《汽车设计》pdf

《汽车设计》核心考点整理：庄市府2017年11月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。车架上平面线：纵梁上翼面较长的一段平面或承载式车身中部地板或边梁的上缘面在侧（前）视图上的投影线。作为标注垂直尺寸的基准线(面)前轮中心线：通过左、右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。作为标注纵向尺寸的基准线(面)汽车中心线：汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线。作为标注横向尺寸的基准线(面)地面线：地平面在侧视图和前视图上的投影线。标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线前轮垂直线：通过左、右前轮中心，并垂直于地面的平面，在侧视图和俯视图上的投影线。作为标注汽车轴距和前悬的基准线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？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。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？离合器设计要求：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、调整方便离合器操纵机构设计要求：1踏板力尽可能小；2踏板行程一般在80~150mm，最大不超过180mm；3应有踏板行程调整装置；4应有踏板行程限位装置；5应有足够的刚度；6传动效率要高；7发动机振动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作；8工作可靠、寿命长，维修保养方便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：离合器所能传递的最大静摩擦力矩与发动机最大转矩之比，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操纵轻便第三章机械式变速器设计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。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向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。5-5：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?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？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。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；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。6-3：影响选取钢板长度，厚度，宽度及数量的因数有哪些？答：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：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。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=))((1cdbcabF，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。（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。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动方向与转向盘的转动方向保持一致。回答下列