汽车设计

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《汽车设计》
第一章 汽车的总体设计
2. 汽车总体设计的主要任务？
答：要对各部件进行较为仔细的布置，应较为准确地画出各部件的形状和尺寸，确定各总成质心位置，然后计算轴荷分配和质心位置高度，必要时还要进行调整。此时应较准确地确定与汽车总体布置有关的各尺寸参数，同时对整车主要性能进行计算，并据此确定各总成的技术参数，确保各总成之间的参数匹配合理，保证整车各性能指标达到预定要求。
4.公路车辆法规规定的单车外廓尺寸？
答：公路车辆法规规定的单车外廓尺寸：长不应超过12m；宽不超过2.5m；高不超过4m。
    1．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，称为车架上平面线。它作为标注垂直尺寸的基准载(面)，即z坐标线，向上为“+”、向下为“-”，该线标记为。
12.在汽车总布置设计时，轴荷分配应考虑那些问题？
答：轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。从轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车轮的载荷应相差不大；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载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。
第二章 离合器设计
6．何为离合器的的后备系数？所能传递的最大转矩与哪些因素有关？
答：  后备系数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矩之比。
设离合器转矩容量，发动机最大转矩写成如下关系式：  ，式中 β——离合器后备系数。
为了保证离合器在任何工况下都能可靠地传递发动机的最大转矩，后备系数β必须大于1。
第三章 机械式变速器设计
4．如下图所示为一变速器结构图，请分析各档传动关系，画出传动简图，并列出传动比。
解：这是一个中间轴式六档变速器，其特点是：(1)设有直接挡； (2)一挡有较大的传动比； (3)各挡位齿轮采用常啮合齿轮传动； (4)各档均采用同步器。
传动路线图如下所示。
1档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~1~12， 锁销式同步器右移，到第二轴；
2档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~2~11，锁销式同步器左移，到第二轴；
3档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~3~10，锁环式同步器右移，到第二轴；
4档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~4~9，锁环式同步器右左移，到第二轴；
5档：动力从第一轴到齿轮7 ~6~5~8，锁环式同步器右移，到第二轴；
6档：动力从第一轴到齿轮7 ~6，锁环式同步器左移，到第二轴，得直接档；
7档：搭档同步器左移，得倒档。


6．为什么中间轴式变速器中间轴上的齿轮螺旋方向一律要求为右选，而第一轴、第二轴上的齿轮为左旋？
答：斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡。
    根据右图可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，须满足下述条件：
              Fa1=Fn1tanβ1
              Fa2=Fn2tanβ2               
      由于，为使两轴向力平衡，必须满足
式中，Fa1、Fa2为作用在中间轴承齿轮1、2上的轴向力；Fn1、Fn2为作用在中间轴上齿轮1、2上的圆周力；r1、r2为齿轮1、2的节圆半径；T为中间轴传递的转矩。
齿轮1与第一轴齿轮啮合，是从动轮，齿轮2与第二轴齿轮啮合，成为主动轮，因此都为右旋时，所受轴向力方向相反，从而通过设计螺旋角和齿轮直径，可使中间轴上的轴向力抵消。
第四章 万向节和传动轴设计
1．简要说明下列万向节的种类和各自的应用场所。

（a）                      (b)


            (c )                      (d)


答：（a）为球笼式万向节，是带分度杆的等速万向节，工作角度达42°，广泛应用于轿车前驱动桥；
(b) 伸缩型球笼式万向节，允许的工作最大夹角为20，广泛地应用到断开式驱动桥中；
(c ) 三销轴式万向节，由两个偏心轴叉、两个三销轴和六个滚外轴承组成，是开式万向节而不需加外球壳及密封，允许工作夹角达45°，要用于中、重型汽车转向驱动桥。
(d)双联式万向节，为近似等速万向节，实际是由两个十字轴万向节组合而成，允许工作夹角达50，主要用于中、重型汽车转向驱动桥。
3．双十字轴万向节等速传动的条件？
答：处于同一平面的双万向节等速传动的条件：1）保证同传动轴相连的两万向节叉应布置在同一平面内；2）两万向节夹角α1与α2相等。
3. 传动轴临界转速及提高传动轴临界转速的方法？
答：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。
传动轴的临界转速为

式中，nk为传动轴的临界转速（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。
第五章 驱动桥设计
1．分析图1所示驱动桥的结构特点。

        （a）               (b)
图1
答：（a）图  ①这是一个由两级齿轮减速组成的整体式双级主减速器，第一级减速由一对圆锥齿轮构成，在从动锥齿轮轴上有一圆柱齿轮，与差速器壳上的圆柱齿轮啮合，构成第二级减速；
②与单级减速器相比，双级主减速器在保证离地间隙的条件下可得到大的传动比，减速比可答7~12；
③第一级减速的主动锥齿轮采用采用悬置式支撑，从动锥齿轮轴、差速器齿轮轴采用跨置式支撑；
④主要使用在总质量较大的商用车上。
（b）为应用于发动机横置且前置前驱动的轿车驱动桥，
3．指出下图所示双曲面齿轮传动中主动轮的旋向及偏移情况。
答：
图a）中，主动轮为左旋，从动轮为右旋，主动轮下偏移；（2.5分）
    图b）中，主动轮为右旋，从动轮为左旋，主动轮上偏移；（2.5分）

                                                         
4．指出下图中双曲面齿轮螺旋角的方向与小齿轮的偏移方向？
答：
(a)：小齿轮（主动齿轮）左旋，大齿轮（从动齿轮）右旋，（2分）
小齿轮下偏移；（1分）
(b)：小齿轮（主动齿轮）右旋；
大齿轮（从动齿轮）左旋；（2分）

小齿轮上偏移。（1分）

                                                           

（c）                                    (d)
第六章 悬架设计
静挠度：满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度之比，即。
7．解释钢板弹簧的满载弧高、弹簧总成在自由状态下的弧高
答： 满载弧高是指钢板弹簧装到车轴（桥）上，汽车满载时钢板弹簧主片上表面与两端（不包括卷耳半径）连线间的最大高度差；满载弧高用来保证汽车具有给定的高度；为了在车架高度已限定时能得到足够的挠度值，常=10~20mm。
簧总成在自由状态下的弧高：钢板弹簧各片装配后，在预压缩和U形螺栓夹紧前，其主片上表面与两端（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差，称为钢板弹簧总成在自由状态下的弧高，
用下式计算
      
式中，——为静挠度；
      ——为满载弧高；
      为钢板弹簧总成用U形螺栓夹紧后引起的弧高变化.
第七章 转向系设计
1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：
转向的角传动比：转向盘角速度与转向摇臂轴角速度之比：；
传动装置的角传动比：是摇臂轴角速度与同侧转向节偏转角速度之比：
转向系的角传动比：转向盘角速度与同侧转向节偏转角速度之比：
2转向系的力传动比指的是什么？力传动比和角传动比有何关系？
答：
力传动比是轮胎地面接地中心作用在转向轮上的合力与转向盘手力之比，




力传动比和角传动比有何关系：
4何为转向器的正效率 ，根据  所分的三种转向器各有什么优缺点？目前汽车上广泛使用的是哪一种转向器？为什么？
答：正效率：功率从转向轴输入，经转向摇臂轴输出到车轮时的效率 ，
逆效率：由车轮输入，经转向器输出到转向盘的效率，转向器的摩擦功率；
第八章 制动系设计
4什么叫领蹄？
答：在制动过程中，制动蹄沿着制动鼓转动方向旋转时会出现制动效率增加的现象，则称为领蹄。
如图所示：输入力推动制动蹄压向轮毂，在与轮毂所接触的B点会受到轮毂的正压力，假定蹄与鼓间没有摩擦力，则此二力对A点取矩，得
，
B点的摩擦力：
事实上，由于B点的摩擦力是存在的，这三个力对支点A取矩，得；
而；
摩擦系数；
解得
即使得摩擦力增大，因此具有增加制动效果作用，所以称领蹄。