汽车设计课后习题王望予

1/5第一章汽车总体设计1-1: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可？各基准线是如何确定的？如果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，要随时配合、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、装调的方便性等。因此要有五条基准线才能绘制总布置图。1-2：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用，其原因究竟是什么？而发动机后置后轮驱动的布置形式在客车上得到广泛采用，其原因又是什么？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点：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？各参数是如何定义的？答：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1-4：简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意一些什么问题或如何布置才是合理的？答：在绘总布置图时，按如下顺序：①整车布置基准线零线的确定②确定车轮中心（前、后）至车架上表面——零线的最小布置距离③前轴落差的确定④发动机及传动系统的布置⑤车头、驾驶室的位置⑥悬架的位置⑦车架总成外型及横梁的布置⑧转向系的布置⑨制动系的布置⑩进、排气系统的布置⑪操纵系统的布置⑫车箱的布置1-5：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：设计离合器及操纵机构时，各自应当满足哪些基本要求答：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2-2：盘型离合器、离合器压紧弹簧和离合器压紧弹簧布置形式各有几种？它们各有哪些优缺点？答:2/5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。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2-3：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2-4：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：膜片弹簧有较理想的非线形弹性特性，可兼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；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，压力分布均匀，摩擦片接触良好,磨损均匀；通风散热性能好，使用寿命长；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。2-5：今有单片和双片离合器各一个，它们的摩擦衬片内外径尺寸相同，传递的最大转距Tmax也相同，操纵机构的传动比也一样，问作用到踏板上的力Ff是否也相等？如果不相等，哪个踏板上的力小？为什么？答：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。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？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。3-3：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。3/5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、准等速万向节和等速万向节？答：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。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。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？答：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？答：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、驱动桥主减速器有哪几种结构形式？简述各种结构形式的主要特点及其应用。答: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。应用：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i0≤7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i0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：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。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。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。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。5-3：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，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。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。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?4/5答：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6-1：设计悬架和设计独立悬架导向机构时，各应当满足哪些基本要求？答：悬架：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，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适5有良好的隔音能力6结构紧凑，占用空间尺寸小7可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悬架导向机构：对前轮独立悬架导向机构的要求是：1)悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过±4.0mm，轮距变化大会引起轮胎早期磨损。2)悬架上载荷变化时，前轮定位参数要有合理的变化特性，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。在0．4g侧向加速度作用下，车身侧倾角不大于6°～7°，并使车轮与车身的倾斜同向，以增强不足转向效应。4)汽车制动时，应使车身有抗前俯作用；加速时，有抗后仰作用。对后轮独立悬架导向机构的要求是：1)悬架上的载荷变化时，轮距无显著变化。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，以减小过多转向效应。此外，导向机构还应有够强度，并可靠地传递除垂直力以外的各种力和力矩。6-2：汽车悬架分非独立悬架和独立悬