汽车设计练习题

《汽车设计》习题

一、名词解释

1．整备质量0m ：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。

2．质量系数0m η：指汽车载质量e m 与整车整备质量0m 的比值，即00/m m e m =η。

3．轴荷分配：指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直负荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。

4．比转矩b T ：汽车所装发动机的最大转矩max e T 与汽车总质量a m 之比，a e b m T T /max =。它能反映汽车的牵引能力。

5．比功率b P ：汽车所装发动机的标定最大功率max e P 与汽车最大总质量a m 之比，即a e b m P P /m a x =。可以综合反映汽车的动力性。

6．轮胎负荷系数：汽车轮胎所承受的最大静负荷值与轮胎额定负荷值之比称为轮胎负荷系数。 额定负荷值

最大静负荷值轮胎负荷系数= 7．后备系数β：离合器所能传递的最大静摩擦力矩c T 与发动机最大转矩max e T 之比。

即max /e c T T =β

8．等速万向节：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。

9．临界转速：是指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。

10．差速器锁紧系数k ：差速器的内摩擦力矩r T 与差速器壳接受的转矩0T 之比，即0/T T k r =

11．半轴转矩比b k ：12/T T k b =， 1T 、2T 分别为左、右两半轴对差速器的反转矩。

12．双曲面齿轮螺旋角：是指在锥齿轮表面展开图上的齿形线任意一点的切线与该点和节锥顶点连线之间的夹角。

13．悬架的弹性特性：悬架受到的垂直外力F 与由此所引起的车轮中心相对于车身位移f(即悬架的变形)的关系曲线，称为悬架的弹性特性。

14．悬架静挠度c f ：指汽车满载静止时悬架上的载荷w F 与此时悬架刚度c 之比，即c F f w c /=

15．悬架动挠度d f ：指从满载静平衡位置开始悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或1/3）时，车轮中心相对车架（或车身）的垂直位移。

16．转向系的力传动比p i ：从轮胎接地面中心作用在两个转向轮上的合力2w F 与作用在转向盘上的手力h F 之比，称为力传动比，即h w p F F i /2=

17．转向系的角传动比：转向盘角速度w ω与同侧转向节偏转角速度k ω之比，称为转向系角传动比0w i ，即k

w w i ωω=0 18．转向器角传动比：转向盘角速度w ω与摇臂轴角速度p ω之比，称为转向器角传动比w i ，即p

w w i ωω= 19．转向器正效率+η：功率1P 从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为正效率，121/)(P P P -=+η

20．转向器逆效率-η：功率从转向摇臂轴输入，经转向轴输出所求得的效率称为逆效率，323/)(P P P -=-η，式中，2P 为转向器中的摩擦功率，3P 为作用在转向摇臂轴上的功率。

21．制动器效能因数：在制动鼓或制动盘的作用半径R 上所得到的摩擦力)/(R M μ与输入力0F 之比，即R F M K 0μ

=

22．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，称为制动器效能

23．钢板弹簧满载弧高a f ：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（不包括卷耳孔半径）连线间的最大高度差。

（此图谨供助记，不用画）

H：指钢板弹簧各片装配后，在预压缩和U形螺栓24．钢板弹簧总成在自由状态下的弧高

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

问答题：

1. 设计任务书包括哪些内容？

答：

设计任务书主要应包括下列内容：

（1）可行性分析，其内容包括市场预测，企业技术开发和生产能力分析，产品开发的目的，新产品的设计指导思想，预计的生产纲领和产品的目标成本以及技术经济分析等。

（2）产品型号及其主要使用功能、技术规格和性能参数。

（3）整车布置方案的描述及各主要总成的结构、特性参数；标准化、通用化

（4）国内、外同类汽车技术性能的分析和对比。

（5）本车拟采用的新技术、新材料和新工艺。

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。

3. 简要回答汽车轴距的长短会对汽车的性能产生哪些影响？

答：

（1）轴距对整备质量、汽车总长、汽车最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径等有影响。当轴距短时，上述各指标减小。此外，轴距还对轴荷分配、传动轴夹角有影响。

（2）轴距过短会使车厢(箱)长度不足或后悬过长；汽车上坡、制动或加速时轴荷转移过大，使汽车制动性或操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大。

（3）原则上对发动机排量大的乘用车、载质量或载客量多的货车或客车，轴距取得长。对机动要求高的汽车，轴距宜取短些。为满足市场需要，工厂在标准轴距货车的基础上，生产出短轴距和长轴距的变型车。对于不同轴距变型车的轴距变化，推荐在0．4~0．6m的范围内来确定为宜。

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。5．发动机的悬置结构形式及特点？

答：

发动机的悬置结构形式：传统的橡胶悬置和液压阻尼式橡胶悬置。

传统的橡胶悬置特点是结构简单，制造成本低，但动刚度和阻尼损失角θ的特性曲线基本上不随激励频率变化。

液压阻尼式橡胶悬置的动刚度及阻尼损失角有很强的变频特性，对于衰减发动机怠速频段内的大幅振动十分有利。

6.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。

7．汽车设计中必须考虑的“三化”是什么？

答：产品的系列化、零部件的通用化和零件标准化。

产品的系列化：指汽车制造厂可以供应各种型号的产品（汽车或总成、部件）；

零部件的通用化：同一系列或总质量相近的一些车型，采用通用的总称或部件，以减少不见的类型、简化生产；

标准化：设计中尽可能采用标准件，以便组织生产、提高质量、降低制造成本并使维修方便。

8．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。

离合器的基本功能之一是传递转矩，离合器转矩容量与下列参数有关：

（N·m）；

所以有：，

。

式中：

—摩擦系数，通常要利用离合器的摩擦打滑来使汽车起步，这是利用摩擦传动的关键，故一般计算离合器转矩容量时应取；

—对压盘的压紧力，它随使用情况和温度会有所变动。使用中摩擦片厚度的磨损变小，以及频繁接合会引起的高温使弹簧压力衰退都会使N有明显改变。

—离合器摩擦工作面数，单片为2，双片为4。

—有效作用半径R。它也是一个变量，作为一间接度量值，它随着摩擦接触面的磨损及高温造成翘曲，导致摩擦副的不均匀接触。

由此可见，转矩容量是离合器的的一个本质属性。

9．离合器操纵机构踏板力应满足哪些要求？

答：

离合器操纵机构是离合器系统重要组成部分，是驾驶员借以使离合器分离、接合的一套装置，它起始于离合器踏板，终止于离合器分离轴承。

主要功用：

完成离合器的接合或分离，保证汽车平稳起步和行驶中的换档。切断动力传递等。

基本要求：

（1）操纵机械要尽可能地简单，操纵轻便，踏板力要小，以减轻驾驶员的劳动强度。对于轿车、轻型客车，踏板力应为80N～150N；对于载货汽车踏板力一般为150N～200N。

（2）结构紧凑、效率高，踏板行程要适中，一般应在80mm～150mm的范围内，最大不应超过180mm。

上述两项要求往往是相互制约的，设计时，要在满足踏板行程要求的前提下，来确定踏板力，因为踏板行程往往受到车的空间、周边条件的限制和人体工程学的要求。若踏板力超过通常推荐允许值，则应采用相应措施（例如加大传动比，采用助力装置等）。

（3）在操纵机构中应有调整自由行程的装置。

（4）踏板行程应有眼位装置。

（5）踏板回位要快捷，防止离合器在接合时回位滞后。

10、根据轴的不同型式，变速器可分为哪些类型？

答：

分为固定轴式和旋转轴式两种；固定轴式变速器应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。

固定轴式又分为两轴式变速器，中间轴式变速器，双中间轴式变速器，多中间轴式变速器等。

11、变速器操纵机构应满足哪些要求？

答：

（1）换挡时只能挂入一个挡位；（2）换挡后应使齿轮在全齿长上啮合；（3）防止自动脱挡或自动挂挡；（4）防止误挂倒挡；（5）换挡轻便。

12．变速器传动比范围的定义及确定传动比范围的影响因素？

答：变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动传动比的比值。

最高挡通常是直接挡传动比为1.0；如最高挡是超速挡，传动比为0. 7～0. 8。

影响最低挡传动比选取的因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与地面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。

传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高车速和使用条件（如要求的汽车爬坡能力）等因素有关。目前乘用车的传动比范围在3. 0 ～4. 5之间，轻型商用车在5. 0～8. 0 之间，其它商用车则更大。

13．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。

14．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。

15. 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，n k为传动轴的临界转速（r/min）；L c为传动轴长度（mm），即两万向节中心之间的距离；d c和D c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D c和L c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n k 以及总布置上的考虑，常将传动轴断开成两根或三根。

16、解释悬架的静挠度、动挠度和偏频的概念，并说明选挠度与偏频的关系。

答：

静挠度：满载静止时悬架上的载荷与此时悬架刚度之比，即。

动挠度：从满载静平衡位置开始，悬架压缩到结构允许的最大变形（通常指缓冲块压缩到其自由高度的1/2或2/3）时，车轮中心相对车回车架或车身）的垂直位移。

偏频：汽车前、后部分的车身的固有频率和（亦称偏频）可用下式表示

，

弹性特性为线性的悬架，前、后悬架的静挠度与偏频的关系是：

17. 如何确定汽车前、后悬架的静挠度？

答：悬架的静挠度直接影响车身振动的偏频。

希望f c1与f c2要接近，但不能相等（防止共振）；

希望f c1>f c2 (从加速性考虑，若f c2大，车身的振动大）。

若汽车以较高车速驶过单个路障，n1/n2＜1时，车身纵向角振动要比n1/n2＞1时小，故推荐取f c2=（0.8~0.9）f c1。

考虑到货车前、后轴荷的差别和驾驶员的乘坐舒适性，取前悬架的静挠度值大于后悬架的静挠度值，推荐f c2=（0.6~0.8）f c1。

为了改善微型轿车后排乘客的乘坐舒适性，有时取后悬架的偏频也可低于前悬架的偏频。

18.影响选取钢板弹簧长度L的因素有哪些？

增加钢板弹簧长度L能显著降低弹簧应力，提高使用寿命；降低弹簧刚度，改善汽车行驶平顺性；在垂直刚度给的条件下，又能明显增加钢板弹簧上的纵向角刚度，减少车轮扭转力矩所引起的弹簧变形；但会在汽车布置时产生困难。

19．转向操纵轻便性的评价指标？

答：通常用转向时驾驶员作用在转向盘上的切向力大小和转向盘转动圈数多少两项指标来评价操纵轻便性。

轿车货车

机械转向 50~100N 250N

动力转向 20~50N 120N

轿车转向盘从中间位置转到一端的终点，其圈数不得超过2.0圈；货车则要求不超过3.0圈。

20.常见的转向器形式有几种？各有何有缺点？

1）齿轮齿条式转向器

优点：结构简单、紧凑；壳体采用铝、镁合金压铸而成，转向器质量轻；传动效率高；能自动消除齿间间隙；转向器占用的体积小；制造成本低。

缺点：逆效率高，在不平路面上行驶时易反冲，造成打手并影响行驶安全。

2）循环球式转向器

优点：将滑动摩擦转为滚动摩擦，传动效率高；使用寿命高；转向器的传动比可以变化；工作平稳可靠；齿条和齿扇之间的间隙易调整；适合做整体式动力转向器。

缺点：逆效率高，结构复杂，制造困难，制造精度要求高。

21．进行制动系的设计应满足哪些基本要求？

1）具有足够的制动效能

2）工作可靠

3）在任何速度下制动时，汽车都不应丧失操纵性和方向稳定性

4）防止水和圬泥进入制动器工作表面

5）制动能力的热稳定性良好

6）操纵轻便，并具有良好的随动性

7）制动时，制动系产生的噪声尽可能小，同时力求减少散发出对人体有害的石棉纤维等物质，以减少公害

8）作用之后性尽可能好

9）摩擦衬片（块）应有足够的使用寿命

10）摩擦副磨损后，应有能消除因磨损而产生间隙的机构，且调整间隙工作容易，最好设置自动调整间隙机构

11）当制动驱动装置的任何元件发生故障并使其基本功能遭到破坏时，汽车制动系应有音响或光信号等报警提示