《汽车设计》期末考试试题A卷含答案Word格式.docx

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四、设计参数选择（共14分）

1、试说明汽车总体设计时，哪些因素对轴荷分配的选取产生影响？

2、何谓离合器后备系数？

影响其取值大小的因素有哪些？

五、综合分析（共15分）

1、汽车驱动工况下，试分析钢板弹簧的受力状态并对其进行强度验算，指出危险段面在何处？

吉林大学汽车工程学院本科课程考试

参考答案与评分标准

考试课程：

汽车设计学年学期：

2008-2009-1

试卷类型：

A考试时间：

2009-01-14

1.汽车整备质量：

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.汽车质量系数：

汽车装载质量与整车整备质量的比值，ηm0=me/m0。

3.悬架动挠度：

从满载静平衡位置开始，悬架压缩到结构允许的最大变形时，车轮中心相对车架（车身）的垂直位移fd。

4.侧倾中心：

在侧向力的作用下，车身在通过左、右车轮中心的横向平面内发生侧倾时，相对于地面的瞬时摆动中心。

5.转向器传动间隙：

是指各种转向器中传动副（如齿轮齿条式转向器的齿轮与齿条传动副；

循环球式转向器的齿扇与齿条传动副）之间的间隙。

该间隙随转向盘转角的大小不同而改变，这种变化关系称为转向器传动副传动间隙特性。

6.转向系力传动比：

从轮胎接地面中心作用在两个转向论上的合力2Fw与作用在转向盘手力Fh之比，称为转向系力传动比ip。

7.制动器效能因数：

在制动毂或制动盘的作用半径R上所得到的摩擦力（Mμ/R）与输入力F0之比。

二、简述下列问题

1、为保证变速器很好地工作，设计变速器时应当满足哪些主要要求？

（1）保证汽车有必要的动力性和经济性。

（1分）

（2）设置空档，用来切断动力。

（3）设置倒档。

（4）设置动力输出装置。

（5）换档迅速、省力、方便。

（6）工作可靠，无跳档、乱档、换档冲击现象。

（7）传动效率要高。

（8）工作噪声低。

（0.5分）

（9）尺寸小，质量小，成本低，维修方便。

（1）具有良好的衰减振动能力；

（1.5分）

（2）保证汽车有良好的操纵稳定性；

（3）汽车制动或加速时要保证车身稳定，减少车身纵倾，转弯时车身侧倾角要合适；

（4）有良好的隔声能力；

（5）结构紧凑、占用空间尺寸要小；

（6）可靠地传递各种力，力矩；

（7）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。

应遵守下述原则选取主、从动齿轮齿数Z1、Z2：

（1）满足最小离地间隙要求，Z1、Z2尽可能取小些；

（2）满足重合度要求，希望Z1、Z2取多些；

（3）为使轮齿不发生根切，要求货车Z1›6。

为降低噪声，对于轿车，Z1›9；

（4）为使各齿间均匀啮合，Z1、Z2不应有大于1的公约数；

（5）Z1+Z2›40，以保证足够弯曲强度和疲劳强度，降低噪音。

4、简述钢板弹簧各片长度的确定过程。

文字说明如下：

（1）先将各片厚度hi的立方值hi3按同一比例尺沿纵坐标绘制在图上；

（2分）

（2）再沿横坐标量出主片长度的一半L/2和U形螺栓中心距的一半s/2，得到A、B两点；

（3）连接A、B即得到三角形的钢板弹簧展开图，AB线与各叶片的上侧边交点即为各片长度。

（图示说明亦可）：

5、何谓螺旋锥齿轮和双曲面齿轮的螺旋角?

（1）螺旋角是指锥齿轮节锥表面展开图上的齿形线任意一点A的切线与该点荷节锥顶点连线之间的夹角。

（3分）

（2）螺旋锥齿轮主动和从动齿轮的螺旋角相等，双曲面齿轮主动和从动齿轮的螺旋角不相等，主动齿轮螺旋角大于从动齿轮螺旋角。

（3）双曲面齿轮主动和从动齿轮轴线相互垂直而不相交，且主动齿轮轴线相对从动齿轮轴线向上或向下偏移一距离E（偏移距）。

三、结构方案分析

1、发动机前置前轮驱动的布置形式，现今在经济型轿车上得到广泛应用，其主要原因是什么？

（1）对于经济型轿车，发动机前置前轮驱动布置方案的主要优点是：

前桥轴荷大，有明显的不足转向；

（1分）前轮是驱动轮，越障能力高；

（1分）动力总成紧凑，不需要传动轴，可降低车内凸包高度，有利于提高乘坐舒适性；

（1分）轴距可缩短，有利于提高机动性；

（1分）散热条件好；

行李箱空间足够大。

（2）对于客车，发动机后置后轮驱动布置方案的主要优点是：

能较好的隔绝发动机的气味和热量，客车中、前部基本不受发动机工作噪音和振动的影响；

（1分）检修发动机方便；

（1分）轴荷分配合理；

（1分）并可改善车厢后部乘坐舒适性；

（1分）发动机横置时，车厢面积利用好。

2、试分析比较汽车上用的各种鼓式制动器的优缺点是什么?

1、试说明汽车总体设计时，哪些因素对轴荷分配的选取产生影响？

影响轴荷分配的主要因素：

汽车的驱动形式（2分）、发动机的位置（1分）、汽车结构特点（1分）、车头的形式（1分）、使用条件（1分）。

（1）离合器后备系数：

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=Tc/Temax。

（2）考虑以下因素，β不宜选取过大（3分）：

防止传动系过载；

紧急接合离合器，T传≥（2~3）Temax；

不松开离合器、紧急制动，T传=（15~20）Temax；

保证离合器尺寸小，结构简单；

减少踏板力，操纵轻便；

发动机缸数多，转矩平稳，β可取小些；

膜片弹簧离合器可以取小。

（3）下列因素要求β不宜选取过小（3分）：

衬片磨损后，仍能可靠传递Temax，β宜取大些；

防止离合器接合时滑磨过大，导致寿命下降；

使用条件恶劣，有拖挂，为提高起步能力；

柴油机因工作粗暴，转矩不平稳，β宜取大些。

五、综合分析

（1）汽车驱动时，钢板弹簧受力状态如图所示：

其中：

G2-作用在后轮上的垂直静载荷；

m2’-驱动时后轴负荷转移系数；

l1、l2-板簧前、后半段的度长；

φ-附着系数；

W0-总截面系数；

C-固定点到地面的距离；

b-板簧宽度；

h1-主片厚。

（2）危险断面出现在后钢板弹簧前半段（2分）

其最大应力为：

2、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，传递的最大转矩Temax相同，操纵机构的传动比也一样，问作用到踏板上的力Ff是否相等？

如果不等，哪个踏板上的作用力小，为什么?

（7分）

（1）由式Tc=f·

F·

Z·

Rc（式中：

F——工作压力；

f—摩擦因数；

Z—摩擦面数；

Rc—平均摩擦半径）可知，在摩擦衬片尺寸、所传递最大转矩及摩擦材料相同条件下，单片和双片离合器由于其工作摩擦面数不同，因此作用到摩擦衬片上的工作压力不同，双片离合器衬片工作压力要小于单片离合器，即F双<

F单。

（3分）

（2）由式Ff=F/iη+Fs（Ff踏板力，压紧弹簧对压盘的总压力，i操纵机构总传动比，Fs克服回位弹簧拉力所需的踏板力）可知，在操纵机构的传动比相同条件下，作用到离合器踏板上的力Ff与离合器衬片表面工作压力成正比。

（3）因此，上述两种形式的离合器踏板力不相等。

双片离合器上的踏板力要小于单片离合器踏板力。

汽车设计B姓名：

2009-01-**班级：

1.汽车装载质量；

2、轮胎负荷系数；

3、螺旋角；

4、悬架静挠度；

5.离合器后备系数；

6.侧倾中心；

7.制动器效能因素。

二、简述下列问题（共29分）

1、为保证驱动桥能够很好地工作，设计驱动桥时应满足哪些基本要求?

2、汽车离合器设计过程中，应满足哪些基本要求？

3、对制动器的摩擦片材料，提出的主要设计要求有哪些?

4、简述变速器各档齿轮的配齿过程。

三、结构方案分析（共24分）

1、轿车通常如何区分其布置型式，有几种？

各种不同布置型式有何优缺点？

2、膜片弹簧的弹性特性有何特点？

请图示分析工作点最佳位置如何确定。

3、试分析比较汽车上用的各种鼓式制动器的优缺点是什么?

四、设计参数选择（共12分）

1、试说明有哪些因素对选取前、后轮轮距有影响？

2、转向器的传动间隙特性是指何而言，为什么要求转向盘在中间位置时传动间隙为无间隙，离开中间位置后传动间隙要加大?

五、综合分析（共14分）

B考试时间：

1.汽车装载质量：

在硬质良好路面上行驶时所允许的额定装载量。

对越野车是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。

2.轮胎负荷系数：

轮胎最大静负荷与额定负荷值之比。

3.螺旋角：

是指锥齿轮节锥表面展开图上的齿形线任意一点A的切线与该点荷节锥顶点连线之间的夹角。

4.悬架静挠度：

fc是指汽车满载静止时，悬架上的载荷FW与此时悬架刚度C之比。

即fc=FW/C

5.离合器后备系数：

6.侧倾中心：

7.制动器比能量耗散率：

单位衬片摩擦面积在单位时间内耗散的能量，e。

（1）i0应保证汽车有最佳的动力性和燃料经济性；

（2）外形尺寸小，保证hmin；

（3）工作平稳，噪声小；

（4）质量小；

（5）传动效率高；

（6）桥壳应当有足够的刚度和强度，保证齿轮正确啮合，并承受和传递车轮与悬架之间的各种力；

（7）与悬架导向机构运动协调，对转向驱动桥，还应与转向机构运动相协调；

（8）结构简单，工艺性好，制造容易，拆装调整方便。

（每答题点各1分）

（1）可靠的传递Temax，又能防止传动系过载；

（2）接合平顺柔和，起步时无抖动、冲击；

（3）分离迅速，彻底；

（4）从动部分转动惯量小；

（5）防止传动系产生扭转共振；

（6）操纵轻便；

（7）吸热、散热能力强；

（8）压紧力和摩擦因数在使用中的变化要小。

（9）动平衡良好，强度大，工作可靠，寿命长；

（10）结构简单，质量小，工艺性好，拆装、维修、调整方便。

（1）有稳定的摩擦因数（1分）；

（2）耐磨损性能良好（1分）；

（3）要求有尽可能小的压缩率和膨胀率（1分）；

（4）无噪声污染，采用对人体无害的材料（1分）；

（5）较高的耐挤压强度和冲击强度，足够的抗剪切能力（1分）。

确定已知条件：

ig、A、m（mn）、β（1分）

（1）确定一档齿轮的齿数（1分）

（2）修正中心距A（1分）

（3）确定常啮合传动齿轮副的齿数Z1、Z2（1分）

（4）确定其它各档的齿数（1分）

（5）确定倒档齿轮齿数（1分）

形式

特点

发动机前置前轮驱动FF（1分）

发动机前置后轮驱动FR（1分）

发动机后置后轮驱动RR（1分）

转向特性（0.5分）

不足

过多

越障能力（0.5分）

最强

较强

动力总成紧凑（0.5分）

紧凑

否

机动性（0.5分）

好

差

地板（0.5分）

平坦

不平

轴距（0.5分）

短

长

操纵机构（0.5分）

简单

复杂

等速万向节（0.5分）

需要

不需要

轮胎寿命（0.5分）

行李箱容积（0.5分）

足够

（1）膜片弹簧具有较理想的非线性弹性特性，弹簧压力在摩擦片的允许磨损范围内基本保持不变，因而离合器工作过程中能保持传递的转矩大致不变（2分）；

离合器分离时，弹簧压力有所下降，从而降低了踏板力（1分）。

（2）图示说明：

（3）工作点位置的选择：

拐点H对应着膜片弹簧压平的位置（1分）；

工作点B一般取在凸点M和拐点H之间，靠近H点处。

λ1B=（0.8~1.0）λ1H。

3、试分析比较汽车上用的各种机械式转向器方案及其优缺点?

齿轮齿条式（1分）

循环球式（1分）

蜗杆滚轮式（1分）

蜗杆指销式（1分）

死销

旋转销

正效率（0.5分）

高

低

较高

逆效率（0.5分）

iw（0.5分）

可变

不可变

磨损（0.5分）

慢

快

调整间隙（0.5分）

容易

困难

可靠性（0.5分）

可靠

较差

结构（0.5分）

较复杂

制造工艺（0.5分）

四、设计参数选择

1、试说明有哪些因素对选取前、后轮轮距有影响？

（1）B1要保证布置下发动机、车架、前悬架和前轮，保证转向轮转动空间及杆系与车架、车轮之间的间隙。

（10）B2受后部车架宽度、悬架、轮胎宽度的影响，保证它们之间有足够的间隙。

（3分）

（1）转向器传动间隙是指各种转向器中传动副（如齿轮齿条式转向器的齿轮与齿条传动副；

（2）转向盘在中间位置时，汽车直线行驶，若转向器传动副存在间隙，一旦转向轮受到侧向力作用，则车轮易偏离行驶位置，使汽车失去稳定。

因此要求传动副传动间隙在转向盘中间位置时无间隙。

（3）转向器传动副在中间位置时使用频繁易磨损，间隙较大时需调整消除该处间隙以保证直线行驶稳定性。

调整后，要求转向盘能够圆滑地从中间位置转到两端而无卡住现象，因此要求离开中间位置以后传动间隙应逐渐加大。

1、图示说明驱动桥壳强度计算时的载荷确定方法。

答：

驱动桥壳的受力如图所示。

G2为作用在后轮上的垂直静载荷；

m2’为驱动时后轴负荷转移系数；

Fx、Fy、Fz分别为汽车行驶过程中受到的驱动力（或制动力）、侧向力和垂向力，脚标2表示为后桥受力，i、o分别表示转向行驶时的内侧和外侧，b为板簧支座至同侧车轮中心平面的距离，hg为质心高度，rr为车轮滚动半径。

此时，桥壳的危险断面通常在钢板弹簧座内侧附近。

（1）当牵引力或制动力最大时，桥壳钢板弹簧座处危险断面的弯曲应力

和扭转切应力

分别为

式中，Mv为地面对车轮垂直反力在危险断面引起的垂直平面内的弯矩，

；

b为轮胎中心平面到板簧座之间的横向距离，如图5-35所示；

Mh为一侧车轮上的牵引力或制动力Fx2在水平面内引起的弯矩，Mh=Fx2b；

TT为牵引或制动时，上述危险断面所受转矩，TT=Fx2rr；

Wv、Wh、WT分别为危险断面处的垂直平面和水平面弯曲的抗弯截面系数及抗扭截面系数。

（2）当侧向力最大时，桥壳内、外板簧座处断面的弯曲应力

、

式中，Fz2i、Fz2o为内、外侧车轮地面垂直反力；

rr为车轮滚动半径；

φ1为侧滑时附着系数。

（3）当汽车通过不平路面时，危险断面的弯曲应力为

。

2、有轴距L和质心高度hg均相同的两辆轿车，仅质心到前轴的距离L1不同，问这两辆轿车在上坡或下坡的路段上停驻时，哪一辆轿车可以停在坡道较大的路上，为什么?

（1）保证汽车上坡行驶时能够停驻的极限坡路倾角

（2）汽车可能停驻的极限下坡路倾角

（3）由公式可见，质心到前轴的距离L1大的汽车可以停在较大的坡道上。