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汽车设计复习题

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第一章 汽车总体设计

1、 在绘制总布置是,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?如果设计是没有统一的基准线,结果会怎么样?

答:在初步确定汽车的载客量(载质量)、驱动形式、车身形式、发动机形式等以后,要深入做更具体的工作,包括绘制总布置草图,并校核初步选定的各部件结构和尺寸是否符合整车尺寸和参数的要求,以寻求合理的总布置方案。

绘图前要确定画图的基准线(面)。确定整车的零线(三维坐标面的交线)、正负方向及标注方式,均应在汽车满载状态下进行,并且绘图时应将汽车前部绘在左侧。 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“-”,

Z该线标记为0。

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

x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0。

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

y寸的基准线(面),即y坐标线,向左为“+”、向右为“—”,该线标记为0。

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: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 m 小,低制造难度 后置后驱优: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,大行李箱或低地板高度,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?

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1)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。2)质量参数:整车整备质量、载客量、装载质量、质量系数、汽车总质量、轴荷分配。3)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

第二章 离合器设计

2-3何谓离合器的后备系数?影响其取值大小因素有哪些?

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(摩擦片从转速不等到转速相等的滑磨过程);3)防止传动系过载;4)操纵轻便 2-4膜片弹簧弹性特性有何特点?影响因素有那些?工作点最佳位置如何确定?

答;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。影响因素有:制造工艺,制造成本,材质和尺寸精度。

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。

第三章 机械式变速器设计

3-1分析3-12所示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,那几个采用锁销式同步器换档?那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。工友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。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Fa1和Fa2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A是一个基本参数,其大小不仅对变速器的外型尺寸,体积和质量大小都有影响,而且对齿轮的接触强度有影响。中心距越小,齿轮的接触应力越大,齿轮寿命越短,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

第四章 万向传动轴的设计

4-1

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。

第五章 驱动桥设计

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

5-2、主减速器中,主、从动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:(1)为了磨合均匀,主动齿轮齿数 z1、从动齿轮齿数 z2 应避免有公约数。

(2)为了得到理想的齿面重合度和高的轮齿弯曲强度,主、从动齿轮弯曲强度,主、从动齿轮齿数和应不少于 40。

(3)为了啮合平稳、噪声小和具有高的疲劳强度,对于乘用车,z1 一般不少于 9;对于商用车,z1 一般不少于 6。

(4)主传动比 i0 较大时,z1 尽量取得少些,以便得到满意的离地间隙。 (5)对于不同的主传动比,z1 和 z2 应有适宜的搭配。

5-3 5-4

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。也可以增加一对齿轮来改变转向。

第六章 悬架设计

6-1、悬架设计要求:

1)良好的行驶平顺性:簧上质量 + 弹性元件的固有频率低;前、后悬架固有频率匹配:乘:前悬架固有频率要低于后悬架;尽量避免悬架撞击车架;簧上质量变化时,车身高度变化小。 2)减振性好:衰减振动、抑制共振、减小振幅。

3)操纵稳定性好:车轮跳动时,主销定位参数变化不大;前轮不摆振;稍有不足转向(δ1>δ2) 4)制动不点头,加速不后仰,转弯时侧倾角合适 5)隔声好

6)空间尺寸小。

7)传力可靠、质量小、强度和寿命足够。 悬架导向机构设计要求 1、前轮悬架导向机构

1) 悬架上载荷变化时,轮距变化不超过±4 mm,太大会使轮胎早期磨损

2) 悬架上载荷变化时,前轮定位参数变化要合理,不应产生纵向加速度 3) 转弯时车身侧倾角小。在 0.4g 侧向加速度作用下,车身侧倾角≦6°~7°, 要使车轮与车身的倾斜同向, 以增强不足转向

4) 制动时车身抗“点头”, 加速抗“后仰” 2、后轮悬架导向机构

1) 悬架上载荷变化,轮距无显著变化。

2) 转弯时,侧倾角小,并使车轮与车身反向倾斜,以减小过度转向效应,此外,强度足够,可靠传力

6-2、汽车悬架分非悬架和悬架两类,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,宽度及数量的因数有哪些?

答: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。片厚h选取的影响因素有片数n,片宽b和总惯性矩J。影响因素总体来说包括满载静止时,汽车前后轴(桥)负荷G1,G2和簧下部分荷重Gu1,Gu2,悬架的静扰度fc和动扰度fd,轴距等。

6-4、以纵置钢板弹簧悬架为例说明轴转向效应。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。(4%)

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F3F1ab,横向力越大,则作用

(cb)(dc)在导向套上的摩擦力 F3f 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 F3,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,将图中(图 6-49)的 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 F3 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。

第七章 转向系设计

7-2、液压动力转向的助力特性与电动助力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:液压动力转向的助力特性与电动助力转向的主要区别在于:

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 Va 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。

第八章 制动系设计

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