汽车设计考试试卷A及其答案

1、简要回答汽车轴距的长短会对汽车的性能产生哪些影响？（10分）
（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。

1汽车设计中必须考虑“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。

3、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？（10分）
何谓离合器的后备系数？在选择后备系数时应考哪些因素？
后备系数是离合器的一个重要参数，它反映了离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。

在选择后备系数时，应保证离合器应能可靠地传递发动机最大扭矩、要防止离合器滑磨过大、要能防止传动系过载。

考虑因素:1）为可靠传递发动机最大扭矩，?不宜选取过小；2）为减少传动系过载，保证操纵轻便，?不宜选择过大；3）当发动机后备功率较大、使用条件较好时，?可选取小些；4）当使用条件恶劣，为提高起步能力、减少离合器滑磨，?应选取大些；5）汽车总质量越大，?也应选择越大；6）柴油机工作比较粗暴，转矩较不平稳，?值较汽油机大些；7）发动机缸数越多，转矩波动越小，?可选取小些；8）膜片弹簧离合器选取的?值可比螺旋弹簧离合器小些；9）双片离合器的?值应大于单片离合器
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。

(15分)
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。

5、传动轴临界转速及提高传动轴临界转速的方法？ （10分）
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
2
2
28102.1c c c k L d D n +⨯=
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。

6、某货车，采用多万向节传动如下图，试计算当量夹角并评价（a ）,(b)两种方案哪个更合理，说明理由。

其中 ： a 1=1.5° a 2=3.5°a 3=4.5°， 传动轴的最高转速为3000r/min （15分）
因为多万向节传动的各轴轴线均在同一平面，且各传动轴两端万向节叉平面之间的夹角为 0 或 π／2，则当量夹角 αe 为 ...232221±±±=ααααe (4—5) 式中，α1、α2、α3…为各万向节的夹角。

式中的正负号这样确定：当第一万向节的主动叉处在各轴轴线所在的平面内，在其余的万向节中，如果其主动叉平面与此平面重合定义为正，与此平面垂直定义为负。

万向节传动输出轴与输入轴的转角差会引起动力总成支承和悬架弹性元件的振动，还能引起与输出轴相连齿轮的冲击和噪声及驾驶室内的谐振噪声。

因此，在设计多万向节传动时，总是希望其当量夹角 αe 尽可能小，一般设计时应使空载和满载两种工况下的 αe 不大于3°另外，对多万向节传动输出轴的角加速度幅值212ωαe 小加以限制。

对于轿车，212ωαe ≤350rad ／s 2；对于货车，2
12ωαe ≤600rad ／s 2。

7、简述为什么空载与满载时簧上质量变化大的货车和客车要采用刚度可变的非线性悬架？（10分）
为了减少振动频率和车身高度的变化，应当选用刚度可变的非线性悬架。

轿车簧上质量在使用中虽然变化不大，但为了减少车轴对车架的撞击，减少转弯行驶时的侧倾与制动时的前俯角和加速时的后仰角，也应当采用刚度可变的非线性悬架
8、在设计某车辆的主传动器时，要求传动比为6，且要求车辆有较大的离地间隙，问应采用螺旋齿轮传动还是采用双曲面齿轮传动？说明理由。

（10）
12
0r r i L =2.双曲面齿轮传动根据啮合面上法向力相等，可求出主、从动齿轮圆周力之比
2
121cos cos ββ=F F 式中,F 1、F 2分别为主、从动齿轮的圆周力；β1、β2分别为主、从动齿轮的螺旋角。

螺旋角是指在锥齿轮节锥表面展开图上的齿线任意一点A 的切线TT 与
该点和节锥顶点连线之间的夹角。

在齿面宽中点处的螺旋角称为中点螺旋角
通常不特殊说明，则螺旋角系指中点螺旋角。

双曲面齿轮传动比为
1
12211220cos cos ββr r r F r F i s ==
式中，s i 0为双曲面齿轮传动比；1r 、2r 分别为主、 从动齿轮平均分度圆半径。

螺旋锥齿轮传动比L i 0为 令12cos cos ββ=K ，则L s Ki i 00=。

由于1β>2β，所以系数K>1，一般为1.25～1.50。

答：1)当双曲面齿轮与螺旋锥齿轮尺寸相同时，双曲面齿轮传动有更大的传动比。

2)当传动比一定，从动齿轮尺寸相同时，双曲面主动齿轮比相应的螺旋锥齿轮有较大的直径，较高的轮齿强度以及较大的主动齿轮轴和轴承刚度。

3)当传动比一定，主动齿轮尺寸相同时，双曲面从动齿轮直径比相应的螺旋锥齿轮为小，因而有较大的离地间隙。

9、某轿车的排量为4L,前桥采用麦佛逊式独立悬架，满载时前桥簧上质量为750kg ，试设计该车静挠度及弹簧的刚度。

（10分） 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： ，
m C n 22121π=
（1）若n1与n2差别大，导致纵向角振动：（2）若n1=n2导致共振：（3）高速、越障汽车n1/n2<1时角振动比n1/n2>1时小
故要求n1/n2<1，即fc2<fc1，一般取
轿车 fc2=( 0.8~0.9) fc1 货车 fc2=(0.6~0.8) fc1
轿车实测值： n1: 满载 0.80～1.15Hz n2: 满载 0.98～1.30Hz
3、离合器的压紧弹簧有哪几种？膜片弹簧离合器被广泛采用的原因是什么？
周置弹簧离合器，中央弹簧离合器，斜置弹簧离合器 膜片弹簧离合器
原因：１）．膜片弹簧具有较理想的非线性特性２）．结构简单，轴向尺寸小，零件数目少，质量小
３）．高速旋转时，压紧力降低很少，性能较稳定４）．压力分布均匀，摩擦片磨损均匀５）．易于实现良好的通风散热，使用寿命长６）．平稳性好７）．有利于大量生产，降低制造成本
2、十字轴式万向节的优点是什么？十字轴式万向节连接的两轴夹角不宜过大的原因是什么？
十字轴万向节结构简单，强度高，耐久性好，传动效率高，生产成本低.原因:当夹角由4增至16时，万向节中的滚针轴承寿命将下降为原来寿命的1/4。

2211/5/5c c f n f n ==。