4d=F3（d-c）-----②；

有①②

得F3=

由图b）对G点取矩得：

F3（d-c）+F6s=F4d-------③；

由①③得

F3=

6-7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？

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。

7-4．转向系设计要求：

1.汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转，任何车轮不应有侧滑2．转向后，转向轮应能自动回正3．转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动4．转向传动机构和悬架导向机构共同工作时，由于运动不协调使车轮产生的摆动应最小5．保证汽车有较高的机动性，具有迅速和小转弯行驶能力6．操纵轻便7．逆效率低，反冲小8．有消除因磨损而产生间隙的调整机构9．有防伤装置10．保证转向盘与转向轮转动方向一致

第七章转向系设计

7-1人人皆知，设计转向系时，至少要求做到转向轮的转向与转向盘的转向保持一致。

回答下列问题：

1）当采用循环球式转向器时，影响转向轮与转向盘保持一致的因素有哪些？

螺杆,钢球和螺母传动副/钢球直径及数量/滚道截面/接触角/螺距和螺旋线导程角/工作钢球圈数/导管直径.

2）当采用齿轮齿条式转向器时，影响转向轮与转向盘保持一致的因素有哪些？

一般多采用斜齿圆柱齿轮/有齿轮模数主动小齿轮齿数及其压力角/齿轮螺旋角/齿条齿数/变速比的齿条压力角/齿轮的抗弯强度和接触强度.

3）当采用液压动力式转向器时，影响转向轮与转向盘保持一致的因素有哪些？

4）总结在设计时一旦出现转向轮与转向盘方向相反的情况，可供改正的措施有哪些？

7-2液压动力式转向的助力特性与电动助力转向助力特性与电控之间有什么区别？

车速感应型的助力特性具有什么特点和优缺点？

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。

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。

7-3转向性能参数包括哪些？

各自如何定义？

齿轮齿条式转向器传动比定义及变速比工作原理是什么？

转向器的效率η

转向器的正效率：

功率由转向轴输入，经转向摇臂输出所得到的效率η+=（P1-P2）/P1

转向器的逆正效率：

由地面对汽车转向系的作用，反向输出所求得的效率η-=（P3-P2）/P3

（P1—作用在转向轴上的功率P2—转向器中的摩擦功率P3—作用在转向摇臂轴上的功率）

传动比的变化特性:

转向系的传动比包括转向系的角传动比iw0和转向系的力传动比ip。

ip=2FW/Fh（从轮胎接触地面中心作用在两转动轮的合力2FW与作用在转向盘上的手力Fh之比）；

iw0=ww/wk=（dφ/dt）/（dβk/dt）=dφ/dβk（dφ--转向盘的转角增量，/dβk--转向节的转角增量）

转向器传动副的传动间隙Δt：

各种转向器中传动副（如循环球式转向器的齿扇和齿条）之间的间隙。

转向系的刚度Cs：

对侧偏特性影响大，Cs小则汽车趋向不足转向，过小则影响操纵性，转向迟钝。

7-5什么是悬架转向器的正效率、逆效率及其分类。

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。

逆效率大小不同，转向器可分为可逆式、极限可逆式和不可逆式。

路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种