汽车设计复习题(DS版)

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一、名词解释：

l、汽车形式：是指汽车在轴数、驱动形式以及各大总成的布置形式

2、制动器效能因素：在制动鼓或者制动盘的作用半径R上所得到的摩擦力（Μμ/R）与输入力F。之比

3、纵向通过半径：就是汽车能通过的地面凸起的高度

4、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

5、布置形式：是指发动机、驱动桥和车身（或驾驶室）的相互关系和布置特点

6、转速适应性系数：转速适应性系数=额定转速/最大扭矩转速；

7、转向器的逆效率：功率P从转向摇臂轴输入，经转向轴输出所求得的效率

8、比能量耗散率：单位时间内衬片单位摩擦面积所耗散的能量，也称单位功负荷或简称能量负荷

9、转向器的正效率：功率P从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率

10、比转矩：汽车所装发动机的最大转矩Tmax与汽车总质量Ma之比

11、最小离地间隙：汽车满载静止时，支承平面(地面)与汽车上的中间区域最低点的距离。

12、整备质量：是指车上带有全部装备（包括随车工具、备胎等）加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量

13、转矩适应性系数:发动机最大转矩与最大功率对应转速关系的比例

14、装载质量：是指在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量

15、比摩擦力：衬片（衬块）单位摩擦面积的制动器摩擦力

16、比功率汽车所装发动机的标定最大功率Pemax与汽车最大总质量Ma之比

问答题：

1.按发动机的位置分，轿车有哪几种布置型式，各自有什么优缺点？

答：三种布置形式：发动机前置前轮驱动（FF），发动机前置后轮驱动（FR），发动机后置后轮驱动（RR）。1发动机前置前轮驱动（FF）优点：(1)有明显的不足转向性能(2)越过障碍的能力高(3)动力总成结构紧凑，且车内地板凸包高度可以降低，有利于提高舒适性(4)发动机布置在轴距外时，轴距可以缩短，有利于提高机动性(5)有足够大的行李箱空间(6)供暖机构简单，操纵机构简单，整备质量轻。缺点(1)需要采用等速万向节，其结构和制造工艺复杂

(2)前轮工作条件恶劣，轮胎寿命短(3)爬坡能力低，特别在爬越泥泞道路时，驱动轮容易打滑并使汽车丧失操纵稳定性(4)制动时后轮容易抱死并引起汽车侧滑(5)发生正面碰撞时，发动机及其附件损失较大，维修费用高(6)发动机横置时，总布置空难，维修保养接近性差2发动机前置后轮驱动（FR）优点(1)轴荷分配合理，有利于提高轮胎的使用寿命(2)操纵机构简单，采暖机构简单且管路短供暖效率高(3)发动机冷却条件好(4)爬坡能力强(5)有足够大的行李箱空间（5）拆装维修容易，发动机接近性好。缺点(1)地板上凸起的通道，使后排座椅中部的坐垫厚度减薄，影响乘坐舒适性(2)发生正面碰撞时，容易导致发动机进入客厢，会使前排乘客受到严重伤害(3)汽车的总长、轴距均较长，整车整备质量大，同时影响燃油经济性和动力性。3发动机后置后轮驱动（RR）优点：汽车前部高度有条件降低，改善了驾驶员视野(2)客厢地板凸包高度低，改善了后排座椅中间乘员出入的条件(3)整车整备质量小(4)舒适性好(5)爬坡能力好.缺点：(1)汽车具有过多转向倾向，操纵性变坏(2)高速行驶时转向不稳定(3)行李箱体积不够大(4)操纵机构复杂(5)发动机冷却和前风挡玻璃除霜不好，发动机工作噪声容易传给乘客(6)一旦发生追尾，对后排乘员构成危险。

4、转向器的角传动比，传动装置的角传动比和转向系的角传动比指的是什么？他们之间有什么关系？转向器角传动比如何选择？

答：转向器角传动比iω是指转向盘角速度ωw与摇臂轴角速度ωp之比;传动装置的角传动比i’ω是指摇臂轴角速度ωp与同侧转向节偏转角速度ωk之比;转向系的角传动比iω0是指转向盘角速度ωw与同侧转向节偏转角速度ωk之比.对于除齿轮齿条式之外的转向器，三者之间的关系为iω0=iω*i’w；ip=iwo*Dsw/(2a),由于i’w约等于L2/L1，可近似认为L2/L1的值为1，iω0=iω，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时间增长，汽车转向灵敏性降低。反之，汽车转向灵敏性高。

5、鼓式制动器可分为哪些型式？简述各自特点？

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答：鼓式制动器可分为：领从蹄式，单项双领蹄式，双向双领蹄式，双从蹄式，单向增力式，双向增力式。1领从蹄式结构特点：每个蹄片都有固定支点，两固定支点位于同一端性能特点：制动性能和效能稳定性较好，前进、倒退制动效果不变，便于调整制动间隙，蹄片磨损不均匀2单项双领蹄式结构特点：每个蹄片都有固定支点，两固定支点位于不同端；性能特点：前进时，制动性能和效能稳定性好，便于调整制动间隙，蹄片磨损均匀，前进、倒退制动效果不一样。3双向双领蹄式结构特点：两蹄片浮动，分别张开蹄片性能特点：制动性能和效能稳定性好，适于双回路驱动机构，蹄片磨损均匀，结构复杂，调整间隙困难4双从蹄式机构特点：每个蹄片都有固定支点，两固定支点位于不同端性能特点：制动性能和效能稳定性最好，制动效能最低5单向增力式结构特点：两蹄片只有一个固定支点，蹄片下端经推杆相连性能特点：前进制动时，皆为领蹄，制动效果好制动效能稳定性差，倒退时，制动效果差，蹄片磨损不均匀6双向增力式结构特点：两蹄片有一个支点，两个活塞同时张开蹄片性能特点：制动性能好，前进与倒车制动效能不变，制动性能稳定性较差，蹄片磨损不均匀

6、盘式制动器与鼓式制动器相比较，有哪些优缺点？

答：优点：（1）热稳定性好，而鼓式制动器有机械衰退；（2）水稳定性好，泥水易被甩离制动盘；（3）制动力矩与汽车运动方向无关；（4）易构成双回路系统，可靠、安全；（5）尺寸小、质量小、散热良好；（6）压力分布均匀，衬块磨损均匀；（7）更换衬块简单容易；（8）制动协调时间短；（9）易于实现间隙自动调整。2.缺点：（1）难于避免杂物沾到工作表面；（2）兼作驻车制动器时，驱动机构复杂；（3）在制动驱动机构中需装助力器；（4）衬块工作面积小，磨损快，寿命低

7、汽车的轴荷分配对汽车有什么影响?怎样影响?

答：对轮胎寿命和汽车的许多使用性能有影响。1从各轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个轮胎的负荷应相差不大2为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的负荷，而从动轴上的负荷可以适当减小，以利减小从动轮滚动阻力，和提高环路面上的通过性3为了保证汽车有良好的操作稳定性，又要求转向轴的负荷不应过小。

8、发动机的最大功率及相应转速是如何确定的?

答：Pmax的确定1根据所设计汽车应达到的最高车速，再用公式Pmax=1/ηt*(Ma*g*fr*Vmax/3600+Cd*A*Vmax^3/76140)估算发动机最大功率。2参考同级汽车的比功率统计值，然后选定新设计汽车的比功率值，并乘以汽车的总质量.最大功率对应的Np的确定：汽油机的Np在3000～7000r/min,因乘用车最高车速高，Np多在4000r/min以上，宗旨总质量小的货车Np在4000～5000r/min之间，柴油机Np在1800～4000r/min之间，乘用车和总质量小的货车用高速柴油机，Np常在3200～4000r/min之间，质量大的货车在1800～2600r/min之间。

9、什么是转向传动间隙特性?对汽车及转向器有何影响？此特性应设计成怎样的?为什么?对循环球式转向器，如何获得此传动间隙?

答：1各种转向器中传动副之间的间隙随转向盘转角的大小不同而改变的变化关系称为转向传动间隙特性。2影响：直线行驶时，转向器传动副若存在间隙，一旦转向轮受到侧向力作用，就能在间隙Δt的范围内，允许车轮偏离原行驶位置，使汽车失去稳定。缩短转向器及各传动装置的寿命。3此特性应该设计成：在转向盘处于中间及其附近位置时要极小，最好无间隙，从中位附近到两边极端位置间隙有小逐渐变大。4因为：通过间隙的大小获得变传动比，实现汽车在中位及其附近转向灵敏，在大转角时（即在两边极端位置）转向轻便。5循环球式转向器齿条齿扇传动副的传动间隙，可通过将齿扇齿做成不同的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的齿，其厚度依次递减。

10、离合器有吸振、缓冲和降噪的能力，结构上是如何实现的?

答：是减震器（弹性元件）降低弹性元件首端扭转刚度，从而降低传动系扭转系统的某阶固有频率，改变系统的固有震振型，使之尽可能避开发动机转矩主谐量激励引起的共振，控制动力传动系统总成怠速时离合器与变速器轴系的扭振，消减变速器噪声和主减速器与变速器的扭转及噪声。缓和非稳定工况下传动系的扭转冲击载荷。改善离合器的结合平顺性。

11、膜片弹簧特性的主要影响因素有哪些？工作点与分离点如何确定？

答：因素有1膜片弹簧的内截锥高度H与膜片弹簧厚度h之比和膜片弹簧厚度h的选择.2自由状态下碟簧大小端半

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径R\r及R、r的选择3圆锥底角α的选择4膜片弹簧工作点位置的选择5分离指数目的选择6膜片弹簧小端内半径r。及分离轴承作用半径rf的确定7切槽宽度δ1、δ2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。工作点确定：为了保证摩擦片在最大磨损限度范围内压紧力变化不大，膜片弹簧的工作点一般选在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点。分离点确定：分离时膜片弹簧工作点从B变到C，为了最大限度的减小踏板力，C点应尽量靠近N点。

12、汽车总布置设计时，主要运动校核是什么?其作用是什么?

答：主要运动校核是：转向轮跳动校核，传动轴跳动校核，转向传动装置与悬架运动的校核。转向轮跳动校核作用：确定转向轮上跳并转向至极限位置时占用的空间，从而决定轮罩形状及翼子板开孔形状；检查转向轮与纵拉杆、车架之间的运动间隙是否足够。传动轴跳动校核作用：(1)确定传动轴上下跳动的极限位置及最大摆角θ；(2)确定空载时万向节传动的夹角；(3)确定传动轴长度的变化量（伸缩量）。设计时应保证传动轴长度最大时花键套与轴不致脱开，而在长度最小时不致顶死。转向传动装置与悬架运动校核作用：检查转向拉杆与悬架导向机构的运动是否协调。

13、齿轮压力角α和螺旋角β对变速器有何影响?其选用原则如何?

答：齿轮压力角小时，重合度较大并降低了轮齿刚度，为此能减少进入啮合和退出啮合时的动载荷，使传动平稳，有利于减低噪声；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。选用螺旋角应注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。在齿轮选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。选用原则：α理论上对于乘用车，为加大重合度以降低噪声应取用14.5、15、16、16.5等小些的压力角；对商用车，为提高齿轮承载能力应选用22.5或25等大些的压力角。

β从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，并不希望用过大的螺旋角，以15--25为宜；而从提高高档齿轮的接触强度和增加重合度着眼，应当选用较大的螺旋角。

14、变速器第一、二轴与第三轴的中心距A确定应考虑的原则是什么?A何时被最后确定？其它各档如何满足A的要求?

答：对于中间轴式变速器，是将中间轴与第二轴线之间的距离称为变速器中心距A；中心距越小，轮齿的解除应力越大，轮齿寿命越短。因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的解除强度来确定。变速器轴经轴承安装在壳体上，从布置轴承的可能与方便和不因同一垂直面上的两轴承孔之间的距离过小而影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。此外，受一档小齿轮齿数不能过少的限制，要求中心距也要取大些。还有变速器中心取得过小，会使变速器长度增加，并因此使轴的刚度被削弱和使齿轮啮合状态变坏。

15、可逆式转向器和不可逆式转向器有何特点?

答：可逆式转向器的特点：1转向后能保证转向轮和转向盘自动回正；2车轮受到的冲击力能大部分传至转向盘，造成“打手”3常在不平路面行驶，易使驾驶员疲劳。不可逆式转向器的特点：1转向系自锁路面传至转向系的冲击力由转向传动机构承受，因而这些零件容易损坏。

17、双轴汽车制动系统的双回路系统有哪几种形式?各有何特点?

答：有五种形式：一轴对一轴(II)型：前轴制动器与后轴制动器各用一个回路。交叉(X)型：前轴一侧制动器与后桥对侧车轮制动器同属一个回路。一轴半对半轴(HI)型：两侧前制动器的半数轮缸和全部后制动器的半数轮缸属于同一个回路，其余的前轮缸属于另一个回路。半轴一轮对半轴一轮(LL)型：两个回路分别对两侧前轮制动器的半数轮缸和一个后轮制动器起作用。双半轴对双半轴(HH)型：每个回路均只对每个前后制动器的半数轮缸起作用。II型布置较为简单，成本低，若后制动回路失效，则一旦前轮抱死即极易丧失转弯制动能力；对于前轮驱动的汽车，当前制动回路失效单用后桥制动时，制动力严重不足，踏板力过大易使后轮抱死而汽车侧滑。X型结构简单，直行制动时任一回路失效，剩余的总之动力都能保持正常值的50%，当某一管路损坏造成制动力不对称时，前轮将朝制动力大的一边绕主销转动，是汽车丧失稳定性。HI,HH,LL型结构复杂。LL型和HH型在任一回路失效时，前后制动力与正常情况下相同，剩余总制动力可达正常值的50%左右。HI型单用一轴半回路时剩余制动力较大，紧急制动情况下后轮容易抱死。

18、欲使中间轴斜齿轮的轴向力平衡，斜齿轮螺旋角的旋向和大小应如何选取?为什么?

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答：斜齿轮传递转矩时，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事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。为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成一样的，或者仅取为两种螺旋角，中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋，则第一，第二轴上的斜齿轮应取为左旋。

19、影响轮胎寿命的主要因素是什么?如何影响?P35

20、转向系传动比由哪些组成?为什么转向“轻”和“灵”构成一对矛盾?如何解决此矛盾?

答：包括转向系的角传到比和转向系的力传动比。

考虑到iwo=iw，由iwo的定义可知：对于一定的转向盘角速度，转向轮偏转角速度与转向器角速度传动比成反比。较传动比增加后，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，所以转向“轻”和“灵”构成一对矛盾。为了解决矛盾，采用变速比转向器。

21、机械有级变速器的设计要求有哪些？

答：1。保证汽车有必要的动力想和经济性2。设置空档，用来切断发动机动力向驱动轮的传输3。设置倒挡，使汽车能倒退行驶4。设置动力输出装置，需要时能进行功率输出5。换挡迅速、省力、方便6。工作可靠。7。变速器应当有高的工作效率8。变速器的工作噪声低。

22、采用“前轮先抱死”和“后轮先抱死”的设计观点各有什么优缺点?目前趋势如何?

23、齿轮模数m和齿宽b对变速器有何影响?其选用原则如何?

答：

25、鼓式制动器有哪几种形式?画出双领蹄式的结构简图，分析其效能因数的不稳定性，并说明其应用范围。

26、离合器设计的基本要求有哪些？

答：1。在任何行驶条件下，既能可靠地传递发动机的最大转矩，并有适当的转矩储备，又能防止传动系过载2。结合时要完全、平顺、柔和，保证汽车起步时没有抖动和冲击3。分离时要迅速、彻底4。从动部分转动惯量要小，以减轻换挡时变速器齿轮间的冲击，便于换挡和减小同步器的磨损5。应有足够的吸热能力和良好的通风散热效果，以保证工作温度不致过高，延长其使用寿命6。应能避免和衰减传动系的扭转震动，并具有吸收振动、缓和冲击和降低噪声的能力7。操纵轻便、准确，以减轻驾驶员的疲劳8。邹勇在从动盘上的总压力和摩擦因素在离合器工作

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过程中变化要尽可能小，以保证有稳定的工作性能。9。具有足够的强度和良好的动平衡，以保证其工作可靠、使用寿命长10。结构应简单、紧凑。质量小，制造工艺性好，拆装、维修、调整方便等。

27、制动系的功用是什么？

答：使汽车以适当的减速度降速行驶直至停车；在下坡行驶时，使汽车保持适当的稳定车速；使汽车可靠地停在原地或坡道上

28、简述钢板弹簧各片长度的确定过程

答：先将各片厚度hi的立方值hi^3按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上、再沿横坐标量出主片长度的一半L/2和U形螺栓中心距的一半s/2，得到A、B两点，连接A、B即得到三角形的钢板弹簧展开图。AB线与各叶片的上侧边交点即为各片长度。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连一直线，此直线与各片的上侧边交点即为各片长度。各片实际长度尺寸需经圆整后确定。

29、简述制动器设计中，制动器最大制动力矩确定过程。P267P269

三、计算题

已知某货车的总质量为2500kg，轴距为3600mm，质心距前轴为2100mm，质心高度为1200mm，车轮有效半径为500mm，地面附着系数为0．6。试求：驻车制动时所需的单个车轮制动器的制动力矩及汽车的极限坡路停驻角；若用后轮制动器作为应急制动器，应急制动所需制动力矩。

解：1)该车可能停驻的极限上坡路倾角为

1 arctan该车可能停驻的极限下坡路倾角为 L1L hg

2 arctan L1

L hg

将L、hg、L1和φ值代入计算式，得α1=23.63°；α2=16.26°。

2)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

F2 re magresina1

将mag、re和α1值代入计算式，得驻车的上极限制动力矩为5010.36N·m。单个制动力矩2505.18N·m

3)应急制动时，后桥制动力矩为

FB2re F2 magL1 reL hg

将mag=Ga=25000N、L=3.6m、hg=1.2m、L1=2.1m、re=0.5m、φ＝0.6代入计算式，得应急制动力矩为3645.83N·m

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