汽车设计基础

一、简答题（每题8分，共40分）
1、变速器齿轮模数选取的一般原则是什么？
2、钢板弹簧长度L的选取与哪些因素有关？
3、双轴汽车的双回路制动系统有哪几种分路形式？其结构特点如何？
4、与中间轴式变速器比较，两轴式变速器的优缺点是什么？
5、变速器齿轮的压力角应该如何选择？
二、综合题（每题10，共60分）
1、什么是离合器的后备系数？它的选取受哪些因素怎样的影响？
2、试画图分析汽车的轴转向效应。

3、与鼓式制动器比较，盘式制动器的优点有哪些？
4、与其它形式的离合器相比，膜片弹簧离合器有哪些优点？
5、试简述变速器中斜齿轮螺旋角及螺旋方向的确定原则。

6、主减速器锥齿轮的计算载荷有哪几种确定方法？分别应用于什么场合？
答卷：
一、简答题
1、变速器齿轮模数选取的一般原则是什么？
答：选用模数的原则：在变速器中心距相同的条件下，选取较小的模数，就可以增加齿轮的齿数，同时增加齿宽可使齿轮啮合的重合度增加，并减少齿轮噪声，所以为了减少噪声应合理减小模数，同时增加吃宽；为了使质量小些，应该增加模数，同时减小齿宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用一种模数，而从强度方面考虑，各档齿轮应有不同的模数；减少乘用车齿轮工作噪声有较为重要的意义，因此齿轮的模数应该选得小些；对货车，减少质量比减少噪声更重要，故齿轮应该选用大些的模数；变速器低档齿轮应选用大些的模数，其他挡位选用另一种模数。

少数情况下，汽车变速器各档齿轮均选用相同的模数。

2、钢板弹簧长度L的选取与哪些因素有关？
答：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。

3、双轴汽车的双回路制动系统有哪几种分路形式？其结构特点如何？
答：（1）一轴对一轴II 型；（2）交叉X 型；（3）一轴半对半轴HI 型；（4）半轴一轮对半轴一轮LL 型；（5）双半轴对双半轴HH 型。

特点：II 型管路布置较为简单，成本低。

X 型的结构也很简单，直行制动时任一回路失效，剩余的总制动力都能保持正常值的一半，但是一旦某一管路损坏造成制动力不对称，此时前轮将朝制动力大的一边绕主销转动，使汽车丧失稳定性。

HI 、HH 、LL 型结构都比较复杂，LL 型和HH 型在任一回路失效时，前、后制动力比值与正常情况下相同，剩余总制动力可达到正常值的一半左右，HI 型单用一轴半回路时剩余制动力较大，但此时与LL 型一样，紧急制动时后轮很容易先抱死。

4、与中间轴式变速器比较，两轴式变速器的优缺点是什么？
答：两轴式：优点：轴和轴承数少，结构简单，轮廓尺寸小，容易布置；中间挡位传动效率高，噪声低。

缺点：不能设置直接挡，高挡工作噪声大，易损坏；受结构限制，一挡速比不可能设计的很大。

中间轴式：优点：使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，传动效率高，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少；提高了变速器的使用寿命；一挡有较大的传动比。

缺点：在除直接挡外的其他挡位工作时，传动效率略有降低。

5、变速器齿轮的压力角应该如何选择？
答：影响：（1）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。

（2）螺旋角对齿轮工作噪声、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。

随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高，不过当螺旋角大于30度时，其抗弯强度骤然降低，而接触强度仍然上升。

选用原则：（1）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。

（2）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。

二：综合题;
1、什么是离合器的后备系数？它的选取受哪些因素怎样的影响？
答：离合器的后备系数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，β必须大于1
2、试画图分析汽车的轴转向效应。

答：目前汽车的前、后悬架采用的方案有：前轮和后轮均采用非独立悬架；前轮采用独立悬架，后轮采用非独立悬架；前轮与后轮均采用独立悬架等几种。

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，于是内侧悬架受拉抻，外侧悬架受压缩，结果与悬架固定连接的车轴(桥)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。

轿车将后悬架纵置钢板弹簧的前部吊耳位置布置得比后边吊耳低，于是悬架的瞬时运动中心位置降低，与悬架连接的车桥位置处的运动轨迹，即处于外侧悬架与车桥连接处的运动轨迹是oa段，结果后桥轴线的偏离不再使汽车具有过多转向的趋势。

另外，前悬架采用纵置钢板弹簧非独立悬架时，因前轮容易发生摆振现象，不能保证汽车有良好的操纵稳定性，所以轿车的前悬架多采用独立悬架。

发动机前置前轮驱动的中高级及其以下级别的轿车，常采用麦弗逊式前悬架和扭转梁随动臂式后悬架。

前悬架采用双横臂式独立悬架时，能够通过将上横臂支承销轴线在纵向垂直平面上的投影设计成前高后低状，使悬架的纵向运动瞬心位于有利于减少制动前俯角处，使制动时车身纵倾减少，保持车身有良好的稳定性能
3、与鼓式制动器比较，盘式制动器的优点有哪些？
答：热稳定性好；水稳定性好；制动力矩与汽车运动方向无关；已与构成双回路制动系，使系统有较高的可靠性和安全性；尺寸小、质量小、散热良好；压力在制动衬快上的分布比较均匀，故衬块磨损也均匀；更换衬块简单容易；衬块与制动盘之间的间隙小，从而缩短了制动协调时间；易于实现间隙自动调整。

缺点：难以完全防止尘污和锈蚀；兼做驻车制动器时，所需附加的手驱动机构比较复杂；在制动驱动机构中必须用助力器；因为衬块工作面积小，所以磨损快，使用寿命低，需用高材质的衬块
4、与其它形式的离合器相比，膜片弹簧离合器有哪些优点？
答：首先，膜片弹簧本身兼起压紧弹簧和分离杆的作用，使得零件数目减少，重量减轻；其次，离合器结构大大简化并显著地缩短了离合器的轴间尺寸；再者，膜片弹簧具有良好的非线性特性，设计合适可使摩擦片磨损到极限，压紧力仍能维持很少改变，且减轻分离离合器时的踏板力，使操纵轻便
5、试简述变速器中斜齿轮螺旋角及螺旋方向的确定原则。

答：螺旋角选择原则：中间轴上不同档位齿轮的螺旋角应该是不一样的。

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角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。

6、主减速器锥齿轮的计算载荷有哪几种确定方法？分别应用于什么场合？
答、1）按发动机最大转矩和最低挡传动比确定从动锥齿轮的计算转矩Tce
2）按驱动轮打滑转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcs
3）按汽车日常像是平均转矩确定从动锥齿轮的计算转矩Tcf
汽车形式的选择
不同形式的汽车，主要体现在轴数、驱动形式以及布置形式上有区别。

影响选取轴数的因素主要有汽车的总质量、道路法规对轴载质量的限制和轮胎的负荷能力以及汽车的结构。

布置形式：乘用车的布置形式（发动机前置前轮驱、发动机前置后轮驱动、发动机后置后轮驱动）商用车的布置形式（客车的布置形式发动机前置后轴驱动、发动机中置后桥驱动、发动机后置后轴驱动）（货车的布置形式平头式、短头式、长头式）。