汽车设计试卷2.doc

学年 第 学期 考
试
试题（B）卷
学生姓名

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学号

查
课程名称
汽车设计
考试日期
年 月 日
共 4 题
一. 概念及解释(每小题3分，共30分)
1.汽车的制动能力？ 2.固定轴式变速器分类？
3.整车整备质量？ 4.公路车辆法规规定的单车外廓尺寸？
5.转向器的效率？ 6.变速器换挡机构形式？
7.离合器后备系数？ 8.汽车总布置草图主要进行的运动校核？
9.钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径不同的原因？
10.汽车设计中必须考虑“三化”是什么？
二. 简答题（每小题4分，共12分）
1.双十字轴万向节等速传动的条件？
2.发动机的悬置结构形式及特点？
3.确定变速器传动比范围的影响因素？
三. 论述题（每小题6分，共48分）
1.在汽车总布置设计时，轴荷分配应考虑那些问题？
2.分析被动悬架的不足之处，并说明主动悬架的工作过程？
3.简述汽车采用变速比转向器的原因？
4.简述具有前后轴制动力固定比值分配车辆前后轴最大制动力确定方法？
5.分析齿轮齿条式转向器的特点和适用范围？
6.分析双万向节传动的附加弯矩及传动轴的弯曲变形？（画简图）
7.简要分析载货汽车和轿车采用非线性悬架对汽车行驶平顺性的影响？
8.试分析X型制动分路系统的特点及适用的车型？

四．计算题（10分）
验算一长途客车前钢板弹簧总成在制动时的应力。已知：单个前轮上的垂直载荷静负荷G=17500N，制动时前轮质量分配系数m1=1.2 ，不考虑骑马螺栓的作用，l1=l2=650mm ，c=570mm，ψ=0.7，弹簧片数n=12，片厚h=7mm，片宽b=65mm，许用应力[σ]=1000N/mm2。

求：1. σMAX发生在什么地方？
2. σMAX=?
3. 是否安全？
汽车设计试题（B）卷参考答案
一. 概念及解释(每小题3分，共30分)
1.汽车的制动能力？
答：行车制动能力，用一定制动初速度和制动距离两项指标评定；驻坡能力是指汽车在良好路面上能可靠地停驻的最大坡度。
2.固定轴式变速器分类？
答：固定轴式变速器又分为两轴式、中间轴式、双中间轴式和多中间轴式变速器。
3.整车整备质量？
答：整车整备质量是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。
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.转向器的效率？
答：功率P1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+=（P1-P2）/P1；反之称为逆效率，用符号η－表示η－=（P3-P2）/P3。式中，P2为转向器中的磨擦功率；P3为作用在转向摇臂轴上的功率。
6.变速器换挡机构形式？
答：变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。
7.离合器后备系数？
答：离合器的后备系数β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。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。
8.汽车总布置草图主要进行的运动校核？
答：转向传动机构与悬架运动的校核：作转向轮跳动图；根据悬架跳动量，作传动轴跳动图。原则上有相对运动的地方都要进行运动干涉校核。
9.钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径不同的原因？
答：钢板弹簧叶片在自由状态下曲率半径不同的原因是：使各片厚度相同的钢板弹簧装配后能很好地贴紧，装配后各片产生预应力，减少主片工作应力，使各片寿命接近。
10.汽车设计中必须考虑“三化”是什么？
答：汽车设计中必须考虑“三化”是标准化、通用化、系列化。
二. 简答题（每小题4分，共12分）
1.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。
2.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。
3.确定变速器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；变速器最高挡是超速挡，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。
三. 论述题（每小题6分，共48分）
1.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。
2.分析被动悬架的不足之处，并说明主动悬架的工作过程？
答：由弹性元件和减振器所构成的被动悬架系统，其弹性特性和阻尼特性是一定的，当受到外界激励时，只能“被动”地做出响应。在多变环境或性能要求高且影响因素复杂的情况下，难以满足期望的性能要求。
主动悬架主要由执行元件、各种必要的传感器、信号处理器和控制单元等组成。主动悬架的传感器、信号处理器对行驶路面、汽车的工况和载荷等状况的进行监测，系统控制单元根据检测到的各种信号判断汽车的当前状态，并根据事先设定的控制策略决定执行元件输出力的大小，控制悬架本身的特性及工作状态，对振动进行“主动”干预。
3.简述汽车采用变速比转向器的原因？
答：转向器的传动比不是固定值而是变化的，以解决转向“轻”和“灵” 这对矛盾。齿轮齿条式、循环球式、蜗式指销式转向器都可以制成变速比转向器。
4.简述具有前后轴制动力固定比值分配车辆前后轴最大制动力确定方法？
答：选定同步附着系数φ0，并用下式计算前、后轮制动力矩的比值

式中，Mμ1、Mμ2为前、后轮制动器的制动力矩；L1、L2为汽车质心至前轴和后桥的距离；hg为汽车质心高度。
根据汽车满载在柏油、混凝土路面上紧急制动到前轮抱死拖滑，计算出前轮制动器的量大制动力矩Mμ1max；再根据前面已确定的前、后轮制动力矩的比值计算出后轮制动器的最大制动力矩Mμ2max。
5.分析齿轮齿条式转向器的特点和适用范围？
答：齿轮齿条式转向器由与转向轴做成一体的转向齿轮和常与转向横拉杆做成一体的齿条组成。齿轮齿条式转向器最主要的优点是：结构简单、紧凑、质量比较小、传动效率高达90%、自动消除齿间间隙、体积小、制造成本低。主要缺点是：逆效率高（60%~70%），驾驶员精神紧张，会造成打手，对驾驶员造成伤害。齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级轿车上，甚至在高级轿车上也有采用的。装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车有些也用齿轮齿条式转向器。
6.分析双万向节传动的附加弯矩及传动轴的弯曲变形？（画简图）

答：当输入轴与输出轴平行时（图a），直接连接传动轴的两万向节叉所受的附加弯矩彼此平衡，传动轴发生如图b中双点划线所示的弹性弯曲，从而引起传动轴的弯曲振动。当输入轴与输出轴相交时（图c），传动轴两端万向节叉上所受的附加弯矩方向相同，不能彼此平衡，传动轴发生如图d中双点划线所示的弹性弯曲，从而对两端的十字轴产生大小相等、方向相反的径向力。

7.简要分析载货汽车和轿车采用非线性悬架对汽车行驶平顺性的影响？
答：当悬架变形f与所受垂直外力F之间不呈固定比例变化时，称为非线性弹性特性。此时，悬架刚度是变化的，其特点是在满载位置附近，刚度小且曲线变化平缓，因而平顺性良好；距满载较远的两端，曲线变陡，刚度增大。这样可在有限的动挠度范围内，得到比线性悬架更多的动容量。悬架的运容量系指悬架从静载荷的位置起，变形到结构允许的最大变形为止消耗的功。悬架的运容量越大，对缓冲块击穿的可能性越小。
8.试分析X型制动分路系统的特点及适用的车型？
答：直行制动时任一回路失效，剩余总制动力都保持正常值的50%。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。因此，这种方案知用于主销偏移距负值（达20mm）的汽车上。这时，不平衡的制动力使车轮反抽转动，改善了汽车稳定性。
四．计算题（10分）
验算一长途客车前钢板弹簧总成在制动时的应力。已知：单个前轮上的垂直载荷静负荷G=17500N，制动时前轮质量分配系数m1=1.2 ，不考虑骑马螺栓的作用，l1=l2=650mm ，c=570mm，ψ=0.7，弹簧片数n=12，片厚h=7mm，片宽b=65mm，许用应力[σ]=1000N/mm2。
求：1. σMAX发生在什么地方？
2. σMAX=?
3. 是否安全？
解：1：在制动时σMAX 在前钢板弹簧的后半段。
2：不考虑骑马螺栓的作用时钢板弹簧总截面系数
=[]/[]=17500*1300/1000=22750
前钢板弹簧出现的最大应力
σMAX ==17500x1.2x650x（650+0.7x570）/[（650+650）x22750]
=484.1 N/mm2
3：σMAX=484.1 N/mm2〈1000N/mm2 所以钢板弹簧安全。