吉林大学汽车设计答案

汽车设计

1-1、在绘总布置图时，首先要确定画图的基准线，问为什么要有五条基准线缺一不可？各基准线是如何确定的？如果设计时没有统一的基准线，结果会怎样？

答：在绘制整车总布置图的过程中，要随时配合、调整和确认各总成的外形尺寸、结构、布置形式、连接方式、各总成之间的相互关系、操纵机构的布置要求，悬置的结构与布置要求、管线路的布置与固定、装调的方便性等。因此要有五条基准线才能绘制总布置图。如果设计时没有统一的基准线，将无法保证上述所说。

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0Z 。

②前轮中心线

通过左、右前轮中心，并垂直于车架平面线的平面，在侧视图和俯视图上的投影线，称为前轮中心线。它作为标注纵向尺寸的

基准线(面)，即x 坐标线，向前为“-”、向后为“+”，该线标记为0x 。

③汽车中心线

汽车纵向垂直对称平面在俯视图和前视图上的投影线，称为汽车中心线。用它作为标注横向尺寸的基准线(面)，即y 坐标线，向左为“+”、向右为“—”，该线标记为0y 。

④地面线

地平面在侧视图和前视图上的投影线，称为地面线。此线是标注汽车高度、接近角、离去角、离地间隙和货台高度等尺寸的基准线。 ⑤前轮垂直线

通过左、右前轮中心，并垂直于地面的平面，在侧视图和俯视图上的投影线，称为前轮垂直线。此线用来作为标注汽车轴距和前悬的基准线。当车架与地面平行时，前轮垂直线与前轮中心线重合(如乘用车)。

1-2、发动机前置前轮驱动的布置形式，如今在乘用车上得到广泛应用，其原因究竟是什么？而发动机后置后驱动的布置形式在客车上得到广泛应用，其原因又是什么？

答：前置前驱优点：前桥轴荷大，有明显不足转向性能，越过障碍能力高，乘坐舒适性高，提高机动性，散热好，足够大行李箱空间，供暖效率高，操纵机构简单，整车质量小，低制造难度。

后置后驱优点 ：隔离发动机气味热量，前部不受发动机噪声震动影响，检修发动机方便，轴荷分配合理，改善后部乘坐舒适性，有大的行李箱和低地板高度，传动轴长度短。

1-3、汽车的主要参数分几类？各类又含有哪些参数？各质量参数是如何定义的？

答：汽车的主要参数分三类：尺寸参数，质量参数和汽车性能参数 ?尺寸参数：外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头长度和车厢尺寸。

?质量参数：①整车整备质量m 0（车上带有全部装备，加满燃料、水，

但没有装货和载人时的整车质量）、②载客量、③装载质量（在硬质良好路面上行驶时所允许的额定载质量）、④质量系数η

（汽车载质量

m o

（装备齐全，并按规定装满与整车整备质量的比值）、⑤汽车总质量m

a

客，货时的整车质量）、⑥轴荷分配（汽车载空载或满载静止状态下，各车对轴支撑平面的垂直负荷）。

?性能参数：①动力性参数：最高车速、加速时间、上坡能力、比功率和比转距②燃油经济性参数③汽车最小转弯直径

④通过性几何参数⑤操纵稳定性参数⑥制动性参数⑦舒适性

1-4、简述在绘总布置图布置发动机及各总成的位置时，需要注意一些什么问题或如何布置才是合理的？

答：①发动机的上下位置：对离地间隙和驾驶员视野有影响②发动机的前后位置：会影响汽车的轴荷分配，用车前排座位的乘坐舒适性、发动机前置后轮驱动汽车的传动轴长度和夹角以及货车的面积利用率③发动机的左右位置：发动机曲轴中心线在一般情况下与汽车中心线一致。

1-5、总布置设计的一项重要工作是作运动校核，运动校核的内容与意义是什么？

答：内容：从整车角度出发进行运动学正确性的检查；对于相对运动的部件或零件进行运动干涉检查。

意义：由于汽车是由许多总成组装在一起的，所以总体设计师应从整车角度出发考虑。由于汽车是运动着的，这将造成零、部件之间有相对运动，并可能产生运动干涉而造成设计失误，所以在原则上，有相对运动的地方都要进行运动干涉检查。

1-6、具有两门两座和大功率发动机的运动型乘用车（俗称跑车），不仅加速性好，速度又高，这种车有的将发动机布置在前轴和后桥之间。试分析这种发动机中置的布置方案有哪些优点和缺点？

答：优点：①将发动机布置在前后轴之间，使整车轴荷分配合理；②这种布置方式，一般是后轮驱动，附着利用率高；③可使得汽车前部较低，迎风面积和风阻系数都较低；④汽车前部较低，驾驶员视野好。

缺点：①发动机占用客舱空间，很难设计成四座车厢；②发动机进气和冷却效果差。

2-1、设计离合器和离合器操纵机构时，各自应当满足哪些基本要求？答：离合器的设计要求：①可靠地传递发动机最大转矩，并有储备，防止传动系过载；②接合平顺；③分离要迅速彻底；④从动部分转动惯量小，减轻换挡冲击；⑤吸热和散热能力好，防止温度过高；⑥应避免和衰减传动系扭转共振，并具有吸振、缓冲、减噪能力；⑦操纵轻便⑧作用在摩擦系数在使用中变化要小；⑨强度足、动平衡好；⑩结构简单、紧凑，质量轻、工艺好，拆装、维修、调整方便。

离合器操纵机构：①踏板力要尽可能小；②踏板行程一般在80~150mm范围内，最大不应超过180mm；③应有踏板行程调整装置，以保证摩擦片磨损后分离轴承的自由行程可以复原；④应有踏板行程限位装置，以防止操纵机构的零件因受力过大而损坏；⑤应具有足够的刚度；⑥传动效率要高；⑦发动机震动及车架和驾驶室的变形不会影响其正常工作；⑧工作可靠。寿命长，维修保养方便。

2-2、盘形离合器、离合器压紧弹簧和离合器压紧弹簧布置形式各有几种？它们各有哪些优缺点？

答：①按从动盘数分类：单片、双片、多片；②按弹簧布置形式分类：圆周布置、中央布置、斜向布置；③按弹簧形式分类：圆柱螺旋弹簧、

2-3、何谓离合器的后背系数？影响其取值大小的因素有哪些？

答：后备系数β：反映离合器传递发动机最大转矩的可靠程度。

选择β的根据：①摩擦片摩损后, 离合器还能可靠地传扭矩

②防止滑磨时间过长③防止传动系过载④操纵轻便

2-4、膜片弹簧的弹性特性有何特点？影响弹性特性的主要因素是什么？工作点最佳位置应如何确定？

答：①膜片弹簧有较理想的非线形弹性特性，可兼压紧弹簧和分离杠杆的作用。结构简单，紧凑，轴向尺寸小，零件数目少，质量小；高速旋转时压紧力降低很少，性能较稳定，而圆柱螺旋弹簧压紧力降低明显；以整个圆周与压盘接触，压力分布均匀，摩擦片接触良好,磨损均匀；通风散热性能好，使用寿命长；与离合器中心线重合，平衡性好。②影响因素有：制造工艺，制造成本，材质和尺寸精度。③工作点位置的确定：新离合器在接合状态时，膜片弹簧工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，且靠近或在H点处，一般λ

1B

=（0.8～1.0）λ

1H ，以保证摩擦片在最大磨损限度Δλ范围内的压紧力从F

1B

到F

1A

变化

不大，当分离时，膜片弹簧工作点从B变到C，为最大限度的减小踏板力，C点应尽量靠近N点。

2-5、今有单片和双片离合器各一个，它们的摩擦衬片内外径尺寸相同，传递的最大转距Tmax也相同，操纵机构的传动比也一样，问作用到踏板上的力Ff是否也相等？如果不相等，哪个踏板上的力小？为什么？答：不相等。因双片离合器摩擦面数增加一倍，因而传递转距的能力较大，在传递相同转距的情况下，踏板力较小。

3-1、分析中间轴式多挡变速器的结构特点是什么？有几个前进挡？包括倒档在内，分别说明各档的换档方式，哪几个采用锁销式同步器换档？哪几个档采用锁环式同步换档器？分析在同一变速器不同档位选不同结构同步器换档的优缺点？

答：结构特点：档位多，改善了汽车的动力性和燃油经济性以及平均

车速。共有5个前进档，换档方式有移动啮合套换档，同步器换档和直齿滑动齿轮换档。同步器换档优点：能保证迅速，无冲击，无噪声，与操作技术和熟练程度无关，提高了汽车的加速性，燃油经济性和行驶安全性。缺点：结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸大。

3-2、为什么中间轴式变速器的中间轴上齿轮的螺旋方向一律要求取为右旋，而第一轴、第二轴上的斜齿轮螺旋方向取为左旋？

答：①斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。②在设计时，力求使中间轴上同时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。③中间轴上齿轮的螺旋方向取为右旋，而

第一轴、第二轴上的斜齿轮螺旋方向取为左旋后，图中轴向力F

a1和F

a2

可相互平衡，第一轴、第二轴上斜齿轮所产生的轴向力由箱体承担。3-3、为什么变速器的中心距A对齿轮的接触强度有影响？并说明是如何影响的？

答：中心距是一个基本参数，其大小反对变速器的外形尺寸，体积和质量大小有影响，而且对轮齿的接触强度有影响。中心距越小轮齿的接触应力越大，寿命越短。因此，最小允许中心距应当由保证齿轮有必要的接触强度来确定。从布置轴承上要求中心距取大些。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。还有变速器的中心距取得过小，会使轴的刚度被削弱和使齿轮的啮合状态变坏。4-1、解释什么样的万向节是不等速万向节、准等速万向节和等速万向节？

答：①输入轴与输出轴以始终相等的瞬时速度传递运动的万向节为等速万向节②在设计角度下以相等的瞬时角速度传递运动，而在其他情况下以近似相等的瞬时角速度传递运动的万向节为准等速万向节③万向节联接的两轴夹角大于0时，输出轴和输入轴之间以变化的瞬时角速度比传递运动，但平均角速度相等的万向节为不等速万向节。

4-2、什么样的转速是转动轴的临界转速？影响临界转速的因素有那些？

答：临界转速：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，以至振幅急剧增加而引起传动轴折断时的转速。影响因素有：传动轴的尺寸，结构及支撑情况等。

4-3、说明要求十字轴向万象节连接的两轴夹角不宜过大的原因是什么？

答：两轴间的夹角过大会增加附加弯距，从而引起与万向节相连零件的按区振动。在万向节主从动轴支承上引起周期性变化的径向载荷，从而激起支撑出的振动，使传动轴产生附加应力和变形从而降低传动轴的疲劳强度。为了控制附加弯距，应避免两轴间的夹角过大。

5-1、驱动桥主减速器有哪几种结构形式？简述各种机构形式的主要特点及其应用。

答：①主减速器可根据齿轮类型、减速形式以及主、从动齿轮的支承

形式不同分类。②主减速器的齿轮有弧齿锥齿轮、双曲面齿轮、圆柱齿轮和蜗轮蜗杆等形式。③根据减速形式不同分为单级、双级、双速、贯通式。④支承形式分为悬臂式支承和跨置式支承。

?单级特点：结构简单，质量小，尺寸紧凑，制造成本低应用：主动传动比i

≤7 ?双级特点：由两级齿轮减速组成，传动比大，但尺寸、质量均大，结构、成本都宽大应用：总质量大的商用车上?双速特点：可获两种传动比，圆柱齿轮式双速主减速器尺寸和质量较大，可获得传动比大，行星齿轮式结构紧凑，质量较小，具有较高刚度应用：单桥驱动且总质量较大的汽车上。

5-2、主减速器中，主、从动推锥齿轮的齿数应当如何选择才能保证具有合理的传动特性和满足结构布置上的要求？

答：选择主从动锥齿轮齿数时相应考虑以下因素：①为了磨合均匀，

Z

1、Z

2

避免公约数②得到理想的齿面重合度和高的齿轮弯曲强度，主

从动轮齿数和应不小于40 ③为了啮合平稳，噪声较小和具有高的疲劳

强度，对于乘用车，Z

1不少于9，商用车不小于 6 ④i

较大时，Z

1

尽

量取小些，从而得到满意的离地间隙⑤对于不同的主传动比，Z

1和Z

2

应有适应的搭配。

5-3、简述多桥驱动汽车安装轴间差速器的必要性。

答：多桥驱动汽车，各驱动桥上的车轮转速会因车轮行程或滚动半径的差异而不等。如果前后桥的刚性连接，则前后驱动车轮将以相同角速度旋转，从而产生前后驱动车轮运动学上的不协调。

5-4、对驱动桥壳进行强度计算时，图示其受力状况并指出危险断面的位置，验算工况有几种？各工况下强度验算的特点是什么？

答：①当牵引力或制动力最大时，桥壳刚板弹簧座处危险断面的弯曲

应力σ和扭转切应力τ分别为：σ=（M

v /W

v

+ M

h

/W

h

）τ=T

T

/W

T

②当

侧向力最大时，桥壳内，外板簧座处断面的弯曲应力σ

i 和σ

分别为：

σi=F z2i(b+ψ1r r)/W vσ0=F z20(b-ψ1r r)/W v③当汽车通过不平路面时，

危险断面的弯曲应力σ=KG

2b/2W

v

5-5、汽车为典型布置方案，驱动桥采用单级主减速器，且从动齿轮布置在左侧，如果将其移到右侧，试问传动系的其他部分需要如何变动才能满足使用要求，为什么?

答：可将变速器由三轴改为二轴的，因为从动齿轮布置方向改变后，半轴的旋转方向将改变，若将变速器置于前进挡，车将倒行，三轴式变速器改变了发动机的输出转矩，所以改变变速器的形式即可，由三轴改为二轴的。

6-1、设计悬架和设计独立悬架导向机构时，各应当满足哪些基本要求？

答：设计悬架：①良好的行驶平顺性②合适的衰减振动③良好的操纵稳定性④制动、加速时，保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身倾角要合适⑤良好的隔音能力⑥结构紧凑，占用空间、尺寸要小⑧可靠地传递车身与车轮之间的各种力和力矩，在满足零部件质量要小的同时，还要保证有足够的强度和寿命

设计独立悬架导向机构：?对前轮独立悬架导向机构的要求有：①悬架上载荷变化时，保证轮距变化不超过4.0mm ②前轮定位参数要

有合理的变化、特性，车轮不应产生纵向加速度③汽车转弯行驶时，应使车身侧倾角小④制动时应使车身有抗前俯作用，加速时有抗后仰作用?对后轮独立悬架导向机构的要求有：①悬架上载荷变化时，转矩无明显变化②转弯时，侧倾角小，并使车轮与车身的倾斜反向，以减小过多的转向效应。

6-2、汽车悬架分非独立悬架和独立悬架两类，独立悬架又分为几种形式？它们各自有何优缺点？

答：①双横臂式：侧倾中心高度比较低，轮距变化小，轮胎磨损速度慢，占用较多的空间，结构稍复杂，前悬使用得较多。

②单横臂式：侧倾中心高度比较高，轮距变化大，轮胎磨损速度快，占用较少的空间，结构简单，但目前使用较少。

③单纵臂式：侧倾中心高度比较低，轮距不变，几乎不占用高度空间，结构简单，成本低，但目前也使用较少。

④单斜臂式：侧倾中心高度居单横臂式和单纵臂式之间，轮距变化不大，几乎不占用高度空间，结构稍复杂，结构简单，成本低，但目前也使用较少。

⑤麦弗逊式：侧倾中心高度比较高，轮距变化小，轮胎磨损速度慢，占用较小的空间，结构简单、紧凑、乘用车上用得较多。

6-3、影响选取钢板长度，厚度，宽度及数量的因素有哪些？

答：①钢板弹簧长度指弹簧伸直后两卷耳中心之间的距离。在总布置可能的条件下，尽量将L取长些，乘用车L=（0.4~0.55）轴距；货车前悬架L=（0.26~0.35）轴距，后悬架L=（0.35~0.45）轴距。②宽度

b、③片厚h：由总惯性矩J

0得出总截面系数W

，再得出平均厚度hp，

然后选择钢板片宽bc；④片数n：多片钢板弹簧一般片数在6~14之间选取，总质量超过14t的货车可达20片。用变截面少片簧时，片数在1~4之间。

6-4、什么是轴转向效应。为什么后悬架采用钢板弹簧结构时，要求钢板弹簧的前铰接点比后铰接点要低些？

答：轴转向效应是指前、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，于是内侧悬架缩短，外侧悬架因受压而伸长，结果与悬架固定连接的车轴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。

使后悬架钢板弹簧前铰接点（吊耳）比后铰接点（吊耳）低，是为了使后桥轴线的偏离不再使汽车具有过多转向的趋势。由于悬架钢板弹簧前铰接点（吊耳）比后铰接点（吊耳）低，所以悬架的瞬时运动中心位置降低，处于外侧悬架与车桥连接处的运动轨迹发生偏移。

6-5、解释为什么设计麦弗逊式悬架时，它的主销轴线、滑柱轴线和弹簧轴线三条线不在一条线上？

答：①主销轴线与滑柱轴线不在一条线上的原因：在对麦弗逊悬架受

力分析中，作用在导向套上的横向力F

3=)

)(

(

1

c

d

b

c

ab

F

-

+，横向力越大，则

作用在导向套上的摩擦力F

3f

越大，这对汽车平顺性有不良影响，为减

小摩擦力，可通过减小F

3

，增大c+b时，将使悬架占用空间增加，在布置上有困难；若采用增加减振器轴线倾斜度的方法，可达到减小a 的目的，但也存在布置困难的问题。因此，在保持减振器轴线不变的

条件下，将G点外伸至车轮内部，既可以达到缩短尺寸a的目的，又可获得较小的甚至是负的主销偏移距，提高制动稳定性，移动G点后的主销轴线不再与减振器轴线重合。

②弹簧轴线与减振器轴线在一条线上的原因：为了发挥弹簧反力减小横向力F

3

的作用，有时还将弹簧下端布置得尽量靠近车轮，从而造成弹簧轴线成一角度。

7-1、人人皆知，设计转向系时至少要做到转向轮的转向方向和转型盘的转动方向一致。回答下列问题：

①当采用循环球式转向器时，影响转向轮与转向轮盘转动方向保持一致的因素有哪些？

答：?差速器与万向节：但存在一个反作用力，系统有回复直线的趋势。力的大小和速度差有线性关系。?转向助力系统：油压或电动机构，抵消上述线性关系。

②当采用齿轮齿条式转向器时，影响转向轮与转向轮盘转动方向保持一致的因素有哪些？

答：一般多采用斜齿轮圆柱齿轮，与齿轮模数、主动小齿轮数及其压力角、齿轮螺旋角、齿条齿数、变速比的齿条压力角、齿轮的抗弯强度和接触强度。

③当采用液压动力转向时，影响转向轮与转向轮盘转动方向保持一致的因素有哪些？

答：万向节和锥形齿轮的啮合。

④总结在设计时一旦出现向轮与转向轮盘转动方向相反的情况，可供改正的都有些什么措施？

答：

7-2、液压动力转向的助力特性与电动转向的助力特性或电控液压助力转向的助力特性之间有什么区别？车速感应型的助力特性具有什么特点和优缺点？

答：区别在于：液压动力转向不适应汽车行驶速度多变和既要求有足够的转向操纵轻便性的同时又不能有转向发飘感觉的矛盾，而电动助力转向的助力特性可适应汽车行驶速度多变，且满足既有足够的转向操纵轻便性的同时又不能有转向发飘感觉的要求。

车速感应型的助力特性特点：助力特性由软件设定，通常将助力特

性曲线设计成随汽车行驶速度V

a

的变化而变化。助力既是作用到转向盘上的力矩函数，同时也是车速的函数，当车速

V

a =0 时，相当于汽车在原地转向，助力强度达到最大。随着车速V

a

不

断升高，助力特性曲线的位置也逐渐降低，直至车速V

a

达到最高车速为止，此时的助力强度已为最小，而路感强度达到最大。

7-3、转向系的性能参数包括哪些？各自如何定义的？齿轮齿条式转向器的传动比定义及变速比工作原理是什么？

答：①转向器的效率：功率P

1

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，用符号η+表示，η+ =（P

1-P

2

）/P

1

，反之，

称为逆效率，用符号η-表示，η- =（P

3-P

2

）/P

3

。②传动比的变化特

性：转向系的传动比包括传动系的角传动比i

w0和转向系的力传动比i

p

。

③转向器传动副的传动间隙：传动间隙是指各种转向器中传动副（如循环球式转向器的齿扇和齿条）之间的间隙。

8-1、设计之的制动系时应满足哪些基本要求？

答：设计制动系时应满足如下主要要求：?具有足够的制动效能?工作可靠?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?防止水和污泥进入制动器工作表面?制动能力的热稳定性良好?操纵轻便，并具有良好的随动性?制动时，制动系产生的噪声尽可能小?作用滞后性应尽可能好?摩擦衬片（块）应有足够的使用寿命?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⑴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。

8-2、鼓式和盘式制动器各有哪几种形式？试比较分析它们的制动效能因数的大小及制动效能稳定性的高低？

答：鼓式制动器分为领从蹄式、单向双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向增力式、单向增力式。盘式制动器按摩擦副中固定原件的结构不同，分为钳盘式和全盘式。制动器的效能因数由高到低的顺序为：增力式，双领蹄式，领从蹄式和双从蹄式制动器，制动效能稳定性正好相反。

8-3、鼓式和盘式制动器的主要参数各有哪些？设计时是如何确定的？答：鼓式制动器主要参数有：制动鼓内径D、摩擦衬片宽度b和包角β、

摩擦衬片起始角β

0、制动器中心到张开力F

作用线的距离e、制动蹄

支承点位置坐标a和c 盘式制动器的主要参数有：制动盘直径D、制动盘厚度h、摩擦衬块外半径R2与内半径R1、制动衬块工作面积A。